23. feb. 2023
Reaktionsforanstaltninger for mikrobiel kontaminering ved omvendt osmose
Reaktionsforanstaltninger for mikrobiel kontaminering ved omvendt osmose
01 Klor sterilisering
Effektiviteten af klor afhænger af koncentrationen af klor, kontakttiden og vandets pH.
Det bruges ofte til at sterilisere drikkevand, og den generelle restklorkoncentration er 0,5 ppm.
Ved industriel vandbehandling kan mikrobiel forurening på varmevekslere og sandfiltre forhindres ved at holde restklorkoncentrationen i vand over 0,5-1,0 ppm. Mængden af klordosering afhænger af indholdet af organisk stof i indløbet, fordi organisk materiale vil forbruge klor.
Overfladevandsbehandling kræver normalt klordesinfektion i forbehandlingsdelen for omvendt osmose for at forhindre mikrobiel kontaminering. Metoden er at tilsætte klor ved vandindtaget og opretholde en reaktionstid på 20-30 minutter for at holde 0,5-1,0 ppm resterende klor i hele forbehandlingsrørledningskoncentrationen.
Det skal dog afkloreres grundigt, før det kommer ind i membranelementet for at forhindre, at membranen oxideres og beskadiges af klor.
1) Kloreringsreaktion
Almindeligt anvendte klorholdige desinfektionsmidler er klorgas, natriumhypochlorit eller calciumhypochlorit. I vand hydrolyserer de hurtigt til hypoklorsyre.Cl2 + H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca(ClO)2 + 2 timer2O → 2HClO + Ca(OH)2 (3)
Hypochlorsyre i vand nedbryder hydrogenioner og hypochloritioner:
HClO←→ H+ + ClO- (4)
The sum of Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO and ClO– is called free chlorine (FAC) or residual residual chlorine (FRC), and is expressed in mg/LCl2.
Klor reagerer med ammoniak i vand og danner kloraminer, som kaldes kombineret klor (CAC) eller kombineret restchlor (CRC), og summen af restklor og Kombineret klor kaldes total restklor (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Den bakteriedræbende effektivitet af resterende klor er direkte proportional med koncentrationen af ikke-nedbrudt HClO. Den bakteriedræbende virkning af hypochlorsyre er 100 gange højere end hypochlorit, og andelen af udissocieret hypochlorsyre stiger med faldet i pH-værdien.
At pH=7.5 (25°C, TDS=40mg/L), only 50% of residual chlorine exists as HClO, but at pH=6.5, 90% is HClO.
Andelen af HClO stiger også med faldet i temperaturen. At 5°C, the molecular fraction of HClO is 62% (pH=7.5, TDS=40mg/L). In high salinity water, the proportion of HClO is very small (when pH=7.5, 25°C, 40000mg/L TDS, the ratio is about 30%).
(2) Dosering af klor
En del af det tilsatte klor reagerer med ammoniaknitrogen i vandet og danner kombineret klor i henhold til følgende reaktionstrin:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochloramine) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichloramine) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trichloramine) + H2O (8)
Ovenstående reaktioner afhænger hovedsageligt af pH og masseforholdet mellem klor og nitrogen. Kloramin har også en bakteriedræbende virkning, men den er lavere end klor.
Den anden del af klorgassen omdannes til inaktivt klor. Mængden af klor, der kræves til denne del, afhænger af reduktionsmidler som nitrit, chlorid, sulfid, jernholdigt jern og mangan. Oxidationsreaktionen af organisk stof i vand forbruger også klor.
3) Klorering af havvand
Til forskel fra situationen i brakvand indeholder havvand normalt omkring 65 mg/L brom. Når havvand behandles kemisk med klor, vil brom hurtigt reagere med hypoklorsyre for at producere hypobromsyre
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
På denne måde, når havvandet behandles med klor, den bakteriedræbende virkning er hovedsageligt HBrO i stedet for HClO, og hypobromsyren vil blive nedbrudt til hypobroritioner.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Graden af nedbrydning af HBrO er lavere end for HClO. Ved pH=8 vil kun 28 % af HClO ikke nedbrydes, men 83 % af HBrO vil ikke nedbrydes.
For havvand under høje pH-forhold er den bakteriedræbende effekt stadig bedre end i brakvand. Hypobromsyre- og hypobroritioner vil forstyrre bestemmelsen af restklor, som indgår i den målte værdi af restklor.
02 Behandling af slagsterilisering
Chokbehandling involverer tilsætning af biocid til omvendt osmose eller nanofiltrering fødevand i en begrænset periode og under normal drift af vandbehandlingssystemet.
Natriumbisulfit bruges ofte til dette behandlingsformål. Generelt tilsættes 500-1000 ppm NaHSO3 i cirka 30 minutter.
Chokbehandling kan udføres med jævne mellemrum med jævne mellemrum, for eksempel en gang hver 24. time, eller når der er mistanke om biologisk vækst. Produktvandet, der produceres under denne chokbehandling, vil indeholde 1-4 % af den tilsatte natriumbisulfitkoncentration.
