книги из ГПНТБ / Карюхина Т.А. Химия воды и микробиология учебник

клетки, они ухудшают проницаемость оболочки, что приводит к нарушению равновесия клетки с внешней средой и к ее гибели. Действие таких бактерицидов может быть настолько сильным, что сопровождается механи­ ческим нарушением целостности оболочки. В этом случае немедленно происходит лизис клетки.

Ряд бактерицидных агентов, в том числе и перечис­ ленные выше, обладают широким спектром действия. Комбинированное действие — это одновременное прояв­ ление нескольких механизмов поражения клетки.

Обеззараживание воды может быть достигнуто мно­ гими способами: тепловой обработкой, облучением ульт­ рафиолетовыми лучами, действием ионизирующего из­ лучения, действием сильных окислителей и фильтрацией через среду с размером пор менее 1 мк, т. е. менее раз­ мера бактериальной клетки.

В практике коммунального водопровода чаще всего применяют один вид дезинфекции, а .именно обработку воды сильными окислителями. В качестве окислителей используют хлор, если обрабатывают большие количест­ ва воды, и соединения хлора (хлорную известь, дву­ окись хлора), йод, ионы тяжелых металлов для малых количеств воды..

Весьма перспективными являются методы дезинфек­ ции воды путем озонирования и ультрафиолетового об­ лучения.

§ 55. Хлорирование

Хлор в воде подвергается гидролизу по реак­

ции

новатистой кислоты и гипохлорит-ионов непрерывно ме­ няется, при этом с ростом значения рН растет концент­ рация ионизированной кислоты. При величине рН, близ-

111

кой к нейтральной, в недиссоциированном состоянии на­ ходится около 80% хлорноватистой кислоты.

Последние исследования позволяют утверждать, что'

при низких значениях рН.

Хлорирование воды при наличии в ней аммиака, со­ лей аммония и органических веществ с аминогруппами требует большего расхода хлора. Это объясняется тем, что хлор связывается с указанными соединениями и об­

в меньшей степени, чем свободный хлор, однако прояв­ ляют это действие дольше хлора. Хлор в хлораминах на­ зывается связанным хлором, а общее количество введен­ ного хлора (т. е. в виде свободного, НОС1, ОС1~ и свя­ занного) — активным хлором.

Отмечено следующее обстоятельство. Если продол­ жать хлорировать воду после связывания всех аммоний­ ных соединений в хлорамины, то начинается окисление моно- и дихлораминов свободной хлорноватистой кисло­

после окончания реакций окисления количество остаточ­ ного хлора становится пропорциональным количеству введенного-хлора (рис.27).

Поэтому при хлорировании воды, содержащей ам­ монийные соединения, достаточность введения хлора определяется только после точки Б (см. рис. 27), кото-

- рую называют точкой перелома.

112

При хлорировании воды, содержащей фенолы, в ней могут появиться неприятные запахи хлорфенольных сое­ динений. Для предотвращения появления запахов хло­ рирование проводят совместно с аммонизацией воды — в воду вводят аммиак и хлор. Хлорамииы снижают ак­ тивность взаимодействия фенольных соединений с хло-

Рис. 27.

Хлоропоглощаемость воды при нали­ чии в ней аммонийных солей

/ — моно- н днхлорамнны; / / — свободный хлор

ром, что и препятствует возникновению хлорфенольных запахов.

Из соединений хлора для хлорирования чаще всего используют гипохлориты натрия или кальция.. Эти сое­ динения гидролизуются в воде, а гипохлорит-ион связы­ вается с ионом водорода в недиссоциированную хлорно­ ватистую кислоту. Количественное соотношение между всеми соединениями также определяется величиной рН.

§ 56. Хлорное хозяйство и контроль процесса хлорирования

Хлорное хозяйство — одно из' самых сложных хозяйств на очистной станции. Хлор — газ ядовитый, и контакт с ним опасен для человека. Поэтому при проек­ тировании п устройстве сооружений хлорного хозяйст­ ва, а также во время эксплуатации должны строго вы­ полняться установленные правила техники безопасности.

Устройство складов для безопасного хранения силь­ нодействующих ядовитых веществ (к которым относят­ ся и хлор, и аммиак) и содержание их в надлежащем са­ нитарном состоянии регламентируются правилами Госгортехнадзора и Главной санитарной инспекции Минис­ терства здравоохранения СССР.

Склады для хлора разделяются по назначению на базисные и расходные.

Базисные склады предназначены для длительного хранения хлора в больших количествах. Эти склады располагают вне населенных мест, на обособленных,

свободных от застройки, незатопляемых земельных уча­ стках.

