23 Feb 2023
Langkah tindak balas untuk pencemaran mikrob dalam operasi osmosis songsang
Langkah tindak balas untuk pencemaran mikrob dalam operasi osmosis songsang
01 Pensterilan klorin
Keberkesanan klorin bergantung kepada kepekatan klorin, masa sentuhan dan pH air.
Ia sering digunakan untuk mensterilkan air minuman, dan kepekatan sisa klorin umum ialah 0.5ppm.
Dalam rawatan air industri, pencemaran mikrob pada penukar haba dan penapis pasir boleh dicegah dengan mengekalkan kepekatan klorin sisa dalam air melebihi 0.5-1.0ppm. Jumlah dos klorin bergantung kepada kandungan bahan organik dalam influent, kerana bahan organik akan menggunakan klorin.
Rawatan air permukaan biasanya memerlukan pembasmian kuman klorin di bahagian prarawatan osmosis songsang untuk mengelakkan pencemaran mikrob. Kaedahnya ialah menambah klorin pada pengambilan air dan mengekalkan masa tindak balas 20-30 minit untuk mengekalkan 0.5-1.0ppm sisa klorin dalam keseluruhan kepekatan saluran paip prarawatan.
Walau bagaimanapun, ia mesti dinyahklorinasi dengan teliti sebelum memasuki unsur membran untuk mengelakkan membran daripada teroksida dan rosak oleh klorin.
(1) Tindak balas pengklorinan
Pembasmi kuman yang mengandungi klorin yang biasa digunakan ialah gas klorin, natrium hipoklorit atau kalsium hipoklorit. Di dalam air, mereka dengan cepat menghidrolisis kepada asid hipoklor.Cl2+ H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca(ClO)2+ 2J2O → 2HClO + Ca(OH)2(3)
Asid hipoklorit dalam air menguraikan ion hidrogen dan ion hipoklorit:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Jumlah Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO dan ClO– dipanggil klorin bebas (FAC) atau sisa klorin (FRC), dan dinyatakan dalam mg/LCl2.
Klorin bertindak balas dengan ammonia dalam air untuk membentuk kloramin, yang dipanggil klorin gabungan (CAC) atau gabungan klorin sisa (CRC), dan jumlah sisa klorin dan Klorin gabungan dipanggil jumlah klorin sisa (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Kecekapan bakteria klorin sisa adalah berkadar terus dengan kepekatan HClO yang tidak terurai. Kesan bakteria asid hipoklorit adalah 100 kali lebih tinggi daripada hipoklorit, dan bahagian asid hipoklorit yang tidak terpecah meningkat dengan penurunan nilai pH.
Pada pH=7.5 (25°C, TDS=40mg/L), hanya 50% sisa klorin wujud sebagai HClO, tetapi pada pH=6.5, 90% ialah HClO.
Perkadaran HClO juga meningkat dengan penurunan suhu. Pada 5°C, pecahan molekul HClO ialah 62% (pH=7.5, TDS=40mg/L). Dalam air kemasinan tinggi, perkadaran HClO adalah sangat kecil (apabila pH=7.5, 25°C, 40000mg/L TDS, nisbahnya adalah kira-kira 30%).
(2) Jumlah dos klorin
Sebahagian daripada klorin tambahan bertindak balas dengan nitrogen ammonia di dalam air untuk membentuk gabungan klorin Mengikut langkah tindak balas berikut:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monokloramin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dikloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trichloramine) + H2O (8)
Tindak balas di atas bergantung terutamanya kepada pH dan nisbah jisim klorin/nitrogen. Kloramin juga mempunyai kesan bakteria, tetapi ia lebih rendah daripada klorin.
Bahagian lain gas klorin diubah menjadi klorin tidak aktif. Jumlah klorin yang diperlukan untuk bahagian ini bergantung kepada agen pengurangan seperti nitrit, klorida, sulfida, besi ferus dan mangan. Tindak balas pengoksidaan bahan organik dalam air juga menggunakan klorin.
