گندزدایی آب و فاضلاب با کلر

در میان همه گندزداهای شیمیایی، کلر رایج ترین گندزدای مورد استفاده در سراسر جهان است.
ترکیبات اصلی کلر که در تاسیسات تصفیه فاضلاب مورد استفاده بوده عبارت است از کلر، هیپوکلریت سدیم، هیپوکلریت کلسیم و دی اکسید کلر.

کلر

کلر ، می تواند به صورت گاز یا مایع وجود داشته باشد. گاز کلر به رنگ سبز مایل به زرد و حدود 2/48 برابر سنگین تر از هوا می باشد.کلر مایع مانند کهربای رنگ شده که 1/44 برابر آب سنگینی دارد.کلر مایع آزاد در دما و فشار استاندار به سرعت به گاز تبدیل می شود و یک لیتر آن در حدود 450 لیتر گاز تولید می نماید.
کلر در آب دارای حلالیت نسبی است و بیشترین انحلال آن در حدود 1 درصد در دمای 10 درجه ی سانتیگراد می باشد.
اگرچه استفاده از کلر هم به جهت گندزدایی آب های آشامیدنی و هم تصفیه ی فاضلاب از نقطه نظر سلامت عمومی از اهمیت بالایی برخوردار است، استفاده مستمر از آن نگرانی هایی جدی را در پی داشته است. مهمترین این نگرانی ها شامل موارد زیر است:
1- کلر ماده ای با سمیت بالا است که به وسیله راه آهن یا کامیون جابه جا می شود که در هر دوی این روش ها احتمال بروز سانحه وجود دارد.
2- کلر ماده ای با سمیت بالا است که در صورت انتشار تصادفی ممکن است خطراتی برای سلامت کارکنان تصفیه خانه و عموم مردم در پی داشته باشد.
3- از آن جایی که کلر ماده ای با سمیت بالا است، می بایست الزامات سختیگرانه ای جهت جلوگیری از نفوذ و خنثی سازی آن طبق مقررات عمومی مشابه آتش اجرا شود.
4- واکنش کلر با عناصر آلی در فاضلاب که سبب ایجاد ترکیبات بودار می شود.
5- واکنش کلر با عناصر آلی در فاضلاب سبب ایجاد محصولات جانبی شده، برخی از آن ها به عنوان ترکیبات سرطان زا و جهش زا شناخته شده اند.
6- کلر باقی مانده در فاضلاب تصفیه شده برای زندگی آبزیان سمی می باشد.
7- همچنین نگرانی هایی در مورد تخلیه ی ترکیبات آلی کلردار به محیط زیست که تاثیرات طولانی مدتشان همچنان ناشناخته است وجود دارد.

سديم هيپوكلريت

اغلب نگرانی های موجود در معادله با جابه جایی، ذخیره سازی و تغذیه ی آبی گازی کلر، با استفاده از هیپو کلریت سدیم و یا هیپوکلریت کلسیم از میان می رود.هیپوکلریت سدیم، تنها به صورت مایع وجود دارد و معمولا در زمان تولید شامل 12/5 الی 17 درصد کلر می باشد. هیپو کلریت سدیم می تواند به طور عمده به صورت 12 الی 15 درصد کلر خریداری و یا در محل مصرف تولید گردد.
به دلیل خاصیت خورندگی و وجود بخارات کلر، جابه جایی هیپوکلریت سدیم نیازمند ملاحظات ویژه ای در طراحی می باشد.
چندین روش اختصاصی به منظور پردازش هیپوکلریت سدیم از کلرید سدیم و یا آب شور وجود دارد. در این روش ها نیروی الکتریکی زیادی مورد نیاز بوده، همچنین محصول روش پردازش از آب شور، محلولی بسیار رقیق با حداکثر 0/8 درصد هیپوکلریت می باشد. روش های تولید در محل به دلیل پیچیدگی و هزینه های بالای برق مصرفی تنها در مقیاس های محدود به کار گرفته شده است.

كلسيم هيپوكلريت

هیپو کلریت کلسیم به شکل تجاری به دو صورت خشک و یا تر وجود دارد. هیپو کلریت کلسیم با درصد بالا حداقل 70 درصد می باشد. در حالت خشک به صورت پودر سفید مایل به زرد و یا به صورت دانه ای، قرص های فشرده و حبه ای وجود دارد.
هیپو کلریت کلسیم به سبب خاصیت اکسیدکنندگی، بایستی در محل سرد و خشک و به دور از سایر مواد شیمیایی و درون محفظه های مقاوم در برابر خورندگی ذخیره شود. با اعمال شرایط مناسب جهت ذخیره سازی، دانه ها تقریبا بدون تغییر باقی می مانند. هیپو کلریت خشک از نوع مرطوب گران تر، در طی ذخیره سازی از قدرت آن کاسته و ممکن است جابه جایی آن دشوار باشد. به علت تمایل هیپوکلریت به تشکیل بلور ، ممکن است در تلمبه ها ، لوله ها و شیرها ایجاد انسداد نمایند. از هیپوکلریت کلسیم اغلب در تاسیسات کوچک استفاده می شود.

