ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ ХЛОРОМ

Обеззараживание воды хлором - дезинфекция — устранение из воды болезнетворных и иных микроорганизмов и вирусов, из-за наличия которых вода становится непригодной для питья, хозяйственных нужд или промышленных целей, хлором или хлорсодержащими реагентами. Применение хлора — наиболее распространенный способ обеззараживания как в нашей стране, так и за рубежом. Впервые он был применен в 1894 году в Германии. В России хлорирование большого количества воды было применено в 1910 году как принудительная мера при появлении холеры в Кронштадте и брюшного тифа в Нижнем Новгороде. В качестве хлорреагентов используют в основном жидкий хлор, хлорную известь, гипохлориты, диоксид хлора. Растворимость хлора в воде зависит от температуры и давления. При атмосферном давлении и температуре 10 С в 1 литре растворяется около 3 литров газообразного хлора (9,65 г). Хлорноватистая кислота обладает наибольшим бактерицидным действием, в связи с чем хлор в кислой среде более эффективен, чем в щелочной.
Содержание активной части хлора в различных хлорреагентах разное, %: в хлорной извести — 32—35, в гипохлоритах, производимых на химзаводах, — 70—75, при электролитическом способе производства — 10—15.
Установки для приготовления и дозирования растворов, содержащих активный хлор, бывают нескольких типов. В установках с использованием жидкого хлора последовательно осуществляются испарение хлора, его механическая очистка, дозирование и растворение в воде с образованием хлорной воды. Жидкий хлор поступает на очистные сооружения в стальных баллонах вместимостью 40—50 литров при давлении 10 МПа или стальных контейнерах вместимостью 400—800 литров при давлении 1,5 МПа. На станции с суточным расходом свыше 1 тонны хлор может доставляться в железнодорожных цистернах с последующим переливом в стационарные емкости.
Дозирование хлоргаза осуществляется вакуумными хлораторами. В хлораторе образуется хлорная вода, которая подается в обрабатываемую воду. Поддержание заданной концентрации хлора можно обеспечить с использованием системы автоматического регулирования дозирования. Устройство и эксплуатация помещений, в которых размещают хлораторы, требуют строгого соблюдения правил техники безопасности. Помещение должно быть на первом этаже, иметь запасный выход, оборудовано вентиляцией с 12-кратным обменом воздуха в 1 час с вытяжкой вблизи пола. Ряд других важных правил техники безопасности приведен в специальных нормативных документах. В установках по обеззараживанию воды хлором хлорной известью или порошкообразным гипохлоритом вначале также приготовляется хлорная вода определенной концентрации, затем она подается в обрабатываемую воду. Для приготовления хлорной воды используют два бака: растворный и расходный. В растворном баке приготовляют тестообразную массу реагента, перепускают ее в расходный бак, разбавляют до концентрации 1 — 2% по активному хлору, дают отстояться и сливают в дозировочный бачок, из которого вводят раствор в обрабатываемую воду.
Существуют электролизные установки для приготовления и дозирования раствора хлора. Электролизу подвергают морскую или подземную засоленную воду или раствор поваренной соли с целью получения гипохлорита натрия и последующего его введения в обрабатываемуюводу. Такие установки обычно размещают поблизости от места ввода гипохлорита натрия в воду.
Сохраняя все достоинства хлорирования с использованием жидкого хлора, применение электролитического гипохлорита натрия позволяет избежать основных трудностей — транспортирования и хранения токсичного газа. Кроме того, при применении этого реагента устраняется постоянную зависимость потребителя от заводов-поставщиков жидкого хлора или других хлорпродуктов, выпускаемых централизованно химической промышленостью, а также от использования транспортных средств, что особенно важно для отдаленных районов. Электрохимический способ получения гипохлорита натрия основан на получении хлора и его взаимодействии со щелочью в одном и том же аппарате — электролизер.
Энергетически процесс протекает в наивыгоднейшем режиме — при электролизе растворов с высокой концентрацией хлоридов, температуре 20—25 С, максимально возможной плотности тока и отсутствии перемешивания анодного слоя. Большое значение имеет материал анода. Аноды работают в условиях непосредственных соприкосновения с химическими активными веществами, поэтому основное требование к материалу анода — химическая устойчивость. Кроме того, материал анода должен способствовать разряду ионов СГ, иметь высокую электропроводимость, механическую прочность и легко обрабатываться. При электролитическом получении гипохлорита натрия в основном применяют платино-титановые аноды и электроды с активным покрытием из диоксида рутения. ЧВ качестве катодного материала могут использоваться обычная сталь, графит, титан.
На водопроводных станциях малой пропускной способности при применении поверхностных (до 800—1000 м /сут) или подземных (до 3,5—5 тыс.м3/сут) вод, а также на сооружениях биологической очистки сточных вод (до 200—400 м /сут) в ряде случаев обеззараживание целесообразно осуществлять путем прямого электролиза.
Сущность метода заключается в том, что под действием электрического тока из солей, находящихся в самой обрабатываемой воде, образуются сильные окислители, которые в основном и разрушают микроорганизмы. Все эти процессы происходят в одном аппарате — электролизере при прохождении через него обеззараживаемой воды. Минимальное содержание хлоридов в воде должно быть 25—30 мг/л. Обеззараживание воды прямым электролизом является разновидностью хлорирования, поэтому все методы контроля качества воды и эффекта обеззараживания, применяемые при хлорировании, могут использоваться и при электролизе.
Несмотря на то, что хлорирование — самый распространенный способ обеззараживания природных вод, при применении его в воде образуются летучие галогенорганические соединения, в основном тригалогенметаны, обладающие канцерогенной и мутагенной активностью. В хлорированной воде обнаружено около 20 различных летучих галогенорганических соединений. Их качественный состав зависит от физико-химических показателей источника водоснабжения. Наиболее часто отмечается присутствие тригалогенметанов и четыреххлористого углерода. Количество хлороформа обычно на 1—3 порядка превышает содержание летучих галогенорганических соединений. Концентрация этих соединений возрастает при увеличении рН среды, содержания в воде органических веществ, дозы хлора и времени контакта хлора с водой. Традиционными методами очистки (коагулирование, отстаивание и фильтрование) летучие галогенорганические соединения из воды не удаляются. Предотвращение или значит, снижение их образования в процессе водоподготовки можно осуществлять изменением режима предварительного обеззараживания воды хлором. Доза хлора в этом случае устанавливается не более 1—2 мг/л. При высокой хлорпоглощаемости воды или при транспортировании неочищенной воды на значительное расстояние необходимо проводить рассредоточенное обеззараживание воды хлором по длине водовода. Кроме того, для сокращения времени контакта неочищенной воды с хлором можно изменить точку ввода хлора, приблизив ее к очистным сооружениям.