1.3: Третинне лікування

Last updated
Save as PDF

Page ID: 105210

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Результати навчання

Поясніть, які характеристики якості води третинна обробка спрямована на видалення
Опишіть криву хлорування точки зупину
Зрозумійте, як суміш аміаку і хлору створює хлораміни
Порівняйте різні методи знезараження стічних вод

Фільтрація

Після того, як стічні води залишають вторинні освітлювачі, фільтрація зазвичай використовується для видалення дрібних частинок, які перенесли в освітлювач. Звичайні методи фільтрації використовують пісок і антрацит вугілля для фільтрації очищених стічних вод. Пісок і антрацит вугілля відносять до середовищ. Процес фільтрації працює самопливом. При необхідності вода буде перекачуватися на більш високу висоту, тоді гравітація буде змушувати воду через середовище. Середовище створює невеликі порожнечі між піщинками і вугіллям. Ці порожнечі досить малі, щоб молекули води проходили, але тверді речовини будуть в пастці. Під середовищем є підводна система, яка буде збирати очищену воду і передавати її до наступного процесу очищення. Врешті-решт, носій буде засмічений твердими речовинами і потрібно буде промивати назад. Під час циклу зворотної промивки фільтр ізольований, тому вода надходить у фільтр. Потім повітря подається в фільтр, який перемішує середовища і відокремлює тверді речовини від середовища. Потім повітря вимикається і вода перекачується з дна бака і направляється в бік зворотного зливу. Медіа, як правило, важче, ніж тверді речовини, що видаляються, тому носії будуть осідати назад на дно фільтра, поки тверді речовини переносяться з водою в стік зворотного промивання. Коли цикл зворотної промивки завершено, фільтр повертається в Інтернет.

Більш просунуті методи фільтрації включають мембранну фільтрацію, таку як мікрофільтрація і зворотний осмос. Ці методи фільтрації працюють аналогічно піску фільтри, але здатні фільтрувати менші розміри. Мембрани виготовляються і можуть мати дуже дрібні пори. Мембранна фільтрація здатна видаляти такі забруднення, як миш'як, азбест, атразин, фтор, свинець, ртуть, нітрат, радій, бензол та інші небажані хімічні речовини. З дуже маленькими мікроотворами в мембрані гравітація не забезпечує достатнього тиску, щоб змусити воду через мембрану. Тому вода перекачується через мембранну систему фільтрації, що підвищує тиск.

Дезінфекція

Дезінфекція є критичним етапом очищення для забезпечення того, щоб очисні споруди захищали здоров'я населення та навколишнє середовище. Патогенні організми, такі як кишкова паличка, холерний вібріон та сальмонела, можуть поширювати захворювання на водних мешканців та людей. Є й інші бактерії, мікроорганізми та віруси, які можуть бути присутніми в стічних водах. Процес дезінфекції обмежить наявність хвороботворних мікроорганізмів. Важливо відзначити, що процес дезінфекції - це не те саме, що стерилізація. Стерилізація видалить всі бактерії, але має надзвичайно високу вартість, яка є неекономічною, враховуючи обсяг стічних вод, які необхідно обробити. Однак дезінфекція все ще є високоефективною для обмеження патогенів до рівня, прийнятного для захисту здоров'я населення та навколишнього середовища.

Хлорування і хлорування

Хлор є найпоширенішою формою дезінфікуючого засобу в Сполучених Штатах і використовується більше ста років у галузі водопостачання та стічних вод. Хлор комерційно доступний у вигляді газоподібного хлору або в рідкій формі у вигляді гіпохлориту натрію. Газоподібний хлор чистіший, тому для дезінфекції потрібно менше газу. Однак через високу чистоту газоподібний хлор може бути дуже небезпечним для обігу. Очисні споруди, які використовують газоподібний хлор, повинні дотримуватися суворих правил навчання безпеки та закупівлі. Гіпохлорит натрію зазвичай продається з концентрацією хлору 12,5%. Заходи безпеки все ще повинні використовуватися при поводженні з гіпохлоритом натрію, але набагато безпечніше і легше працювати, ніж газоподібний хлор.

Хлорування працює за рахунок того, що хлор має високу реакцію. Коли хлор додається до стічних вод, він починає реагувати з усіма хімічними речовинами та органічними речовинами в стічних водах. Це відоме як попит. Після задоволення потреби в хлорі додатковий хлор почне реагувати з водою, створюючи хлорноватисту та соляну кислоту. Обидва ці хімічні речовини будуть створені, і кількість кожного буде залежати від рН води.

