Як працює хлорування води

Хлорування як спосіб очищення води від біологічних забруднень

Для чого вода у водопроводі хлорується перед запуском у труби та доставкою до споживачів? Чому саме хлор використовується для очищення рідини і чи можна замінити його на альтернативні активні речовини?

Необхідність використання хлору обумовлена тим, попередні стадії очищення питної води на централізованих стадіях дозволяють знищити до 90% мікроорганізмів. Але в рідині залишаються бактерії та віруси, які можуть бути дуже небезпечними для здоров'я людини. Тому для їхнього остаточного знищення використовується метод хлорування. На жаль, цей спосіб не є ідеальним. Активна речовина здатна вступати в хімічні реакції з іншими компонентами у воді та утворювати інші небезпечні речовини.

Як окислювач для очищення води може використовуватися не тільки хлор. Добре знищують мікроорганізми перманганат калію, перекис водню, озон, гіпохлорит кальцію та інші хімічні сполуки. На централізованих станціях очищення найчастіше використовують озонування та хлорування просто тому, що вони відносно дешеві та універсальні. Тобто, не потрібно підбирати конкретні методи в залежності від складу вихідної води.

Вартість використання хлору, можливість автоматизації дозування речовини під час очищення, прості умови транспортування та зберігання реактиву роблять його незамінним на сучасному етапі розвитку очисних споруд.

Використання хлору для очищення води

Хлор для очищення води від небезпечних мікроорганізмів використовують із кінця ХІХ століття. Вперше він став застосовуватися в Англії після 1870 відразу після епідемії холери.У Росії її застосовувати хлор стали на початку ХХ століття. Спочатку ця технологія з'явилася у великих населених пунктах, після чого цей метод було впроваджено на всіх станціях водоочищення, які працюють у нашій країні. Завдяки хлоруванню вдалося зупинити поширення кишкових інфекцій у період індустріалізації та урбанізації у середині минулого століття.

До речі, хлор для боротьби з небезпечними мікроорганізмами використовують у водопроводі. Його додають у воду басейнів, технічну рідину для виробничих підприємств.

Але зараз численні дослідження показують, що постійне використання хлору для очищення води спричиняє шкоду для людини. Інформацію про захворювання, викликані сполуками цієї активної речовини легко знайти у вільному доступі в інтернеті.

Одна з основних небезпек полягає в тому, що при вживанні хлорованої води ця активна речовина знищує корисну мікрофлору, яка постійно є в організмі людини. Через це пригнічується природне бактеріальне тло шлунково-

кишечника. Бактерії перестають виконувати свою роботу, не допомагають засвоювати клітковину, переробляти молочні білки, виділяти вітаміни, мінерали та мікроелементи з їжі. Внаслідок цього знижується активність імунної системи людини.

Хлор у воді стає ще небезпечнішим при кип'ятінні рідини. У процесі нагрівання він вступає в реакцію з розчиненими у воді мінералами та утворює отруйні хімічні сполуки. Він виступає як алерген та каталізатор для алергічних реакцій, спричинених іншими речовинами.Часто алергії вдається позбутися тільки тому, що людина перестала вживати неочищену воду з водопроводу і перейшла на фільтровану.

Хлор має кілька інших мінусів:

Він має високу токсичність;
Виявляє підвищений корозійний вплив у вигляді водного розчину;
Вибухонебезпечний при транспортуванні та зберіганні.

До речі, саме хлор використовувався як бойова отруйна речовина під час бойових дій у Першу світову війну.

Якість знезараження води за допомогою хлору

Якість очищення води за допомогою хлору визначається за результатами лабораторних аналізів зразків після очищення. Якщо в рідині буде знайдено сліди хлору, значить його вистачило для завершення всіх окислювальних процесів. Отже, очищення пройшло успішно.

При аналізі враховуються водневий показник, температура рідини під час проведення аналізу, час реакції та інші фактори. Точних даних про те, яке дозування хлору має бути для знищення мікроорганізмів, не існує, оскільки склад води з природної водойми може бути різним і також залежить від багатьох змінних. Тому розрахунки робляться лише досвідченим шляхом.