واکنش های کلر با آمونیاک

فاضلاب تصفیه نشده حاوی نیتروژن به شکل آمونیاک و اشکال گوناگون ترکیبات آلی می باشد. همچنین جریان خروجی بیشتر تصفیه خانه ها شامل مقادیر قابل ملاحظه ای نیتروژن می باشد که معمولا به شکل آمونیاک و در صورت طراحی تصفیه خانه برای انجام نیتریفیکاسیون، به شکل نیترات وجود خواهد داشت. از آن جایی که اسید هیپوکلروس یک عامل اکسیدکننده بسیار فعال است، به سرعت با آمونیاک موجود در فاضلاب واکنش داده، و طی واکنش های پیاپی به شکل سه نوع از کلرآمین ها در خواهد آمد.
انجام این واکنش ها تابعی از PH، دما، زمان تماس و نسبت کلر به آمونیاک است.

واکنش نقطه شکست با کلر

از آن جایی که آمونیاک تنها ماده ای نیست که با کلر آزاد واکنش می دهد و همچنین کلر یک اکسیدکننده قوی محسوب می شود، حفظ کلر باقی مانده به منظور گندزدایی فاضلاب دشوار است. اصطلاح نقطه ی شکست در فرآیند کلرزنی به روشی اطلاق می شود که طی آن کلر کافی به منظور واکنش با تمام اکسیدشونده اضافه می شود به صورتی که اگر کلر بیشتری به آن اضافه کنیم به صورت کلر آزاد باقی خواهد ماند.
گاهی تولید بوی نامطبوع در عملیات نقطه ی شکست کلرزنی به صورت یک مشکل بروز می کند که این موضوع به علت تشکیل تری کلرید نیتروژن و ترکیبات وابسته به آن است.

تعدادارگانیسم های باقی مانده

گروه کلیفرمی ارگانیسم ها را می توان با استفاده از یک آگار مخلوط مانند محیط کشت از طریق شمارش بشقابی محاسبه شوند. یکی از دو روش کشت پلیتی استاندار و یا روش پلیت گسترده می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

اندازه گیری کلر باقی مانده

کلر باقی مانده ( آزاد و ترکیبی ) می بایست با استفاده از روش آمپرومتریک اندازه گیری شود که در حال حاضر معتبرترین روش محسوب می شود.

عوامل تاثیرگذار بر بازده گندزدایی کلر

عوامل مهم تاثیرگذار بر بازده ترکیبات کلر در تاسیسات تصفیه فاضلاب شامل موارد زیر است:
1. اهمیت اختلاط اولیه
2. مشخصات شیمیایی فاضلاب
3. برخورد ذرات موجود در فاضلاب
4. ذرات دارای ارگانیسم های کلیفرمی
5. ویژگی های میکروارگانیسم ها

1. اختلاط اولیه

اهمیت اختلاط اولیه در فرآیند گندزدایی نباید مورد تاکید بیش از حد قرار گیرد. ثابت شده که میزان میکروب کشی کلر در یک نظام اختلاط پرتلاطم دو بار بیشتر از زمانی خواهد بود که کلر به صورت جداگانه به یک راکتور اختلاط سریع در شرایطی یکسان افزوده می شود.
اگرچه اهمیت اختلاط اولیه به خوبی مشخص شده است، درجه ی بهینه تلاطم همچنان ناشناخته است. در تصفیه خانه هایی که از تزریق کننده های کلر استفاده می شود، نگرانی هایی در استفاده از فاضلاب کلرزنی شده وجود دارد. نگرانی از این بابت است که در صورت وجود ترکیبات نیتروژن دار در فاضلاب، بخشی از کلر افزوده شده با این ترکیبات واکنش داده و در زمانی که محلول کلر تزریق می شود، به شکل مونوکلرآمین و یا دی کلرآمین در خواهند آمد. تشکیل کلرآمین ها در صورت عدم وجود زمان ماند کافی در حوضچه ی تماس، می تواند مشکل ساز باشد.
تشکیل محصولات جانبی گندزدایی، دیگر نگرانی عمده در مورد استفاده از سیستم کلرزنی است که در آن کلر مولکولی به شکل مستقیم به فاضلاب اضافه شده است. هنگامی که فاضلاب در معرض کلر آزاد قرار می گیرد، محصولات جانبی تشکیل می شود.

