23 febbraio 2023
Misure di risposta per la contaminazione microbica nel funzionamento ad osmosi inversa
Misure di risposta per la contaminazione microbica nel funzionamento ad osmosi inversa
01 Sterilizzazione con cloro
L'efficacia del cloro dipende dalla concentrazione di cloro, dal tempo di contatto e dal pH dell'acqua.
Viene spesso utilizzato per sterilizzare l'acqua potabile e la concentrazione generale di cloro residuo è di 0,5 ppm.
Nel trattamento delle acque industriali, la contaminazione microbica sugli scambiatori di calore e sui filtri a sabbia può essere prevenuta mantenendo la concentrazione di cloro residuo nell'acqua al di sopra di 0,5-1,0 ppm. La quantità di dosaggio di cloro dipende dal contenuto di materia organica nell'affluente, perché la materia organica consumerà cloro.
Il trattamento delle acque superficiali di solito richiede la disinfezione con cloro nella parte di pretrattamento dell'osmosi inversa per prevenire la contaminazione microbica. Il metodo consiste nell'aggiungere cloro all'ingresso dell'acqua e mantenere un tempo di reazione di 20-30 minuti per mantenere 0,5-1,0 ppm di cloro residuo nell'intera concentrazione della tubazione di pretrattamento.
Tuttavia, deve essere accuratamente declorurato prima di entrare nell'elemento della membrana per evitare che la membrana venga ossidata e danneggiata dal cloro.
(1) Reazione di clorurazione
I disinfettanti contenenti cloro comunemente usati sono cloro gassoso, ipoclorito di sodio o ipoclorito di calcio. In acqua, si idrolizzano rapidamente in acido ipocloroso.Cl2+ H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca(ClO)2+ 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2(3)
L'acido ipocloroso in acqua decompone gli ioni idrogeno e gli ioni ipoclorito:
HClO←→ H++ ClO-(4)
La somma di Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO e ClO– è chiamata cloro libero (FAC) o cloro residuo residuo (FRC), ed è espressa in mg/LCl2.
Il cloro reagisce con l'ammoniaca nell'acqua per formare clorammine, che sono chiamate cloro combinato (CAC) o cloro residuo combinato (CRC), e la somma di cloro residuo e Il cloro combinato è chiamato cloro residuo totale (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
L'efficienza battericida del cloro residuo è direttamente proporzionale alla concentrazione di HClO non decomposto. L'effetto battericida dell'acido ipocloroso è 100 volte superiore a quello dell'ipoclorito e la proporzione di acido ipocloroso indissociato aumenta con la diminuzione del valore del pH.
A pH=7,5 (25°C, TDS=40mg/L), solo il 50% del cloro residuo esiste come HClO, ma a pH=6,5, il 90% è HClO.
La percentuale di HClO aumenta anche con la diminuzione della temperatura. A 5°C, la frazione molecolare di HClO è del 62% (pH=7,5, TDS=40mg/L). In acque ad alta salinità, la proporzione di HClO è molto piccola (quando pH=7,5, 25°C, 40000mg/L TDS, il rapporto è di circa il 30%).
(2) Quantità di dosaggio di cloro
Una parte del cloro aggiunto reagisce con l'azoto ammoniacale nell'acqua per formare cloro combinato secondo le seguenti fasi di reazione:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monoclorammina) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dicloroammina) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (tricloroammina) + H2O (8)
Le reazioni di cui sopra dipendono principalmente dal pH e dal rapporto di massa cloro/azoto. La cloramina ha anche un effetto battericida, ma è inferiore a quello del cloro.
L'altra parte del cloro gassoso viene trasformata in cloro inattivo. La quantità di cloro necessaria per questa parte dipende da agenti riducenti come nitriti, cloruri, solfuri, ferro ferroso e manganese. La reazione di ossidazione della materia organica nell'acqua consuma anche il cloro.
(3) Clorazione dell'acqua di mare
A differenza della situazione in acqua salmastra, l'acqua di mare contiene solitamente circa 65 mg/L di bromo. Quando l'acqua di mare viene trattata chimicamente con cloro, il bromo reagisce rapidamente con l'acido ipocloroso per produrre acido ipobromoso
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
In questo modo, quando l'acqua di mare viene trattata con cloro, l'effetto battericida è principalmente HBrO invece che HClO, e l'acido ipobromoso verrà decomposto in ioni ipobromito.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Il grado di decomposizione dell'HBrO è inferiore a quello dell'HClO. A pH = 8, solo il 28% dell'HClO non si decompone, ma l'83% dell'HBrO non si decompone.