Хлорне знезараження використовується в залежності від характеру забруднень та технічних характеристик обладнання, що використовується. Сам процес складається із двох етапів:

Попереднє хлорування. Активна речовина додається в рідину перед пропусканням через фільтри та системи водопідготовки. Воно необхідно, якщо вода з природного водоймища містить велику кількість забруднень.
Наступне. Виготовляється для гарантованого знищення мікроорганізмів у воді, що закачується у водогін.Крім того, невеликий надлишок хлору в рідині гарантує знищення бактерій та вірусів, які потрапляють у труби у процесі транспортування до споживача.

Перед вживанням водопровідної води підвищення безпеки людини необхідно видалити надлишок хлору з допомогою дехлорирования. Для цього використовуються методи аерації чи хімічні способи очищення. У воду можуть додаватися речовини, що нейтралізують хлорні сполуки.

Найбільш ефективно очистити воду від небезпечного для організму хлору можна за допомогою фільтрів та систем водопідготовки від компанії WiseWater. Устаткування вирішує інші проблеми, пов'язані з якістю води.

Підібрати відповідне водоочисне обладнання для будинку, квартири, комерційного чи виробничого об'єкта можуть фахівці компанії на основі попереднього аналізу води.

Хлорування питної води: переваги та небезпеки

Хлорування – найпопулярніший спосіб знезараження води за допомогою хлору та його сполук. Вчені вважають це одним із найважливіших винаходів минулого століття, що дозволило врятувати мільйони людей від кишкових інфекцій. За прогнозами, хлорування буде використовуватися ще не одне десятиліття завдяки своїй високій ефективності та ціновій доступності. Здатно замінити собою дорожчі методи дезінфекції води. Це економічно вигідно і технічно доцільно, особливо за її великому обсязі. Перевага ще й у тому, що хлор має дуже тривалу дію, забезпечуючи безпеку води на всьому протязі мережі та в будь-якій точці її споживання.

Як відбувається процес хлорування?

На очисних станціях у воду вводиться рідкий хлор.Хлорне вапно та інші сполуки використовуються нечасто, тому що їх потрібно у кілька разів більше, ніж хлору. Для цього реагенту важливо, щоб він якісно змішувався з водою і був присутній у ній не менше ніж 30 хвилин до відправки споживачеві. В результаті хімічної реакції утворюється хлорноваста кислота. У міру підвищення рН води її вміст збільшується і вона починає розпадатися з утворенням атомарного кисню. Саме він і має високу окисну здатність, що знищує хвороботворні бактерії. На думку фахівців, максимальна бактерицидна ефективність посідає рН 7,0-7,5.

Однак антимікробна дія залежить і від дозування дезінфікуючого засобу. При його нестачі ефективність знижується, а при надлишку впливає на смакові якості та запах питної води. При розрахунку виходять із вмісту у ній не патогенних мікроорганізмів, а загальної кількості органічних та неорганічних речовин. Необхідну дозу визначають при максимальному забрудненні, але в правильність розрахунку вказує наявність залишкового хлору. За нормами СанПіН 2.1.4.1074-01 його вміст у водопровідній мережі не повинен перевищувати 0,3-0,5 мг/л. Але іноді концентрація залишається досить високою. Тому питну воду з-під крана рекомендують відстоювати протягом доби перед вживанням.

У чому небезпека хлорування води?

Хлор має дуже високу активність. Тому у воді вступає в реакцію не лише з бактеріями, а й з органічними та неорганічними речовинами. А це цілий перелік природних компонентів від джерел та хімічних речовин від промислових підприємств.Результатом взаємодії з ними стають токсичні та мутагенні речовини, дуже небезпечні для людини. Навіть якщо вони не потрапляють в організм під час пиття, вбираються через шкіру при водних процедурах. Особливо небезпечно, якщо контакт частий та тривалий. Наприклад, плавати в хлорованій воді басейну щодня і довго не рекомендується.

Негативно вплив хлорованої води на організм продовжує вивчатися. Вчені намагаються знайти зв'язок з онкологічними захворюваннями, але однозначної відповіді поки що дати не можуть. Хоча висловлюється думка, що ризик розвитку пухлин за постійного контакту з хлорованою водою однозначно підвищується. Більшою мірою це стосується раку шлунка та сечового міхура. Є припущення, що можуть страждати печінка та нирки, серцево-судинна та дихальна системи. Хлор сильно сушить волосся і дратує шкіру аж до сверблячки та подразнення. А при попаданні у вічі викликає печіння, почервоніння та інші реакції.

