میزان کلر باقی مانده آب

میزان کلر باقی مانده آب ، در نقاط دور دست شبکه توزیع آب ، بین 0.2 تا 0.5 میلیگرم بر لیتر توصیه می شود. در صورتی که ایجاد کلر ترکیبی باقی مانده ملاک عمل قرار گیرد. مقدار آن در نقاط دور دست شبکه توزیع آب ، ۱تا ۲ میلی گرم بر لیتر توصیه می گردد. حسب میزان پی اچ  ، دما و دیگر مشخصات آب ممکن است تامین مقدار بیشتری کلر باقی مانده لازم گردد.

توصیه می شود تجهیزات آزمایش تعیین مقدار کلر باقی مانده از نوعی انتخاب شود که بتوان کلر باقی مانده (آزاد یا ترکیبی) را با دقت نزدیک به 0.1 میلی گرم بر لیتر برای مقادیر کمتر از ۱ میلی گرم بر لیتر دقت نزدیک به 0.2 میلی گرم بر لیتر برای مقادیر بیشتر از ۱ میلی گرم بر لیتر اندازه گیری نمود.

در تصفیه خانه هایی که تغییرات میزان کلر مورد نیاز در فواصل زمانی کوتاه ، زیاد باشد ، توصیه می گردد، دستگاه ثایت مقدار کلر باقی مانده نیز پیش بینی گردد. در تصفیه خانه های بزرگ توصیه می شود دستگاه ثابت اندازه گیری و کنترل مقدار کلر باقی مانده در آب ورودی به شبکه توزیع نیز پیش بینی شود.

بررسی کلر در تصفیه آب

در اینجا به بررسی کلر در تصفیه آب از بُعد شیمی می پردازیم. شرح جامع اطلاعات شیمی کلر در تصفیه آب در چندین مرجع مناسب قابل دسترس است که شامل توضیحات در خصوص شیوه های کلرزنی و گندزدایی می باشد. در اینجا یک مرور کلی بر شیمی عمومی گندزدایی ارائه می گردد.

کلر معمولاً به شکل گازی یا به صورت (هیپوکلریت سدیم یا کلسیم) به آب اضافه می شود. گازکلر به سرعت و بر اساس معادله زیر به (اسید هیپوکلریک) هیدرولیز می شود.

به طور مشابه، محلول های آبی (هیپوکلریت سدیم و کلسیم) نیز طبق معادلات زیر هیدرولیز خواهند شد.

دو گونه شیمیایی تشکیل شده توسط کلر در آب (اسید هیپوکلریک HOCl و یون هیپوکلریک PCl^–) می باشد که معمولاً «کلر آزاد در دسترس» نامیده می شوند. اسید هیپوکلریک، اسید ضعیفی است که بر طبق معادله زیر تجزیه می شود.

در آب هایی که pH بین 8.5 تا 6.5 باشد، واکنش واکنش به طور کامل انجام نمی شود و هر دو گونه [HOCl و OCl^–] وجود خواهد داشت. از میان این دو، اسید هیپوکلریک خاصیت میکروب کشی بیشتری دارد.

کلر عامل اکسنده نسبتاً قوی است که می تواند با طیف گسترده ای از ترکیبات واکنش دهد. اهمیت ویژه ای در گندزدایی، واکنش کلر با ترکیبات [نیتروژنی مانند آمونیاک، نیتریت ها و آمینو اسیدها] است.

موارد ذکر شده به عنوان «نقطه شکست» واکنش ها در گندزدایی آب با اهمیت هستند. کلروآمین ها آفت کش های قوی می باشند اما به اندازه اسید هیپوکلریک یا یون هیپوکلریک مؤثر نیستند.

در صورتی که کلرزنی آب به حدی باشد که تمام آمونیاک بر تری کلرامین تبدیل شود یا به نیتروژن یا گازهای دیگر اکسید شود به عنوان «نقطه شکست کلرزنی» اطلاق می شود. شکل 1 منحنی نقطه شکست کلرزنی را نشان می دهد. پیش از نقطه شکست «کلر ترکیبی» (مونوکلرامین بعلاوه دی کلرامین) محصول غالب است. در سیستم های گندزدایی که در آن از کلرامین استفاده می شود هدف این است که پیش از نقطه شکست در اوج منحنی باقی بماند. اگر مقدار آمونیاک واکنش ناپذیر، به حداقل برسد، مونوکلرامین، بر کلرامین غالب خواهد شد.

پس از نقطه شکست، کلر آزاد (اسید هیپوکلریک بعلاوه هیپوکلریک) گندزدای غالب می باشد. به طور معمول کلر آزاد باقی مانده برای نگهداری حداقل سطح mg/L Cl₂ 0.2 در سراسر سیستم توزیع تنظیم می شود.

اهمیت نقطه شکست کلرزنی در منترل طعم و بو و افزایش کارایی میکروب کشی نهفته است. قدرت کشتن کلر در سمت راست 25 مرتبه بیشتر از قسمت چپ نقطه شکست می باشد. از این رو، حضور کلر آزاد باقی مانده یک شاخص گندزدایی مناسب است. شکل منحنی نقطه شکست به زمان تماس، دمای آب، غلظت آمونیاک و کلر و pH بستگی دارد.

اخیراً استفاده از مونوکلرامین به عنوان ماده گندزدا برای آب آشامیدنی به علت نگرانی از شکل گیری محصولات جانبی بواسطه کلرزنی هنگام استفاده از گندزدایی کلر آزاد مورد توجه قرار گرفته است. در گندزدایی کلرامیناسیون، مونوکلرامین از واکنش آمونیاک و اسید هیپوکلریک تشکیل می شود. به طور کلی آمونیاک به منظور جلوگیری از شکل گیری ترکیبات آلی کلرزنی که توانایی ایجاد طعم و بوی قابل اعتراضی را دارد، اضافه می شود.

امروزه در سراسر ایالات متحده پساب فاضلاب ها جهت از بین بردن پاتوژن ها کلرزنی و سپس پیش از تخلیه کلرزدایی می شوند.

تحقیقات نشان می دهد که پساب کلرزنی شده برای زندگی آبزیان سمی است و مقدارمجاز کلر باقی مانده در پساب های نهایی در حدود 0.002 تا 0.05 mg/L می باشد. موقع کلرزدایی قبل از ورود این پساب های به آب های دارای آبزیان، باید میزان کلر آزاد باقی مانده به صفر برسد.

کلرزدایی توسط دی اکسید سولفور (SO₂) رایج ترین روش معمول برای به صفر رساندن کلر آزاد باقی مانده پساب می باشد. همچنین سدیم بیسولفات و سدیم متابیسولفات به منظور کلرزدایی شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته اند. در روش کلرزدایی با استفاده از SO₂، ابتدا [اسید گوگرد] تشکیل می شود.

پس [اسید گوگرد] با انواع کلر باقیمانده واکنش می دهد.

این عمل با مصرف بیش از حد SO₂ سطح آن را در پساب خروجی تا 5 mg/L می رسد، معمول است. این عمل کاهش گونه های کلر باقی مانده را تضمین می کند.

نکات مهر در میزان کلر باقی مانده آب

لوله کشی های مربوطه به آب مورد نیاز کلرزنی باید به نحوی طراحی شود که از آٖلوده شدن آب تصفیه شده جلوگیری شود. در کلیه تصفیه خانه هایی که آب سطحی را تصفیه می کنند، سیستم پیش کلرزنی و کلر زنی نهایی باید مستقل از یکدیگر باشد تا از برگشت آب نیمه تصفیه شده به آب تصفیه شده جلوگیری شود. لوله آب ورودی به هریک از وسایل اختلاط آب و کلر باید مستقل ، مجهز به شیر قطع و وصل باشد. یک شیر اصلی برای قطع و وصل این وسایل مجاز نیست.

لوله های که برای انتقال گاز یا مایع کلر تحت فشار پیش بینی می شود، باید از جنس فولاد بدون درز طبق مشخصات Schedule 80  با جنس مصوب دیگری (به استثنا لوله های pvc)  در نظر گرفته می شوند. برای انتقال محلول کلر باید از لوله ها و متعلات لاستیکی ، پلی اتیلنی استفاده گردد.