23 Şubat 2023
Ters ozmoz işleminde mikrobiyal kontaminasyon için müdahale önlemleri
Ters ozmoz işleminde mikrobiyal kontaminasyon için müdahale önlemleri
01 Klor sterilizasyonu
Klorun etkinliği, klor konsantrasyonuna, temas süresine ve suyun pH'ına bağlıdır.
Genellikle içme suyunu sterilize etmek için kullanılır ve genel kalıntı klor konsantrasyonu 0,5 ppm'dir.
Endüstriyel su arıtımında, sudaki kalıntı klor konsantrasyonunun 0,5-1,0 ppm'nin üzerinde tutulmasıyla ısı eşanjörleri ve kum filtreleri üzerindeki mikrobiyal kontaminasyon önlenebilir. Klor dozajlama miktarı, giriş sıvısındaki organik madde içeriğine bağlıdır, çünkü organik madde klor tüketecektir.
Yüzey suyu arıtma, mikrobiyal kontaminasyonu önlemek için genellikle ters ozmoz ön arıtma bölümünde klor dezenfeksiyonu gerektirir. Yöntem, su girişine klor eklemek ve 15 dakikanın altında bir reaksiyon süresini korumaktır. Tüm ön arıtma boru hattı konsantrasyonunda 0.5-1.0ppm artık kloru tutmak için 20-30 dakika.
Bununla birlikte, zarın oksitlenmesini ve klordan zarar görmesini önlemek için zar elemanına girmeden önce iyice klordan arındırılmalıdır.
(1) Klorlama reaksiyonu
Yaygın olarak kullanılan klor içeren dezenfektanlar şunlardır klor gazı, sodyum hipoklorit veya kalsiyum hipoklorit. Suda, hızla hipokloröz aside hidrolize olurlar.Cl2+ H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca(ClO)2+ 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2(3)
Sudaki hipokloröz asit, hidrojen iyonlarını ve hipoklorit iyonlarını ayrıştırır:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO ve ClO'nun toplamı- serbest klor (FAC) veya artık artık klor (FRC) olarak adlandırılır ve mg/LCl2 olarak ifade edilir.
Klor, sudaki amonyak ile reaksiyona girerek birleşik klor (CAC) veya birleşik artık klor (CRC) olarak adlandırılan kloraminler oluşturur ve artık klor ve klorun toplamı Kombine klor, toplam kalıntı klor olarak adlandırılır (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Artık klorun bakterisidal etkinliği, ayrışmamış HClO konsantrasyonu ile doğru orantılıdır. Hipokloröz asidin bakterisidal etkisi, hipokloritinkinden 100 kat daha yüksektir ve ayrışmamış hipokloröz asit oranı, pH değerinin düşmesiyle artar.
pH = 7.5'te (25 ° C, TDS = 40mg / L), artık klorun sadece% 50'si HClO olarak bulunur, ancak pH = 6.5'te% 90'ı HClO'dur.
HClO oranı da sıcaklığın düşmesiyle artar. 5°C'de, HCIO'nun moleküler fraksiyonu %62'dir (pH = 7.5, TDS = 40mg / L). Yüksek tuzluluk oranına sahip sularda, HClO oranı çok küçüktür (pH = 7.5, 25 ° C, 40000mg / L TDS olduğunda, oran yaklaşık% 30'dur).
(2) Klor dozaj miktarı
Eklenen klorun bir kısmı, birleşik klor oluşturmak için sudaki amonyak azotu ile reaksiyona girer Aşağıdaki reaksiyon adımlarına göre:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monokloramin) + H2O (6)
HCI + NH2Cl ←→ NHCl2 (dikloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trikloramin) + H2O (8)
Yukarıdaki reaksiyonlar esas olarak pH'a ve klor/nitrojenin kütle oranına bağlıdır. Kloramin ayrıca bakterisidal bir etkiye sahiptir, ancak klorunkinden daha düşüktür.
Klor gazının diğer kısmı inaktif klora dönüşür. Bu kısım için gerekli olan klor miktarı nitrit, klorür, sülfür, demirli demir ve manganez gibi indirgeyici maddelere bağlıdır. Sudaki organik maddenin oksidasyon reaksiyonu da klor tüketir.
(3) Deniz suyunun klorlanması
Acı sudaki durumdan farklı olarak, deniz suyu genellikle yaklaşık 65 mg / L brom içerir. Deniz suyu kimyasal olarak klor ile işlendiğinde, brom hipokloröz asit üretmek için hipokloröz asit ile hızlı bir şekilde reaksiyona girer
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Bu sayede deniz suyu klor ile arıtıldığında, bakterisidal etki esas olarak HClO yerine HBrO'durve hipobromöz asit, hipobromit iyonlarına ayrışacaktır.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
HBrO'nun ayrışma derecesi, HClO'nunkinden daha düşüktür. PH = 8'de, HClO'nun sadece% 28'i ayrışmaz, ancak HBrO'nun% 83'ü ayrışmaz.
