В связи с тем, что не всегда представляется целесообразным использовать газообразный С1 – в ряде случаев его получают на месте его потребления электролитическим способом. При этом отпадают такие трудности при осуществлении хлорирования газообразным хлором, как:
1. сложность транспортирования, поскольку может быть значительная удалённость заводов - поставщиков хлора от очистных станций;
2. сложность хранения на складах отравляющего газа, каковым является Сl, и возникает опасность отравления людей в населённых пунктах, которые находятся вблизи.
Электролизная установка состоит из бака для растворения соли, и. собственно, электролизёра. Электролизёр представляет собой аппарат, выполненный из нержавеющей стали, с графитовым анодом и катодом. В баке готовится раствор NaС1 с концентрацией 280-300 г/л, и затем этот раствор перекачивается в электролизёр. В электролизёре его разбавляют водой до концентрации 100-120 г/л.
Под действием постоянного электрического тока в электролизёре идут следующие реакции:
на аноде:
2С1- →← С12↑ +2е,
на катоде:
2Н2О + 2е →← 2ОН- + Н2↑
Выделяющийся хлор растворяется в электролите с образованием:
С12 +Н2О →← НОС1 + НС1
И после нейтрализации этого раствора NaОН получается гипохлорит Na:
НОС1 + NaОН = NaОС1 + Н2О
Насыщенный раствор NaОС1 сливают в бак накопитель и подают в обрабатываемую воду.
Следует учитывать, что при длительном хранении NaОС1 теряет свою активность.
Перехлорирование (П-е) и дехлорирование (Д-е)
При перехлорировании применяют дозу хлора 5-10 мг/л и более.
В каких случаях применяют П-е:
1. в аварийном случае, когда вода из источника водоснабжения подаётся в обход всей водоочистной станции в РЧВ;
2. когда качество воды в источнике подвержено резким и быстрым колебаниям – при этом если воду хлорировать обычным методом, то не достигается нужный эффект обеззараживания;
3. П-е также применяют как меру борьбы с высокой цветностью воды, запахами и привкусами.
При перехлорировании остаточные дозы хлора в обработанной воде велики. Поэтому необходимо осуществлять удаление избыточной части активного хлора, т.е. проводить дехлорирование воды.
Для этого в обработанную воду вводят вещества, способные связывать избыточный хлор:
Поскольку хлор является окислителем, то в качестве таких веществ применяют вещества - восстановители типа:
· гипосульфата Na или серноватистокислого натрия - Na2S2O3;
· сульфита натрия - Na2SO3;
· cернистого газа - SO2.
При использовании гипосульфита Na происходит следующая реакция взаимодействия с хлором:
Na2S2O3 + 4С12 + 5Н2О = Na2SO4 + H2SO4 + 8HCl
Гипосульфит вводят в воду в виде 1-1,5% раствора.
Недостаток данного метода: Na2S2O3 может быть бактериально загрязнён, т.е. не исключена возможность повторного загрязнения воды болезнетворными бактериями.
Кроме Na2S2O3 для Д-е воды может быть применён сернистый газ SO2. Идёт следующая реакция:
SO2 + 2H2O + Cl2 = H2SO4 + 2HCl
При этом SO2 является химически чистым реагентом и здесь исключена возможность повторного загрязнения. Поскольку продуктами данной реакции является серная и соляная кислоты, то может иметь место уменьшение щелочности обрабатываемой воды и снижение рН. А удаление хлора происходит практически полностью из обрабатываемой воды.
И третий способ дехлорирования воды осуществляют за счет применения угольных фильтров.
В качестве загрузки в угольных фильтрах используют активированный уголь различных марок. Активированный уголь имеет большую пористость, широко развитую поверхность и задержание хлора происходит в угольных фильтрах весьма эффективно.
Высоту слоя угля применяют 2,5 м, скорость фильтрования 20-30 м/час, диаметр зёрен 1,5-2,5 мм.
Регенерацию угольного фильтра от органических веществ проводят горячим раствором соды ~ 1 раз в месяц, а 1-2 раза в год требуется прокалка угля в специальных печах.
Итак, преимущества метода хлорирования:
1. надёжен, обладает пролонгированным (длительным) действием;
Недостатки метода:
1. большое реагентное хозяйство;
2. необходимость перехлорирования при низком качестве исходной воды;
3. коррозия трубопроводов из-за хлора вследствие уменьшения величины рН;
4. привозной гипохлорид при хранении значительно теряет свою активность, что затрудняет дозирование;
5. сильное раздражающее воздействии не слизистую оболочку человека.
6. образование в обеззараживаемой воде канцерогенных и мутагенных хлорпроизводных типа хлороформа, 4-х хлористого углерода и др.
Озонирование воды
Основано на применении озона, О3.
Озон легко разлагается:
О3 → О2 + О
на атомарный кослород - О и молекулярный - О2. Именно атомарный кислород является наиболее сильным окислителем. Он способен разрушать компоненты цветности воды, бактерии, вирусы и т.д.
Данное свойство озона позволяет с помощью озонирования производить не только обеззараживание воды, но и ее обесцвечивание и дезодорацию (уничтожение запахов и привкусов).
Причём О3 не ухудшает природных свойств воды, а в случае если в обрабатываемой воде будет избыток О3, вкусовые качества воды не изменятся (в отличие от хлорирования).
Однако, следует иметь в виду, что О3 является токсичным веществом.
ПДК О3 в воздухе помещений, где находятся люди, составляет 0,1 мг/м3. В связи с этим в помещениях озонарных установок должны быть приняты все меры для того, чтоб озон не попал в помещение, где работают обслуживающие установку сотрудники.
Недостатки метода озонирования:
1. достаточно сложное и дорогостоящее оборудование, требующее специального блока подготовки воздуха;
2. для смешения Н2О + О3 требуются контактные камеры (борботаж. колоны высотой 3-5 м), а при непосредственном вводе О3 в тр-ды КПД ~ 10%;
3. оборудование требует специального помещения с системой вытяжной вентиляции ввиду низкого значения ПДК озона в воздухе (0,1 мг/м3);
4. Из-за коррозии все коммуникации и оборудование должны быть озоностойкими.