Medidas de respuesta a la contaminación microbiana en operaciones de ósmosis inversa
Medidas de respuesta a la contaminación microbiana en operaciones de ósmosis inversa
01 Esterilización con cloro
La eficacia del cloro depende de la concentración de cloro, el tiempo de contacto y el pH del agua.
A menudo se usa para esterilizar agua potable y la concentración general de cloro residual es de 0,5 ppm.
En el tratamiento de aguas industriales, la contaminación microbiana en los intercambiadores de calor y los filtros de arena se puede prevenir manteniendo la concentración de cloro residual en el agua por encima de 0,5-1,0 ppm. La cantidad de dosificación de cloro depende del contenido de materia orgánica en el afluente, porque la materia orgánica consumirá cloro.
El tratamiento de aguas superficiales generalmente requiere desinfección con cloro en la parte de pretratamiento de ósmosis inversa para evitar la contaminación microbiana. El método consiste en añadir cloro en la entrada de agua y mantener un tiempo de reacción de 20-30 minutos para mantener entre 0,5 y 1,0 ppm de cloro residual en toda la concentración de la tubería de pretratamiento. Sin embargo, debe declorarse completamente antes de ingresar al elemento de membrana para evitar que la membrana se oxide y dañe con el cloro. (1) Reacción de cloración
Los desinfectantes que contienen cloro de uso común son el cloro gaseoso, el hipoclorito de sodio o el hipoclorito de calcio. En agua, se hidrolizan rápidamente a ácido hipocloroso.Cl2 + H2O → HClO + HCl (1)NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)Ca(ClO)2 + 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2 (3)
El ácido hipocloroso en el agua descompone los iones de hidrógeno y los iones de hipoclorito:
HClO←→ H+ + ClO- (4)
La suma de Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO y ClO– se denomina cloro libre (FAC) o cloro residual residual (FRC), y se expresa en mg/LCl2.
El cloro reacciona con el amoníaco en el agua para formar cloraminas, que se denominan cloro combinado (CAC) o cloro residual combinado (CRC), y la suma del cloro residual y el cloro combinado se denomina cloro residual total (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)La eficacia bactericida del cloro residual es directamente proporcional a la concentración de HClO no descompuesto. El efecto bactericida del ácido hipocloroso es 100 veces mayor que el del hipoclorito, y la proporción de ácido hipocloroso no disociado aumenta con la disminución del valor del pH.
A pH = 7,5 (25 ° C, TDS = 40 mg / L), solo el 50% del cloro residual existe como HClO, pero a pH = 6,5, el 90% es HClO. La proporción de HClO también aumenta con la disminución de la temperatura. A 5°C, la fracción molecular de HClO es del 62% (pH=7,5, TDS=40mg/L). En aguas de alta salinidad, la proporción de HClO es muy pequeña (cuando pH = 7.5, 25 ° C, 40000 mg / L TDS, la proporción es de aproximadamente 30%).
(2) Cantidad de dosificación de cloro
Una parte del cloro añadido reacciona con el nitrógeno amoniacal en el agua para formar cloro combinado de acuerdo con los siguientes pasos de reacción:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monocloramina) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dicloramina) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (tricloramina) + H2O (8)
Las reacciones anteriores dependen principalmente del pH y de la relación másica de cloro/nitrógeno. La cloramina también tiene un efecto bactericida, pero es menor que el del cloro.
La otra parte del cloro gaseoso se transforma en cloro inactivo. La cantidad de cloro necesaria para esta pieza depende de agentes reductores como el nitrito, el cloruro, el sulfuro, el hierro ferroso y el manganeso. La reacción de oxidación de la materia orgánica en el agua también consume cloro. (3) Cloración del agua de mar
A diferencia de lo que ocurre en el agua salobre, el agua de mar suele contener unos 65 mg/L de bromo. Cuando el agua de mar se trata químicamente con cloro, el bromo reaccionará rápidamente con el ácido hipocloroso para producir ácido hipobromoso
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
De esta manera, cuando el agua de mar se trata con cloro, el efecto bactericida es principalmente HBrO en lugar de HClO, y el ácido hipobromoso se descompondrá en iones hipobromita.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
El grado de descomposición del HBrO es menor que el del HClO. A pH = 8, solo el 28% del HClO no se descompone, pero el 83% del HBrO no se descompone.
