23 Februari 2023
Hatua za kukabiliana na uchafuzi wa vijidudu katika operesheni ya reverse osmosis
Hatua za kukabiliana na uchafuzi wa vijidudu katika operesheni ya reverse osmosis
01 Sterilization ya klorini
Ufanisi wa klorini inategemea mkusanyiko wa klorini, wakati wa mawasiliano na pH ya maji.
Mara nyingi hutumiwa sterilize maji ya kunywa, na mkusanyiko wa jumla wa klorini ni 0.5ppm.
Katika matibabu ya maji ya viwandani, uchafuzi wa vijidudu kwenye vibadilisha joto na vichungi vya mchanga vinaweza kuzuiwa kwa kudumisha mkusanyiko wa klorini iliyobaki katika maji zaidi ya 0.5-1.0ppm. Kiasi cha kipimo cha klorini kinategemea maudhui ya vitu vya kikaboni katika ushawishi, kwa sababu vitu vya kikaboni vitatumia klorini.
Matibabu ya maji ya uso kawaida huhitaji disinfection ya klorini katika sehemu ya matibabu ya osmosis ya nyuma ili kuzuia uchafuzi wa vijidudu. Njia ni kuongeza klorini kwenye ulaji wa maji na kudumisha wakati wa majibu ya Dakika 20-30 kuweka klorini iliyobaki ya 0.5-1.0ppm katika mkusanyiko mzima wa bomba la kabla ya matibabu.
Hata hivyo, lazima iwe dechlorinated kabisa kabla ya kuingia kwenye kipengele cha membrane ili kuzuia utando kutoka oxidized na kuharibiwa na klorini.
(1) Mmenyuko wa klorini
Dawa za kuua vijidudu vyenye klorini zinazotumiwa sana ni gesi ya klorini, hypochlorite ya sodiamu au hypochlorite ya kalsiamu. Katika maji, huongeza hidrolisisi haraka kwa asidi ya hypochlorous.Cl2+ H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca (ClO)2+ 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2(3)
Asidi ya Hypochlorous katika maji hutenganisha ioni za hidrojeni na ioni za hypochlorite:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Jumla ya Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO na ClO- inaitwa klorini ya bure (FAC) au mabaki ya klorini (FRC), na inaonyeshwa kwa mg/LCl2.
Klorini humenyuka na amonia ndani ya maji kuunda klorini, ambayo huitwa klorini iliyojumuishwa (CAC) au klorini iliyobaki (CRC), na jumla ya klorini iliyobaki na Klorini iliyochanganywa inaitwa jumla ya klorini iliyobaki (TRC)
TRC = FAC + CAC = FRC + CRC (5)
Ufanisi wa kuua bakteria wa klorini iliyobaki ni sawia moja kwa moja na mkusanyiko wa HClO isiyooza. Athari ya baktericidal ya asidi ya hypochlorous ni mara 100 zaidi kuliko ile ya hypochlorite, na idadi ya asidi ya hypochlorous isiyotenganishwa huongezeka kwa kupungua kwa thamani ya pH.
Kwa pH=7.5 (25°C, TDS=40mg/L), ni 50% tu ya klorini iliyobaki iliyopo kama HClO, lakini kwa pH=6.5, 90% ni HClO.
Uwiano wa HClO pia huongezeka kwa kupungua kwa joto. Kwa 5°C, sehemu ya molekuli ya HClO ni 62% (pH=7.5, TDS=40mg/L). Katika maji yenye chumvi nyingi, uwiano wa HClO ni mdogo sana (wakati pH=7.5, 25°C, 40000mg/L TDS, uwiano ni karibu 30%).
(2) Kiasi cha kipimo cha klorini
Sehemu ya klorini iliyoongezwa humenyuka na nitrojeni ya amonia ndani ya maji kuunda klorini iliyounganishwa Kulingana na hatua zifuatazo za majibu:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochloramine) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichloramine) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trichloramine) + H2O (8)
Athari zilizo hapo juu hutegemea hasa pH na uwiano wa wingi wa klorini/nitrojeni. Chloramine pia ina athari ya baktericidal, lakini ni ya chini kuliko ile ya klorini.
Sehemu nyingine ya gesi ya klorini hubadilishwa kuwa klorini isiyofanya kazi. Kiasi cha klorini kinachohitajika kwa sehemu hii kinategemea mawakala wa kupunguza kama vile nitriti, kloridi, sulfidi, chuma cha feri na manganese. Mmenyuko wa oxidation wa vitu vya kikaboni ndani ya maji pia hutumia klorini.
(3) Klorini ya maji ya bahari
Tofauti na hali ya maji ya chumvi, maji ya bahari kawaida huwa na takriban 65 mg/L ya bromini. Wakati maji ya bahari yanatibiwa na klorini, bromini itaguswa haraka na asidi ya hypochlorous ili kutoa asidi ya hypobromous
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Kwa njia hii, wakati maji ya bahari yanatibiwa na klorini, athari ya baktericidal ni HBrO badala ya HClO, na asidi ya hypobromous itaoza kuwa ioni za hypobromite.
HBrO ←→ BrO- + H + (10)
Kiwango cha mtengano wa HBrO ni cha chini kuliko ile ya HClO. Kwa pH=8, ni 28% tu ya HClO haitaoza, lakini 83% ya HBrO haitaoza.
Kwa maji ya bahari chini ya hali ya juu ya pH, athari ya baktericidal bado ni bora kuliko ile ya maji ya chumvi. Asidi ya Hypobromous na ioni za hypobromite zitaingilia kati uamuzi wa klorini iliyobaki, ambayo imejumuishwa katika thamani iliyopimwa ya klorini iliyobaki.
02 Matibabu ya sterilization ya athari
Matibabu ya mshtuko yanahusisha kuongezwa kwa biocide ili kubadilisha osmosis au nanofiltration feedwater kwa muda mfupi na wakati wa operesheni ya kawaida ya mfumo wa matibabu ya maji.
Bisulfite ya sodiamu hutumiwa mara nyingi kwa madhumuni haya ya matibabu. Kwa ujumla, 500-1000ppm ya NaHSO3 huongezwa kwa muda wa dakika 30.
Matibabu ya mshtuko yanaweza kufanywa mara kwa mara kwa vipindi vya kawaida, kwa mfano, mara moja kila masaa 24, au wakati ukuaji wa kibaolojia unashukiwa. Maji ya bidhaa yanayozalishwa wakati wa matibabu haya ya mshtuko yatakuwa na 1-4% ya mkusanyiko wa bisulfite ya sodiamu iliyoongezwa.
Kulingana na matumizi ya maji ya bidhaa, inaweza kuamua ikiwa maji ya bidhaa wakati wa sterilization ya mshtuko yanapaswa kuchakatwa au kutolewa. Bisulfite ya sodiamu ni bora zaidi dhidi ya bakteria ya aerobic kuliko microorganisms anaerobic. Basi Matumizi ya sterilization ya mshtuko yanapaswa kutathminiwa kwa uangalifu mapema.
03 Kuua viini mara kwa mara
Mbali na kuendelea kuongeza fungicides kwenye maji ghafi, mfumo pia unaweza kusafishwa mara kwa mara ili kudhibiti uchafuzi wa kibaolojia.
Njia hii ya matibabu hutumiwa kwenye mifumo iliyo na hatari ya wastani ya biofouling, lakini katika mifumo iliyo na hatari kubwa ya biofouling, disinfection ni kiambatanisho tu cha matibabu endelevu ya biocide.
Disinfection ya kuzuia ni bora zaidi kuliko disinfection ya kurekebisha kwa sababu bakteria waliotengwa ni rahisi kuua na kuondoa kuliko biofilms nene, zilizozeeka.