(3) Pengklorinan air laut
Berbeza daripada keadaan dalam air payau, air laut biasanya mengandungi kira-kira 65 mg/L bromin. Apabila air laut dirawat secara kimia dengan klorin, bromin akan bertindak balas dengan cepat dengan asid hipokloron untuk menghasilkan asid hypobromous
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Dengan cara ini, apabila air laut dirawat dengan klorin, kesan bakterisida terutamanya HBrO dan bukannya HClO, dan asid hypobromous akan terurai kepada ion hypobromit.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Tahap penguraian HBrO adalah lebih rendah daripada HClO. Pada pH=8, hanya 28% daripada HClO tidak akan terurai, tetapi 83% daripada HBrO tidak akan terurai.
Untuk air laut di bawah keadaan pH tinggi, kesan bakteria masih lebih baik daripada air payau. Ion asid hypobromous dan hypobromite akan mengganggu penentuan sisa klorin, yang termasuk dalam nilai terukur sisa klorin.
02 Rawatan pensterilan impak
Rawatan kejutan melibatkan penambahan biosida kepada osmosis songsang atau air suapan penapisan nano untuk tempoh masa yang terhad dan semasa operasi normal sistem rawatan air.
Natrium bisulfit sering digunakan untuk tujuan rawatan ini. Secara amnya, 500-1000ppm NaHSO3 ditambah selama kira-kira 30 minit.
Rawatan kejutan boleh dijalankan secara berkala pada selang masa yang tetap, contohnya, sekali setiap 24 jam, atau apabila pertumbuhan biologi disyaki. Air produk yang dihasilkan semasa rawatan kejutan ini akan mengandungi 1-4% daripada kepekatan natrium bisulfit tambahan.
Bergantung pada penggunaan air produk, ia boleh diputuskan sama ada air produk semasa pensterilan kejutan perlu dikitar semula atau dilepaskan. Natrium bisulfit lebih berkesan terhadap bakteria aerobik daripada mikroorganisma anaerobik. Itu Penggunaan pensterilan kejutan hendaklah dinilai dengan teliti terlebih dahulu.
03 Pembasmian kuman berkala
Selain menambah racun kulat secara berterusan ke dalam air mentah, sistem ini juga boleh dibersihkan secara berkala untuk mengawal pencemaran biologi.
Kaedah rawatan ini digunakan pada sistem dengan bahaya biofouling sederhana, tetapi dalam sistem yang mempunyai bahaya biofouling yang tinggi, pembasmian kuman hanyalah tambahan kepada rawatan biosida berterusan.
Pembasmian kuman pencegahan adalah lebih berkesan daripada pembasmian kuman pembetulan kerana bakteria terpencil lebih mudah dibunuh dan dikeluarkan daripada biofilm tebal dan tua.
Selang pembasmian kuman am adalah sebulan sekali, tetapi sistem dengan keperluan kebersihan yang ketat (seperti air proses farmaseutikal) dan air mentah yang sangat tercemar (seperti air sisa) mungkin sekali sehari. Sudah tentu, hayat membran dipengaruhi oleh jenis dan kepekatan bahan kimia yang digunakan. Selepas pembasmian kuman yang sengit boleh memendekkan hayat membran.
04 Pensterilan ozon
Ia lebih mengoksidakan daripada klorin, tetapi ia terurai dengan cepat, jadi ia perlu dikekalkan pada tahap tertentu untuk membunuh mikroorganisma. Pada masa yang sama, rintangan ozon peralatan yang digunakan juga harus dipertimbangkan, dan keluli tahan karat biasanya harus digunakan.
Untuk melindungi unsur-unsur membran, ozon mesti dikeluarkan dengan berhati-hati, dan penyinaran UV boleh berjaya mencapai matlamat ini.
05 Sinaran UV
254nm Cahaya UV terbukti bersifat bakteria. Ia telah digunakan dalam tumbuhan air kecil. Ia tidak memerlukan bahan kimia ditambah ke dalam air. Keperluan penyelenggaraan peralatan adalah rendah. Hanya pembersihan berkala atau penggantian lampu wap merkuri diperlukan.
Walau bagaimanapun, penggunaan rawatan penyinaran UV adalah sangat terhad dan hanya sesuai untuk sumber air yang lebih bersih, kerana koloid dan bahan organik akan menjejaskan penembusan sinaran optik.
06 Natrium bisulfit
Apabila kepekatannya mencapai 50mg/L dalam pengaruh sistem penyahgaraman air laut, ia berkesan dalam mengawal pencemaran biologi. Dengan cara ini, pencemaran koloid juga boleh dikurangkan.
