В практике обработки воды хлор и его производные широко используются для предварительного хлорирования, дезинфекции питьевой воды, предотвращения роста водорослей и моллюсков в охлаждающей оборотной воде и для окончательной обработки городских сточных вод.
Предварительное хлорирование (точка перелома)
Если увеличить дозы хлора, вводимого в воду, и через каждый час замерять концентрацию остаточного хлора, нередко обнаруживается, что, несмотря на постоянное увеличение дозы введенного хлора, остаточная его концентрация сначала возрастает, достигая максимума, затем уменьшается до минимума, после чего начинает увеличиваться, как это показано на кривой на рисунке ниже. Это происходит потому, что на первой стадии процесса хлор реагирует с органическими веществами и с аммонийным азотом, присутствующим в воде в свободном состоянии или в виде аминов, образуя хлорные соединения (хлорамины), которые на второй стадии разрушаются при повышении концентрации хлора. Критическая точка, или «точка перелома», достигается тогда, когда количество введенного хлора соответствует точке минимума m, после этой точки в воде содержится только свободный хлор и следы хлораминов.
Предварительное хлорирование (точка перелома)
Появление в воде хлорсодержащих веществ — одна из основных причин неприятного привкуса воды. Точка перелома соответствует той необходимой дозе хлора, при которой привкус минимален и достигается максимальный эффект по обесцвечиванию воды.
При хлорировании некоторых видов вод точка перелома не наблюдается.
Контроль процесса предварительного хлорирования осуществляется путем определения концентрации свободного хлора в воде. Определению не должно мешать присутствие в воде связанного хлора в виде хлораминов. В лабораторных условиях с этой целью применяют амперометрическое титрование. В условиях производства контроль ведется с помощью автоматического фотоколориметра, при этом используется сирингальдазин как специфический реагент на свободный хлор.
Быструю проверку вручную можно провести с помощью компаратора с окрашенными экранами.
Дезинфекция питьевой воды
Вода, предназначенная для потребления населением, не должна содержать гнилостных и патогенных бактерий. Дезинфекция достигается путем инжекции хлорной воды; при этом хлорную воду вводят либо в резервуар чистой воды, либо в трубопровод, подающий воду в накопительный резервуар, если он работает как напорный. В обоих случаях обеспечивается эффективное смешивание хлорного раствора и обрабатываемой воды. Необходимое время контакта — не менее 30 мин, после чего концентрация остаточного хлора должна составлять 0,1—0,2 мг/л.
Ориентировочно необходимая доза хлора должна обеспечить наличие следов свободного остаточного хлора после 30 мин контакта. Определение необходимой дозы проводится введением повышающихся доз хлора в серию склянок объемом 1 л, содержащих обрабатываемую воду. Остаточный свободный хлор определяют после 30 мин контакта при заданной температуре.
Контроль процесса обеззараживания обеспечивается бактериологическими тестами достаточно в полной мере. Тем не менее должны выполняться частые замеры остаточного хлора. При этом желательно использовать метод анализа, позволяющий определять концентрацию как свободного, так и связанного хлора.
Если доза хлора, вводимого в дезинфицируемую воду, меньше дозы, соответствующей точке перелома, необходимо использовать один из вышеупомянутых методов замера с тем, чтобы определить свободный хлор отдельно от хлора, связанного в хлорамины. Избыток хлора может быть замерен автоматически с помощью гальванометра или фотоколориметра.
Контроль расхода газообразного хлора и хранение жидкого хлора
Классические аппараты для дозирования газообразного хлора основаны на обычных принципах распределения газов. Оборудование состоит из испарителя, регулятора расхода, расходомера и узла растворения хлора. В целях безопасности оно работает под частичным вакуумом. Давление в камере, расположенной непосредственно после впускного клапана, снижающего давление сжатого газа, несколько ниже атмосферного давления. Даже при условии работы оборудования под вакуумом всегда есть опасность утечки, так как хлор вводится под давлением.
Для предотвращения коррозии смежного оборудования (электромоторов, распределительных устройств) оборудование для хранения и распределения хлора должно быть расположено в отдельном помещении и установлено в соответствии с инструкцией.
Хлор — сильнодействующий раздражитель дыхательных путей; его присутствие в воздухе ощущается при концентрации значительно ниже опасного уровня. В закрытом помещении низкие концентрации хлора вызывают иногда тошноту и кашель. ч
На случай аварии должны быть предусмотрены специальные меры безопасности. Соответствующие газовые маски со специальными фильтрующими патронами следует хранить в легко доступном месте, в пределах досягаемости, но вне территории, которая может подвергнуться опасности при несчастном случае.
С учётом токсичности хлора различные физиологические реакции в организме человека вызываются следующими концентрациями хлора в воздухе, мг/л:
Допустимая безвредная концентрация хлора в воздухе для
дыхания в течение 8 ч работы 1
ощутимый запах 3,5
раздражение в горле 15
вызывает кашель 30
максимальная концентрация для короткого периода экспозиции 40
опасная при короткой экспозиции 40—60
смертельная 1000