Per l'acqua di mare in condizioni di pH elevato, l'effetto battericida è ancora migliore di quello dell'acqua salmastra. Gli ioni acido ipobromoso e ipobromito interferiscono con la determinazione del cloro residuo, che è incluso nel valore misurato del cloro residuo.
02 Trattamento di sterilizzazione ad impatto
Il trattamento d'urto prevede l'aggiunta di biocida all'acqua di alimentazione ad osmosi inversa o nanofiltrazione per un periodo di tempo limitato e durante il normale funzionamento del sistema di trattamento dell'acqua.
Il bisolfito di sodio viene spesso utilizzato per questo scopo di trattamento. Generalmente, vengono aggiunti 500-1000 ppm di NaHSO3 per circa 30 minuti.
Il trattamento d'urto può essere effettuato periodicamente a intervalli regolari, ad esempio una volta ogni 24 ore o quando si sospetta una crescita biologica. L'acqua prodotta durante questo trattamento d'urto conterrà l'1-4% della concentrazione di bisolfito di sodio aggiunta.
A seconda dell'uso dell'acqua del prodotto, si può decidere se l'acqua del prodotto durante la sterilizzazione d'urto deve essere riciclata o scaricata. Il bisolfito di sodio è più efficace contro i batteri aerobi rispetto ai microrganismi anaerobi. Pertanto L'uso della sterilizzazione d'urto deve essere attentamente valutato in anticipo.
03 Disinfezione periodica
Oltre ad aggiungere continuamente fungicidi all'acqua grezza, il sistema può anche essere regolarmente sanificato per controllare la contaminazione biologica.
Questo metodo di trattamento viene utilizzato su sistemi con un moderato rischio di bioincrostazioni, ma nei sistemi con un elevato rischio di bioincrostazioni, la disinfezione è solo un'aggiunta al trattamento biocida continuo.
La disinfezione preventiva è più efficace della disinfezione correttiva perché i batteri isolati sono più facili da uccidere e rimuovere rispetto ai biofilm spessi e invecchiati.
L'intervallo generale di disinfezione è di una volta al mese, ma i sistemi con severi requisiti igienici (come l'acqua di processo farmaceutica) e l'acqua grezza altamente inquinata (come le acque reflue) possono essere una volta al giorno. Naturalmente, la durata della membrana è influenzata dal tipo e dalla concentrazione delle sostanze chimiche utilizzate. Dopo una disinfezione intensa può ridurre la durata della membrana.
04 Sterilizzazione con ozono
È più ossidante del cloro, ma si decompone rapidamente, quindi deve essere mantenuto a un certo livello per uccidere i microrganismi. Allo stesso tempo, è necessario considerare anche la resistenza all'ozono dell'apparecchiatura utilizzata e di solito si dovrebbe utilizzare l'acciaio inossidabile.
Per proteggere gli elementi della membrana, l'ozono deve essere accuratamente rimosso e l'irradiazione UV può raggiungere con successo questo obiettivo.
05 Irradiazione UV
254 nm La luce UV ha dimostrato di essere battericida. È stato utilizzato in piccoli impianti acquatici. Non richiede l'aggiunta di sostanze chimiche all'acqua. I requisiti di manutenzione dell'apparecchiatura sono bassi. È necessaria solo la pulizia periodica o la sostituzione delle lampade a vapori di mercurio.
Tuttavia, l'applicazione del trattamento di irradiazione UV è molto limitata e Adatto solo per fonti d'acqua più pulite, perché i colloidi e la materia organica influenzeranno la penetrazione delle radiazioni ottiche.
06 Bisolfito di sodio
Quando la sua concentrazione raggiunge i 50 mg/L nell'affluente del sistema di desalinizzazione dell'acqua di mare, è efficace nel controllo dell'inquinamento biologico. In questo modo, anche la contaminazione colloidale può essere ridotta.