Afhængigt af brugen af produktvandet kan det besluttes, om produktvandet under choksterilisering skal genbruges eller udledes. Natriumbisulfit er mere effektiv mod aerobe bakterier end anaerobe mikroorganismer. Derfor Brugen af choksterilisering bør vurderes nøje på forhånd.
03 Periodisk desinfektion
Ud over løbende at tilsætte fungicider til råvandet kan systemet også regelmæssigt desinficeres for at kontrollere biologisk forurening.
Denne behandlingsmetode anvendes på systemer med moderat fare for begroning af biofouling, men i systemer med høj fare for begroning er desinfektion kun et supplement til kontinuerlig biocidbehandling.
Forebyggende desinfektion er mere effektiv end korrigerende desinfektion, fordi isolerede bakterier er lettere at dræbe og fjerne end tykke, gamle biofilm.
Det generelle desinfektionsinterval er en gang om måneden, men systemer med strenge hygiejnekrav (såsom farmaceutisk procesvand) og stærkt forurenet råvand (såsom spildevand) kan være en gang om dagen. Membranens levetid påvirkes naturligvis af typen og koncentrationen af de anvendte kemikalier. Efter intens desinfektion kan forkorte membranens levetid.
04 Ozonsterilisering
Det er mere oxiderende end klor, men det nedbrydes hurtigt, så det skal opretholdes på et vist niveau for at dræbe mikroorganismer. Samtidig bør ozonmodstanden for det anvendte udstyr også overvejes, og rustfrit stål bør normalt bruges.
For at beskytte membranelementerne skal ozon fjernes omhyggeligt, og UV-bestråling kan med succes nå dette mål.
05 UV-bestråling
254nm UV-lys har vist sig at være bakteriedræbende. Det er blevet brugt i små vandplanter. Det kræver ikke, at der tilsættes kemikalier til vandet. Vedligeholdelseskravene til udstyret er lave. Kun periodisk rengøring eller udskiftning af kviksølvdamplamper er påkrævet.
Anvendelsen af UV-bestrålingsbehandling er imidlertid meget begrænset og Kun egnet til renere vandkilder, fordi kolloider og organisk materiale vil påvirke indtrængningen af optisk stråling.
06 Natriumbisulfit
Når dens koncentration når 50 mg/L i indløbet af havvandsafsaltningssystemet, er det effektivt til at kontrollere biologisk forurening. På denne måde kan kolloidforurening også reduceres.
En ekstra fordel ved svovlsyre er, at den ikke kræver tilsætning af syre for at kontrollere calciumcarbonat på grund af den sure reaktion af svovlsyre for at generere hydrogenioner.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Klor sterilisering
Effektiviteten af klor afhænger af koncentrationen af klor, kontakttiden og vandets pH.
Det bruges ofte til at sterilisere drikkevand, og den generelle restklorkoncentration er 0,5 ppm.
Ved industriel vandbehandling kan mikrobiel forurening på varmevekslere og sandfiltre forhindres ved at holde restklorkoncentrationen i vand over 0,5-1,0 ppm. Mængden af klordosering afhænger af indholdet af organisk stof i indløbet, fordi organisk materiale vil forbruge klor.
Overfladevandsbehandling kræver normalt klordesinfektion i forbehandlingsdelen for omvendt osmose for at forhindre mikrobiel kontaminering. Metoden er at tilsætte klor ved vandindtaget og opretholde en reaktionstid på 20-30 minutter for at holde 0,5-1,0 ppm resterende klor i hele forbehandlingsrørledningskoncentrationen.
Det skal dog afkloreres grundigt, før det kommer ind i membranelementet for at forhindre, at membranen oxideres og beskadiges af klor.
1) Kloreringsreaktion
Almindeligt anvendte klorholdige desinfektionsmidler er klorgas, natriumhypochlorit eller calciumhypochlorit. I vand hydrolyserer de hurtigt til hypoklorsyre.
Hypochlorsyre i vand nedbryder hydrogenioner og hypochloritioner:
HClO←→ H+ + ClO- (4)
The sum of Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO and ClO– is called free chlorine (FAC) or residual residual chlorine (FRC), and is expressed in mg/LCl2.
Klor reagerer med ammoniak i vand og danner kloraminer, som kaldes kombineret klor (CAC) eller kombineret restchlor (CRC), og summen af restklor og Kombineret klor kaldes total restklor (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Den bakteriedræbende effektivitet af resterende klor er direkte proportional med koncentrationen af ikke-nedbrudt HClO. Den bakteriedræbende virkning af hypochlorsyre er 100 gange højere end hypochlorit, og andelen af udissocieret hypochlorsyre stiger med faldet i pH-værdien.
At pH=7.5 (25°C, TDS=40mg/L), only 50% of residual chlorine exists as HClO, but at pH=6.5, 90% is HClO.
Andelen af HClO stiger også med faldet i temperaturen. At 5°C, the molecular fraction of HClO is 62% (pH=7.5, TDS=40mg/L). In high salinity water, the proportion of HClO is very small (when pH=7.5, 25°C, 40000mg/L TDS, the ratio is about 30%).