Yüksek pH koşulları altındaki deniz suyu için, bakterisidal etki hala acı sudakinden daha iyidir. Hipobromöz asit ve hipobromit iyonları, artık klorun ölçülen değerine dahil olan artık klorun belirlenmesine müdahale edecektir.
02 Darbeli sterilizasyon tedavisi
Şok arıtma, sınırlı bir süre için ve su arıtma sisteminin normal çalışması sırasında ters ozmoz veya nanofiltrasyon besleme suyuna biyosit eklenmesini içerir.
Sodyum bisülfit genellikle bu tedavi amacı için kullanılır. Genellikle yaklaşık 30 dakika boyunca 500-1000ppm NaHSO3 eklenir.
Şok tedavisi, düzenli aralıklarla, örneğin her 24 saatte bir veya biyolojik büyümeden şüphelenildiğinde periyodik olarak gerçekleştirilebilir. Bu şok işlemi sırasında üretilen ürün suyu, eklenen sodyum bisülfit konsantrasyonunun% 1-4'ünü içerecektir.
Ürün suyunun kullanımına bağlı olarak, şok sterilizasyon sırasında ürün suyunun geri dönüştürülmesi veya boşaltılması gerekip gerekmediğine karar verilebilir. Sodyum bisülfit, aerobik bakterilere karşı anaerobik mikroorganizmalardan daha etkilidir. Bu yüzden Şok sterilizasyon kullanımı önceden dikkatlice değerlendirilmelidir.
03 Periyodik dezenfeksiyon
Ham suya sürekli olarak mantar ilaçları eklemenin yanı sıra, sistem biyolojik kontaminasyonu kontrol etmek için düzenli olarak sterilize edilebilir.
Bu arıtma yöntemi, orta düzeyde biyolojik kirlenme tehlikesi olan sistemlerde kullanılır, ancak biyolojik kirlenme tehlikesi yüksek olan sistemlerde dezenfeksiyon, sürekli biyosit arıtmasına yalnızca bir ektir.
Önleyici dezenfeksiyon, düzeltici dezenfeksiyondan daha etkilidir, çünkü izole edilmiş bakterilerin öldürülmesi ve uzaklaştırılması kalın, yaşlı biyofilmlerden daha kolaydır.
Genel dezenfeksiyon aralığı ayda bir kezdir, ancak sıkı hijyen gereksinimleri olan sistemler (farmasötik proses suyu gibi) ve çok kirli ham su (atık su gibi) günde bir kez olabilir. Tabii ki, zarın ömrü, kullanılan kimyasalların türü ve konsantrasyonundan etkilenir. Yoğun dezenfeksiyondan sonra membran ömrünü kısaltabilir.
04 Ozon sterilizasyonu
Klordan daha oksitleyicidir, ancak hızlı bir şekilde ayrışır, bu nedenle mikroorganizmaları öldürmek için belirli bir seviyede tutulması gerekir. Aynı zamanda kullanılan ekipmanların ozon direnci de göz önünde bulundurulmalı ve genellikle paslanmaz çelik kullanılmalıdır.
Membran elemanlarını korumak için ozonun dikkatli bir şekilde uzaklaştırılması gerekir ve UV ışınlaması bu hedefe başarılı bir şekilde ulaşabilir.
05 UV ışınlaması
254 deniz mili UV ışığının bakterisidal olduğu kanıtlanmıştır. Küçük su bitkilerinde kullanılmıştır. Suya kimyasal madde eklenmesini gerektirmez. Ekipmanın bakım gereksinimleri düşüktür. Cıva buharlı lambaların sadece periyodik olarak temizlenmesi veya değiştirilmesi gerekir.
Bununla birlikte, UV ışınlama tedavisinin uygulaması çok sınırlıdır ve Sadece daha temiz su kaynakları için uygundur, çünkü kolloidler ve organik maddeler optik radyasyonun penetrasyonunu etkileyecektir.
06 Sodyum bisülfit
Deniz suyu tuzdan arındırma sisteminin girişinde konsantrasyonu 50mg/L'ye ulaştığında, biyolojik kirliliğin kontrolünde etkilidir. Bu şekilde kolloid kontaminasyonu da azaltılabilir.
