23 de febrer de 2023
Mesures de resposta a la contaminació microbiana en operació d'osmosi inversa
Mesures de resposta a la contaminació microbiana en operació d'osmosi inversa
01 Esterilització amb clor
L'eficàcia del clor depèn de la concentració de clor, el temps de contacte i el pH de l'aigua.
Sovint s'utilitza per esterilitzar aigua potable i la concentració general de clor residual és de 0,5 ppm.
En el tractament d'aigües industrials, la contaminació microbiana dels intercanviadors de calor i els filtres de sorra es pot prevenir mantenint la concentració de clor residual a l'aigua per sobre de 0,5-1,0 ppm. La quantitat de dosificació de clor depèn del contingut de matèria orgànica de l'influent, ja que la matèria orgànica consumirà clor.
El tractament d'aigües superficials sol requerir la desinfecció amb clor a la part de pretractament d'osmosi inversa per evitar la contaminació microbiana. El mètode consisteix a afegir clor a la presa d'aigua i mantenir un temps de reacció de20-30 minuts per mantenir 0,5-1,0 ppm de clor residual en tota la concentració de la canonada de pretractament.
Tot i això, s'ha de declorar a fons abans d'entrar a l'element de membrana per evitar que la membrana s'oxidi i es faci malbé pel clor.
(1) Reacció de cloració
Els desinfectants que contenen clor d'ús comú sónclor gasós, hipoclorit de sodi o hipoclorit de calci. A l'aigua, s'hidrolitzen ràpidament a àcid hipoclorós.Cl2+ H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca(ClO)2+ 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2(3)
L'àcid hipoclorós de l'aigua descompon ions d'hidrogen i ions hipoclorit:
HClO←→ H++ ClO-(4)
La suma de Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO i ClO– s'anomena clor lliure (FAC) o clor residual residual (FRC), i s'expressa en mg/LCl2.
El clor reacciona amb l'amoníac de l'aigua per formar cloramines, que s'anomenen clor combinat (CAC) o clor residual combinat (CRC), i la suma del clor residual iEl clor combinat s'anomena clor residual total(CVR)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
L'eficiència bactericida del clor residual és directament proporcional a la concentració d'HClO no descompost. L'efecte bactericida de l'àcid hipoclorós és 100 vegades superior al de l'hipoclorit i la proporció d'àcid hipoclorós no dissociat augmenta amb la disminució del valor del pH.
A pH = 7,5 (25 °C, TDS = 40 mg / L), només el 50% del clor residual existeix com a HClO, però a pH = 6,5, el 90% és HClO.
La proporció d'HClO també augmenta amb la disminució de la temperatura. A 5 °C, la fracció molecular de HClO és del 62% (pH = 7,5, TDS = 40 mg / L). En aigües d'alta salinitat, la proporció d'HClO és molt petita (quan pH = 7,5, 25 °C, 40000 mg / L TDS, la proporció és d'aproximadament el 30%).
(2) Quantitat de dosificació de clor
Una part del clor afegit reacciona amb el nitrogen amoníac de l'aigua per formar clor combinatSegons els passos de reacció següents:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monocloramina) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dicloramina) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (tricloramina) + H2O (8)
Les reaccions anteriors depenen principalment del pH i la relació massiva de clor / nitrogen. La cloramina també té un efecte bactericida, però és inferior al del clor.
L'altra part del clor gasós es transforma en clor inactiu. La quantitat de clor necessària per a aquesta part depèn d'agents reductors com nitrit, clorur, sulfur, ferro ferrós i manganès. La reacció d'oxidació de la matèria orgànica a l'aigua també consumeix clor.
(3) Cloració de l'aigua de mar
A diferència de la situació en aigües salobres, l'aigua de mar sol contenir uns 65 mg/L de brom. Quan l'aigua de mar es tracta químicament amb clor, el brom reaccionarà ràpidament amb l'àcid hipoclorós per produir àcid hipobromós
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
D'aquesta manera, quan l'aigua de mar es tracta amb clor,l'efecte bactericida és principalment HBrO en lloc d'HClO, i l'àcid hipobromós es descompondrà en ions hipobromits.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
El grau de descomposició de l'HBrO és inferior al de l'HClO. A pH=8, només el 28% de l'HClO no es descompondrà, però el 83% de l'HBrO no es descompondrà.