Para el agua de mar en condiciones de pH alto, el efecto bactericida sigue siendo mejor que el del agua salobre. El ácido hipobromoso y los iones hipobromito interferirán con la determinación del cloro residual, que se incluye en el valor medido del cloro residual.
02 Tratamiento de esterilización por impacto
El tratamiento de choque implica la adición de biocida al agua de alimentación de ósmosis inversa o nanofiltración durante un período de tiempo limitado y durante el funcionamiento normal del sistema de tratamiento de agua. El bisulfito de sodio se usa a menudo para este propósito de tratamiento. Generalmente, se agregan 500-1000 ppm de NaHSO3 durante unos 30 minutos.
El tratamiento de choque puede llevarse a cabo periódicamente a intervalos regulares, por ejemplo, una vez cada 24 horas, o cuando se sospecha un crecimiento biológico. El agua producto producida durante este tratamiento de choque contendrá entre el 1 y el 4% de la concentración de bisulfito de sodio añadida.
Dependiendo del uso del agua del producto, se puede decidir si el agua del producto durante la esterilización de choque debe reciclarse o descargarse. El bisulfito de sodio es más eficaz contra las bacterias aeróbicas que contra los microorganismos anaeróbicos. Por lo tanto, el uso de la esterilización de choque debe evaluarse cuidadosamente de antemano. 03 Desinfección periódica
Además de agregar fungicidas continuamente al agua cruda, el sistema también se puede desinfectar regularmente para controlar la contaminación biológica. Este método de tratamiento se utiliza en sistemas con un riesgo moderado de bioincrustación, pero en sistemas con un alto riesgo de bioincrustación, la desinfección es solo un complemento del tratamiento biocida continuo.
La desinfección preventiva es más eficaz que la desinfección correctiva porque las bacterias aisladas son más fáciles de matar y eliminar que las biopelículas gruesas y envejecidas.
El intervalo de desinfección general es una vez al mes, pero los sistemas con estrictos requisitos de higiene (como el agua de proceso farmacéutico) y el agua cruda altamente contaminada (como las aguas residuales) pueden ser una vez al día. Por supuesto, la vida útil de la membrana se ve afectada por el tipo y la concentración de los productos químicos utilizados. Después de una desinfección intensa puede acortar la vida útil de la membrana.04 Esterilización con ozono
Es más oxidante que el cloro, pero se descompone rápidamente, por lo que debe mantenerse a un cierto nivel para matar los microorganismos. Al mismo tiempo, también se debe considerar la resistencia al ozono del equipo utilizado y, por lo general, se debe usar acero inoxidable.
Para proteger los elementos de la membrana, el ozono debe eliminarse con cuidado, y la irradiación UV puede lograr con éxito este objetivo.05 Irradiación UV Se ha demostrado que la luz ultravioleta de 254 nm es bactericida. Se ha utilizado en pequeñas plantas acuáticas. No requiere que se agreguen productos químicos al agua. Los requisitos de mantenimiento de los equipos son bajos. Solo se requiere una limpieza periódica o el reemplazo de las lámparas de vapor de mercurio.
Sin embargo, la aplicación del tratamiento de irradiación UV es muy limitada y solo es adecuada para fuentes de agua más limpias, porque los coloides y la materia orgánica afectarán la penetración de la radiación óptica.06 Bisulfito de sodioCuando su concentración alcanza los 50 mg/L en el afluente del sistema de desalinización de agua de mar, es eficaz para controlar la contaminación biológica. De esta manera, también se puede reducir la contaminación por coloides.
Una ventaja adicional del ácido sulfuroso es que no requiere la adición de ácido para controlar el carbonato de calcio debido a la reacción ácida del ácido sulfuroso para generar iones de hidrógeno.
HSO3- → H+ + SO42-