Sülfürik asidin ek bir avantajı, hidrojen iyonları oluşturmak için sülfürik asidin asidik reaksiyonu nedeniyle kalsiyum karbonatı kontrol etmek için asit ilavesi gerektirmemesidir.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Klor sterilizasyonu
Klorun etkinliği, klor konsantrasyonuna, temas süresine ve suyun pH'ına bağlıdır.
Genellikle içme suyunu sterilize etmek için kullanılır ve genel kalıntı klor konsantrasyonu 0,5 ppm'dir.
Endüstriyel su arıtımında, sudaki kalıntı klor konsantrasyonunun 0,5-1,0 ppm'nin üzerinde tutulmasıyla ısı eşanjörleri ve kum filtreleri üzerindeki mikrobiyal kontaminasyon önlenebilir. Klor dozajlama miktarı, giriş sıvısındaki organik madde içeriğine bağlıdır, çünkü organik madde klor tüketecektir.
Yüzey suyu arıtma, mikrobiyal kontaminasyonu önlemek için genellikle ters ozmoz ön arıtma bölümünde klor dezenfeksiyonu gerektirir. Yöntem, su girişine klor eklemek ve 15 dakikanın altında bir reaksiyon süresini korumaktır. Tüm ön arıtma boru hattı konsantrasyonunda 0.5-1.0ppm artık kloru tutmak için 20-30 dakika.
Bununla birlikte, zarın oksitlenmesini ve klordan zarar görmesini önlemek için zar elemanına girmeden önce iyice klordan arındırılmalıdır.
(1) Klorlama reaksiyonu
Yaygın olarak kullanılan klor içeren dezenfektanlar şunlardır klor gazı, sodyum hipoklorit veya kalsiyum hipoklorit. Suda, hızla hipokloröz aside hidrolize olurlar.
Sudaki hipokloröz asit, hidrojen iyonlarını ve hipoklorit iyonlarını ayrıştırır:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO ve ClO'nun toplamı- serbest klor (FAC) veya artık artık klor (FRC) olarak adlandırılır ve mg/LCl2 olarak ifade edilir.
Klor, sudaki amonyak ile reaksiyona girerek birleşik klor (CAC) veya birleşik artık klor (CRC) olarak adlandırılan kloraminler oluşturur ve artık klor ve klorun toplamı Kombine klor, toplam kalıntı klor olarak adlandırılır (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Artık klorun bakterisidal etkinliği, ayrışmamış HClO konsantrasyonu ile doğru orantılıdır. Hipokloröz asidin bakterisidal etkisi, hipokloritinkinden 100 kat daha yüksektir ve ayrışmamış hipokloröz asit oranı, pH değerinin düşmesiyle artar.
pH = 7.5'te (25 ° C, TDS = 40mg / L), artık klorun sadece% 50'si HClO olarak bulunur, ancak pH = 6.5'te% 90'ı HClO'dur.
HClO oranı da sıcaklığın düşmesiyle artar. 5°C'de, HCIO'nun moleküler fraksiyonu %62'dir (pH = 7.5, TDS = 40mg / L). Yüksek tuzluluk oranına sahip sularda, HClO oranı çok küçüktür (pH = 7.5, 25 ° C, 40000mg / L TDS olduğunda, oran yaklaşık% 30'dur).
(2) Klor dozaj miktarı
Eklenen klorun bir kısmı, birleşik klor oluşturmak için sudaki amonyak azotu ile reaksiyona girer Aşağıdaki reaksiyon adımlarına göre:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monokloramin) + H2O (6)
HCI + NH2Cl ←→ NHCl2 (dikloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trikloramin) + H2O (8)
Yukarıdaki reaksiyonlar esas olarak pH'a ve klor/nitrojenin kütle oranına bağlıdır. Kloramin ayrıca bakterisidal bir etkiye sahiptir, ancak klorunkinden daha düşüktür.
Klor gazının diğer kısmı inaktif klora dönüşür. Bu kısım için gerekli olan klor miktarı nitrit, klorür, sülfür, demirli demir ve manganez gibi indirgeyici maddelere bağlıdır. Sudaki organik maddenin oksidasyon reaksiyonu da klor tüketir.
(3) Deniz suyunun klorlanması
Acı sudaki durumdan farklı olarak, deniz suyu genellikle yaklaşık 65 mg / L brom içerir. Deniz suyu kimyasal olarak klor ile işlendiğinde, brom hipokloröz asit üretmek için hipokloröz asit ile hızlı bir şekilde reaksiyona girer
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Bu sayede deniz suyu klor ile arıtıldığında, bakterisidal etki esas olarak HClO yerine HBrO'durve hipobromöz asit, hipobromit iyonlarına ayrışacaktır.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
HBrO'nun ayrışma derecesi, HClO'nunkinden daha düşüktür. PH = 8'de, HClO'nun sadece% 28'i ayrışmaz, ancak HBrO'nun% 83'ü ayrışmaz.