2. مشخصات شیمیایی فاضلاب

اغلب مشاهده شده است که برای تصفیه خانه های با طراحی مشابه با مشخصات جریان خروجی کاملا یکسانBOD ، COD و نیتروژن، بازده فرآیندهای کلرزنی از تصفیه خانه به تصفیه خانه ی دیگر به میزان قابل ملاحظه ای متفاوت است. از جمله دلایل آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• در حضور ترکیبات آلی مزاحم، مجموع کلر باقی مانده نمی تواند به عنوان معیاری قابل اطمینان جهت ارزیابی بازده میکروب کشی کلر مورد استفاده قرار گیرد.
• درجه ی تداخل ترکیبات مطالعه شده به بنیان های شیمیایی و ساختار شیمیایی ترکیبات بستگی دارد.
• ترکیبات و کربوهیدرات های اشباع یا غیراشباع، نیازمند مقادیر ناچیزی کلر بوده و به نظر نمی رسد در فرآیند کلرزنی تداخل داشته باشد.
• ترکیبات آلی با پیوندهای اشباع نشده با توجه به بنیان های شیمیایی خود ممکن است منجر به افزایش فوری کلرخواهی شوند.
• ترکیبات چند حلقه ای شامل گروه های هیدروکسیل و ترکیبات حاوی گروه های گوگرد به سرعت با کلر واکنش داده و ترکیباتی را تشکیل می دهند که فاقد توان میکروب کشی بوده یا توان میکروب کشی آن ناچیز است.
• به منظور دستیابی به شمارش کم باکتری ها در حضور ترکیبات آلی مزاحم، کلر اضافی زمان تماس طولانی تر مورد نیاز است.
از این موارد یاد شده می توان دریافت که به چه دلیل تاثیر کلرزنی در تصفیه خانه هایی با ویژگی های مشابه در جریان خروجی نتایج می تواند کاملا متفاوت باشد. آشکار است که کمیت های BOD و COD از اهمیت چندانی برخوردار نیستند، بلکه این ماهیت ترکیبات است که کمیت های اندازه گیری شده را تشکیل می دهند.
از آن جا که در حال حاضر حذف نیتروژن در دستور کار بیشتر تصفیه خانه های فاضلاب قرار دارد، مشکلات مربوط به کاربرد روش های گندزدایی کلر بیش از پیش گزارش می شود.
در تصفیه خانه هایی که فرآیند نیتریفیکاسیون به طور کامل انجام نمی گیرد، به سبب گوناگونی در اثربخشی ترکیبات کلر، کنترل فرآیند کلرزنی کاملا متفاوت است.

کلرزن,کلرزنی

3. تاثیر ذرات موجود در فاضلاب

عامل دیگری که باید مورد بررسی قرار بگیرد وجود جامدات معلق در فاضلاب مورد نظر برای گندزدایی است.

4. ذرات حاوی ارگانیسم های کلیفرمی

علاوه بر میزان توزیع ذرات، تعداد ذراتی که با ارگانیسم های کلیفرمی پیوند خورده اند عامل دیگری است که بر عملکرد گندزدایی کلر برای گندزدایی جریان خروجی صاف سازی نشده تاثیرگذار است.

5. مشخصات میکروارگانیسم ها

از دیگر متغیرهای مهم در فرآیند کلرزنی عبارتند از گونه، مشخصات و سن، میکروارگانیسم ها.
برای یک کشت باکتریایی جوان با دز کلر 2 میلی گرم در لیتر، برای رسیدن به تعداد ناچیزی از باکتری ها تنها به یک دقیقه زمان نیاز است. ولی اگر عمر باکتری ها بیشتر باشد برای رسیدن به میزان کاهش مشابه دز یکسان کلر 30 دقیقه زمان نیاز است.

کلرزن,کلرزنی

تشکیل و کنترل محصولات جانبی گندزدایی

در اوایل دهه 1970 مشخص شد که استفاده از اکسیدان هایی همچون کلر و ازن تاسیسات تصفیه ی فاضلاب به منظور گندزدایی یا از بین بردن مزه، بو و رنگ و دیگر کاربردها منجر به تشکیل محصولات جانبی ناخواسته گندزدایی (DBP) ها می گردد.متداول ترین DBP ها که با بیشترین غلظت تشکیل می شوند تری هالومتان ها (THM) ها و هالواستیک اسیدها (HAA) ها می باشند.
تشکیل DBP ها به دلیل تاثیر احتمالی این ترکیبات بر سلامت عمومی و محیط زیست از اهمیت بالایی برخوردار است. برای مثال کلروفورم ها از مواد کاملا شناخته شده و عامل سرطان زا در حیوانات می باشند.
این در حالی است که انواع دیگر ترکیبات به عنوان عوامل ایجاد ناهنجاری در کروموزوم ها و اختلال در اسپرم شناخته می شوند.
روش های اصلی کنترل تشکیل تری هالومتان ها (THMs) و دیگر DBP ها در فاضلاب، اجتناب از افزودن مستقیم کلر آزاد می باشد.

