Хлорирование является одним из самых надёжных методов удаления большого числа загрязнителей из воды. Активный хлор позволяет дезинфицировать воду, ускоряет процессы окисления железа, марганца и тяжелых металлов, удаляет из воды запахи и улучшает цветность, очищает от органических веществ (ПМО), сероводорода и др.
Не смотря на положительные свойства хлора, это очень токсичное вещество, обработка воды жидким хлором представляет высокую опасность для жизни и здоровья людей не только во время транспортировки и хранения, но и в самом процессе обработки воды (дозировании).
Наиболее безопасным и распространённым, на данный момент, является применение гипохлорита натрия (NaClO) – хлорсодержащий реагент, по своим свойствам он максимально приближен к жидкому хлору, но при этом намного безопаснее, минимизируется количество опасных для здоровья соединений хлора (в том числе и органических) в очищенной воде. Гипохлорит натрия не имеет взвесей (в отличии от «Белизны», хлорной извести), поэтому не нуждается в длительном отстаивании. Его окислительная способность гораздо мягче в сравнении с высокотоксичным хлором.
Применение гипохлорита натрия для обеззараживания воды не вызывает увеличения ее жесткости, так как он практически не содержит солей кальция и магния; раствор гипохлорита натрия в небольших концентрациях абсолютно безвреден.
Дозирование гипохлорита часто используют при многократном превышении ПДК по железу, марганцу, ПМО, сероводороду в воде, как более сильный окислитель, чем кислород воздуха. После дозирования гипохлорита устанавливаются осадочные фильтры с традиционными наполнителями. На выходе из осадочного фильтра обязательно устанавливается угольный фильтр для снижения концентрации осадочного хлора.
Тем не менее, не зная технологии применения гипохлорита в системах водоподготовки, в лучшем случае, можно получить неприятно пахнущую хлором воду, в худшем – отравление.
Следует учесть, что выбор гипохлорации как метода очистки предполагает слив воды с содержанием активного хлора в концентрации достаточной для дезинфекции канализационного септика, что приведет к гибели всех бактерий в нем и остановке биологических процессов. Как вариант – слив воды в дренаж в обход септика с бактериями. Также учитывайте возможный суммарный объём воды на промывку всех фильтрующих колонн, для предотвращения перелива дренажного колодца.
Далее постараюсь описать основную методику по подбору, монтажу и обслуживанию систем с применением дозирования гипохлорита натрия с примером.
Переходим к расчётам нашей дозирующей установки.
Используя лабораторный анализ воды, узнаём какое количество активного хлора потребуется для окисления каждого из загрязнителей в воде.
Окисление:
1мг/л Fe2+ (железо) потребует 0,67 мг/л активного хлора;
1мг/л Mn2+ (марганец) потребует 1,3 мг/л активного хлора;
4-8 мг/л ПМО (окисляемость) потребует 4 мг/л активного хлора (СНиП 2.04.02-84 Приложение 4);
| Перманганатная окисляемость воды, мг О/л | Доза окислителя, мг/л |
| хлора | |
| 8-10 | 4-8 |
| 10-15 | 8-12 |
| 15-25 | 12-14 |
1мг/л H2S (сероводород) потребует 2,1 мг/л активного хлора;
доза активного хлора для обеззараживания воды (Дх) – 5 мг/л.
Суммируем необходимое количество активного хлора по формуле:
0,67 × [Fe2+] + 1,3 × [Mn2+] + 4 × [ПМО] + 2,1 × [H2S] + [Дх] = X мг/л.
Таким образом требуется дозировать X мг/л активного хлора для очистки 1 литра фильтруемой воды.
Выбираем производителя и марку хлорсодержащего вещества:
ЭМОВЕКС Новая формула – жидкий хлорин 30л. (гипохлорит) всего 2500 рублей!
Будем использовать гипохлорит натрия NaClO фирмы Маркопул “Эмовекс” Новая формула c содержанием активного хлора не менее 130 гр/л (n = 15%). Учитывая что концентрированный раствор менее устойчив чем разбавленный, доведем концентрацию активного хлора до 90 гр/л (n = 8%).
Учитывайте что различные модели ёмкостей для хлорсодержащих веществ имеют различную стойкость к активному хлору! Например фирма “Анион” выпускает дозировочные контейнеры для концентрации по активному хлору до 50 г/л (4,7%) плотностью менее 1,08 г/см3, и отдельно от 50 (4,7%) до 190 г/л (15,9%) плотностью от 1,08 г/см3 до 1,26 г/см3 (баки имеют различную толщину стенки и стоимость соответственно 2537р. и 4956р.).
Расчитаем, как разбавить гипохлорит до нужной концентрации по активному хлору:
Нужно получить: 60 л рабочего раствора (V2) гипохлорита натрия w2Cl2 = 1%; плотность рабочего раствора ρраб = 1020 г/л.
Если нужен другой процент % то смотри плотность водного раствора гипохлорита натрия при 18 °C:
| 1 % | 2 % | 4 % | 6 % | 8 % | 10 % | 14 % | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Плотность, г/л | 1005,3 | 1012,1 | 1025,8 | 1039,7 | 1053,8 | 1068,1 | 1097,7 |
| 18 % | 22 % | 26 % | 30 % | 34 % | 38 % | 40 % | |
| 1128,8 | 1161,4 | 1195,3 | 1230,7 | 1268,0 | 1308,5 | 1328,5 |
(Лидин Р. А., Андреева Л. Л., Молочко В. А.Часть VII. Плотность воды и водных растворов. Глава 3. Соли // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. —М.: Дрофа, 2006. — С. 657. —ISBN 5-7107-80855)
В данной статье ошибочно выбрана плотность, тем не менее на суть расчёта не меняет, методика та же.