(2) Dosering af klor
En del af det tilsatte klor reagerer med ammoniaknitrogen i vandet og danner kombineret klor i henhold til følgende reaktionstrin:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochloramine) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichloramine) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trichloramine) + H2O (8)
Ovenstående reaktioner afhænger hovedsageligt af pH og masseforholdet mellem klor og nitrogen. Kloramin har også en bakteriedræbende virkning, men den er lavere end klor.
Den anden del af klorgassen omdannes til inaktivt klor. Mængden af klor, der kræves til denne del, afhænger af reduktionsmidler som nitrit, chlorid, sulfid, jernholdigt jern og mangan. Oxidationsreaktionen af organisk stof i vand forbruger også klor.
3) Klorering af havvand
Til forskel fra situationen i brakvand indeholder havvand normalt omkring 65 mg/L brom. Når havvand behandles kemisk med klor, vil brom hurtigt reagere med hypoklorsyre for at producere hypobromsyre
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
På denne måde, når havvandet behandles med klor, den bakteriedræbende virkning er hovedsageligt HBrO i stedet for HClO, og hypobromsyren vil blive nedbrudt til hypobroritioner.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Graden af nedbrydning af HBrO er lavere end for HClO. Ved pH=8 vil kun 28 % af HClO ikke nedbrydes, men 83 % af HBrO vil ikke nedbrydes.
For havvand under høje pH-forhold er den bakteriedræbende effekt stadig bedre end i brakvand. Hypobromsyre- og hypobroritioner vil forstyrre bestemmelsen af restklor, som indgår i den målte værdi af restklor.
02 Behandling af slagsterilisering
Chokbehandling involverer tilsætning af biocid til omvendt osmose eller nanofiltrering fødevand i en begrænset periode og under normal drift af vandbehandlingssystemet.
Natriumbisulfit bruges ofte til dette behandlingsformål. Generelt tilsættes 500-1000 ppm NaHSO3 i cirka 30 minutter.
Chokbehandling kan udføres med jævne mellemrum med jævne mellemrum, for eksempel en gang hver 24. time, eller når der er mistanke om biologisk vækst. Produktvandet, der produceres under denne chokbehandling, vil indeholde 1-4 % af den tilsatte natriumbisulfitkoncentration.
Afhængigt af brugen af produktvandet kan det besluttes, om produktvandet under choksterilisering skal genbruges eller udledes. Natriumbisulfit er mere effektiv mod aerobe bakterier end anaerobe mikroorganismer. Derfor Brugen af choksterilisering bør vurderes nøje på forhånd.
03 Periodisk desinfektion
Ud over løbende at tilsætte fungicider til råvandet kan systemet også regelmæssigt desinficeres for at kontrollere biologisk forurening.
Denne behandlingsmetode anvendes på systemer med moderat fare for begroning af biofouling, men i systemer med høj fare for begroning er desinfektion kun et supplement til kontinuerlig biocidbehandling.
Forebyggende desinfektion er mere effektiv end korrigerende desinfektion, fordi isolerede bakterier er lettere at dræbe og fjerne end tykke, gamle biofilm.
Det generelle desinfektionsinterval er en gang om måneden, men systemer med strenge hygiejnekrav (såsom farmaceutisk procesvand) og stærkt forurenet råvand (såsom spildevand) kan være en gang om dagen. Membranens levetid påvirkes naturligvis af typen og koncentrationen af de anvendte kemikalier. Efter intens desinfektion kan forkorte membranens levetid.
04 Ozonsterilisering
Det er mere oxiderende end klor, men det nedbrydes hurtigt, så det skal opretholdes på et vist niveau for at dræbe mikroorganismer. Samtidig bør ozonmodstanden for det anvendte udstyr også overvejes, og rustfrit stål bør normalt bruges.
For at beskytte membranelementerne skal ozon fjernes omhyggeligt, og UV-bestråling kan med succes nå dette mål.
05 UV-bestråling
254nm UV-lys har vist sig at være bakteriedræbende. Det er blevet brugt i små vandplanter. Det kræver ikke, at der tilsættes kemikalier til vandet. Vedligeholdelseskravene til udstyret er lave. Kun periodisk rengøring eller udskiftning af kviksølvdamplamper er påkrævet.
Anvendelsen af UV-bestrålingsbehandling er imidlertid meget begrænset og Kun egnet til renere vandkilder, fordi kolloider og organisk materiale vil påvirke indtrængningen af optisk stråling.
06 Natriumbisulfit
Når dens koncentration når 50 mg/L i indløbet af havvandsafsaltningssystemet, er det effektivt til at kontrollere biologisk forurening. På denne måde kan kolloidforurening også reduceres.
En ekstra fordel ved svovlsyre er, at den ikke kræver tilsætning af syre for at kontrollere calciumcarbonat på grund af den sure reaktion af svovlsyre for at generere hydrogenioner.
HSO3- → H+ + SO42-