Per a l'aigua de mar en condicions de pH elevat, l'efecte bactericida encara és millor que el de l'aigua salobre. Els ions àcid hipobromós i hipobromit interferiran amb la determinació del clor residual, que s'inclou en el valor mesurat del clor residual.
02 Tractament d'esterilització d'impacte
El tractament de xoc implica l'addició de biocida a l'aigua d'alimentació d'osmosi inversa o nanofiltració durant un període de temps limitat i durant el funcionament normal del sistema de tractament d'aigua.
El bisulfit de sodi s'utilitza sovint per a aquest propòsit de tractament. Generalment, s'afegeixen 500-1000 ppm de NaHSO3 durant uns 30 minuts.
El tractament de xoc es pot dur a terme periòdicament a intervals regulars, per exemple, un cop cada 24 hores, o quan se sospita de creixement biològic. L'aigua del producte produïda durant aquest tractament de xoc contindrà un 1-4% de la concentració de bisulfit de sodi afegit.
Depenent de l'ús de l'aigua del producte, es pot decidir si l'aigua del producte durant l'esterilització de xoc s'ha de reciclar o descarregar. El bisulfit de sodi és més eficaç contra els bacteris aeròbics que els microorganismes anaeròbics. Per aixòL'ús de l'esterilització de xoc s'ha d'avaluar acuradament amb antelació.
03 Desinfecció periòdica
A més d'afegir contínuament fungicides a l'aigua bruta, el sistema també es pot desinfectar regularment per controlar la contaminació biològica.
Aquest mètode de tractament s'utilitza en sistemes amb un risc moderat de bioincrustació, però en sistemes amb un alt risc de bioincrustació, la desinfecció és només un complement del tractament biocida continu.
La desinfecció preventiva és més eficaç que la desinfecció correctiva perquè els bacteris aïllats són més fàcils de matar i eliminar que les biopel·lícules gruixudes i envellides.
L'interval general de desinfecció és d'un cop al mes, però els sistemes amb estrictes requisits d'higiene (com l'aigua de procés farmacèutic) i l'aigua bruta altament contaminada (com les aigües residuals) poden ser un cop al dia. Per descomptat, la vida útil de la membrana es veu afectada pel tipus i la concentració dels productes químics utilitzats. Després d'una desinfecció intensa pot escurçar la vida útil de la membrana.
04 Esterilització amb ozó
És més oxidant que el clor, però es descompon ràpidament, per la qual cosa s'ha de mantenir a un cert nivell per matar els microorganismes. Al mateix temps, també s'ha de tenir en compte la resistència a l'ozó de l'equip utilitzat i normalment s'ha d'utilitzar acer inoxidable.
Per protegir els elements de la membrana, s'ha d'eliminar amb cura l'ozó i la irradiació UV pot assolir aquest objectiu amb èxit.
05 Irradiació UV
254 nmS'ha demostrat que la llum UV és bactericida. S'ha utilitzat en petites plantes aquàtiques. No requereix afegir productes químics a l'aigua. Els requisits de manteniment de l'equip són baixos. Només cal netejar o substituir periòdicament les làmpades de vapor de mercuri.
No obstant això, l'aplicació del tractament d'irradiació UV és molt limitada inomés apte per a fonts d'aigua més netes, ja que els col·loides i la matèria orgànica afectaran la penetració de la radiació òptica.
06 Bisulfit de sodi
Quan la seva concentració arriba als 50mg/L en l'afluent del sistema dessalador d'aigua de mar, és eficaç per controlar la contaminació biològica. D'aquesta manera, també es pot reduir la contaminació col·loial.