Все це підвищує тривожність та стурбованість у людей. Але вихід є. Крім відстоювання питної води, її заморожують у холодильнику та п'ють після відтавання. Можна використовувати активоване вугілля або фільтри, представлені сьогодні у великій кількості. Щодо басейнів, то більшість перейшла на УФ-знезараження. Але перед відвідуванням не зайве уточнити, яка технологія очищення води використовується.

Хлорування питної води

Вживати воду з природних джерел без попередньої обробки шкідливо або навіть небезпечно для життя, адже до її складу можуть входити різноманітні забруднення, у тому числі патогенні мікроорганізми, що спричиняють інфекційні захворювання.

Існує багато способів та технологій водопідготовки. Часто воду знезаражують хлоруванням. Цей метод почав активно впроваджуватися на початку XX століття, і хоча наука не стоїть на місці, навіть останніми роками очищення хлором (Cl) не втрачає популярності. У цій статті розповімо, навіщо у воду з крана або інших джерел додають цю речовину, де вона використовується, а також як правильно її застосовувати.

Хлорування: що таке, як відбувається обробка?

Метод хлорування – це дезінфекція води хімічним елементом хлором або його похідними, тобто сполуками, що містять хлор. Cl має бактерицидний ефект: окислює речовини, що містяться в протоплазмі клітин мікроорганізмів, руйнує ліпідну оболонку, а також впливає на ферментативний апарат. Все це призводить до загибелі всіх мікробів, за винятком тих, які мають хлоррезистентність, тобто стійкість до хлору. Крім того, при введенні речовини у воду запускається реакція окислення органічних сполук.

Хлор не тільки знезаражує, а й знебарвлює завдяки здатності руйнувати дрібні колоїдні частинки (зазвичай на них фіксуються та мешкають мікроорганізми), усуває неприємні сторонні запахи, а також освітлює. При цьому основні властивості води зберігаються, якщо хлорування проводиться правильно з відповідними дозами. Але з деякими компонентами складу хлор може вступати в реакції з утворенням побічних сполук, зокрема небезпечних.

Зазвичай після введення у водне середовище хлору останній вступає в реакцію і перетворюється на дві сполуки: соляну (хлорводневу) кислоту та хлорнуватисту. Перша, наражаючись на фотохімічне розкладання, виділяє атомарний кисень.При реакції із водою соляної кислоти відбувається виділення вільного хлору.

Активний хлор може реагувати з органікою. При цьому іноді утворюються різні сполуки, наприклад, що обумовлюють специфічний запах тригалогенметани, хлорфеноли, а також володіють високою токсичністю діоксини, за наявності яких обов'язковим є доочищення води.

Корисно знати! Обеззараживающими властивостями має лише сам хлор, а й атомарний кисень, що у процесі розпаду хлорноватистой кислоти, що утворюється при контакті Cl з водою.

Чим хлорують воду

Для хлорування води використовують речовину в рідкому вигляді, газоподібному стані (газ зберігається в спеціальних герметичних балонах), а також у формі порошку, гранул, готових таблеток.

Для очищення води використовують як чистий хлор (газоподібний балонний або рідкий), так і різні реагенти хлору, наприклад, гіпохлорит кальцію або натрію, хлорамін, хлорне вапно. Але для питної водопідготовки підходять не всі засоби. Деякі можна застосовувати лише для обробки технічної води або дезінфекції басейнів.

Історична довідка

Вперше знезаражувальні властивості хлору відкрили далекого 1774 року. Виявив ефект аптекар зі Швеції Карл Шеєле. Далі речовину почали застосовувати для відбілювання паперів та тканин. Наприкінці наступного дев'ятнадцятого століття від учених у різних куточках світу надходили пропозиції застосовувати хлор для знезараження води.

Наприкінці XIX століття було здійснено перші успішні спроби хлорування у німецькому Гамбурзі, американському Нью-Йорку, англійському Мейдстоні. А в 1908 році саме завдяки хлору вдалося запобігти безлічі смертей, зупинивши епідемію холери.Приблизно водночас хлорування почали застосовувати й у Росії. І з того часу було проведено чимало наукових досліджень, у ході яких виявлялися властивості речовини, її норми та оптимальні дози.

