Technologie pro recyklaci vody

Typ procesu

Dezinfekční procesy

Skupina technologií

Chemická dezinfekce

Název procesu

Plynný chlor

Popis technologie

Klasický a široce rozšířený postup desinfekce plynným chlorem (Cl₂) používaný pro všechny druhy vod. Plynný chlor se rozpouští ve vodě a hydrolyzuje se za vzniku kyseliny chlorné (HClO) a chlorovodíkové (HCl). Kyselina chlorná (a chlornany - ClO^-) má silné oxidační účinky, které jsou důvodem jejích dezinfekčních vlastností (dezintegrace buněčných stěn, změny v permeabilitě membrán, změny buněčné protoplazmy, poškození nukleových kyselin).

Ačkoli se jedná o relativně levný, jednoduchý a účinný způsob dezinfekce, od použití plynného chloru se masivně upouští z několika hlavních důvodů: 

1. Chlor je vysoce toxický a korozivní a jeho transport a skladování stejně jako manipulace na úpravně vody jsou tedy problematické.
2. Toxicita chloru přináší problémy administrativního a legislativního charakteru při jeho použití.
3. Chlor reaguje s organickými látkami přítomnými ve vodě za vzniku toxických (také karcinogenních a mutagenních) a často výrazně páchnoucích produktů.
4. Zbytkový chlor je toxický pro organismy v povrchových vodách.

Tvorbě chlorovaných produktů, které vznikají reakcí volného chloru s organickými látkami, lze částečně zabránit, pokud se nejprve připravý chloramin, který je následně dávkován jako desinfekční činidlo. Dalším důležitým způsobem eliminace chlorovaných látek je zařazení dechlorace, tj. dávkováním redukované látky (např. oxid siřičitý nebo siřičitan sodný), která spotřebuje zbytkový volný chlor.

Aktuálnost

stávající běžná

Vhodné pro srážkové vody

ano

Typické reaktory a jejich uspořádání

Chlor se skladuje v kapalném stavu a může být jako kapalný i dávkován, popř. je odpařován, míchán s vodou a dávkován přes difuzér. Vlastní chlorace probíhá u odpadních a znečištěných vod nejčastěji v reaktorech s pístovým tokem (otevřené i uzavřené nádrže). U čistých vod lze dávkovat přímo do potrubí.

Typické schéma

Cílené znečištění

Mikroorganismy všeho druhu.

Typické koncentrace cílového znečištění

Např. pro koliformní bakterie až do 10¹⁰ KTJ/l.

Kritické parametry

Dávka chloru se řídí kvalitou odpadní vody a požadavky na výstup a může se pohybovat od 0,1 do 30 mg/l.

Kritická je doba kontaktu, která se typicky pohybuje od 30 do 120 min.

Inhibiční vlivy

Proces je obecně inhibován přítomností redukovaných látek anorganických (Fe²⁺, Mn²⁺, N_amon, S^2-, ...) i organických.

Přítomnost organických látek je problematická vzhledem k tvorbě toxických a zapáchajících chlorovaných produktů.

Další relevantní parametry

teplota a pH upravované vody

Dosažitelné koncentrace cílového znečištění

Podle dávky Cl₂ (0,01 - 30 mg/l) a kvality vstupní vody lze dosáhnout až méně než 2 KTJ/100 ml (koliformní bakterie). Proz nečištěné proudy lze dosáhnout horších výsledků (městské odpadní vody - 16-30 KTJ/100 ml, odtok z aktivace - 13 - 17 KTJ/100 ml).

Hygienizační funkce

ano

Investiční náklady

Především plynové hospodářství a relativně velkých chloračních bazénů u odpadních vod.

Prostorová náročnost

Odvíjí se od potřebné doby kontaktu (30 - 120 min). Podstatná je i velikost plynového hospodářství. Vzhledem k tomu, že kritickým bodem je rychlost odparu Cl₂, je důležité použít vhodný výparník což minimalizuje množství tlakových lahví, které musí být současně připojeny.

Bezpečnostní rizika

Cl₂ je mimořádně toxický a korozivní plyn. Při nakládání s ním je třeba splnit řadu bezpečnostních a administrativních pravidel.

Energetická náročnost

Nízká

Náročnost na obsluhu

Nenáročné, relativně jednoduché a dobře automatizovatelné řízení.

Provozní náklady

Relativně nízké vzhledem k nízké ceně plynného chloru.

Chemikálie

Plynný chlor, dechlorační činidla (HSO₃^-, Na₂SO₃), pitná voda.

Měření a regulace

Dávka Cl₂ je on-line řízena průtokem vstupní vody. Dávka dechloračního činidla je určována na základě měření koncentrace volného chloru na výstupu.

Vyžadovaná předúprava

Čím je nižší koncentrace organických látek a redukovaných anorganických látek, tím je chlorace účinnější.

Vyžadované dočištění

Dechlorace by měla být součástí zařízení. Pokud vznikají chlorované produkty, je třeba je odstranit (např. adsorpce).

Typická průmyslová odvětví

Všechna

Tchobanoglous, G., et al. (2014). Wastewater engineering: treatment and resource recovery. New York, NY, McGraw-Hill Education.