Un avantatge afegit de l'àcid sulfurós és que no requereix l'addició d'àcid per controlar el carbonat de calci a causa de la reacció àcida de l'àcid sulfurós per generar ions d'hidrogen.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Esterilització amb clor
L'eficàcia del clor depèn de la concentració de clor, el temps de contacte i el pH de l'aigua.
Sovint s'utilitza per esterilitzar aigua potable i la concentració general de clor residual és de 0,5 ppm.
En el tractament d'aigües industrials, la contaminació microbiana dels intercanviadors de calor i els filtres de sorra es pot prevenir mantenint la concentració de clor residual a l'aigua per sobre de 0,5-1,0 ppm. La quantitat de dosificació de clor depèn del contingut de matèria orgànica de l'influent, ja que la matèria orgànica consumirà clor.
El tractament d'aigües superficials sol requerir la desinfecció amb clor a la part de pretractament d'osmosi inversa per evitar la contaminació microbiana. El mètode consisteix a afegir clor a la presa d'aigua i mantenir un temps de reacció de20-30 minuts per mantenir 0,5-1,0 ppm de clor residual en tota la concentració de la canonada de pretractament.
Tot i això, s'ha de declorar a fons abans d'entrar a l'element de membrana per evitar que la membrana s'oxidi i es faci malbé pel clor.
(1) Reacció de cloració
Els desinfectants que contenen clor d'ús comú sónclor gasós, hipoclorit de sodi o hipoclorit de calci. A l'aigua, s'hidrolitzen ràpidament a àcid hipoclorós.
L'àcid hipoclorós de l'aigua descompon ions d'hidrogen i ions hipoclorit:
HClO←→ H++ ClO-(4)
La suma de Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO i ClO– s'anomena clor lliure (FAC) o clor residual residual (FRC), i s'expressa en mg/LCl2.
El clor reacciona amb l'amoníac de l'aigua per formar cloramines, que s'anomenen clor combinat (CAC) o clor residual combinat (CRC), i la suma del clor residual iEl clor combinat s'anomena clor residual total(CVR)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
L'eficiència bactericida del clor residual és directament proporcional a la concentració d'HClO no descompost. L'efecte bactericida de l'àcid hipoclorós és 100 vegades superior al de l'hipoclorit i la proporció d'àcid hipoclorós no dissociat augmenta amb la disminució del valor del pH.
A pH = 7,5 (25 °C, TDS = 40 mg / L), només el 50% del clor residual existeix com a HClO, però a pH = 6,5, el 90% és HClO.
La proporció d'HClO també augmenta amb la disminució de la temperatura. A 5 °C, la fracció molecular de HClO és del 62% (pH = 7,5, TDS = 40 mg / L). En aigües d'alta salinitat, la proporció d'HClO és molt petita (quan pH = 7,5, 25 °C, 40000 mg / L TDS, la proporció és d'aproximadament el 30%).
(2) Quantitat de dosificació de clor
Una part del clor afegit reacciona amb el nitrogen amoníac de l'aigua per formar clor combinatSegons els passos de reacció següents:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monocloramina) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dicloramina) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (tricloramina) + H2O (8)
Les reaccions anteriors depenen principalment del pH i la relació massiva de clor / nitrogen. La cloramina també té un efecte bactericida, però és inferior al del clor.
L'altra part del clor gasós es transforma en clor inactiu. La quantitat de clor necessària per a aquesta part depèn d'agents reductors com nitrit, clorur, sulfur, ferro ferrós i manganès. La reacció d'oxidació de la matèria orgànica a l'aigua també consumeix clor.
(3) Cloració de l'aigua de mar
A diferència de la situació en aigües salobres, l'aigua de mar sol contenir uns 65 mg/L de brom. Quan l'aigua de mar es tracta químicament amb clor, el brom reaccionarà ràpidament amb l'àcid hipoclorós per produir àcid hipobromós
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
D'aquesta manera, quan l'aigua de mar es tracta amb clor,l'efecte bactericida és principalment HBrO en lloc d'HClO, i l'àcid hipobromós es descompondrà en ions hipobromits.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
El grau de descomposició de l'HBrO és inferior al de l'HClO. A pH=8, només el 28% de l'HClO no es descompondrà, però el 83% de l'HBrO no es descompondrà.
