Обеззараживание воды

31. Для обеззараживания питьевой воды используют обработку ее 1) хлором, 2) озоном, 3) УФ - облучением, 4) катионами серебра. Недостатки этих методов. Озон дорог и, кроме того, слабо растворим в воде. Серебро также дорого. УФ - кванты поглощаются в верхнем тонком слое воды. Хлор токсичен, а его остаточное количество придает воде неприятные вкус и запах.

В полевом портативном водоочистителе мгновенного действия «Родничок» обеззараживание осуществляется высококонцентрированной смесью йода и катионов серебра. После обеззараживания излишек не прореагировавшего йода и серебра удаляется расположенным ниже по потоку очищаемой воды слоем адсорбента.

32. Обеззараживание воды. При растворении молекулярного хлора в воде протекает обратимая реакция с образованием сильного электролита соляной кислоты и слабого электролита хлорноватистой кислоты

Cl_2(г) + H₂O_(ж) = HClO_(в) + H⁺_(в) + Cl^-_(в)

После установления равновесия в растворе остается не прореагировавшим примерно 1/3 часть растворенного хлора. Наибольшим бактерицидным действием из присутствующих в воде веществ (Cl_2(г), HClO_(в), ClO ^-_(в) H⁺_(в), Cl^-_(в)) обладают молекулы хлорноватистой кислоты HClO.

33. Обеззараживание воды. Поясните понятия: доза хлора, остаточный свободный хлор, остаточный связанный хлор. В составе каких частиц содержится свободный или связанный хлор в воде?

Доза хлора - количество хлора (мг/л), необходимое для уничтожения содержащихся в воде болезнетворных организмов в течение требуемого времени t_о. Причем, часть хлора расходуется на окисление и других присутствующих в воде примесей. Чем меньше требуемое время t_о, тем большей должна быть доза. Но при большей дозе после обеззараживания в воде должно остаться большее количество остаточного (не использованного) хлора.

Для воды питьевого качества остаточная доза cвободного хлора должна быть не больше 0.3 - 0.5 мг/л. При этом необходимое время обеззараживания составляет не меньше 30 минут.

Остаточный свободный хлор содержится в составе молекул хлора и хлорноватистой кислоты (см. вопрос 32).

Остаточный связанный хлор (менее активный, чем свободный) образуется при взаимодействии молекулярного хлора с содержащимися в воде азотистыми соединениями. Остаточный связанный хлор содержится, например, в составе хлораминов NH₂Cl, NHCl₂, образующихся при взаимодействии хлора с содержащимся в воде аммиаком.

34. При обеззараживании водопроводной воды свободным хлором время его контакта с водой обычно составляет не менее 30 минут при остаточной концентрации 0.3 мг/л. Из этих условий рассчитывается доза хлора. Контроль за концентрацией остаточного свободного хлора проводится перед направлением воды в распределительную водопроводную сеть.

35. При обеззараживании питьевой воды минимально необходимая доза хлора определяется начальным содержанием в воде подлежащих уничтожению микроорганизмов (это полезное расходование хлора) и других частиц, способных окисляться хлором (это непроизводительные потери хлора), а также минимально возможным временем процесса хлорирования. Чем меньшее время можно отвести для хлорирования (например, в полевых портативных водоочистителях мгновенного действия наподобие «Родничка»), тем большей должна быть начальная доза хлора при других равных условиях. Однако при этом к моменту окончания обеззараживания (к моменту поступления обеззараженной воды в рот) в воде остается все большее количество неизрасходованного хлора. Следовательно, после обеззараживания воды приходится избавляться от этого лишнего хлора, например с помощью активированного угля.

При подготовке обеззараженной воды для городских водопроводов дозу хлора рассчитывают в предположении, что остаточное количество хлора составляет 0.3 мг/л. Тогда требуемое время t_o процесса обеззараживания составляет не меньше 30 минут, а объем промежуточной емкости V, в которой выдерживается вода с хлором, определяется из условия V/L = t_o, где L – объемный расход воды в водопроводе.

36. Хлор доставляют и хранят на станциях водоочистки в стальных баллонах желтого цвета. В этих баллонах хлор содержится при давлении 70 атм. в виде жидкости (известно, что жидкость имеет объем примерно в 1500 раз меньший, чем образовавший эту жидкость газ). Понятно, что склад таких баллонов представляет опасность для живущего вблизи населения. ПДК_СС(CI₂) = 0.003 мг/м³.

37. Как мы видели, разбирая вопрос 32, активным компонентом при обеззараживании воды хлором является не сам хлор, а продукт его взаимодействия с водой - хлорноватистая кислота. В последнее время при обеззараживании питьевой и сточной вод предпочитают использовать не хлор, а гипохлорит натрия – натриевую соль хлорноватистой кислоты. Такое вещество значительно дороже, чем жидкий хлор, но зато безопаснее. Правда, технологи знают, что гипохлорит натрия ни в коем случае нельзя приводить в контакт с легкоокисляемой органикой – произойдет взрыв.