Chlorowanie wody - Water chlorination

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Sprawdzanie poziomu chloru w lokalnym źródle wody w La Paz w Hondurasie .

Chlorowanie wody to proces dodawania do wody chloru lub związków chloru, takich jak podchloryn sodu . Ta metoda służy do zabijania bakterii, wirusów i innych drobnoustrojów w wodzie. W szczególności chlorowanie służy do zapobiegania rozprzestrzenianiu się chorób przenoszonych przez wodę, takich jak cholera , czerwonka i dur brzuszny .

Historia

W artykule opublikowanym w 1894 roku zaproponowano formalnie dodanie chloru do wody, aby uczynić ją „wolną od zarazków”. Dwa inne autorytety poparły tę propozycję i opublikowały ją w wielu innych artykułach w 1895 r. Wczesne próby wprowadzenia chlorowania wody w oczyszczalni ścieków podjęto w 1893 r. W Hamburgu w Niemczech. W 1897 r. Miasto Maidstone w Anglii jako pierwsze zostało poddane działaniu chloru w całości wody.

Trwałe chlorowanie wody rozpoczęło się w 1905 roku, kiedy wadliwy powolny filtr piaskowy i zanieczyszczona woda doprowadziły do ​​poważnej epidemii duru brzusznego w Lincoln w Anglii. Alexander Cruickshank Houston zastosował chlorowanie wody, aby powstrzymać epidemię. Jego instalacja doprowadzała do uzdatnianej wody stężony roztwór tzw. Chlorku wapna . Nie był to po prostu nowoczesny chlorek wapnia, ale zawierał gazowy chlor rozpuszczony w wodzie wapiennej (rozcieńczony wodorotlenek wapnia), tworząc podchloryn wapnia (wapno chlorowane). Chlorowanie wody pomogło powstrzymać epidemię i jako środek ostrożności kontynuowano chlorowanie do 1911 roku, kiedy to oddano do użytku nową dostawę wody.

Chlorator ręczny do skraplania chloru do oczyszczania wody, początek XX wieku. Z chlorowania wody Josepha Race'a, 1918.

Pierwsze ciągłe użycie chloru w Stanach Zjednoczonych do dezynfekcji miało miejsce w 1908 roku w Boonton Reservoir (na rzece Rockaway ), który służył jako zaopatrzenie dla Jersey City w stanie New Jersey . Chlorowanie osiągnięto przez kontrolowane dodawanie rozcieńczonych roztworów chlorku wapna ( podchlorynu wapnia ) w dawkach od 0,2 do 0,35 ppm. Proces oczyszczania został wymyślony przez Johna L. Leala , a instalację chlorowania zaprojektował George Warren Fuller. W ciągu następnych kilku lat dezynfekcja chlorem za pomocą chlorku wapna (podchlorynu wapnia) została szybko zainstalowana w instalacjach wody pitnej na całym świecie.

Technika oczyszczania wody pitnej za pomocą sprężonego skroplonego chloru została opracowana przez brytyjskiego oficera indyjskiej służby medycznej , Vincenta B. Nesfielda, w 1903 roku. Według jego własnych relacji, „Przyszło mi do głowy, że gazowy chlor może być uznany za zadowalający ... gdyby można było znaleźć odpowiednie środki do jego użycia ... Kolejnym ważnym pytaniem było, jak uczynić gaz przenośnym. Można to osiągnąć na dwa sposoby: przez skroplenie go i przechowywanie w żelazie pokrytym ołowiem naczynia, posiadające dyszę z bardzo cienkim kanałem kapilarnym i wyposażone w kranik lub zakrętkę. Kran jest odkręcany, a cylinder umieszczany w wymaganej ilości wody. Chlor wypływa i po dziesięciu do piętnastu minutach woda jest całkowicie bezpieczna. Ta metoda przydałaby się na dużą skalę, jak w przypadku wózków wodnych ”.

Major Carl Rogers Darnall , profesor chemii w Wojskowej Szkole Medycznej , po raz pierwszy pokazał to w praktyce w 1910 roku. Praca ta stała się podstawą współczesnych miejskich systemów oczyszczania wody . Krótko po demonstracji Darnalla, major William JL Lyster z wojskowego Departamentu Medycznego użył roztworu podchlorynu wapnia w lnianym worku do uzdatniania wody.

Przez wiele dziesięcioleci metoda Lystera pozostawała standardem dla amerykańskich sił lądowych w terenie iw obozach, zaimplementowana w formie znanej Lyster Bag (pisanej również Lister Bag). Płócienny „worek, woda, sterylizacja” był powszechnym składnikiem kuchni polowych, wydawany jeden na 100 osób, o standardowej pojemności 36 galonów, zawieszony na często improwizowanym trójnogu w terenie. Używany od I wojny światowej do wojny w Wietnamie, został zastąpiony przez systemy odwróconej osmozy , które wytwarzają wodę pitną poprzez naprężenie lokalnej wody pod ciśnieniem przez filtry na poziomie mikroskopowym: Jednostka oczyszczania wody odwróconej osmozy (1980) i Taktyczny system oczyszczania wody ( 2007) do produkcji na dużą skalę oraz moduł Light Water Purifier do zastosowań na mniejszą skalę, który obejmuje technologię ultrafiltracji do produkcji wody pitnej z dowolnego źródła i wykorzystuje automatyczne cykle płukania wstecznego co 15 minut, aby uprościć operacje czyszczenia.

