23 fev 2023
Medidas de resposta à contaminação microbiana em operação de osmose reversa
Medidas de resposta à contaminação microbiana em operação de osmose reversa
01 Esterilização com cloro
A eficácia do cloro depende da concentração de cloro, do tempo de contato e do pH da água.
É frequentemente usado para esterilizar água potável e a concentração geral de cloro residual é de 0,5 ppm.
No tratamento de água industrial, a contaminação microbiana em trocadores de calor e filtros de areia pode ser evitada mantendo a concentração de cloro residual na água acima de 0,5-1,0 ppm. A quantidade de dosagem de cloro depende do conteúdo de matéria orgânica no afluente, porque a matéria orgânica consumirá cloro.
O tratamento de águas superficiais geralmente requer desinfecção com cloro na parte de pré-tratamento por osmose reversa para evitar a contaminação microbiana. O método consiste em adicionar cloro na entrada de água e manter um tempo de reação de 20-30 minutos para manter 0,5-1,0 ppm de cloro residual em toda a concentração da tubulação de pré-tratamento.
No entanto, deve ser completamente desclorado antes de entrar no elemento da membrana para evitar que a membrana seja oxidada e danificada pelo cloro.
(1) Reação de cloração
Os desinfetantes contendo cloro comumente usados são gás cloro, hipoclorito de sódio ou hipoclorito de cálcio. Na água, eles hidrolisam rapidamente em ácido hipocloroso.Cl2 + H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca(ClO)2 + 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2 (3)
O ácido hipocloroso na água decompõe íons de hidrogênio e íons hipoclorito:
HClO←→ H+ + ClO- (4)
The sum of Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO and ClO– is called free chlorine (FAC) or residual residual chlorine (FRC), and is expressed in mg/LCl2.
O cloro reage com a amônia na água para formar cloraminas, que são chamadas de cloro combinado (CAC) ou cloro residual combinado (CRC), e a soma do cloro residual e O cloro combinado é chamado de cloro residual total (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
A eficiência bactericida do cloro residual é diretamente proporcional à concentração de HClO não decomposto. O efeito bactericida do ácido hipocloroso é 100 vezes maior que o do hipoclorito, e a proporção de ácido hipocloroso não dissociado aumenta com a diminuição do valor do pH.
At pH=7.5 (25°C, TDS=40mg/L), only 50% of residual chlorine exists as HClO, but at pH=6.5, 90% is HClO.
A proporção de HClO também aumenta com a diminuição da temperatura. At 5°C, the molecular fraction of HClO is 62% (pH=7.5, TDS=40mg/L). In high salinity water, the proportion of HClO is very small (when pH=7.5, 25°C, 40000mg/L TDS, the ratio is about 30%).
(2) Quantidade de dosagem de cloro
Uma parte do cloro adicionado reage com o nitrogênio amoniacal na água para formar cloro combinado de acordo com as seguintes etapas de reação:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochloramine) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichloramine) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trichloramine) + H2O (8)
As reações acima dependem principalmente do pH e da proporção de massa de cloro / nitrogênio. A cloramina também tem um efeito bactericida, mas é menor que o do cloro.
A outra parte do cloro gasoso é transformada em cloro inativo. A quantidade de cloro necessária para esta peça depende de agentes redutores como nitrito, cloreto, sulfeto, ferro ferroso e manganês. A reação de oxidação da matéria orgânica na água também consome cloro.
(3) Cloração da água do mar
Diferente da situação na água salobra, a água do mar geralmente contém cerca de 65 mg/L de bromo. Quando a água do mar é tratada quimicamente com cloro, o bromo reage rapidamente com o ácido hipocloroso para produzir ácido hipobromoso
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Desta forma, quando a água do mar é tratada com cloro, o efeito bactericida é principalmente HBrO em vez de HClO, e o ácido hipobromoso será decomposto em íons hipobromitos.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
O grau de decomposição do HBrO é menor que o do HClO. Em pH = 8, apenas 28% do HClO não se decompõe, mas 83% do HBrO não se decompõe.
Para água do mar em condições de pH alto, o efeito bactericida ainda é melhor do que em água salobra. Os íons ácido hipobromoso e hipobromito interferem na determinação do cloro residual, que é incluído no valor medido do cloro residual.
02 Tratamento de esterilização por impacto
O tratamento de choque envolve a adição de biocida à osmose reversa ou nanofiltração da água de alimentação por um período limitado de tempo e durante a operação normal do sistema de tratamento de água.
O bissulfito de sódio é frequentemente usado para esse fim de tratamento. Geralmente, 500-1000ppm de NaHSO3 são adicionados por cerca de 30 minutos.
O tratamento de choque pode ser realizado periodicamente em intervalos regulares, por exemplo, uma vez a cada 24 horas, ou quando houver suspeita de crescimento biológico. A água do produto produzida durante este tratamento de choque conterá 1-4% da concentração de bissulfito de sódio adicionada.
