View
38
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
Dezynfekcja z użyciem chloru i dwutlenku chloru. – Doświadczenia i przykłady – Dr.-Ing. Burkhard Wricke E-Mail: wricke@tzw-dresden.de. Wprowadzenie Dezynfekcja z użyciem chloru i podchlorynów Dezynfekcja z użyciem dwutlenku chloru Przykłady zastosowania. Treść. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
– Doświadczenia i przykłady –
Dr.-Ing. Burkhard WrickeE-Mail: wricke@tzw-dresden.de
Dezynfekcja z użyciem chloru i dwutlenku chloru
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Treść
• Wprowadzenie
• Dezynfekcja z użyciem chloru i podchlorynów
• Dezynfekcja z użyciem dwutlenku chloru
• Przykłady zastosowania
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Rozwój w Niemczech
• Dezynfekcja tylko w ok. 50 % zakładów
wodociągowych
• Najczęściej stosowane jest chlorowanie.
• Wzrasta zastosowanie dwutlenku chloru i
dezynfekcji promieniem UV.
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
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
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
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
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Granice zastosowania chlorowania określa się przez następujące parametry jakościowe wody:
- Wartość pH- Stężenie amonu- Stężenie i struktura huminów
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Reakcje chloru przy dozowaniu do wody
Cl2 + H2O HOCl + HCl NaOCl + H2O HOCl + NaOH HOCl + H2O H3O
+ + OCl-
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite
Równowaga Cl2-HClO-ClO w wodzie przy wprowadzeniu Cl2 z [Cl-] = 1mval/l (z Axt 1970)
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite
Reakcje chloru z amonem
NH4+ + HOCl NH2Cl + H2O
NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O
NHCl + HOCl NCl3 + H2O
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite
Schemat punktu przegięcia chlorowania
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite
Partnerzy reakcji i produkty reakcji chloru
Prekursory Produkty reakcji - związki huminowe (DOC) - glony - pozakomórkowe produkty
metabolizmu glonów
- Trihalogenometany (haloformy) Chloroform Bromoform Monobromodichlorometan Dibromomonochlorometan
- Kwas trichlorooctowy
- AOX (adsorbowalne organiczne
związki halogenowe)
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite
Czynniki wpływające na tworzenie się haloformów
• Stężenie i rodzaj prekursorów
• Wartość pH
• Temperatura
• Stężenie bromku
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlor und Hypochlorite
0
10
20
30
40
50
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
DOC [mg/L]
Su
ma
TH
M [
mg
/m³]
Wodociąg A
Wodociąg B
Wodociąg C
Minimalne tworzenie się THM po 24 godzinach w wybranych wodociągach
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
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
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
400
600
800
1000
1200
2 4 6 8 10 12
wartość pH
Po
ten
cjał
red
oks
[m
V]
Cl2/Cl- ClO2/ClO2-
Potencjał redoks dwutlenku chloru i chloru w zależności od wartości pH
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Reakcja chloryn/kwas 5 NaClO2 + 4 HCl 4 ClO2 + 5 NaCl + 2H2O
Reakcja chloryn/chlor 2 NaClO2 + Cl2 2 ClO2 + 2 NaCl
Reakcja chloryn/peroksodisiarczan
2 NaClO2 + Na2S2O8 2 ClO2 + 2 Na2SO4
Metody wytwarzania dwutlenku chloru
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Instalacja dwutlenku chloru wytwarzanego w reakcji chloryn/kwas z proporcjonalną do przepływu regulacją (Źródło: www.prominent.de)
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Powstawanie chlorynu: ClO2 + e = ClO2
- Powstawanie chloranu: 6 ClO2 + 3 H2O = 5 HClO3 + HCl
Reakcje dwutlenku chloru
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Tworzenie się chlorynu przy różnych wartościach pH
0
50
100
150
200
250
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3DOC w mg/L
Ch
lory
n w
µg
/L
pH = 8,3 (ClO2: 0,4 mg/L;
Kontaktzeit: 0,5 h)
pH = 5,4 (ClO2: 0,4 mg/L;Kontaktzeit. 0,5 h)
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Reakcja chemiczna z substancjami istniejącymi w wodzie
Chlor Dwutlenek chloru
Amon Chloramin Brak reakcji
Fenole Chlorofenol Utlenianie
Związki huminowe
Chlorowanie, THM, AOX
Utlenianie
Żelazo-II, Mangan-II
Utlenianie Utlenianie
Desinfektion mit chemischen Stoffen – Chlordioxid
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Metoda dezynfekcji
Bak-terie
Pasożyty Wirusy
Giardia Cryptosporidium-sporidium
Chlor pH 7 0,08 40–230* brak
eliminacji
8–12*
Dwutlenek chloru 0,13 7 – 42* 40 2,8–8,4*
Ozon 0,02 0,6–1,0* 4,4 – 40* 0,9
Wartości c.t dla uśmiercenia lub dezaktywacji patogenów
Desinfektionswirkung
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Dezynfekcja Wielkość dawki
Stężenie po dezynfekcji
Wartość c.t
Dawka chloru
0,3 – 1,2 mg/l 0,1 mg/l
po 30 min
6 – 20
Dwutlenek chloru
0,2 – 0,4 mg/l 0,05 mg/l
po 30 min
4 – 7
Ozon 1 – 10 mg/l 0,4 mg/l po 10 min
7 – 50
Teoretyczne wartości c.t przy niemieckich wymaganiach
dot. dezynfekcji
Desinfektionswirkung
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Środek/metoda dezynfekcji
Zakres zastosowania
dozwolona dawka
Najwyższe stężenie po uzdatnianiu
Produkty uboczne Biuletyny lub arkusze robocze
DVGW
Chlor i związki chloru
- pH < 8,0 - Amon < 0,1 mg/l
- DOC 2,5mg/l
- 1,2 mg/l Cl2 (6,0 mg/l Cl2)
- max. 0,3 mg/l Cl2 - min. 0,1 mg/l Cl2 (max. 0,6 mg/l Cl2)
- THM i inne organiczne związki chloru
- związki biodegradowalne
W 229, W 295, W 296 i W 623
Dwutlenek chloru
- cały zakres pH
- DOC 2,5mg/l
- Mn < 5 µg/l
- 0,4 mg/l ClO2 - max. 0,2 mg/l ClO2 - min. 0,05 mg/l ClO2
- chloryn - związki
biodegradowalne
W 224 i W 624
Zakres i warunki graniczne zastosowania chloru, związków chloru
i dwutlenku chloru
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Przykład 1:
Wpływ dozowania dwutlenku chloru na tworzenie się związków
biodegradowalnych
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
System dezynfekcji w austriackim zakładzie wodociągowym
O3
WW HB
HB
HB
ClO2
ClO2
ClO2
ClO2
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Wpływ systemu dezynfekcji na liczbę kolonii
Mai97
Jul 97 Okt97
Feb98
Aug98
Feb99
Aug99
Nov99
Mai00
Okt00
0
50
100
150
200
250
300
Lic
zba
ko
lon
ii 2
2°C
[K
BE
/ml]
WW Ausgang
Hochbehälter
NetzendpunktPoczątek
dezynfekcji ClO2
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Przykład 2:
Przykład zażaleń dot. zapachu wody przy zastosowaniu chloru i dwutlenku chloru
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
0
5
10
15
20
Feb 98 Jun 98 Okt 98 Feb 99 Jun 99 Okt 99 Feb 00 Jun 00 Okt 00 Feb 01
unzureichende Angaben
andere Ursachen
Desinfektionsmittel
Ursachen von Geruchsbeanstandungen
Feb 98 Jun 98 Okt 98 Feb 99 Jun 99 Okt 99 Feb 00 Jun 00 Okt 00 Feb 01
Cl2 : ClO2
= 1 : 1
Cl2
Cl2 : ClO2
= 1 : 1
ClO2
kurzzeitige Änderung der Trinkwasserherkunft
Stoßchlorung
ClO2-Dosis: 0,06 mg/L
Gesamtchlor - Dosis: 0,2 .. 0,44 mg/L
Cl2-Dosis: 0,3 mg/L
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
Przykład 3:
Możliwości wyeliminowania amonu w uzdatnianiu w celu zapewnienia
skutecznej dezynfekcji przy zastosowaniu chloru
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
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/lFiltracja 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 jednostopniowa: poddawanie
działaniu technicznego tlenu
Filtracja dwustopniowa: poddawanie działaniu technicznego tlenu
Filtracja sucha
Napowietrzanie ciśnieniowe zwykle niewystarczające nawet przy dwustopniowej filtracji
TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden
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.
Recommended