До цього дня метод очищення шляхом хлорування води залишається одним із найпоширеніших, хоча з часу появи способу з'явилося багато нових засобів, включаючи відносно безпечні та придатні для питної підготовки.

Сфери застосування хлору

Очищення води за допомогою хлору використовується в кількох областях:

Обробка басейнів: як громадських плавальних, так і приватних. Хлорування – найдоступніший і найпопулярніший метод.
Очищення водопровідної води. Такий спосіб використовують у багатьох великих містах Росії на водоочисних станціях.
Очищення води з автономних джерел – свердловин, колодязів. Такий спосіб є не найпопулярнішим, тому в приватних будинках, на дачах та в заміських котеджах використовується рідко через складність дозування та можливих негативних наслідків при перевищенні допустимих доз або, навпаки, недостатньої концентрації хлору, загрожує неефективністю дезінфекції.
Підготовка води до промислових, технічних цілей. Після хлорування вона може використовуватися для виробництв, обслуговування обладнання та інших потреб.

Важливо! Зазвичай знезараження води хлором – це з кількох стадій комплексної підготовки. З цим методом можуть використовуватися коагуляція для видалення домішок у вигляді суспензій або колоїдних розчинів, фільтрація для усунення механічних забруднень та інші способи.

Норми хлору: максимальний вміст у воді

Щоб знезараження води хлором було ефективним, а й безпечним для людей, встановлюються певні норми речовини.Вони визначаються окремо щодо різних випадків з урахуванням характеристик джерела водопостачання, і навіть очікуваних результатів. Норми розраховані так, щоб застосування хлору повністю дезінфікувало воду, не змінило її основні якості (запах, прозорість, колір), а також не завдало шкоди екології та не зашкодило тваринам і людям.

Згідно з актуальними ГОСТ (державними стандартами, що діють на території РФ), вміст залишкового хлору у воді має бути таким:

Перед подачею до водопровідної мережі – від 0,3 мг/л до максимальних 0,5.
При освітленні наземних вод у річках, озерах, інших природних водоймищах – не більше 1,5-3 міліграмів на літр.
При застосуванні хлору для очищення підземних вод від 1 мг/л до 1,5.

Якщо у воді виявлено підвищену концентрацію гумінових речовин, або виявлено закисне залізо, то доза хлору може бути збільшена. У ГОСТ також прописані методи та умови відбору проб для подальшого проведення аналізів.

Норми хлору при його використанні в централізованих системах водопостачання також регламентуються СанПіН і повинні відповідати гігієнічним вимогам до якості. З-під крана має надходити вода з концентрацією залишкової речовини менше 0,3-0,5 міліграм на кожний літр. При дезінфекції після фільтрування дозування може становити від 0,7 мг/л до 3. Точна концентрація залежить від джерела (поверхневий чи підземний).

Грамотне дозування: скільки хлору потрібно

Щоб правильно хлорувати воду, слід враховувати її вихідну якість, а також нормативні показники, розглянуті в попередній частині статті. Розрахунок дози повинен здійснюватись після лабораторного аналізу, в ході якого виявляються види та кількості бактерій, а також вміст органіки.Об'єм активного хлору залежить від концентрації мікробів та органічних речовин. Але важливо, щоб після хлорування не було перевищено норму вмісту речовини.

Точне дозування – непросте завдання. Якщо нормативне значення буде перевищено, то можлива токсична дія хімічного елемента. Якщо ж використовувати меншу кількість, то бактерицидний ефект не буде досить сильним, тобто вода після очищення залишиться забрудненою патогенними мікроорганізмами і продовжуватиме бути шкідливою для організму.

Хлорування води у системі холодного водопостачання – це завдання працівників очисних станцій. При очищенні автономних джерел краще слідувати рекомендаціям компаній-виробників засобів, що містять хлор, а також обов'язково попередньо здати пробу на аналіз, щоб з'ясувати склад і відштовхуватися від нього. Після очищення також бажано провести дослідження визначення рівня залишкового хлору. Для цього можна звернутися до лабораторії або самостійно використовувати тестер (вимірювальний прилад) або тест-систему з індикаторними смужками.