Kelebihan tambahan asid sulfur ialah ia tidak memerlukan penambahan asid untuk mengawal kalsium karbonat disebabkan oleh tindak balas berasid asid sulfur untuk menjana ion hidrogen.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Pensterilan klorin
Keberkesanan klorin bergantung kepada kepekatan klorin, masa sentuhan dan pH air.
Ia sering digunakan untuk mensterilkan air minuman, dan kepekatan sisa klorin umum ialah 0.5ppm.
Dalam rawatan air industri, pencemaran mikrob pada penukar haba dan penapis pasir boleh dicegah dengan mengekalkan kepekatan klorin sisa dalam air melebihi 0.5-1.0ppm. Jumlah dos klorin bergantung kepada kandungan bahan organik dalam influent, kerana bahan organik akan menggunakan klorin.
Rawatan air permukaan biasanya memerlukan pembasmian kuman klorin di bahagian prarawatan osmosis songsang untuk mengelakkan pencemaran mikrob. Kaedahnya ialah menambah klorin pada pengambilan air dan mengekalkan masa tindak balas 20-30 minit untuk mengekalkan 0.5-1.0ppm sisa klorin dalam keseluruhan kepekatan saluran paip prarawatan.
Walau bagaimanapun, ia mesti dinyahklorinasi dengan teliti sebelum memasuki unsur membran untuk mengelakkan membran daripada teroksida dan rosak oleh klorin.
(1) Tindak balas pengklorinan
Pembasmi kuman yang mengandungi klorin yang biasa digunakan ialah gas klorin, natrium hipoklorit atau kalsium hipoklorit. Di dalam air, mereka dengan cepat menghidrolisis kepada asid hipoklor.
Asid hipoklorit dalam air menguraikan ion hidrogen dan ion hipoklorit:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Jumlah Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO dan ClO– dipanggil klorin bebas (FAC) atau sisa klorin (FRC), dan dinyatakan dalam mg/LCl2.
Klorin bertindak balas dengan ammonia dalam air untuk membentuk kloramin, yang dipanggil klorin gabungan (CAC) atau gabungan klorin sisa (CRC), dan jumlah sisa klorin dan Klorin gabungan dipanggil jumlah klorin sisa (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Kecekapan bakteria klorin sisa adalah berkadar terus dengan kepekatan HClO yang tidak terurai. Kesan bakteria asid hipoklorit adalah 100 kali lebih tinggi daripada hipoklorit, dan bahagian asid hipoklorit yang tidak terpecah meningkat dengan penurunan nilai pH.
Pada pH=7.5 (25°C, TDS=40mg/L), hanya 50% sisa klorin wujud sebagai HClO, tetapi pada pH=6.5, 90% ialah HClO.
Perkadaran HClO juga meningkat dengan penurunan suhu. Pada 5°C, pecahan molekul HClO ialah 62% (pH=7.5, TDS=40mg/L). Dalam air kemasinan tinggi, perkadaran HClO adalah sangat kecil (apabila pH=7.5, 25°C, 40000mg/L TDS, nisbahnya adalah kira-kira 30%).
(2) Jumlah dos klorin
Sebahagian daripada klorin tambahan bertindak balas dengan nitrogen ammonia di dalam air untuk membentuk gabungan klorin Mengikut langkah tindak balas berikut:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monokloramin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dikloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trichloramine) + H2O (8)
Tindak balas di atas bergantung terutamanya kepada pH dan nisbah jisim klorin/nitrogen. Kloramin juga mempunyai kesan bakteria, tetapi ia lebih rendah daripada klorin.
Bahagian lain gas klorin diubah menjadi klorin tidak aktif. Jumlah klorin yang diperlukan untuk bahagian ini bergantung kepada agen pengurangan seperti nitrit, klorida, sulfida, besi ferus dan mangan. Tindak balas pengoksidaan bahan organik dalam air juga menggunakan klorin.
(3) Pengklorinan air laut
Berbeza daripada keadaan dalam air payau, air laut biasanya mengandungi kira-kira 65 mg/L bromin. Apabila air laut dirawat secara kimia dengan klorin, bromin akan bertindak balas dengan cepat dengan asid hipokloron untuk menghasilkan asid hypobromous
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Dengan cara ini, apabila air laut dirawat dengan klorin, kesan bakterisida terutamanya HBrO dan bukannya HClO, dan asid hypobromous akan terurai kepada ion hypobromit.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Tahap penguraian HBrO adalah lebih rendah daripada HClO. Pada pH=8, hanya 28% daripada HClO tidak akan terurai, tetapi 83% daripada HBrO tidak akan terurai.
