– Doświadczenia i przykłady – Dr.-Ing. Burkhard Wricke E-Mail: [email protected]

TZWTechnologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden

– Doświadczenia i przykłady –

Dr.-Ing. Burkhard WrickeE-Mail: [email protected]

Dezynfekcja z użyciem chloru i dwutlenku chloru


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

• 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



Granice zastosowania chlorowania określa się przez następujące parametry jakościowe wody:

- Wartość pH- Stężenie amonu- Stężenie i struktura huminów



Reakcje chloru przy dozowaniu do wody

Cl2 + H2O HOCl + HCl NaOCl + H2O HOCl + NaOH HOCl + H2O H3O

+ + OCl-




Równowaga Cl2-HClO-ClO w wodzie przy wprowadzeniu Cl2 z [Cl-] = 1mval/l (z Axt 1970)



Reakcje chloru z amonem

NH4+ + HOCl NH2Cl + H2O

NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O

NHCl + HOCl NCl3 + H2O



Schemat punktu przegięcia chlorowania



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)



Czynniki wpływające na tworzenie się haloformów

• Stężenie i rodzaj prekursorów

• Wartość pH

• Temperatura

• Stężenie bromku



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


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


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



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



Instalacja dwutlenku chloru wytwarzanego w reakcji chloryn/kwas z proporcjonalną do przepływu regulacją (Źródło: www.prominent.de)



Powstawanie chlorynu: ClO2 + e = ClO2

- Powstawanie chloranu: 6 ClO2 + 3 H2O = 5 HClO3 + HCl

Reakcje dwutlenku chloru



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)



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



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


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


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


Przykład 1:

Wpływ dozowania dwutlenku chloru na tworzenie się związków

biodegradowalnych


System dezynfekcji w austriackim zakładzie wodociągowym

O3

WW HB

HB

HB

ClO2

ClO2

ClO2

ClO2


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


Przykład 2:

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


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


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/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


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.

– Doświadczenia i przykłady – Dr.-Ing. Burkhard Wricke E-Mail: [email protected]

Documents

Transcript of – Doświadczenia i przykłady – Dr.-Ing. Burkhard Wricke E-Mail: [email protected]