Расходные склады устраивают на территории очист­ ной станции. Их емкость не должна превышать двухме­ сячную потребность и должна быть не менее 10-суточной потребности. Расходные склады — это отдельно стоя­ щие здания, располагаемые не ближе 50 м от других про­ изводственных корпусов (допускается совмещать с хлораторной). Склады оборудуют усиленной вентиляцией, люди работают в складах только в противогазах.

переводят в газообразное, так как жидкий хлор с водой не смешивается, а в силу этого и плохо растворяется. Для этой цели используют специальные аппараты — хлораторы. Наиболее широко распространены вакуум­ ные хлораторы.

Тару с хлором устанавливают на весы и через про­

должна быть выше 0,5—0,7 кг/ч при использовании бал­ лонов и 3 кг/ч при использовании бочек, так как увели­ чение скорости приводит к замерзанию трубопровода из-за большого поглощения тепла. При подогреве бал­ лонов (теплой водой, теплым воздухом) скорость пере­

механические примеси, которые могут нарушить работу дозирующих устройств. Грубая очистка газа произво­ дится в грязеуловителях, тонкая — в хлораторе, где для этой цели установлен фильтр.

Очищенный хлор проходит через измерительное уст­ ройство, снабженное системой автоматического регули­ рования газа, и попадает в смеситель, роль которого вы­ полняет эжектор. Вода в эжектор подается под давлени­ ем 3 ати. Растворение хлора под таким давлением происходит очень энергично, а количество растворив­ шегося хлора может оказаться больше предела его рас­ творимости.

Хлорная вода чрезвычайно агрессивна к большинст-

114

ву материалов. Поэтому для изготовления трубопрово­ дов, транспортирующих хлорную воду, следует исполь­ зовать кислотоупорные материалы.

Контроль остаточного хлора в воде и поддержание его на заданном уровне являются важным этапом тех­ нологического процесса. По требованиям ГОСТ 2874—54 в питьевой воде количество остаточного хлора должно быть 0,3—0,5 мг/л.

Для питьевой воды периодический анализ на оста­

ществляется в резервуаре чистой воды, в специальном резервуаре или в водоводах.

Определение необходимой дозы хлора устанавлива­ ется экспериментальным путем. В лабораторных усло­ виях выполняют пробное хлорирование для определе­ ния хлоропоглощаемости воды. Исследуемую воду сме­ шивают с разными количествами хлорной воды и после 30 мин контакта определяют концентрацию остаточного хлора. По результатам анализов строят кривую зависи­ мости величины остаточного хлора от исходной дозы. Если в исследуемой воде аммонийных соединений нет, то

при наличии в воде аммонийных соединений определе­ ние проводят по кривой участка / / (см. рис. 27).

• Аммиак, как и хлор, хранится в баллонах и боч­ ках. Контроль за расходом аммиака во многом анало­ гичен контролю за расходом хлора. Если для дозирова­ ния аммиака применяют хлораторы, то медные и латун­ ные части заменяют на стальные, а серную кислоту в газометре — на ртуть.

.Правилами технической эксплуатации хлораторных и хлораторно-аммиачных установок предусматривается проведение четкого и оперативного контроля за работой

измерительных приборов, дозирующих устройств, за состоянием аппаратуры и за правильным хранением реагентов. Все данные наблюдений заносятся в журнал.

Оперативный контроль качества полностью обрабо­ танной воды, отбираемой па анализ из резервуара чи­ стой воды, оценивается по показателям: содержание хлора, содержание аммиака, мутность, прозрачность, цветность, щелочность, окисляемость, общий счет бак­ терий, коли-индекс.

§ 57. Озонирование

Озонирование воды имеет ряд преимуществ перед хлорированием. Являясь окислителем, более силь­ ным, чем хлор, озон не только проявляет бактерицидные свойства по отношению к микроорганизмам, но и спо­ собствует обесцвечиванию воды, вступая в реакции с фульвокислотами и коллоидными гуматами.

Озон энергично окисляет фенольиые соединения, по­ этому обработка озоном воды, загрязненной фенолами, предпочтительнее, чем хлором.

При озонировании нет необходимости строго следить за остаточной дозой озона, так как в воде озон быстро распадается с образованием кислорода.

Озон получают пропусканием воздуха через электро­ ды, на которые подается ток высокого напряжения — от 5000 до 25 000 в (создают так называемый «тихий» раз­ ряд"). В промышленных условиях для получения озона

тщательная очистка и высушивание используемого воз­ духа и обязательное его охлаждение.

Смешивать озон с обрабатываемой водой можно в абсорберах с противоточным движением озоно-воздуш- ной смеси и воды, в эжекторах или в специальных меха­ нических смесителях.