- Вычисляем массу раствора, который следует приготовить:
m2 = V2 × ρраб = 60 (л) × 1020 (г/л) = 61200 (г)
- Рассчитываем, сколько хлора находится в этом растворе:
m2Cl2 = (m2 × w2Cl2 / 100 = (61200 × 1%) / 100 = 612 (г)
То же количество хлора должно содержаться и в товарном растворе, т. е. m1Cl2 = m2Cl2 = 612 г.
- Определяем массу товарного раствора гипохлорита натрия с концентрацией 15%:
m1 = (m1Cl2 × 100) / w1Cl2 = (612 × 100) / 15% ≈ 4080 (г)
- Вычисляем объем требуемого товарного раствора гипохлорита натрия:
V1 = m1/ρ1 = 4080 (г) / 1260 (г/л) ≈ 3,24 (л)
Таким образом, для приготовления 60 л рабочего 1%-ного раствора гипохло-рита натрия необходимо взять примерно 3,24 л его товарного раствора.
Теперь необходимо рассчитать, сколько требуется дозировать рабочего 1%-ного раствора гипохлорита натрия для поддержания в воде концентрации 7 мг/л (необходимые для полного окисления всех загрязнителей в воде).
Доза по активному хлору: n100% = 7 мг/л. Концентрация рабочего раствора: η= 1% (10 г активного хлора в литре). Плотность рабочего раствора: ρ = 1020 г/л (смотрим по таблице или взвешиваем: ρ=m/V, где ρ – плотность, m – масса раствора, V – его объем). Расход воды по основной магистрали: Qчас = 700 л/ч (предполагаемый расход воды через систему водоподготовки: 1 точка водоразбора потребляет, в среднем, 400-700 литров в час).
Подставляем в формулу и получаем:
n8% = (n100% × 100%) / η = (7 мг/л × 100%) / 1% = 700 мг/л
mчас = (n8% × Qчас) / 1000 = (700 мг/л × 700 л/ч) / 1000 = 490 г/ч
qд. н. = mчас/ρ = 490 г/ч: 1020 г/ч ≈ 0,48 л/ч = 480 мл/ч
Таким образом, при расходе воды по основной магистрали 0,7 м³/ч для поддержания дозы свободного хлора 7 мг/л необходимо дозировать 0,48 л/ч рабочего 1%-ного раствора NaClO.
Последней стадией расчёта настраиваем насос дозатор под наши значения.
Например имеется электромагнитный насос дозатор с объёмом камеры 1 мл (смотри в инструкции по графику зависимости от рабочего давления), и импульсный счётчик с весом импульса в 10 литров (1 импульс на каждые 10 литров). Подставляем в формулу:
Qчас/Вес импульса счётчика = 700л/ч / 10 (сигнал через 10л) = 70 сигн./ч 480мл/ч / 70 сигн/ч = 6,85 мл/сигн. 6,85 мл/сигн. / Объём камеры насоса = 6,85 мл/сигн. / 1 мл ≈ 7 импульсов
Таким образом для обработки потока воды 700 л/ч необходимо делать 7 качков 1%-го раствора гипохлорита после каждого сигнала с импульсного счётчика.
Для увеличения времени контакта окислителя с загрязненной водой рекомендуется делать врезку насоса-дозатора на максимальном удалении от осадочного фильтра. Если это невозможно (нужно расположить установку компактно) применяют контактную ёмкость.
Окончательную настройку насоса дозатора требуется производить непосредственно на объекте, отслеживая уровень остаточного хлора на выходе из угольного фильтра. Оценить количество активного хлора можно с помощью тестера PH/CL Pooltester для бассейнов. Повышение и понижение содержания активного хлора в воде регулируют количеством импульсов (качков) насоса дозатора, а не изменением концентрации рабочего раствора в баке с гипохлоритом.
На некоторых объектах сталкивались с установкой импульсных счётчиков с байпасной линией – делается это для простоты подстройки степени хлорирования воды. При избыточном содержании хлора на выходе из установки хозяин дома может самостоятельно пустить часть воды в обход счётчика, таким образом уменьшив количество импульсов подаваемых счётчиком, и снизив тем самым частоту дозации гипохлорита. При этом ненужно влезать в настройки насоса дозатора, всё делается одним вентилем интуитивно.
Угольный фильтр является обязательным для систем водоподготовки с хлорированием воды. Уголь убирает активный хлор и хлорорганические соединения до норм ПДК. Размер и производительность колонны с активированным углём подбирается исходя из максимально возможного прогнозируемого расхода воды через систему.
Пример комплексной водоподготовки с предварительным дозированием гипохлорита натрия, реакторной ёмкостью, осадочной колонной, угольным фильтром и умягчителем представлен на фото (монтаж не наш):
Как минимум, раз в год требуется чистка основных узлов системы дозирования гипохлорита:
- чистка от осадка в баке гипохлорита
- чистка всасывающего клапана, рабочей полости насоса и его трубок чистой мягкой водой
- чистка обратного клапана в узле впрыска в трубопровод
- чистка реагентной ёмкости от отложений
- чистка клапанов управления осадочного и угольного фильтров
- полная перезасыпка, раз в год, активированного угля
