Хлорирование воды централизованного водоснабжения

     Среди приемов обеззараживания воды наиболее широкое применение нашло хлорирование. Относительная дешевизна, несложное оборудование и надежное действие сделали этот метод господствующим на водопроводах всего мира.

     В России еще в 1910 г. произведено хлорирование воды большого городского водопровода: С. К. Дзеряговский, изучивший этот метод в 1908 г. в лаборатории Института экспериментальной медицины, применил его в 1910 г. На водопроводе в Кронштадте. В том же году проводилось хлорирование Нижегородского ярмарочного водопровода. В 1911 г. хлорировалась вода водопровода в Ростове-на-Дону, а в 1912 г. хлорирование было введено на Центральной водопроводной станции в Петербурге. Хлор сыграл огромную роль в оздоровлении водоснабжения. Его можно использовать в самых разнообразных случаях и на любых установках - от шахтного колодца до водопровода большого города.

      В настоящее время на всех советских водопроводах из открытых водоемов, а в нужных случаях и использующих подземные воды, хлорирование обязательно. Хлорирование способствовало установлению для водопроводов СССР  и а настоящее время для России, высокого стандарта бактериальной чистоты воды.

Хлор и его свойства.

      При обычной температуре и давлении хлор - газ желто-зеленого цвета с резким специфическим запахом, раздражает слизистые оболочки и относится к отравляющим веществам.

На заводах хлор получается путем электролиза поваренной соли, а на водопроводы поступает в виде хлорной извести или жидкого хлора.

Хлорная известь получается в результате взаимодействия хлора и гашеной извести:

                                               2Са(ОН)2 + 2С12 == Са(0С1)2 + СаС12 + 2Н20.

     Свежая заводская хлорная известь содержит 32—36% актив- ного хлора. При хранении разлагается и переходит в хлорид кальция; для приближенных расчетов исходят из 25% содержания хлора, а для точных проверяют лабораторным путем истинное его содержание. Хлорную известь следует хранить в упаковке в прохладном сухом и темном помещении, чтобы замедлить разложение

    Жидкий хлор хранится в стальных баллонах под давлением 6—7 атм. В одном баллоне —25—30 кг хлора.

    Бактерицидное действие хлора в основном связано с гипоплоидным ионом, что признается большинством исследователей. Установлено, что между бактерицидным действием хлора на кишечную палочку и действием его на дегидрогеназную активность существует прямая зависимость. Степень угнетения дегидрогеназ соответствовала бактерицидному эффекту хлора. Полное угнетение активности дегидрогеназы глюкозы соответствовало абсолютному бактерицидному действию хлора.

    Аналогичные исследования проведены с целью установления бактерицидного действия хлора на бактерии кишечно-тифозной группы. Они показали, что угнетаются не только дегидрогеназы глюкозы, но и дегидрогеназы этилового спирта, глицерина, янтарной, глутаминовой, молочной, пировиноградной кислот, формальдегида и муравьиной кислоты.

Гипохлоритный ион (ОС1) - образуется при гидролизе хлора водой.

    Хлорирование питьевой воды совершенно безопасно для здоровья людей. Это доказано и в лабораторном эксперименте, и в результате десятков лет потребления хлорированной воды сотнями миллионов людей во всех частях земного шара. Поступление в организм больших доз естественным образом ограничивается приданием воде запаха и привкуса при концентрации выше 0,5 мг/л. Даже если бы это произошло, хлор был бы немедленно связан всем органическим содержимым желудка.

Основные условия успешного действия хлора:

а) тщательное освобождение воды от взвешенных веществ, в которых микробы защищены от поверхностно действующего хлора;

б) достаточное количество хлора;

в) полное и быстрое перемешивание хлора со всем объемом обеззараживаемой воды;

г) контакт воды с хлором в течение времени (не менее 30 мин, лучше 1 ч), необходимого для проявления бактерицидного действия.

Доза хлора при хлорировании воды.

     Доза хлора должна полностью и надежно обеспечить обеззараживание воды. Хлор вступает в соединение не только с микробами, но и с органическими веществами (а частично и с недоокисленными неорганическими, например с солями закиси железа). Все эти формы связывания хлора объединяются в понятие «хлорпоглощаемость воды». Чтобы быть уверенным, что микробы не избежали действия хлора, надо ввести его столько, чтобы покрыть всю хлорпоглощаемость воды и получить некоторый остаток свободного активного хлора. Этим и определяется доза хлора. Об успешпости хлорирования судят по остаточному активному хлору, присутствие которого в воде после продолжительного контакта свидетельствует о том, что хлоропоглощаемость воды исчерпана и имеется излишек хлора.