اثرات زیست محیطی

اثرات زیست محیطی مربوط به استفاده از کلر و ترکیبات آن به عنوان گندزدای فاضلاب بوده شامل رشد مجدد ارگانیسم ها و تخلیه ی DBP ها می باشد.

کلرزدایی

در مواردی که میزان اندک کلر باقی مانده ممکن است تاثیراتی سمی بر ارگانیسم های آبزی داشته باشد، کلرزدایی جریان خروجی تصفیه شده انجام می گیرد. کلرزدایی را می توان از طریق کلر باقی مانده با یک عامل کاهنده نظیر دی اکسید سولفور یا متابی سوافیت سدیم یا از طریق حذب سطحی بر کربن فعال انجام داد.

طراحی تاسیسات کلرزنی و کلرزدایی

کلر با مقاصد گوناگونی به غیر از گندزدایی در حوزه ی تصفیه فاضلاب شامل پیش کلرزنی جهت کنترل سولفیت هیدروزن، کنترل حجیم شدن لجن فعال و کنترل بو مورد استفاده قرار می گیرد. از عوامل مهم طراحی عملی که می بایست در طراحی تاسیسات اختلاط و تماسی کلر مورد بررسی قرار داد، می توان به :
• تخمین دز کلر
• تزریق و اختلاط اولیه
• طراحی حوضچه ی تماس کلر
• حفظ سرعت حرکت جامدات
• کنترل خروجی و اندازه گیری کلر باقی مانده
• تاسیسات ذخیره ی کلر
• تاسیسات خنثی و محدود کننده ی مواد شیمیایی
• تاسیسات کلرزدایی
اشاره کرد.

کلرزن,کلرزنی

مزایای کلرزنی در گندزدایی فاضلاب

1. شناخت کامل از فناوری
2. گندزدایی موثر
3. کلر باقی مانده قابل پایش و حفاظت است.
4. کلر باقی مانده ترکیبی را می توان با افزودن آمونیاک فراهم کرد.
5. کلر باقی مانده میکروب کش را می توان در خطوط طولانی انتقال حفظ کرد.
6. در دسترس بودن سیستم شیمیایی برای کاربردهای جانبی همچون مهار بو، تعیین دز خطوط RAS و سیستم های گندزدایی تصفیه خانه ی آب
7. اکسید کننده سولفیدها
8. نسبتا ارزان
9. هیپوکلریت کلسیم و سدیم به نظر می رسد بی خطرتر از گاز کلر باشند.

معایب کلرزنی در گندزدایی فاضلاب

1. ماده ی شیمیایی زیان آور که ممکن است برای کارگران تصفیه خانه و مردم عادی خطرناک باشد، بنابراین اقدامات ایمنی سختگیرانه ای باید اتخاذ شود.
2. در مفایسه با دیگر گندزداها به زمان ماند نسبتا طولانی تری نیاز است.
3. کلر ترکیبی در غلظت های اندکی برای ارگانیسم های کلیفرمی به کار می رود، در غیرفعال ساختن برخی ویروس ها، هاگ ها، کیست ها کم تر موثر است.
4. سمیت باقی مانده جریان خروجی تصفیه شده باید در کلرزدایی کاهش یابد.
5. تشکیل تری هالومتان ها و دیگر DBP ها
6. آزادسازی ترکیبات آلی فرار از حوضچه های تماس کلر
7. آهن و منیزیم و دیگر ترکیبات غیر آلی را اکسید می نماید.( با مصرف گندزدا)
8. انواع مختلفی از ترکیبات آلی را اکسید می نماید.

شرکت مهندسین پالود صنعت نیکان آماده طراحی ،اجرا ، نصب و راه اندازی و تعمیرات کلیه سیستمهای کلریناتور مایع میباشد.
با کمال خرسندي آماده پاسخگويي به تمام سوالات شما در اين زمينه هستيم.

`
دانلود کاتالوگ

دفتر مرکزی: کیلومتر 9 جاده مخصوص ( تهران - کرج ) - بلوار اصلی تهرانسر - نبش خیابان ششم - ساختمان ایرانیان - واحد 8
تلفن : 20 - 44566419 (21) 98+
فکس : 44513120 (21) 98+
همراه : 9121872360 98+
ایمیل : info@psne.ir