Per a l'aigua de mar en condicions de pH elevat, l'efecte bactericida encara és millor que el de l'aigua salobre. Els ions àcid hipobromós i hipobromit interferiran amb la determinació del clor residual, que s'inclou en el valor mesurat del clor residual.
02 Tractament d'esterilització d'impacte
El tractament de xoc implica l'addició de biocida a l'aigua d'alimentació d'osmosi inversa o nanofiltració durant un període de temps limitat i durant el funcionament normal del sistema de tractament d'aigua.
El bisulfit de sodi s'utilitza sovint per a aquest propòsit de tractament. Generalment, s'afegeixen 500-1000 ppm de NaHSO3 durant uns 30 minuts.
El tractament de xoc es pot dur a terme periòdicament a intervals regulars, per exemple, un cop cada 24 hores, o quan se sospita de creixement biològic. L'aigua del producte produïda durant aquest tractament de xoc contindrà un 1-4% de la concentració de bisulfit de sodi afegit.
Depenent de l'ús de l'aigua del producte, es pot decidir si l'aigua del producte durant l'esterilització de xoc s'ha de reciclar o descarregar. El bisulfit de sodi és més eficaç contra els bacteris aeròbics que els microorganismes anaeròbics. Per aixòL'ús de l'esterilització de xoc s'ha d'avaluar acuradament amb antelació.
03 Desinfecció periòdica
A més d'afegir contínuament fungicides a l'aigua bruta, el sistema també es pot desinfectar regularment per controlar la contaminació biològica.
Aquest mètode de tractament s'utilitza en sistemes amb un risc moderat de bioincrustació, però en sistemes amb un alt risc de bioincrustació, la desinfecció és només un complement del tractament biocida continu.
La desinfecció preventiva és més eficaç que la desinfecció correctiva perquè els bacteris aïllats són més fàcils de matar i eliminar que les biopel·lícules gruixudes i envellides.
L'interval general de desinfecció és d'un cop al mes, però els sistemes amb estrictes requisits d'higiene (com l'aigua de procés farmacèutic) i l'aigua bruta altament contaminada (com les aigües residuals) poden ser un cop al dia. Per descomptat, la vida útil de la membrana es veu afectada pel tipus i la concentració dels productes químics utilitzats. Després d'una desinfecció intensa pot escurçar la vida útil de la membrana.
04 Esterilització amb ozó
És més oxidant que el clor, però es descompon ràpidament, per la qual cosa s'ha de mantenir a un cert nivell per matar els microorganismes. Al mateix temps, també s'ha de tenir en compte la resistència a l'ozó de l'equip utilitzat i normalment s'ha d'utilitzar acer inoxidable.
Per protegir els elements de la membrana, s'ha d'eliminar amb cura l'ozó i la irradiació UV pot assolir aquest objectiu amb èxit.
05 Irradiació UV
254 nmS'ha demostrat que la llum UV és bactericida. S'ha utilitzat en petites plantes aquàtiques. No requereix afegir productes químics a l'aigua. Els requisits de manteniment de l'equip són baixos. Només cal netejar o substituir periòdicament les làmpades de vapor de mercuri.
No obstant això, l'aplicació del tractament d'irradiació UV és molt limitada inomés apte per a fonts d'aigua més netes, ja que els col·loides i la matèria orgànica afectaran la penetració de la radiació òptica.
06 Bisulfit de sodi
Quan la seva concentració arriba als 50mg/L en l'afluent del sistema dessalador d'aigua de mar, és eficaç per controlar la contaminació biològica. D'aquesta manera, també es pot reduir la contaminació col·loial.
Un avantatge afegit de l'àcid sulfurós és que no requereix l'addició d'àcid per controlar el carbonat de calci a causa de la reacció àcida de l'àcid sulfurós per generar ions d'hidrogen.
HSO3- → H+ + SO42-