Yüksek pH koşulları altındaki deniz suyu için, bakterisidal etki hala acı sudakinden daha iyidir. Hipobromöz asit ve hipobromit iyonları, artık klorun ölçülen değerine dahil olan artık klorun belirlenmesine müdahale edecektir.
02 Darbeli sterilizasyon tedavisi
Şok arıtma, sınırlı bir süre için ve su arıtma sisteminin normal çalışması sırasında ters ozmoz veya nanofiltrasyon besleme suyuna biyosit eklenmesini içerir.
Sodyum bisülfit genellikle bu tedavi amacı için kullanılır. Genellikle yaklaşık 30 dakika boyunca 500-1000ppm NaHSO3 eklenir.
Şok tedavisi, düzenli aralıklarla, örneğin her 24 saatte bir veya biyolojik büyümeden şüphelenildiğinde periyodik olarak gerçekleştirilebilir. Bu şok işlemi sırasında üretilen ürün suyu, eklenen sodyum bisülfit konsantrasyonunun% 1-4'ünü içerecektir.
Ürün suyunun kullanımına bağlı olarak, şok sterilizasyon sırasında ürün suyunun geri dönüştürülmesi veya boşaltılması gerekip gerekmediğine karar verilebilir. Sodyum bisülfit, aerobik bakterilere karşı anaerobik mikroorganizmalardan daha etkilidir. Bu yüzden Şok sterilizasyon kullanımı önceden dikkatlice değerlendirilmelidir.
03 Periyodik dezenfeksiyon
Ham suya sürekli olarak mantar ilaçları eklemenin yanı sıra, sistem biyolojik kontaminasyonu kontrol etmek için düzenli olarak sterilize edilebilir.
Bu arıtma yöntemi, orta düzeyde biyolojik kirlenme tehlikesi olan sistemlerde kullanılır, ancak biyolojik kirlenme tehlikesi yüksek olan sistemlerde dezenfeksiyon, sürekli biyosit arıtmasına yalnızca bir ektir.
Önleyici dezenfeksiyon, düzeltici dezenfeksiyondan daha etkilidir, çünkü izole edilmiş bakterilerin öldürülmesi ve uzaklaştırılması kalın, yaşlı biyofilmlerden daha kolaydır.
Genel dezenfeksiyon aralığı ayda bir kezdir, ancak sıkı hijyen gereksinimleri olan sistemler (farmasötik proses suyu gibi) ve çok kirli ham su (atık su gibi) günde bir kez olabilir. Tabii ki, zarın ömrü, kullanılan kimyasalların türü ve konsantrasyonundan etkilenir. Yoğun dezenfeksiyondan sonra membran ömrünü kısaltabilir.
04 Ozon sterilizasyonu
Klordan daha oksitleyicidir, ancak hızlı bir şekilde ayrışır, bu nedenle mikroorganizmaları öldürmek için belirli bir seviyede tutulması gerekir. Aynı zamanda kullanılan ekipmanların ozon direnci de göz önünde bulundurulmalı ve genellikle paslanmaz çelik kullanılmalıdır.
Membran elemanlarını korumak için ozonun dikkatli bir şekilde uzaklaştırılması gerekir ve UV ışınlaması bu hedefe başarılı bir şekilde ulaşabilir.
05 UV ışınlaması
254 deniz mili UV ışığının bakterisidal olduğu kanıtlanmıştır. Küçük su bitkilerinde kullanılmıştır. Suya kimyasal madde eklenmesini gerektirmez. Ekipmanın bakım gereksinimleri düşüktür. Cıva buharlı lambaların sadece periyodik olarak temizlenmesi veya değiştirilmesi gerekir.
Bununla birlikte, UV ışınlama tedavisinin uygulaması çok sınırlıdır ve Sadece daha temiz su kaynakları için uygundur, çünkü kolloidler ve organik maddeler optik radyasyonun penetrasyonunu etkileyecektir.
06 Sodyum bisülfit
Deniz suyu tuzdan arındırma sisteminin girişinde konsantrasyonu 50mg/L'ye ulaştığında, biyolojik kirliliğin kontrolünde etkilidir. Bu şekilde kolloid kontaminasyonu da azaltılabilir.
Sülfürik asidin ek bir avantajı, hidrojen iyonları oluşturmak için sülfürik asidin asidik reaksiyonu nedeniyle kalsiyum karbonatı kontrol etmek için asit ilavesi gerektirmemesidir.
HSO3- → H+ + SO42-