Хлорноватиста кислота є більш ефективною при дезінфекції і більш помітна при більш низьких значеннях рН. Типові стічні води мають рН близько 6,5 - 7,5, а хлорноватиста є переважною кислотою. Якщо рН вище 7,5, очисні споруди можуть шукати додавання хімічних речовин для зменшення рН для підвищення ефективності дезінфекції. При роботі хлорування таким способом його називають вільним хлором. Додано достатньо хлору, щоб задовольнити попит, а залишок вимірюється як вільний хлор. Вільний хлор має високу реакцію і є сильним дезінфікуючим засобом. Оскільки він дуже реактивний, залишковий не зберігається протягом тривалого часу.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Назва: Крива хлорування - Опис: Значення рН хлору на графіку. Зображення Л.Ван, доктор філософії, M. Bassiri, доктор філософії, R. Najafi, доктор філософії, K. Najafi, MD, Дж. Ян, BS, B.Khosrovi, Ph.D., W. Hwong, BS, E Barati, BS, B Belisle, Ph.D., Cereli, MS, і М.C. Робсон, MD ліцензується під CC BY

Альтернативою хлорування є хлорування. Хлорамінування являє собою комбіноване з'єднання хлору і створюється шляхом змішування хлору і аміаку. Залежно від співвідношення хлору до аміаку створюються хлораміни - монохлорамін, дихлорамін, трихлорамін. Монохлорамін є бажаною формою, оскільки він забезпечує кращий дезінфікуючий засіб. Співвідношення п'яти частин хлору до однієї частини аміаку зазвичай дає монохлорамін. Хлорамінування забезпечує деякі переваги хлорування. Менше хлору використовується, оскільки весь попит не повинен бути задоволений. Вільний хлор має потенціал створення побічних продуктів дезінфекції. Оскільки хлорамінування не настільки реактивне, менше шансів створити побічні продукти дезінфекції. Одним з недоліків хлорамінування є те, що, оскільки воно не настільки реактивне, як вільний хлор, для досягнення того ж рівня дезінфекції, що і вільний хлор, потрібно більше часу.

Взаємозв'язок між різними хлорамінами та вільним хлором найкраще зрозуміти, вивчивши криву хлорування точки розриву.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): Назва: Графік хлорування точки зупину - Опис: Крива хлорування точки зупинки. © Держава Новий Південний Уельс Міністерство охорони здоров'я штату Новий Південний Уельс. Для отримання актуальної інформації перейдіть на www.health.nsw.gov.au. — Зображення, ліцензоване відповідно до CC BY 4.0

У першій частині кривої точки зупинки застосовується хлор, але залишкових не видно. Це пояснюється тим, що існує надмірний попит на органічну речовину та інші хімічні речовини. Після того, як цей початковий попит буде задоволений, застосовується більше хлору і утворюється комбінований залишок. У цій другій зоні аміак починає вступати в реакцію з хлором для створення хлорамінів. На цій ранній стадії монохлорамін є переважною формою. Якщо на очисних спорудах використовується хлорамінування, то для цілеспрямованого перебування в цій зоні буде доданий аміак. У міру застосування більшої кількості хлору співвідношення хлору до аміаку збільшується. У третій зоні залишок хлору зменшиться, оскільки додатковий хлор додатково реагує з аміаком, створюючи дихлорамін та трихлорамін. Після того, як хлор вступив у реакцію з усім аміаком, він досягає точки розриву. Після точки зупинки доступний лише вільний хлор.

Дехлорування

Після належної дезінфекції стічних вод залишки хлору повинні бути нейтралізовані. Хлор може бути шкідливим для водних мешканців та навколишнього середовища. Оскільки більшість стічних вод скидається у водойму, його необхідно дехлорувати. Існує дві загальні хімічні речовини, що використовуються для дехлорування, діоксид сірки та бісульфіт натрію. Діоксид сірки доступний у газоподібному вигляді і має багато тих же вимог до обладнання та правил безпеки, що і газоподібний хлор. Тому, якщо очисна споруда використовує газоподібний хлор для дезінфекції, вона, швидше за все, буде використовувати діоксид сірки для дехлорування. Бісульфіт натрію випускається в рідкому вигляді, зазвичай використовується на очисних спорудах, які використовують гіпохлорит натрію для дезінфекції.

УФ-дезінфекція

Хлор - не єдиний метод, який можна використовувати для знезараження хвороботворних мікроорганізмів у стічних водах. Ультрафіолетове (УФ) світло стає популярною альтернативою. УФ-дезінфекція - це фізичний процес, а не хімічний процес, як хлорування та хлорування. Оскільки хімічні речовини не використовуються, немає залишкового ефекту, який може завдати шкоди здоров'ю населення та навколишньому середовищу. УФ-дезінфекція працює інтенсивністю ультрафіолетового світла, що порушує клітинні стінки патогенів. Оскільки світло має контактувати з бактеріями, критично важливо, щоб каламутність дезінфікуваної води була низькою. Якщо в стічних водах занадто багато помутніння, патогени будуть захищені матеріалом, що спричиняє високу каламутність.

Озонування

Озонування більш широко застосовується в Європі та Азії. Озон - це три молекули кисню, з'єднані між собою, O ₃. Озон має високу реакцію і повинен генеруватися на місці та безпосередньо змішуватися зі стічними водами, що дезінфікуються. Озон виробляється шляхом прийняття атмосферного кисню, O ₂, і використання електроенергії, щоб розірвати зв'язок між двома молекулами кисню. Потім окремі молекули кисню поєднуються з існуючими молекулами O ₂ для створення O ₃. Коли О ₃ реагує зі стічними водами, він створить перекис водню (Н ₂ _{О 2}) і гідроксил (ОН). Ці сполуки мають високу реакцію і знезаражують патогенні організми в стічних водах.