Muda wa jumla wa kuua viini ni mara moja kwa mwezi, lakini mifumo iliyo na mahitaji madhubuti ya usafi (kama vile maji ya mchakato wa dawa) na maji ghafi yaliyochafuliwa sana (kama vile maji machafu) inaweza kuwa mara moja kwa siku. Bila shaka, maisha ya membrane huathiriwa na aina na mkusanyiko wa kemikali zinazotumiwa. Baada ya Disinfection kali inaweza kufupisha maisha ya membrane.
04 Sterilization ya ozoni
Ni oxidizing zaidi kuliko klorini, lakini hutengana haraka, kwa hivyo inahitaji kudumishwa kwa kiwango fulani ili kuua microorganisms. Wakati huo huo, upinzani wa ozoni wa vifaa vinavyotumiwa unapaswa pia kuzingatiwa, na chuma cha pua kinapaswa kutumika.
Ili kulinda vipengele vya membrane, ozoni lazima iondolewe kwa uangalifu, na mionzi ya UV inaweza kufikia lengo hili kwa mafanikio.
05 Mionzi ya UV
254nm Mwanga wa UV umethibitishwa kuwa wa baktericidal. Imetumika katika mimea midogo ya maji. Haihitaji kemikali kuongezwa kwa maji. Mahitaji ya matengenezo ya vifaa ni ya chini. Kusafisha mara kwa mara tu au uingizwaji wa taa za mvuke wa zebaki inahitajika.
Hata hivyo, matumizi ya matibabu ya mionzi ya UV ni mdogo sana na Inafaa tu kwa vyanzo safi vya maji, kwa sababu colloids na vitu vya kikaboni vitaathiri kupenya kwa mionzi ya macho.
06 Bisulfite ya sodiamu
Wakati mkusanyiko wake unafikia 50mg/L katika ushawishi wa mfumo wa kuondoa chumvi kwenye maji ya bahari, ni bora katika kudhibiti uchafuzi wa kibaolojia. Kwa njia hii, uchafuzi wa colloid pia unaweza kupunguzwa.
Faida iliyoongezwa ya asidi ya sulfuri ni kwamba hauhitaji kuongezwa kwa asidi kudhibiti kalsiamu kaboni kwa sababu ya mmenyuko wa tindikali ya asidi ya sulfuri kutoa ioni za hidrojeni.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Sterilization ya klorini
Ufanisi wa klorini inategemea mkusanyiko wa klorini, wakati wa mawasiliano na pH ya maji.
Mara nyingi hutumiwa sterilize maji ya kunywa, na mkusanyiko wa jumla wa klorini ni 0.5ppm.
Katika matibabu ya maji ya viwandani, uchafuzi wa vijidudu kwenye vibadilisha joto na vichungi vya mchanga vinaweza kuzuiwa kwa kudumisha mkusanyiko wa klorini iliyobaki katika maji zaidi ya 0.5-1.0ppm. Kiasi cha kipimo cha klorini kinategemea maudhui ya vitu vya kikaboni katika ushawishi, kwa sababu vitu vya kikaboni vitatumia klorini.
Matibabu ya maji ya uso kawaida huhitaji disinfection ya klorini katika sehemu ya matibabu ya osmosis ya nyuma ili kuzuia uchafuzi wa vijidudu. Njia ni kuongeza klorini kwenye ulaji wa maji na kudumisha wakati wa majibu ya Dakika 20-30 kuweka klorini iliyobaki ya 0.5-1.0ppm katika mkusanyiko mzima wa bomba la kabla ya matibabu.
Hata hivyo, lazima iwe dechlorinated kabisa kabla ya kuingia kwenye kipengele cha membrane ili kuzuia utando kutoka oxidized na kuharibiwa na klorini.
(1) Mmenyuko wa klorini
Dawa za kuua vijidudu vyenye klorini zinazotumiwa sana ni gesi ya klorini, hypochlorite ya sodiamu au hypochlorite ya kalsiamu. Katika maji, huongeza hidrolisisi haraka kwa asidi ya hypochlorous.
Asidi ya Hypochlorous katika maji hutenganisha ioni za hidrojeni na ioni za hypochlorite:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Jumla ya Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO na ClO- inaitwa klorini ya bure (FAC) au mabaki ya klorini (FRC), na inaonyeshwa kwa mg/LCl2.
Klorini humenyuka na amonia ndani ya maji kuunda klorini, ambayo huitwa klorini iliyojumuishwa (CAC) au klorini iliyobaki (CRC), na jumla ya klorini iliyobaki na Klorini iliyochanganywa inaitwa jumla ya klorini iliyobaki (TRC)
TRC = FAC + CAC = FRC + CRC (5)
Ufanisi wa kuua bakteria wa klorini iliyobaki ni sawia moja kwa moja na mkusanyiko wa HClO isiyooza. Athari ya baktericidal ya asidi ya hypochlorous ni mara 100 zaidi kuliko ile ya hypochlorite, na idadi ya asidi ya hypochlorous isiyotenganishwa huongezeka kwa kupungua kwa thamani ya pH.
Kwa pH=7.5 (25°C, TDS=40mg/L), ni 50% tu ya klorini iliyobaki iliyopo kama HClO, lakini kwa pH=6.5, 90% ni HClO.
Uwiano wa HClO pia huongezeka kwa kupungua kwa joto. Kwa 5°C, sehemu ya molekuli ya HClO ni 62% (pH=7.5, TDS=40mg/L). Katika maji yenye chumvi nyingi, uwiano wa HClO ni mdogo sana (wakati pH=7.5, 25°C, 40000mg/L TDS, uwiano ni karibu 30%).
(2) Kiasi cha kipimo cha klorini
Sehemu ya klorini iliyoongezwa humenyuka na nitrojeni ya amonia ndani ya maji kuunda klorini iliyounganishwa Kulingana na hatua zifuatazo za majibu:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochloramine) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichloramine) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trichloramine) + H2O (8)
Athari zilizo hapo juu hutegemea hasa pH na uwiano wa wingi wa klorini/nitrojeni. Chloramine pia ina athari ya baktericidal, lakini ni ya chini kuliko ile ya klorini.
Sehemu nyingine ya gesi ya klorini hubadilishwa kuwa klorini isiyofanya kazi. Kiasi cha klorini kinachohitajika kwa sehemu hii kinategemea mawakala wa kupunguza kama vile nitriti, kloridi, sulfidi, chuma cha feri na manganese. Mmenyuko wa oxidation wa vitu vya kikaboni ndani ya maji pia hutumia klorini.
(3) Klorini ya maji ya bahari
Tofauti na hali ya maji ya chumvi, maji ya bahari kawaida huwa na takriban 65 mg/L ya bromini. Wakati maji ya bahari yanatibiwa na klorini, bromini itaguswa haraka na asidi ya hypochlorous ili kutoa asidi ya hypobromous
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Kwa njia hii, wakati maji ya bahari yanatibiwa na klorini, athari ya baktericidal ni HBrO badala ya HClO, na asidi ya hypobromous itaoza kuwa ioni za hypobromite.
HBrO ←→ BrO- + H + (10)
Kiwango cha mtengano wa HBrO ni cha chini kuliko ile ya HClO. Kwa pH=8, ni 28% tu ya HClO haitaoza, lakini 83% ya HBrO haitaoza.
Kwa maji ya bahari chini ya hali ya juu ya pH, athari ya baktericidal bado ni bora kuliko ile ya maji ya chumvi. Asidi ya Hypobromous na ioni za hypobromite zitaingilia kati uamuzi wa klorini iliyobaki, ambayo imejumuishwa katika thamani iliyopimwa ya klorini iliyobaki.
02 Matibabu ya sterilization ya athari
Matibabu ya mshtuko yanahusisha kuongezwa kwa biocide ili kubadilisha osmosis au nanofiltration feedwater kwa muda mfupi na wakati wa operesheni ya kawaida ya mfumo wa matibabu ya maji.
Bisulfite ya sodiamu hutumiwa mara nyingi kwa madhumuni haya ya matibabu. Kwa ujumla, 500-1000ppm ya NaHSO3 huongezwa kwa muda wa dakika 30.
Matibabu ya mshtuko yanaweza kufanywa mara kwa mara kwa vipindi vya kawaida, kwa mfano, mara moja kila masaa 24, au wakati ukuaji wa kibaolojia unashukiwa. Maji ya bidhaa yanayozalishwa wakati wa matibabu haya ya mshtuko yatakuwa na 1-4% ya mkusanyiko wa bisulfite ya sodiamu iliyoongezwa.
Kulingana na matumizi ya maji ya bidhaa, inaweza kuamua ikiwa maji ya bidhaa wakati wa sterilization ya mshtuko yanapaswa kuchakatwa au kutolewa. Bisulfite ya sodiamu ni bora zaidi dhidi ya bakteria ya aerobic kuliko microorganisms anaerobic. Basi Matumizi ya sterilization ya mshtuko yanapaswa kutathminiwa kwa uangalifu mapema.
03 Kuua viini mara kwa mara
Mbali na kuendelea kuongeza fungicides kwenye maji ghafi, mfumo pia unaweza kusafishwa mara kwa mara ili kudhibiti uchafuzi wa kibaolojia.
Njia hii ya matibabu hutumiwa kwenye mifumo iliyo na hatari ya wastani ya biofouling, lakini katika mifumo iliyo na hatari kubwa ya biofouling, disinfection ni kiambatanisho tu cha matibabu endelevu ya biocide.
Disinfection ya kuzuia ni bora zaidi kuliko disinfection ya kurekebisha kwa sababu bakteria waliotengwa ni rahisi kuua na kuondoa kuliko biofilms nene, zilizozeeka.
Muda wa jumla wa kuua viini ni mara moja kwa mwezi, lakini mifumo iliyo na mahitaji madhubuti ya usafi (kama vile maji ya mchakato wa dawa) na maji ghafi yaliyochafuliwa sana (kama vile maji machafu) inaweza kuwa mara moja kwa siku. Bila shaka, maisha ya membrane huathiriwa na aina na mkusanyiko wa kemikali zinazotumiwa. Baada ya Disinfection kali inaweza kufupisha maisha ya membrane.
04 Sterilization ya ozoni
Ni oxidizing zaidi kuliko klorini, lakini hutengana haraka, kwa hivyo inahitaji kudumishwa kwa kiwango fulani ili kuua microorganisms. Wakati huo huo, upinzani wa ozoni wa vifaa vinavyotumiwa unapaswa pia kuzingatiwa, na chuma cha pua kinapaswa kutumika.
Ili kulinda vipengele vya membrane, ozoni lazima iondolewe kwa uangalifu, na mionzi ya UV inaweza kufikia lengo hili kwa mafanikio.
05 Mionzi ya UV
254nm Mwanga wa UV umethibitishwa kuwa wa baktericidal. Imetumika katika mimea midogo ya maji. Haihitaji kemikali kuongezwa kwa maji. Mahitaji ya matengenezo ya vifaa ni ya chini. Kusafisha mara kwa mara tu au uingizwaji wa taa za mvuke wa zebaki inahitajika.
Hata hivyo, matumizi ya matibabu ya mionzi ya UV ni mdogo sana na Inafaa tu kwa vyanzo safi vya maji, kwa sababu colloids na vitu vya kikaboni vitaathiri kupenya kwa mionzi ya macho.
06 Bisulfite ya sodiamu
Wakati mkusanyiko wake unafikia 50mg/L katika ushawishi wa mfumo wa kuondoa chumvi kwenye maji ya bahari, ni bora katika kudhibiti uchafuzi wa kibaolojia. Kwa njia hii, uchafuzi wa colloid pia unaweza kupunguzwa.
Faida iliyoongezwa ya asidi ya sulfuri ni kwamba hauhitaji kuongezwa kwa asidi kudhibiti kalsiamu kaboni kwa sababu ya mmenyuko wa tindikali ya asidi ya sulfuri kutoa ioni za hidrojeni.
HSO3- → H+ + SO42-