     На величину хлоропоглощаемости влияют многие физические и химические отличия свойств и состава воды, особенно ее температура. Чем выше последняя, тем больше уходит хлора. Практикой хлорирования воды на водопроводах установлено, что дозы хлора от 1 до 3 мг/л воды дают, как правило, достаточный бактерицидный эффект.

     Cодержание остаточного хлора как доказательство успешного обеззараживания при поступлении воды в водопроводную сеть должно составлять не менее 0,3 и не более 0,5 мг/л (при контакте не менее 30 мин); большее количество хлора создает ощутимый запах и привкус. Концентрация связанного хлора (хлораминного) должна быть не менее 0,8 мг/л и не более 1,2 мг/л при обязательном обеспечении не менее часового контакта в сборных резервуарах.

     Контрольные определения остаточного хлора должны производиться каждые 30—60 мин. Это позволяет поддерживать дозу хлора на нужном уровне. В ряде случаев на крупных водопроводах проводится автоматический контроль содержания остаточного хлора. Бактериологическое исследование не отвечает требованию оперативного контроля эффективности хлорирования: результат можно получить не ранее чем через 24—48 ч. Однако оно сохраняет значение для периодического контроля, особенно в тех случаях, когда режим хлорирования на водопроводе только устанавливается, или при резких колебаниях состава воды источника.

     Остаточному хлору не так давно придавалось значение защитного буфера на случай проникновения в сеть бактериальных загрязнений. Многочисленные исследования и практический опыт доказали, что бактерицидность остаточного хлора невелика. Основой охраны воды в сети остается ее герметичность п техническая исправность.

     Организация хлорирования, установки, приборы. Организация хлорирования воды на водопроводах складывается из:

а) управления аппаратурой для жидкого хлора и установками для растворения хлорной извести;

б) дозировки хлора;

в) смешения его с водой;

г) контакта хлора с водой в течение времени, необходимого для проявления бактерицидного действия.

     Для дезинфекции хлорной известью пользуются установкой из трех баков (рис. 66). В верхнем баке готовится концентрированный раствор хлорной извести, в среднем баке путем добавления воды получают рабочий 2% раствор, а третий служит дозатором.

    С рабочим раствором устанавливают два бака, как и при коагуляции, чтобы один из них, срабатывающийся за смену, мог быть заменен подготовленным за это время вторым. Размеры рабочих баков определяются количеством воды, подлежащей хлорированию.

     Необходимость поставлять в рабочее помещение хлорную известь, готовить несколько раз в сутки раствор, устанавливать его крепость и удалять нерастворимый осадок осложняет эксплуатацию этой простой установки. Связанные с этим неудобства тем больше, чем крупнее водопровод; установка становится очень громоздкой, а количества перерабатываемой извести очень большими.

     Для дозирования хлора и смешения его с водой (приготовление хлорной воды) пользуются приборами - хлораторами.

     Принципиальная схема хлоратора любой системы состоит в том, что на присоединенном к нему баллоне с жидким хлором открывают микровентиль, давление в баллоне падает, хлор испаряется со свободной поверхности жидкости и в газообразном состоянии для снижения давления проходит через редукционный клапан и измеритель количества газа, а затем поступает в струю подведенной к хлоратору под давлением воды, смешивается с ней, и образовавшаяся при этом хлорная вода поступает в общий поток воды, подлежащей дезинфекции. Количество подаваемого в единицу времени хлора согласуется по измерению с расходом в то же время воды на водопроводе и установленной дозой хлора.

     В настоящее время выпускаются так называемые вакуумные хлораторы, в которых создается давление ниже атмосферного благодаря действию водоструйного насоса, отсасывающего хлор - газ. Получаемая таким образом хлорная вода отводится по шлангу в водопровод или непосредственно в резервуар чистой воды. Преимущественное распространение получили разной производительности вакуум-хлораторы системы Кульского (рис. 67).

     Баллон с хлором ставят на весы (для контроля за общим расходом хлора за известное время — час, сутки) и присоединяют к хлоратору не непосредственно, а через промежуточный пустой баллон, в котором заканчивается испарение жидкого хлора и оседают возможные примеси и загрязнения (рис. 68).

     Баллоны с хлором и хлораторы должны устанавливаться вьотдельном помещении с хорошей вытяжной вентиляцией и выходом на случай аварий непосредственно наружу.