Продолжительность контакта с водой, обеспечиваю­ щая обеззараживание воды, зависит от качества воды, концентрации озона в озоно-воздушной смеси, вида сме­ сителя, температуры воды, величины рН и других фак­ торов — в среднем достаточно 5—20 мин. Расход озона также зависит от перечисленных факторов и его необхо­ димая доза колеблется от 0,6 до 4 мг/л и более.

Контроль процесса озонирования включает систему

116

анализов и операций, обеспечивающих эффективную работу озонаторов и смесителей.

Озон — газ ядовитый. Помещения, где располагают­ ся озонаторы, оборудуются усиленной вентиляцией. По­

руется только одним обстоятельством: высокой стоимо­

ультрафиолетовой области спектра, обладает бактери­ цидным действием на микроорганизмы. Такой диапазон излучения дают аргоно-ртутные лампы низкого давле­ ния и ртутно-кварцевые лампы высокого давления.

Этот способ обработки применяется для воды с цвет­ ностью не более 35 град, мутностью не более 3 мг/л и коли-индексом не выше 1000.

Эффект такого обеззараживания контролируется проведением обычных бактериологических и химических анализов поступающей и облученной воды.

заносятся в журнал, в котором также фиксируются ре­ зультаты периодических измерений ультрафиолометром бактерицидного излучения ламп.

Электролиз как метод дезинфекции. При электроли­

щиеся у катода, реагируют с хлором с образованием гипохлорита. Полученный таким образом активный хлор (свободный и гипохлоритный) и является бактерицид­ ным агентом.

117

Метод применяется для обработки малых количеств воды на объектах, удаленных от мест производства хло­ ра. Стоимость этого вида обработки воды весьма вы­ сока.

Г л а в а VIII-

ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ВОДЫ

§ 59. Умягчение

Обычно жесткость воды источников, исполь­ зуемых для хозяйственно-питьевого назначения, нахо­ дится в пределах требований ГОСТ 2874—54 для воды питьевой, и поэтому на станциях коммунального водо­ провода умягчение воды производить не приходится. Но для многих областей промышленности вода город­ ского водопровода оказывается слишком жесткой. Сни­ жение жесткости достигается умягчением воды.

Применяются реагентиый, термохимический и ионитовый методы умягчения. Эти методы могут применять­ ся порознь или комбинированно, например реагентиый с термическим, реагентиый п затем ионитовый. Приме­ нение тех или иных методов обусловливается качеством исходной воды, необходимым эффектом умягчения, эко­ номическими соображениями.

Если требуется одновременное снижение жесткости и щелочности воды и при этом главной задачей является снижение щелочности, то применяют известкование во­ ды. Если нужна глубоко умягченная вода, то после из­ весткования вода обрабатывается на катионитовых фильтрах.

Реагентное умягчение. При добавлении в воду изве­ сти С а ( О Н ) 2 протекают реакции перехода углекислоты последовательно в бикарбонаты и карбонаты, что приво­ дит к устранению кальциевой и магниевой карбонатной жесткости:

I С а ( Н С 0 3 ) 2 + Ca(OH) 2 - v2CaC0 3 + 2H 2 0;

M g ( H C 0 3 ) 2 + 2 C a ( O H ) 2 ^ - M g ( O H ) 2 + 2CaCQ3 + 2 Н 2 0 .

118

Одновременно магниевые соли некарбонатной жест­ кости переводятся в кальциевые:

натная жесткость воды может быть снижена до преде­

ствие легкости образования пересыщенных растворов СаСОз и M g ( O H ) 2 и необходимости вводить некоторый избыток извести для ускорения процесса.

Осаждение С а С 0 3 и M g ( O H ) 2 интенсифицируют до­

Метод эффективного контроля за умягчением воды путем известкования заключается в проверке и поддер­ жании требуемой величины рН среды, обычно в преде­ лах 9—10,5. Необходимая доза извести подсчитывается в зависимости от содержания в воде углекислоты, бикар­ бонат-ионов, ионов кальция, соотношения ионов кальция, магния и бикарбонатов и дозы коагулянта.

Второй вариант реагентного умягчения-заключается в использовании извести совместно с содой. При извест­ ковом умягчении после перевода бикарбонатов в карбо­ наты и их осаждения дальнейшего снижения жесткости не происходит, несмотря на выделение в осадок Mg (ОН) 2 . Взамен магниевой жесткости в воде появляется каль­ циевая некарбонатная жесткость.

Умягчение с применением соды предусматривает до­ полнительное введение карбонат-ионов, в результате че­ го обменные реакции приводят к выпадению в осадок солей кальция:

у

119