Dezynfekcja z użyciem chloru i dwutlenku chloru – Doświadczenia i przykłady – Dr.-Ing. Burkhard Wricke E-Mail: wricke@tzw-dresden.de

Treść Wprowadzenie Dezynfekcja z użyciem chloru i podchlorynów Dezynfekcja z użyciem dwutlenku chloru Przykłady zastosowania

Rozwój w Niemczech Dezynfekcja tylko w ok. 50 % zakładów wodociągowych Najczęściej stosowane jest chlorowanie. Wzrasta zastosowanie dwutlenku chloru i dezynfekcji promieniem UV.

Technika zastosowania chloru Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite Technika zastosowania chloru Dozowanie chloru (DIN EN 937, W623) Dozowanie podchlorynu sodu (DIN EN 901, W623) Dozowanie podchlorynu wapnia (DIN EN 900, W623) Wytworzenie w elektrolizie i dozowanie chloru gazowego, roztworów chloru i roztworów podchlorynu sodu (W229, W623)

Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite Stężenie dozowanych roztworów standardowy roztwór podchlorynu sodu 150 g/l wolnego chloru elektroliza membranowa1) 20 – 30 g/l wolnego chloru elektroliza komorowa 5 – 8 g/l wolnego chloru 1) przy zastosowaniu rozcieńczonego roztworu kwasu solnego lub podchlorynu sodu ok. 1g /l

Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite Granice zastosowania chlorowania określa się przez następujące parametry jakościowe wody: Wartość pH Stężenie amonu Stężenie i struktura huminów

Reakcje chloru przy dozowaniu Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite Reakcje chloru przy dozowaniu do wody

Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite Równowaga Cl2-HClO-ClO w wodzie przy wprowadzeniu Cl2 z [Cl-] = 1mval/l (z Axt 1970)

Reakcje chloru z amonem Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite Reakcje chloru z amonem NH4+ + HOCl NH2Cl + H2O NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O NHCl + HOCl NCl3 + H2O

Schemat punktu przegięcia chlorowania Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite Schemat punktu przegięcia chlorowania

Partnerzy reakcji i produkty Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite Partnerzy reakcji i produkty reakcji chloru

Czynniki wpływające na tworzenie się haloformów Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite Czynniki wpływające na tworzenie się haloformów Stężenie i rodzaj prekursorów Wartość pH Temperatura Stężenie bromku

Minimalne tworzenie się THM po 24 godzinach w wybranych wodociągach Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite Minimalne tworzenie się THM po 24 godzinach w wybranych wodociągach

Powody coraz częstszego zastosowania dwutlenku chloru Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid Powody coraz częstszego zastosowania dwutlenku chloru Uniknięcie lub zmniejszenie tworzenia się THM W odróżnieniu od chloru: lepsze działanie przy wyższych wartościach pH Mniejszy wpływ na zapach i smak przy zastosowaniu wody powierzchniowej w uzdatnianiu wody do spożycia Zaawansowana technologia wytwarzania i dozowania

Potencjał redoks dwutlenku chloru i chloru w zależności od wartości pH Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid Potencjał redoks dwutlenku chloru i chloru w zależności od wartości pH

Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid Metody wytwarzania dwutlenku chloru

Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid Instalacja dwutlenku chloru wytwarzanego w reakcji chloryn/kwas z proporcjonalną do przepływu regulacją (Źródło: www.prominent.de)

Reakcje dwutlenku chloru Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid Reakcje dwutlenku chloru

Tworzenie się chlorynu przy różnych wartościach pH Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid Tworzenie się chlorynu przy różnych wartościach pH

Reakcja chemiczna z substancjami istniejącymi w wodzie Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid Reakcja chemiczna z substancjami istniejącymi w wodzie Chlor Dwutlenek chloru Amon Chloramin Brak reakcji Fenole Chlorofenol Utlenianie Związki huminowe Chlorowanie, THM, AOX Żelazo-II, Mangan-II

Wartości c.t dla uśmiercenia lub dezaktywacji patogenów Desinfektionswirkung Wartości c.t dla uśmiercenia lub dezaktywacji patogenów

Teoretyczne wartości c.t przy niemieckich wymaganiach Desinfektionswirkung Teoretyczne wartości c.t przy niemieckich wymaganiach dot. dezynfekcji

Zakres i warunki graniczne zastosowania chloru, związków chloru i dwutlenku chloru

Przykład 1: Wpływ dozowania dwutlenku chloru na tworzenie się związków biodegradowalnych

System dezynfekcji w austriackim zakładzie wodociągowym WW HB ClO2 O3

Wpływ systemu dezynfekcji na liczbę kolonii

Przykład 2: Przykład zażaleń dot. zapachu wody przy zastosowaniu chloru i dwutlenku chloru

Przykład 3: Możliwości wyeliminowania amonu w uzdatnianiu w celu zapewnienia skutecznej dezynfekcji przy zastosowaniu chloru

Charakterys- tyka wody gruntowej Możliwe etapy uzdatniania Uwagi NH4+ < 2 mg/l Napowietrzanie (otwarte lub zamknięte) Otwarte: Woda surowa zawierająca wodorosiarczki i/lub metan, w której nie ma równowagi wapń-kwas węglowy; Zamknięte: Woda surowcowa z równowagą wapń-kwas węglowy Filtracja szybka (zwykle filtr jednowarstwowy) Odżelazianie, nitryfikacja i odmanganianie w złożu filtrującym, w miarę możliwości unikać utleniania metanu w filtrze NH4+ > 2 – 4 mg/l Filtracja jednostopniowa: poddawanie działaniu technicznego tlenu Filtracja dwustopniowa: Napowietrzenie przed każdym etapem filtracji, ewentualnie użycie zamkniętego filtra ciśnieniowego Filtracja sucha Patrz wyżej. Przy dużym ciśnieniu filtra, ewentualnie też przy jednostopniowej filtracji napowietrzanie ciśnieniowe wystarczające Przy dwustopniowej filtracji zazwyczaj odżelazianie w 1. etapie, nitryfikacja i odmanganianie w 2. etapie NH4+ > 4,0 mg/l Filtracja dwustopniowa: poddawanie działaniu technicznego tlenu Filtracja sucha Napowietrzanie ciśnieniowe zwykle niewystarczające nawet przy dwustopniowej filtracji

Streszczenie Granice zastosowania chloru i dwutlenku chloru są określone przez cechy wody. Działanie chloru jest mniej skuteczne w wysokim pH (> 8) i zwiększonym stężeniu amonu. W takich warunkach lepiej zastosować dwutlenek chloru. Tworzenie się produktów ubocznych jest dla chloru określone przez DOC, zawartość bromku i dawkę chloru, a dla dwutlenku chloru przez DOC, wartość pH i dawkę dwutlenku chloru. W odróżnieniu od chloru, dwutlenek chloru wykazuje mniejszy potencjał tworzenia substancji zmieniających smak i zapach wody.