     Иногда хлор получают на месте путем электролиза. Как правило, хлорирование производится после фильтров, когда вода полностью освобождена от взвеси и хлор более успешно воздействует на бактерии. Затем вода поступает в закрытую систему — резервуар чистой воды, насос, сеть, чем устраняется в пределах возможного опасность повторного загрязнения. Надежное перемешивание воды с хлором достигается поступлением его в движущийся по трубе поток всей массы хлорируемой воды к всасывающей трубе насоса или установкой специального смесителя. Время контакта обеспечивается пребыванием хлорированной воды в резервуаре, где она, раньше чем поступить в сеть, остается во всяком случае несколько часов.

      Таким образом, техническая организация хлорирования на водопроводах содержит все предпосылки, необходимые для успешного обеззараяшвающего действия хлора.

      Наиболее существенные изменения в организации хлорирования на водопроводах: двойное хлорирование, аммонизация и перехлорирование.

Двойное хлорирование.

      Хлор подается в воду первыйраз в смеситель перед отстойниками, а второй — после фильтров. Хлор перед отстойниками ослабляет защитные свойства коллоидов, облегчая процесс коагуляции, и позволяет уменьшить дозу коагулянта. Кроме того, он подавляет рост бактерий, засоряющих песок на фильтрах, и делает более успешным повторное заключительное хлорирование. Двойное хлорирование заслуживает широкого применения. Во всяком случае к нему следует прибегать, когда бактериальная загрязненность речной воды сравнительно высока или подвержена частым колебаниям; в этих случаях повторное обеззараживание служит дополнительной гарантией.

Аммонизация

    В обеззараживаемую воду вводят последовательно сначала аммиак, а затем через несколько секунд - хлор (так называемая преаммонизация). При взаимодействии образующихся при этом водного раствора аммиака и хлорноватистой кислоты получаются моно- и дихлорамины (NH2CI и NHCI2) в зависимости от того, в каких пропорциях введены хлор и аммиак.

    В дальнейшем уже не хлор, а хлорамины проявляют бактерицидное действие.

    Достоинства этого метода аммонизации воды:

 а) более длительное обеззараживающее действие хлораминов сравнительно с хлором;

б) предотвращение появления запахов и привкусов, зависящих как от самого хлора, так и от его соединений с органическими веществами воды.      Особое значение последнее имеет, когда в воде содержатся фенолы, которые даже в ничтожных количествах, соединяясь с хлором, образуют вещества (хлорфенолы) со столь неприятным «аптечным» запахом и привкусом, что вода делается непригодной для питья. Опасность ухудшения органолептических свойств воды и служит основным поводом к замене обычного хлорирования хлорированием с преаммонизацией. При использовании этого метода надо иметь в виду два существенных обстоятельства:

а) бактерицидное действие хлораминов проявляется не так быстро, как хлора;

б) в каждом случае аммонизации надо проводить предварительно основательные лабораторные исследования, чтобы установить наиболее выгодные соотношения количества аммиака и хлора и длительность контакта.

     Аммиак и хлор следует применять в соотношениях 1:4, 1:6 или 1:8. Лучшим соотношением считают 1:4, при котором образуется монохлорамин, наиболее эффективно предотвращающий появление запаха. Уже образовавшийся запах аммонизация неустраняет.

     Аппаратура для аммонизации сходна с той, что применяетсядля хлорирования.

Перехлорирование (суперхлорирование)

    Вода обрабатывается заведомо избыточными дозами  5-10 мг/л и остаточный хлор при этом 1-5 мг/л. Поводом для перехлорирования могут служить резкие колебания бактериальной загрязненности воды или неуверенность в контроле хлорирования. Большие дозы хлора дают быстрый и безусловно надежный эффект. Высокий остаточный хлор делает воду непригодной непосредственно для употребления и требует последующего дехлорирования ее хими-

    Этот метод имеет практическое значение при полевом водоснабжении или особой эпидемической обстановке.

    Из производных хлора заслуживает внимания двуокись хлора. Это вещество обладает следующими достоинствами и даже некоторыми преимуществами перед хлором:

1) при обеззараживании можно предупредить появление специфических запахов;

2) бактерицидность в отношении бактерий брюшного тифа и паратифа не уступает или в иных случаях превышает таковую хлора;

3) стабильность в воде остаточной концентрации двуокиси хлора выше, чем хлора и хлорамина.

• Назад
• Вперёд