Dependendo do uso da água do produto, pode-se decidir se a água do produto durante a esterilização por choque deve ser reciclada ou descartada. O bissulfito de sódio é mais eficaz contra bactérias aeróbicas do que microorganismos anaeróbicos. Portanto O uso de esterilização por choque deve ser cuidadosamente avaliado com antecedência.
03 Desinfecção periódica
Além de adicionar fungicidas continuamente à água bruta, o sistema também pode ser higienizado regularmente para controlar a contaminação biológica.
Este método de tratamento é usado em sistemas com risco moderado de bioincrustação, mas em sistemas com alto risco de bioincrustação, a desinfecção é apenas um complemento ao tratamento contínuo com biocidas.
A desinfecção preventiva é mais eficaz do que a desinfecção corretiva porque as bactérias isoladas são mais fáceis de matar e remover do que os biofilmes espessos e envelhecidos.
O intervalo geral de desinfecção é de uma vez por mês, mas sistemas com requisitos rígidos de higiene (como água de processo farmacêutico) e água bruta altamente poluída (como águas residuais) podem ser uma vez por dia. Obviamente, a vida útil da membrana é afetada pelo tipo e concentração dos produtos químicos usados. Após a desinfecção intensa pode encurtar a vida útil da membrana.
04 Esterilização com ozônio
É mais oxidante que o cloro, mas se decompõe rapidamente, por isso precisa ser mantido em um certo nível para matar os microrganismos. Ao mesmo tempo, a resistência ao ozônio do equipamento utilizado também deve ser considerada, e o aço inoxidável geralmente deve ser usado.
Para proteger os elementos da membrana, o ozônio deve ser removido com cuidado e a irradiação UV pode atingir esse objetivo com sucesso.
05 Irradiação UV
254nm A luz UV é comprovadamente bactericida. Tem sido usado em pequenas plantas aquáticas. Não requer a adição de produtos químicos à água. Os requisitos de manutenção do equipamento são baixos. Apenas a limpeza periódica ou substituição de lâmpadas de vapor de mercúrio é necessária.
No entanto, a aplicação do tratamento com irradiação UV é muito limitada e adequado apenas para fontes de água mais limpas, porque os colóides e a matéria orgânica afetarão a penetração da radiação óptica.
06 Bissulfito de sódio
Quando sua concentração atinge 50mg/L no afluente do sistema de dessalinização da água do mar, é eficaz no controle da poluição biológica. Desta forma, a contaminação colóide também pode ser reduzida.
Uma vantagem adicional do ácido sulfuroso é que ele não requer a adição de ácido para controlar o carbonato de cálcio devido à reação ácida do ácido sulfuroso para gerar íons de hidrogênio.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Esterilização com cloro
A eficácia do cloro depende da concentração de cloro, do tempo de contato e do pH da água.
É frequentemente usado para esterilizar água potável e a concentração geral de cloro residual é de 0,5 ppm.
No tratamento de água industrial, a contaminação microbiana em trocadores de calor e filtros de areia pode ser evitada mantendo a concentração de cloro residual na água acima de 0,5-1,0 ppm. A quantidade de dosagem de cloro depende do conteúdo de matéria orgânica no afluente, porque a matéria orgânica consumirá cloro.
O tratamento de águas superficiais geralmente requer desinfecção com cloro na parte de pré-tratamento por osmose reversa para evitar a contaminação microbiana. O método consiste em adicionar cloro na entrada de água e manter um tempo de reação de 20-30 minutos para manter 0,5-1,0 ppm de cloro residual em toda a concentração da tubulação de pré-tratamento.
No entanto, deve ser completamente desclorado antes de entrar no elemento da membrana para evitar que a membrana seja oxidada e danificada pelo cloro.
(1) Reação de cloração
Os desinfetantes contendo cloro comumente usados são gás cloro, hipoclorito de sódio ou hipoclorito de cálcio. Na água, eles hidrolisam rapidamente em ácido hipocloroso.
O ácido hipocloroso na água decompõe íons de hidrogênio e íons hipoclorito:
HClO←→ H+ + ClO- (4)
The sum of Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO and ClO– is called free chlorine (FAC) or residual residual chlorine (FRC), and is expressed in mg/LCl2.
O cloro reage com a amônia na água para formar cloraminas, que são chamadas de cloro combinado (CAC) ou cloro residual combinado (CRC), e a soma do cloro residual e O cloro combinado é chamado de cloro residual total (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
A eficiência bactericida do cloro residual é diretamente proporcional à concentração de HClO não decomposto. O efeito bactericida do ácido hipocloroso é 100 vezes maior que o do hipoclorito, e a proporção de ácido hipocloroso não dissociado aumenta com a diminuição do valor do pH.
At pH=7.5 (25°C, TDS=40mg/L), only 50% of residual chlorine exists as HClO, but at pH=6.5, 90% is HClO.
A proporção de HClO também aumenta com a diminuição da temperatura. At 5°C, the molecular fraction of HClO is 62% (pH=7.5, TDS=40mg/L). In high salinity water, the proportion of HClO is very small (when pH=7.5, 25°C, 40000mg/L TDS, the ratio is about 30%).