Un ulteriore vantaggio dell'acido solforico è che non richiede l'aggiunta di acido per controllare il carbonato di calcio a causa della reazione acida dell'acido solforico per generare ioni idrogeno.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Sterilizzazione con cloro
L'efficacia del cloro dipende dalla concentrazione di cloro, dal tempo di contatto e dal pH dell'acqua.
Viene spesso utilizzato per sterilizzare l'acqua potabile e la concentrazione generale di cloro residuo è di 0,5 ppm.
Nel trattamento delle acque industriali, la contaminazione microbica sugli scambiatori di calore e sui filtri a sabbia può essere prevenuta mantenendo la concentrazione di cloro residuo nell'acqua al di sopra di 0,5-1,0 ppm. La quantità di dosaggio di cloro dipende dal contenuto di materia organica nell'affluente, perché la materia organica consumerà cloro.
Il trattamento delle acque superficiali di solito richiede la disinfezione con cloro nella parte di pretrattamento dell'osmosi inversa per prevenire la contaminazione microbica. Il metodo consiste nell'aggiungere cloro all'ingresso dell'acqua e mantenere un tempo di reazione di 20-30 minuti per mantenere 0,5-1,0 ppm di cloro residuo nell'intera concentrazione della tubazione di pretrattamento.
Tuttavia, deve essere accuratamente declorurato prima di entrare nell'elemento della membrana per evitare che la membrana venga ossidata e danneggiata dal cloro.
(1) Reazione di clorurazione
I disinfettanti contenenti cloro comunemente usati sono cloro gassoso, ipoclorito di sodio o ipoclorito di calcio. In acqua, si idrolizzano rapidamente in acido ipocloroso.
L'acido ipocloroso in acqua decompone gli ioni idrogeno e gli ioni ipoclorito:
HClO←→ H++ ClO-(4)
La somma di Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO e ClO– è chiamata cloro libero (FAC) o cloro residuo residuo (FRC), ed è espressa in mg/LCl2.
Il cloro reagisce con l'ammoniaca nell'acqua per formare clorammine, che sono chiamate cloro combinato (CAC) o cloro residuo combinato (CRC), e la somma di cloro residuo e Il cloro combinato è chiamato cloro residuo totale (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
L'efficienza battericida del cloro residuo è direttamente proporzionale alla concentrazione di HClO non decomposto. L'effetto battericida dell'acido ipocloroso è 100 volte superiore a quello dell'ipoclorito e la proporzione di acido ipocloroso indissociato aumenta con la diminuzione del valore del pH.
A pH=7,5 (25°C, TDS=40mg/L), solo il 50% del cloro residuo esiste come HClO, ma a pH=6,5, il 90% è HClO.
La percentuale di HClO aumenta anche con la diminuzione della temperatura. A 5°C, la frazione molecolare di HClO è del 62% (pH=7,5, TDS=40mg/L). In acque ad alta salinità, la proporzione di HClO è molto piccola (quando pH=7,5, 25°C, 40000mg/L TDS, il rapporto è di circa il 30%).
(2) Quantità di dosaggio di cloro
Una parte del cloro aggiunto reagisce con l'azoto ammoniacale nell'acqua per formare cloro combinato secondo le seguenti fasi di reazione:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monoclorammina) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dicloroammina) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (tricloroammina) + H2O (8)
Le reazioni di cui sopra dipendono principalmente dal pH e dal rapporto di massa cloro/azoto. La cloramina ha anche un effetto battericida, ma è inferiore a quello del cloro.
L'altra parte del cloro gassoso viene trasformata in cloro inattivo. La quantità di cloro necessaria per questa parte dipende da agenti riducenti come nitriti, cloruri, solfuri, ferro ferroso e manganese. La reazione di ossidazione della materia organica nell'acqua consuma anche il cloro.
(3) Clorazione dell'acqua di mare
A differenza della situazione in acqua salmastra, l'acqua di mare contiene solitamente circa 65 mg/L di bromo. Quando l'acqua di mare viene trattata chimicamente con cloro, il bromo reagisce rapidamente con l'acido ipocloroso per produrre acido ipobromoso
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
In questo modo, quando l'acqua di mare viene trattata con cloro, l'effetto battericida è principalmente HBrO invece che HClO, e l'acido ipobromoso verrà decomposto in ioni ipobromito.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Il grado di decomposizione dell'HBrO è inferiore a quello dell'HClO. A pH = 8, solo il 28% dell'HClO non si decompone, ma l'83% dell'HBrO non si decompone.