Chlor gazowy był po raz pierwszy używany w sposób ciągły do ​​dezynfekcji wody w zakładzie filtracyjnym Belmont w Filadelfii w Pensylwanii przy użyciu maszyny wynalezionej przez Charlesa Fredericka Wallace'a, który nazwał ją Chlorinatorem. Został wyprodukowany przez firmę Wallace & Tiernan od 1913 r. Do 1941 r. Dezynfekcja wody pitnej w USA za pomocą chloru w dużej mierze zastąpiła stosowanie chlorku wapna.

Biochemia

Jako halogen , chlor jest wysoce skutecznym środkiem dezynfekującym i jest dodawany do wodociągów publicznych w celu zabicia patogenów chorobotwórczych, takich jak bakterie , wirusy i pierwotniaki , które powszechnie rosną w zbiornikach wodociągowych, na ścianach wodociągów i zbiorniki magazynowe. Mikroskopijne czynniki wielu chorób, takich jak cholera , dur brzuszny i czerwonka, zabijały corocznie niezliczone osoby, zanim metody dezynfekcji zaczęto stosować rutynowo.

Zdecydowanie większość chloru jest wytwarzana z soli kuchennej (NaCl) w procesie elektrolizy w procesie chloro-alkalicznym . Powstały gaz pod ciśnieniem atmosferycznym jest skraplany pod wysokim ciśnieniem. Skroplony gaz jest transportowany i używany jako taki.

Jako silny środek utleniający , chlor zabija poprzez utlenianie cząsteczek organicznych. Chlor i kwas podchlorawy będący produktem hydrolizy nie są naładowane i dlatego łatwo przenikają przez ujemnie naładowaną powierzchnię patogenów. Jest w stanie rozpadać lipidy tworzące ścianę komórkową i reagować z wewnątrzkomórkowymi enzymami i białkami , czyniąc je niefunkcjonalnymi. Następnie mikroorganizmy albo umierają, albo nie są już w stanie rozmnażać się.

Zasady

Po rozpuszczeniu w wodzie chlor przekształca się w równowagową mieszaninę chloru, kwasu podchlorawego (HOCl) i kwasu solnego (HCl):

Cl 2 + H 2 O ⇌ HOCl + HCl

W roztworze kwaśnym głównymi gatunkami są Cl
2
i HOCl, podczas gdy w roztworze zasadowym obecny jest efektywnie tylko ClO - ( jon podchlorynowy ). Stwierdzono również bardzo małe stężenia ClO 2 - , ClO 3 - , ClO 4 - .

Chlorowanie szokowe

Chlorowanie szokowe jest procesem stosowanym w wielu basenach, studniach wodnych , źródłach i innych źródłach wody w celu zmniejszenia pozostałości bakterii i glonów w wodzie. Chlorowanie szokowe przeprowadza się przez zmieszanie z wodą dużej ilości podchlorynu . Podchloryn może mieć postać proszku lub płynu, takiego jak wybielacz chlorowy (roztwór podchlorynu sodu lub podchlorynu wapnia w wodzie). Wody, która jest chlorowana szokowo, nie należy kąpać ani pić, dopóki liczba podchlorynu sodu w wodzie nie spadnie do trzech części na milion (PPM) lub dopóki liczba podchlorynu wapnia nie spadnie do 0,2 do 0,35 ppm.

Wady

W pewnych okolicznościach dezynfekcja przez chlorowanie może być problematyczna. Chlor może reagować z naturalnie występującymi związkami organicznymi znajdującymi się w wodzie, tworząc związki zwane produktami ubocznymi dezynfekcji (DBP). Najbardziej powszechnymi DBP są trihalometany (THM) i kwasy halooctowe (HAA). Trihalometany to główne produkty uboczne dezynfekcji powstające w wyniku chlorowania dwoma różnymi typami, bromoformem i dibromochlorometanem , które są głównie odpowiedzialne za zagrożenia dla zdrowia. Ich skutki zależą ściśle od czasu trwania ich ekspozycji na chemikalia i ilości wchłoniętej do organizmu. W dużych dawkach bromoform głównie spowalnia regularną aktywność mózgu, co objawia się objawami, takimi jak senność lub uspokojenie. Przewlekłe narażenie zarówno na bromoform, jak i dibromochlorometan może powodować raka wątroby i nerek, a także choroby serca, utratę przytomności lub śmierć w dużych dawkach. Ze względu na potencjalną rakotwórczość tych związków, przepisy dotyczące wody pitnej w krajach rozwiniętych wymagają regularnego monitorowania stężenia tych związków w instalacjach wodociągowych miejskich. Światowa Organizacja Zdrowia stwierdziła, że „zagrożenia dla zdrowia z nich produkty uboczne są bardzo małe w porównaniu z ryzykiem związanym z niedostatecznej dezynfekcji”.

Istnieją również inne obawy dotyczące chloru, w tym jego lotny charakter, który powoduje, że zbyt szybko znika z systemu wodnego, oraz kwestie organoleptyczne, takie jak smak i zapach.

Dechlorinator

Dechlorinator jest dodatek chemiczny, który usuwa chloru lub chloraminy z wody. Tam, gdzie woda z kranu jest chlorowana, przed użyciem w akwarium należy ją odchlorować , ponieważ chlor może szkodzić organizmom wodnym w taki sam sposób, jak zabija mikroorganizmy . Chlor zabije ryby i spowoduje uszkodzenie filtra biologicznego w akwarium . Związki chemiczne, które służą tej funkcji są czynnikami redukującymi , które zmniejszają związków chloru do chlorku , który jest mniej szkodliwa dla ryb.

Niektóre związki stosowane w handlowych odchloratorach to tiosiarczan sodu, hydroksymetanosulfonian sodu i kwas hydroksymetanosulfinowy sodu.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne