24.1. Общие сведения

Хлорирование является химическим (окислительным) способом обработки сточной воды, получившим в настоящее время широкое распространение. В технологии очистки сточных вод хлорирование применяют для обеззараживания очищенных сточных вод от патогенных бактерий и вирусов и удаления из сточных вод, фенолов, крезолов, цианидов и других веществ, а также для борьбы с биологическими обрастаниями на сооружениях.

Для хлорирования сточных вод исполь¬зуется главным образом элементарный хлор. Кроме того, применяются следующие хлорсодержащие соединения: хлорная из¬весть и другие сыпучие хлорсо держащие продукты, растворы гипохлорита натрия и кальция, двуокись хлора.

Хлор (элементарный) поступает на канализационные сооружения в жидком виде в специальной таре. По ГОСТ 6718—68 в жидком хлоре, поставляемом потребителям, содержание влаги должно быть не более 0,05% (по массе), треххлористого азота не более 0,005%. Температура кипения при атмосферном давлении должна быть —34,5° С.

В отдельных случаях на канализационные сооружения хлор поступает по трубопроводам от расположенных вблизи промышленных предприятий. В этом случае требования к качеству хлора согласовывают с предприятием-поставщиком.

Хлорную известь поставляют в полиэтиленовых мешках массой 35 кг, а для длительного хранения: известь марки А — в стальных барабанах вместимостью 100 л, марок Б и В — в деревянных или фанерных бочках вместимостью 100 и 275 л. Состав хлорной извести приведен в табл. 24.1.

Установки по использованию хлорной извести громоздки, а их эксплуатация трудоемка. В связи с этим для обеззараживания сточных вод хлорную известь применяют только на небольших канализационных станциях или для некоторых процессов очистки сточных вод. Оборудование для приготовления хлорной воды из хлорной извести состоит из затворного бака, в котором растворяют хлорную известь водой, и рабочих баков с дозировочными устройствами. Затворные и растворные баки обычно изготовляют из древесины, арматуру и трубы — из пластмасс, стойких к хлорной воде. Хлорная вода к месту ввода ее в обрабатываемую среду подается самотеком.

Гипохлорит кальция Са белое кристаллическое вещество. Насыпная объемная масса безводного продукта в зависимости от условий сушки колеблется в пределах 0,3—0,9 т/м3. Растворимость в воде при температуре 0°С равна 21,8%, при температуре 25°С—25% (по массе).

Гипохлорит кальция обходится значительно дороже (в пересчете на активный хлор) хлорной извести, в связи с чем его применение для обеззараживания сточных вод ограничено.

Гипохлорит кальция выпускают в соответствии с ГОСТ 13392—67 и МРТУ 6-01-70-66 (табл. 24.2). Дветретиосновная соль ЗСа [С102•2Са(0Н)2-2Н20] транспортируется и хранится в оцинкованных герметически закрытых барабанах вместимостью 25 и 50 л. Нейтральный гипохлорит кальция перевозят и хранят в оцинкованных барабанах вместимостью 100 л. Безводный гипохлорит натрия чрезвычайно нестабильное вещество. Наиболее устойчив его гидрат Na0C1.5H20. В связи с этим применяют водные растворы гипохлорита натрия. Следует учесть, что использование гипохлоритов повышает общую минерализацию обрабатываемых стоков.

Двуокись хлора СlO2 — газ зеленовато-желтого цвета. При давлении 1000 ГПа и температуре 11° С двуокись хлора сжижается, при температуре ниже —59° С — кристаллизуется. Плотность газообразной фазы при температуре 11° С равна 3,09 г/л, Жидкой фазы при 5° С —1,635 г/см3, твердой при —60° С — 1,979 г/см3.

Смесь двуокиси хлора с воздухом взрывоопасна при содержании не более 10%. При температуре выше 65° С или в соприкосновении с органическими веществами двуокись хлора разлагается со взрывом. Двуокись хлора — активное окисляющее соединение, устраняет фенолы и другие вещества, придающие сточной воде неприятные запахи. Наряду с этим двуокись хлора — активное обеззараживающее вещество. Ее получают в специальных установках на месте применения.

Растворимость газообразного хлора в воде при атмосферном давлении и температуре 10° С составляет 9,65 г/л. В вакуумном водохлорном эжекторе при вакууме до 0,0277 МПа и температуре 10° С растворяется примерно 1 г/л, при 5° С — 2 г/л. Хлорноватистая кислота НОСl имеет высокий окислительный потенциал и является одним из наиболее сильных обеззараживающих агентов. Она неустойчива и распадается с выделением гипохлорит-иона (ОС1-), который оказывает бактерицидное действие несколько меньшее, чем сама кислота. Сумму НОС1, ОСЬ и — неуспевшего гидролизоваться элементарного С12 принято называть активным хлором. На рис. 24.1 показано влияние рН на форму активного хлора в воде при отсутствии других загрязнений. Положение точек на кривой указывает соотношение между НОС1 и С12 или между НОС1 и ОС1-.

Содержание активного хлора (НОС1 ОС1- С12), образующегося при введении в сточную воду 1 г хлора элементарного, в зависимости от рН и температуры воды с учетом потерь хлора в воздух при смешении в контактном резервуаре составляет 0,7—0,75 г. Из рис. 24.1 видно, что хлор целесообразно вводить в обрабатываемую воду при рН = 5-7.

Образующийся в сточной воде активный хлор вначале вступает в реакцию с азотсодержащими соединениями, находящимися в сточной воде, создавая монохлорамин NH2C1 и дихлорамин NHCl2 связанный активный хлор). Связанный активный хлор менее бактерициден, действует медленнее по сравнению со свободным хлором и для достижения соответствующего эффекта требует большей продолжительности контакта.

Необходимые дозы активного хлора и продолжительность контакта его со сточной водой определяют пробным хлорированием. Для предварительных расчетов обеззараживания сточных вод принимают следующие дозы активного хлора: после механической очистки—10 г/м3; после полной искусственной биологической очистки — 3 г/м3, после неполной—5 г/м3.

Производительность установки для хлорирования рассчитывают на принятую дозу активного хлора с коэффициентом 1,5. Продолжительность контакта хлора с обеззараживаемой водой зависит от формы соединений хлора. Для свободного активного хлора продолжительность контакта составляет 0,5 ч, для связанного активного хлора — 1ч. Остаточный хлор после контакта со сточной водой должен включать: свободный активный хлор—1 г/м3, связанный активный хлор — 1,5 г/м3.

При необходимости борьбы с. энтеровирусами предусматривают двойное хлорирование: первичное хлорирование после полной биологической очистки и вторичное — после дополнительного фильтрования или отстаивания воды. Дозы активного хлора для первичного хлорирования при борьбе с энтеровирусами принимают 3—4 г/м3 при контакте продолжительностью 30 мин, вторичного 1,5—2 г/м3 при контакте 1,5—2 ч.