Системи за дезинфекция на питейни води с хлор

Хлорът е сред най-широко използваните дезинфектанти в световен мащаб при обработката на вода, предназначена за питейно-битово водоснабдяване. Сред основните причини за това са високонадеждното бактерицидно действие, лесното прилагане и икономичността.

Той е изпитано средство при борба с патогенните микроорганизми и осигурява необходимото качество на водата във водоснабдителните системи. Използването му в процеса на водоподготовка позволява успешно да се контролира развитието на бактерии в системите. Хлорът е високоефективен оксидант и дезинфектант и при ниски нива на концентрация успешно унищожава по-голямата част от микроорганизмите. Сред посочваните предимства на хлора е и дълготрайното му действие.

От друга страна, все по-често се повдига въпросът за образуването на потенциално вредни за организма, странични продукти при хлорирането. В тази връзка в много държави процесът на хлориране в пречиствателните станции търпи известни промени с оглед максимално ограничаване на рисковете, свързани с образуването на странични продукти и предаването на нежелан вкус и мирис на хлор на пречистената вода.

В България, съгласно Наредба № 2 от 22 март 2005 г. за проектиране, изграждане и експлоатация на водоснабдителни системи, с която се определят техническите изисквания при проектиране, изграждане и експлоатация на нови, както и при реконструкции, преустройства и/или основни ремонти на съществуващи водоснабдителни системи, при централно водоснабдяване водата за питейно-битови нужди задължително се дезинфекцира с хлор-газ, натриев хипохлорид, озон или хлорен диоксид.

Особености на дезинфекцията на водата с хлор
Принципно изборът на метод за обеззаразяване на питейната вода за всеки конкретен случай се определя, като се вземат предвид редица фактори. Сред тях са потреблението и качествените показатели на обработваната вода, изискванията към водата, ефективността на предварителното пречистване.

Влияние оказват и условията на доставка, транспорт и съхранение на реагентите, както и технико-икономическата оценка, възможността за автоматизация на процеса на водоподготовка и механизацията на трудоемките дейности, надеждността на избрания метод за обеззаразяване на водата в конкретните условия.

В практиката обеззаразяването и пречистването на водата чрез процеса хлориране обикновено се осъществява посредством използването на течен хлор, препарати, съдържащи активен хлор (натриев и калциев хипохлорит, хлорен диоксид, хлорамин), а така също активен хлор, получен по метода на електролиза в мястото на потребление.

Използването на един или друг реагент определя съответстващото апаратурно оформление на процеса и има свои съпътстващи технологични и екологични проблеми.
Например елементарният хлор се счита за много ефективен при отстраняването на голяма част от патогенните организми. Обикновено използваният за дезинфекция на водата хлор се съхранява в течно състояние.

Добре е да се има предвид, че за ефективно отстраняване на патогенните организми е необходимо след инжектирането на хлора във водата да се осигурят условия за доброто им смесване и достатъчно време за контакт. Самото действие на хлора се основава на неговото разтваряне във водата и образуването на хипохлорна киселина (HCIO), която всъщност се явява реалният дезинфектант, който прониква през клетъчните мембрани и ги разгражда, като разрушава метаболизма на микроорганизмите.

Използваният за дезинфекция разтвор на натриев хипохлорит се счита за подходящ за случаите, в които е необходимо да се обработи малко количество вода. Негово предимство е по-лесната му поддръжка, но, от друга страна, той е силно корозионно агресивен. Също така натриевият хипохлорит се разлага, поради което не се препоръчва съхраняването му повече от един месец.

Мястото, на което се съхранява, е необходимо да бъде сухо, тъмно и студено. Обикновено преди да се подаде към водоснабдителна тръба, той се смесва с вода, след което чрез помпа се подава към тръбата в точно определено количество.
Хлорният диоксид осигурява дълготрайна дезинфекция на водата и предотвратява повторната поява на микроби.

Също така процесът на стерилизиране с хлорен диоксид не оставя никакво усещане за вкус или мирис. Той се явява ефективно средство за борба с бактерията Легионела и предотвратява образуването на биофилм и корозия на тръбопроводните системи.
Освен като основно средство за обеззаразяване на водата, хлорът може да бъде използван и в процеса на предварителна подготовка.

Предварително хлориране
Прилага се при много замърсени води, преди другите методи за обработка. В този случай се използват високи дози хлор, без това да бъде последвано от дехлориране, тъй като при последващите процеси на обработка излишният хлор се отделя напълно.