Умови проведення хлорування

Як хлорувати воду? Для ефективної та безпечної обробки необхідне дотримання кількох умов:

Правильні транспортування та зберігання реагентів. Під час перевезення тара повинна захищатися від пошкоджень. Зберігання здійснюється у герметично закритих упаковках. Такі вимоги обумовлюються здатністю хлору випаровуватися за будь-яких температур, а також втрачати активність.
Грамотне дозування. При ньому концентрація вільного залишкового хлору має бути не більше 0,3-0,5 міліграмів на літр. Саме за такого змісту мінімальні ризики вторинного зараження, а також відсутня токсична дія.
Правильне введення хлору у воду.Наприклад, дозоване додавання рідкої речовини здійснюється за допомогою вакуумних хлораторів. Вони оснащуються вузлом зберігання хлору, установкою для фільтрації, випарником, приладом для вимірювання витрати газу, а також ежектором, який забезпечує розрідження та подає газоподібну речовину змішувач.
Тривалий контакт агента, що містить хлор, з водою, необхідний для зв'язку молекул речовин. Час взаємодії має становити не менше 30 хвилин, протягом яких потрібне ретельне розмішування. При хлоруванні басейну слід залишити воду на 24 години для завершення процесу знезараження.

Що впливає на ефективність хлорування води

На ефективність очищення води з використанням хлору впливає декілька факторів:

Активність застосовуваних дезінфікуючих засобів, що містять хлор. Найактивніший – чистий хлор. Ефект хлорного вапна слабкіший і знаходиться у прямій залежності від концентрації Cl, яка зазвичай становить від 25% до 35. Інші реагенти ще менш ефективні.
Якість води, що піддається хлоруванню. Наприклад, бактерицидний ефект знижується при високому вмісті зважених частинок та органіки: хлор у цьому випадку більшою мірою витрачається на окислення домішок, а не на знищення бактерій. Кількість органічних речовин впливає на хлорпоглинання. Вона характеризує кількість Cl, необхідне окислення органіки. Тобто чим вода чистіша, тим її хлорпоглинання нижче, тим менша потрібна доза хлору, і тим сильніший його ефект.
Введена доза та час дії хлору. Ці чинники впливають концентрацію залишкового хлору, від якої безпосередньо залежить вираженість бактерицидного ефекту.
Вид, властивості бактерій. Одні піддаються знищенню хлором краще, інші демонструють стійкість до сполук цієї речовини.Особливості мікроорганізмів визначають у ході аналізу.

Технології хлорування

Розглянемо існуючі види хлорування:

Передхлорування. Воно виконується на початкових етапах водопідготовки, наприклад, до знезалізнення, коагуляції, механічної очистки фільтрами.
Постхлорування. Воно проводиться на фінішних етапах обробки після застосування інших методів очищення.
Подвійне. Хлор додається до основної обробки та на завершальному етапі очищення.

За дозуванням хлору очищення цією речовиною ділиться на три види:

Нормальне хлорування. Дози стандартні, що розраховуються з урахуванням норм залишкового хлору, хлорпоглинання, а також хлорпотреби – загального обсягу активного Cl, який потрібний для досягнення достатньої ефективності знезараження.
Гіперхлорування, воно суперхлорування. При такому очищенні дози збільшуються в рази – від двох до кількох десятків. Це необхідно при виявленні небезпечних патогенів та при ризиках виникнення спалахів інфекцій.
Комбіноване хлорування. До стандартної або збільшеної дози хлору додаються інші речовини з бактерицидним ефектом, наприклад, іони срібла, аміак.

Плюси, мінуси застосування хлору для очищення води

Використання хлору для водопідготовки має такі переваги:

Висока ефективність знезараження, доведена під час численних досліджень. Хлор активний по відношенню до багатьох бактерій, включаючи черевний тиф, що викликають, сибірку, холеру та інші небезпечні хвороби.
Доступність. Хлор легко синтезувати у промислових умовах, він є у вільному продажу та має невисоку ціну.
Після очищення вода може "консервуватися", тобто зберігатися протягом тривалого часу без ризиків вторинного зараження.
Економічність способу очищення. Витрата хлору невелика.
Додатковий захист від бактеріальних забруднень очисних споруд. Їхні поверхні також дезінфікуються.
Не лише знезараження, а й знебарвлення, освітлення, боротьба зі сторонніми запахами, окислення органіки.

