Хлорирование воды

Современные требования к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения предусматривают уничтожение болезнетворных бактерий, находящихся в природных водах. Бытовые сточные воды перед выпуском их в водоем, также подвергаются обеззараживанию. Из всех методов обеззараживания наиболее распространенным является обработка воды газообразным хлором и его производными – гипохлоритом, двуокисью хлора и др. Хлорирование обеспечивает надежное обеззараживание. Перед хлорированием воду подвергают коагулированию и освобождают от взвешенных и коллоидных частиц в отстойниках и на фильтрах.

Сущность обеззараживающего действия хлора заключается в окислении веществ, входящих в состав протоплазмы клеток бактерий, в результате чего последние гибнут. Наиболее чувствительны к хлору бациллы брюшного тифа, дизентерии и холерные вибрионы. На разрушение бактериальных клеток расходуется малая доза хлора, большая часть его вступает в реакцию с разнообразными органическими и минеральными примесями. Количество хлора, расходуемое на уничтожение бактерий и окисление различных примесей, составляет хлоропоглощаемость воды (мг/л). Для получения бактерицидного эффекта необходимо правильно подобрать дозу хлора и обеспечить его контакт с водой в течение 30 мин. Взаимодействий воды с хлором (гидролиз хлора) протекает по уравнению:

.

Полученная хлорноватистая кислота HClO может диссоциировать либо с образованием гипохлоритного иона

либо с образованием атомарного кислорода

обладающих сильными окислительными свойствами.

На практике при определении необходимой дозы хлора для обеззараживания исходят из хлоропотребности воды, включающей хлоропоглощаемость ее и некоторый избыток хлора, обеспечивающий в течений заданного отрезка времени бактерицидный эффект. Для сохранения бактерицидных свойств во время транспортировки воды потребителю концентрация остаточного хлора в воде после 30-минутного контакта должна быть не менее 0,3–0,5 мг/л.

Для выполнения работы студенту выдается проба исходной воды.

Определение оптимальной дозы хлора при обеззараживании воды

Для характеристики поведения воды при нормальном хлорировании необходимо установить зависимость остаточного хлора от дозы введенного при контакте хлора с водой в течение 30 мин. Для этого в четыре–пять плоскодонных колб наливают 100 мл исследуемой воды и с интервалами 5–8 мин приливают в них мерной пипеткой хлорную воду с концентрацией активного хлора 0,1 мг в 1 мл. Доза хлора ус­танавливается руководителем от 1 до 3 мг/л. Соответственно в каж­дую колбу вводится 1; 1,5; 1,75; 2,0; 2,5 мг/л или другие возмож­ные вариации. Колбы взбалтывают и закрывают пробками. Так как время контакта хлора с водой во всех колбах должно быть равным 30 мин, то через 6–10 мин после приливания раствора хлорной воды в последнюю колбу приступают к определению остаточного хлора в первой колбе. В каждой колбе остаточный хлор определяют через 5 мин.

Определение остаточного хлора в воде производится следующим образом: в 100 мл исследуемой воды добавляют 5 мл 10%-ного раствора йодистого калия (KJ), 5 мл буферной смеси с рН 4,6 (смесь равных объемов нормальных растворов уксусной кислоты и уксусного натрия) и 1 мл 1%-ного раствора крахмала. При наличии активного хлора в воде происходит посинение раствора, так как хлор вытесняет из йодистого калия йод:

,

или в ионном виде

.

Выделившийся йод окрашивает крахмал в синий цвет. К посиневшему раствору прибавляют по каплям из бюретки 0,001 н-раствор тиосульфата натрия (гипосульфита) до обесцвечивания раствора. Реакция протекает то уравнению

или в ионном виде

.

Обесцвечивание раствора наступает в тот момент, когда весь йод связывается тиосульфатом натрия; йодистый натрий и тетратиосульфат натрия, образующийся в результате реакции, окрашивания с крахмалом не дает. Содержание активного хлора вычисляют по формуле:

мг/л, (6.2)

где V₁ – количество раствора тиосульфата натрия, затраченного на титрование исследуемой пробы, мл; N – нормальность раствора тиосульфата натрия; V₂ – объем исследуемой воды, взятой для титрования, мл.

Все результаты опыта сводят в табл. 6.2.

По этим данным составляют график "Доза хлора – остаточный хлор". По нему определяют дозу введенного хлора, которая обеспечи­вает 0,5 мг/л остаточного хлора.

Таблица 6.2

Наименование	Номер колб
	1	2	3	4	5
Доза хлора, мг/л
Количество раствора хлорной извести, соответствующее расчетной дозе хлора, мл/на 100 мл
Остаточный хлор ДОПТ , мг/л

По полученным данным определяют показатель хлорируемости по формуле:

. (6.3)