При обработката на питейната вода с хлор се използват различни техники, включващи хлориране до контролна точка, минимално хлориране и супер хлориране/дехлориране. Хлорирането до контролна точка е метод, при който дозата на хлора е достатъчна за бързото окисляване на всичкия амонячен азот и остава достатъчно количество свободен хлор за защита от повторно заразяване.

При супер хлорирането се добавят големи количества хлор, при което се постига бърза дезинфекция. Прилага се в случай, когато нивото на бактериите е променливо или времето за престоя на водата в съда за съхранение е недостатъчно. След супер хлорирането е необходимо излишният хлор да бъде отстранен с оглед запазване на вкусовите качества на водата.

При добро качество на водата се прилага минимално хлориране, при което прибавянето на неголямо количество хлор осигурява достатъчна концентрация във водата.
Съгласно Наредба 2 работната доза хлор за дезинфекция на водата се определя чрез технологични изследвания. Когато такива изследвания не са извършени, тя се определя, както следва: от 2 до 3 mg/l – за филтрирани повърхностни води; от 0,7 до 1 mg/l – за подземни води.

Минималното контактно време за дезинфекция на водата и количеството на остатъчния активен хлор се определят в съответствие с нормативните изисквания за качество на водата, предназначена за питейно-битови цели.

Изисквания към хлораторните станции
Според посочените в Наредба 2 изисквания хлораторните станции и складовете за хлор се разполагат на разстояние не по-малко от 150 m от жилищни и производствени сгради във или извън урбанизираните територии съгласно изискванията за здравна защита на населените места, като се отчита розата на ветровете и се предвижда обезвреждане на аварийно изпуснатия хлор.

При проектирането на хлораторните станции за втечнен хлор е добре да се има предвид, че те се проектират най-малко с: апаратно помещение за хлораторни апарати; входно антре, в което се поставят шкафове със защитно облекло, медикаменти за долекарска помощ и фонтан за питейна вода; разходен склад за бутилки и/или варели; склад за съхранение на експлоатационен запас в продължение на 15 - 30 дни в зависимост от категорията на водоснабдявания обект;

помещение за хлоромер и контактен резервоар, когато се предвижда автоматично регулиране на дозата на хлора; помещения за съоръженията за обезвреждане на аварийно изпуснат хлор без пряка връзка с останалите помещения в хлораторната станция.

Необходимо е при проектирането на хлораторни станции да се осигурява връзка между апаратното помещение за хлораторни апарати и разходния склад през входното антре.
Не се допуска директна връзка на апаратното помещение, разходния склад и входното антре с останалите помещения в хлораторните станции.

Хлораторните станции, разположени в обща сграда с други съоръжения на пречиствателната станция, се отделят посредством плътна стена без строителни отвори.

Не се допуска проектиране на хлораторни станции и складове за хлор в помещения под нивото на терена.

Резервното технологично обзавеждане на хлораторните станции включва: до два работни хлоратора – един резервен хлоратор; при повече от два работни хлоратора – два резервни хлоратора.

Тръбопроводите за втечнен и газообразен хлор и хлорна вода се проектират хлороустойчиви и с възходящ наклон 0,01 към хлораторния апарат.
Хлоропроводите се проектират на конзоли в помещенията, а извън сградата – на естакади, като се осигурява защитата им от пряко слънчево нагряване.

Хлоропроводите се оразмеряват за три пъти максималното оразмерително количество хлор, както следва: от 2,5 до 3,5 m/s - за газообразен хлор, и 0,8 m/s – за втечнен хлор, при работно налягане не по-малко от 1,6 МРа и при налягане за изпитване 2,3 МРа.
При паралелна работа на два или повече хлоратора тръбопроводите за хлорна вода се свързват посредством резервоар без прекъсване на потока.

В помещенията на хлораторните станции за втечнен хлор се осигурява известителна звукова и/или светлинна сигнализация при аварийно изтичане на хлор от съоръженията.

Допуска се изпускане на отпадни води от апаратното помещение, разходното помещение и антрето на хлораторната станция само ако това не води до замърсяване на околната среда. В противен случай преди изпускането на отпадни води се използва неутрализиращ реагент.

Хлораторни станции, работещи с хлорни съединения, се проектират със следните помещения: хлораторно помещение, в което се поместват реагентните съдове и дозаторите; склад за хлорни съединения; антре.

Работата на всички инсталации за дезинфекция на водата се автоматизира напълно, като се синхронизира с работата на водопровода, помпените станции или пречиствателната станция.