Medidas de resposta à contaminação microbiana na operação de osmose reversa
Medidas de resposta à contaminação microbiana na 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 0,5ppm.
No tratamento de água industrial, a contaminação microbiana em trocadores de calor e filtros de areia pode ser evitada mantendo a concentração residual de cloro na água acima de 0,5-1,0ppm. A quantidade de dosagem de cloro depende do teor de matéria orgânica no afluente, pois a matéria orgânica consumirá cloro.
O tratamento de águas superficiais geralmente requer desinfecção com cloro na parte de pré-tratamento da 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 0,5-1,0ppm de cloro residual em toda a concentração da tubulação de pré-tratamento. No entanto, ele deve ser completamente desclorado antes de entrar no elemento de 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 em água decompõe íons hidrogênio e íons hipoclorito:
HClO←→ H+ + ClO- (4)
A soma de Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO e ClO– é chamada de cloro livre (FAC) ou cloro residual residual (FRC), e é expressa em mg/CLl2.
O cloro reage com amônia na água para formar cloraminas, que são chamadas de cloro combinado (CAC) ou cloro residual combinado (CRC), e a soma de cloro residual e cloro combinado é chamada 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 indissociado aumenta com a diminuição do valor do pH.
Em pH=7,5 (25°C, TDS=40mg/L), apenas 50% de cloro residual existe como HClO, mas em pH=6,5, 90% é HClO.A proporção de HClO também aumenta com a diminuição da temperatura. A 5°C, a fração molecular do HClO é de 62% (pH=7,5, TDS=40mg/L). Em águas de alta salinidade, a proporção de HClO é muito pequena (quando pH=7,5, 25°C, 40000mg/L TDS, a proporção é de cerca de 30%).
(2) Dosagem da quantidade de cloro
Uma parte do cloro adicionado reage com nitrogênio amoniacal na água para formar cloro combinado de acordo com as seguintes etapas de reação:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monocloramina) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dicloratamina) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (tricloratamina) + H2O (8)
As reações acima dependem principalmente do pH e da relação massa cloro/nitrogênio. A cloramina também tem um efeito bactericida, mas é menor do que a do cloro.
A outra parte do gás cloro é transformada em cloro inativo. A quantidade de cloro necessária para esta parte 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 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 hipobromita.
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 decompõem, mas 83% do HBrO não se decompõem.
Para a água do mar em condições de pH elevado, o efeito bactericida ainda é melhor do que na água salobra. Os iões ácido hipobromoso e hipobromito interferirão com a determinação do cloro residual, que está incluído no valor medido do cloro residual.
02 Tratamento de esterilização de impacto
O tratamento de choque envolve a adição de biocida à osmose reversa ou à água de alimentação de nanofiltração 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 este propósito de tratamento. Geralmente, 500-1000ppm de NaHSO3 é adicionado 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 há suspeita de crescimento biológico. A água do produto produzida durante este tratamento de choque conterá 1-4% da concentração de bissulfito de sódio adicionado.
Dependendo do uso da água do produto, pode-se decidir se a água do produto durante a esterilização por choque deve ser reciclada ou descarregada. O bissulfito de sódio é mais eficaz contra bactérias aeróbias do que microrganismos anaeróbios. 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 utilizado em sistemas com um risco moderado de bioincrustação, mas em sistemas com um elevado risco de bioincrustação, a desinfeção é apenas um adjuvante do tratamento biocida contínuo.
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 rigorosos de higiene (como água de processo farmacêutico) e água bruta altamente poluída (como águas residuais) podem ser uma vez por dia. Naturalmente, a vida da membrana é afetada pelo tipo e concentração dos produtos químicos usados. Após desinfecção intensa pode encurtar a vida útil da membrana.04 Esterilização por ozônio
É mais oxidante que o cloro, mas se decompõe rapidamente, por isso precisa ser mantido em um certo nível para matar microrganismos. Ao mesmo tempo, a resistência ao ozônio dos equipamentos utilizados também deve ser considerada, e o aço inoxidável geralmente deve ser usado.
Para proteger os elementos da membrana, o ozônio deve ser cuidadosamente removido, e a irradiação UV pode atingir com sucesso esse objetivo.05 A irradiação UV254nm A luz UV é comprovadamente bactericida. Tem sido usado em pequenas plantas aquáticas. Não requer produtos químicos para ser adicionado 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 adequada apenas para fontes de água mais limpas, pois coloides e matéria orgânica afetarão a penetração da radiação óptica.06 Bissulfito de sódioQuando sua concentração atinge 50mg/L no afluente do sistema de dessalinização da água do mar, é eficaz no controle da poluição biológica. Dessa forma, a contaminação por coloides também pode ser reduzida.
Uma vantagem adicional do ácido sulfúrico é que ele não requer a adição de ácido para controlar o carbonato de cálcio devido à reação ácida do ácido sulfúrico para gerar íons hidrogênio.
HSO3- → H+ + SO42-