Активність хімічних елементів. Через неї хлор вступає в реакції з сполуками, що містяться у воді, і утворює побічні продукти, у тому числі токсичні, отруйні, мутагенні і канцерогенні.
Корозійна дія. Через нього металеві поверхні згодом покриваються іржею, руйнуються.
Відносно короткий термін зберігання препаратів, що дезінфікують, на основі хлору. Речовина активно випаровується, тому ефективність коштів знижується.
Необхідність точного дозування. При помилках можливі наслідки: негативний вплив на організм або недостатнє знезараження і підвищені ризики отруєння водою.
Необхідність виконання дехлорування обов'язкового при перевищенні норм залишкового хлору.
Ефективність по відношенню не до всіх мікроорганізмів. Не знищуються яйця гельмінтів та інших паразитів, суперечки найпростіших, цисти, віруси.

Чи небезпечний хлор для здоров'я людини?

Гігієна води – це важливо, але чи можлива шкода методу хлорування? Це питання хвилює багатьох, тому варто дати докладну відповідь на нього. При постійному вживанні води, що містить високі концентрації вільного хлору, а також токсичні, канцерогенні або мутагенні сполуки, що утворилися при реакціях Cl з іншими речовинами, можливі небажані наслідки. Це серцево-судинні та онкологічні захворювання, патології нервової та сечовидільної систем.

Проблеми виникають і при вдиханні парів хлору, що активно випаровується. Можливі першіння у горлі, чхання, закладеність носа, набряклість тканин.У важких випадках виникають набряк легень, ядуха.

Тривалі та часті контакти хлорованої води з тілом людини загрожують погіршенням стану шкіри, слизових оболонок та волосся. Шкірні покриви стають сухими та витонченими, можливі почервоніння та алергічні реакції, передчасні зморшки. Слизові оболонки дратуються, що призводить до сльозотечі, чхання, почервоніння ротової та носової порожнини. Волосся стає ламким, сухим, пошкодженим.

Важливо! Тяжкі отруєння можливі лише при попаданні в організм великих доз хлору або при постійному питті води з високою концентрацією речовини.

Дехлорування

Знезараження питної води хлором неминуче насичує цією речовиною, і її для безпечного вживання потрібно видаляти, якщо концентрація перевищує норму. Для дехлорування використовують такі способи:

Аерація. При примусовому насиченні води киснем або іншими газами типу азоту хлор випаровується.
Введення інших реагентів, які дозволяють зв'язувати залишковий хлор і далі видаляти його фільтруванням.
Очищення за допомогою фільтрів з активованим вугіллям. Такий матеріал має виражені сорбційні властивості і поглинає хлор. Вугільні гранульовані завантаження або картриджі видаляють із води та інші домішки, наприклад, органічні речовини.

Чи є альтернативи

Чим можна замінити знезараження питної води на хлор?

Ультрафіолетові установки. УФ промені також ефективно знезаражують і можуть використовуватися для очищення води з автономних джерел. У великих масштабах на очисних станціях ультрафіолетове обладнання рідко використовується.
Озонування. Озон здатний знищувати бактерії та деякі віруси, але озонуючі установки є дорогими, великогабаритними, що потребують постійного обслуговування.
Системи зворотного осмосу. Вони підходять для домашнього очищення, у тому числі із знезараженням. У зворотному осмотичному фільтрі передбачена напівпроникна дрібнопориста мембрана, яка затримує всі речовини, за винятком молекул води. Але зі складу повністю забираються мінерали, у тому числі корисні. Хоча така проблема легко вирішувана впровадженням у систему фільтрації мінералізатора.

Висновок

Чим очистити воду від бактерій, які є головною причиною небезпечних інфекцій? Найчастіше для швидкого знезараження використовують хлор. Але він вимагає точного дозування та відповідального підходу. Якщо такий варіант вам не підходить, виберіть іншу систему очищення, яка відповідає якості води, її джерелу та складу. Для правильного вибору можна звернутися за консультацією до фахівця за телефоном або на сайті компанії, що спеціалізується на продажу обладнання, що фільтрує.