Untuk air laut di bawah keadaan pH tinggi, kesan bakteria masih lebih baik daripada air payau. Ion asid hypobromous dan hypobromite akan mengganggu penentuan sisa klorin, yang termasuk dalam nilai terukur sisa klorin.
02 Rawatan pensterilan impak
Rawatan kejutan melibatkan penambahan biosida kepada osmosis songsang atau air suapan penapisan nano untuk tempoh masa yang terhad dan semasa operasi normal sistem rawatan air.
Natrium bisulfit sering digunakan untuk tujuan rawatan ini. Secara amnya, 500-1000ppm NaHSO3 ditambah selama kira-kira 30 minit.
Rawatan kejutan boleh dijalankan secara berkala pada selang masa yang tetap, contohnya, sekali setiap 24 jam, atau apabila pertumbuhan biologi disyaki. Air produk yang dihasilkan semasa rawatan kejutan ini akan mengandungi 1-4% daripada kepekatan natrium bisulfit tambahan.
Bergantung pada penggunaan air produk, ia boleh diputuskan sama ada air produk semasa pensterilan kejutan perlu dikitar semula atau dilepaskan. Natrium bisulfit lebih berkesan terhadap bakteria aerobik daripada mikroorganisma anaerobik. Itu Penggunaan pensterilan kejutan hendaklah dinilai dengan teliti terlebih dahulu.
03 Pembasmian kuman berkala
Selain menambah racun kulat secara berterusan ke dalam air mentah, sistem ini juga boleh dibersihkan secara berkala untuk mengawal pencemaran biologi.
Kaedah rawatan ini digunakan pada sistem dengan bahaya biofouling sederhana, tetapi dalam sistem yang mempunyai bahaya biofouling yang tinggi, pembasmian kuman hanyalah tambahan kepada rawatan biosida berterusan.
Pembasmian kuman pencegahan adalah lebih berkesan daripada pembasmian kuman pembetulan kerana bakteria terpencil lebih mudah dibunuh dan dikeluarkan daripada biofilm tebal dan tua.
Selang pembasmian kuman am adalah sebulan sekali, tetapi sistem dengan keperluan kebersihan yang ketat (seperti air proses farmaseutikal) dan air mentah yang sangat tercemar (seperti air sisa) mungkin sekali sehari. Sudah tentu, hayat membran dipengaruhi oleh jenis dan kepekatan bahan kimia yang digunakan. Selepas pembasmian kuman yang sengit boleh memendekkan hayat membran.
04 Pensterilan ozon
Ia lebih mengoksidakan daripada klorin, tetapi ia terurai dengan cepat, jadi ia perlu dikekalkan pada tahap tertentu untuk membunuh mikroorganisma. Pada masa yang sama, rintangan ozon peralatan yang digunakan juga harus dipertimbangkan, dan keluli tahan karat biasanya harus digunakan.
Untuk melindungi unsur-unsur membran, ozon mesti dikeluarkan dengan berhati-hati, dan penyinaran UV boleh berjaya mencapai matlamat ini.
05 Sinaran UV
254nm Cahaya UV terbukti bersifat bakteria. Ia telah digunakan dalam tumbuhan air kecil. Ia tidak memerlukan bahan kimia ditambah ke dalam air. Keperluan penyelenggaraan peralatan adalah rendah. Hanya pembersihan berkala atau penggantian lampu wap merkuri diperlukan.
Walau bagaimanapun, penggunaan rawatan penyinaran UV adalah sangat terhad dan hanya sesuai untuk sumber air yang lebih bersih, kerana koloid dan bahan organik akan menjejaskan penembusan sinaran optik.
06 Natrium bisulfit
Apabila kepekatannya mencapai 50mg/L dalam pengaruh sistem penyahgaraman air laut, ia berkesan dalam mengawal pencemaran biologi. Dengan cara ini, pencemaran koloid juga boleh dikurangkan.
Kelebihan tambahan asid sulfur ialah ia tidak memerlukan penambahan asid untuk mengawal kalsium karbonat disebabkan oleh tindak balas berasid asid sulfur untuk menjana ion hidrogen.
HSO3- → H+ + SO42-