(2) Quantidade de dosagem de cloro
Uma parte do cloro adicionado reage com o nitrogênio amoniacal na água para formar cloro combinado de acordo com as seguintes etapas de reação:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochloramine) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichloramine) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trichloramine) + H2O (8)
As reações acima dependem principalmente do pH e da proporção de massa de cloro / nitrogênio. A cloramina também tem um efeito bactericida, mas é menor que o do cloro.
A outra parte do cloro gasoso é transformada em cloro inativo. A quantidade de cloro necessária para esta peça depende de agentes redutores como nitrito, cloreto, sulfeto, ferro ferroso e manganês. A reação de oxidação da matéria orgânica na água também consome cloro.
(3) Cloração da água do mar
Diferente da situação na água salobra, a água do mar geralmente contém cerca de 65 mg/L de bromo. Quando a água do mar é tratada quimicamente com cloro, o bromo reage rapidamente com o ácido hipocloroso para produzir ácido hipobromoso
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Desta forma, quando a água do mar é tratada com cloro, o efeito bactericida é principalmente HBrO em vez de HClO, e o ácido hipobromoso será decomposto em íons hipobromitos.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
O grau de decomposição do HBrO é menor que o do HClO. Em pH = 8, apenas 28% do HClO não se decompõe, mas 83% do HBrO não se decompõe.
Para água do mar em condições de pH alto, o efeito bactericida ainda é melhor do que em água salobra. Os íons ácido hipobromoso e hipobromito interferem na determinação do cloro residual, que é incluído no valor medido do cloro residual.
02 Tratamento de esterilização por impacto
O tratamento de choque envolve a adição de biocida à osmose reversa ou nanofiltração da água de alimentação por um período limitado de tempo e durante a operação normal do sistema de tratamento de água.
O bissulfito de sódio é frequentemente usado para esse fim de tratamento. Geralmente, 500-1000ppm de NaHSO3 são adicionados por cerca de 30 minutos.
O tratamento de choque pode ser realizado periodicamente em intervalos regulares, por exemplo, uma vez a cada 24 horas, ou quando houver suspeita de crescimento biológico. A água do produto produzida durante este tratamento de choque conterá 1-4% da concentração de bissulfito de sódio adicionada.
Dependendo do uso da água do produto, pode-se decidir se a água do produto durante a esterilização por choque deve ser reciclada ou descartada. O bissulfito de sódio é mais eficaz contra bactérias aeróbicas do que microorganismos anaeróbicos. Portanto O uso de esterilização por choque deve ser cuidadosamente avaliado com antecedência.
03 Desinfecção periódica
Além de adicionar fungicidas continuamente à água bruta, o sistema também pode ser higienizado regularmente para controlar a contaminação biológica.
Este método de tratamento é usado em sistemas com risco moderado de bioincrustação, mas em sistemas com alto risco de bioincrustação, a desinfecção é apenas um complemento ao tratamento contínuo com biocidas.
A desinfecção preventiva é mais eficaz do que a desinfecção corretiva porque as bactérias isoladas são mais fáceis de matar e remover do que os biofilmes espessos e envelhecidos.
O intervalo geral de desinfecção é de uma vez por mês, mas sistemas com requisitos rígidos de higiene (como água de processo farmacêutico) e água bruta altamente poluída (como águas residuais) podem ser uma vez por dia. Obviamente, a vida útil da membrana é afetada pelo tipo e concentração dos produtos químicos usados. Após a desinfecção intensa pode encurtar a vida útil da membrana.
04 Esterilização com ozônio
É mais oxidante que o cloro, mas se decompõe rapidamente, por isso precisa ser mantido em um certo nível para matar os microrganismos. Ao mesmo tempo, a resistência ao ozônio do equipamento utilizado também deve ser considerada, e o aço inoxidável geralmente deve ser usado.
Para proteger os elementos da membrana, o ozônio deve ser removido com cuidado e a irradiação UV pode atingir esse objetivo com sucesso.
05 Irradiação UV
254nm A luz UV é comprovadamente bactericida. Tem sido usado em pequenas plantas aquáticas. Não requer a adição de produtos químicos à água. Os requisitos de manutenção do equipamento são baixos. Apenas a limpeza periódica ou substituição de lâmpadas de vapor de mercúrio é necessária.
No entanto, a aplicação do tratamento com irradiação UV é muito limitada e adequado apenas para fontes de água mais limpas, porque os colóides e a matéria orgânica afetarão a penetração da radiação óptica.
06 Bissulfito de sódio
Quando sua concentração atinge 50mg/L no afluente do sistema de dessalinização da água do mar, é eficaz no controle da poluição biológica. Desta forma, a contaminação colóide também pode ser reduzida.
Uma vantagem adicional do ácido sulfuroso é que ele não requer a adição de ácido para controlar o carbonato de cálcio devido à reação ácida do ácido sulfuroso para gerar íons de hidrogênio.
HSO3- → H+ + SO42-