Per l'acqua di mare in condizioni di pH elevato, l'effetto battericida è ancora migliore di quello dell'acqua salmastra. Gli ioni acido ipobromoso e ipobromito interferiscono con la determinazione del cloro residuo, che è incluso nel valore misurato del cloro residuo.
02 Trattamento di sterilizzazione ad impatto
Il trattamento d'urto prevede l'aggiunta di biocida all'acqua di alimentazione ad osmosi inversa o nanofiltrazione per un periodo di tempo limitato e durante il normale funzionamento del sistema di trattamento dell'acqua.
Il bisolfito di sodio viene spesso utilizzato per questo scopo di trattamento. Generalmente, vengono aggiunti 500-1000 ppm di NaHSO3 per circa 30 minuti.
Il trattamento d'urto può essere effettuato periodicamente a intervalli regolari, ad esempio una volta ogni 24 ore o quando si sospetta una crescita biologica. L'acqua prodotta durante questo trattamento d'urto conterrà l'1-4% della concentrazione di bisolfito di sodio aggiunta.
A seconda dell'uso dell'acqua del prodotto, si può decidere se l'acqua del prodotto durante la sterilizzazione d'urto deve essere riciclata o scaricata. Il bisolfito di sodio è più efficace contro i batteri aerobi rispetto ai microrganismi anaerobi. Pertanto L'uso della sterilizzazione d'urto deve essere attentamente valutato in anticipo.
03 Disinfezione periodica
Oltre ad aggiungere continuamente fungicidi all'acqua grezza, il sistema può anche essere regolarmente sanificato per controllare la contaminazione biologica.
Questo metodo di trattamento viene utilizzato su sistemi con un moderato rischio di bioincrostazioni, ma nei sistemi con un elevato rischio di bioincrostazioni, la disinfezione è solo un'aggiunta al trattamento biocida continuo.
La disinfezione preventiva è più efficace della disinfezione correttiva perché i batteri isolati sono più facili da uccidere e rimuovere rispetto ai biofilm spessi e invecchiati.
L'intervallo generale di disinfezione è di una volta al mese, ma i sistemi con severi requisiti igienici (come l'acqua di processo farmaceutica) e l'acqua grezza altamente inquinata (come le acque reflue) possono essere una volta al giorno. Naturalmente, la durata della membrana è influenzata dal tipo e dalla concentrazione delle sostanze chimiche utilizzate. Dopo una disinfezione intensa può ridurre la durata della membrana.
04 Sterilizzazione con ozono
È più ossidante del cloro, ma si decompone rapidamente, quindi deve essere mantenuto a un certo livello per uccidere i microrganismi. Allo stesso tempo, è necessario considerare anche la resistenza all'ozono dell'apparecchiatura utilizzata e di solito si dovrebbe utilizzare l'acciaio inossidabile.
Per proteggere gli elementi della membrana, l'ozono deve essere accuratamente rimosso e l'irradiazione UV può raggiungere con successo questo obiettivo.
05 Irradiazione UV
254 nm La luce UV ha dimostrato di essere battericida. È stato utilizzato in piccoli impianti acquatici. Non richiede l'aggiunta di sostanze chimiche all'acqua. I requisiti di manutenzione dell'apparecchiatura sono bassi. È necessaria solo la pulizia periodica o la sostituzione delle lampade a vapori di mercurio.
Tuttavia, l'applicazione del trattamento di irradiazione UV è molto limitata e Adatto solo per fonti d'acqua più pulite, perché i colloidi e la materia organica influenzeranno la penetrazione delle radiazioni ottiche.
06 Bisolfito di sodio
Quando la sua concentrazione raggiunge i 50 mg/L nell'affluente del sistema di desalinizzazione dell'acqua di mare, è efficace nel controllo dell'inquinamento biologico. In questo modo, anche la contaminazione colloidale può essere ridotta.
Un ulteriore vantaggio dell'acido solforico è che non richiede l'aggiunta di acido per controllare il carbonato di calcio a causa della reazione acida dell'acido solforico per generare ioni idrogeno.
HSO3- → H+ + SO42-