ضدعفونی آب با کلر
وقتی آب از مراحل مختلف تصفیه می گذرد بسته به اینکه به چه مصرفی می رسد باید در حد لازم ، ضد عفونی شود . برای مثال آب آشامیدنی بعد از تغذیه و حذف مواد معلق و محلول در آن باید از هرگونه آلودگی میکروبی نیز به دور باشد و از نظر بهداشتی و سلامتی هرگونه خطری برای مصرف کننده داشته باشد .
روشهای نوین گندزدایی آب
از بین و یا غیر فعال کردن موجودات زنده ذره بینی و میکرو ارگانیسم های بیماری زا با عنوان ضد عفونی کردن آب شناخته می شود. عمل ضد عفونی کردن با روش های زیر قابل اجرا است :
- الف) ضد عفونی کردن با مواد شیمیایی که شامل افزودن کلر و ترکیبات آن، برم، ید و ازن است.
- ب) ضد عفونی کردن با عوامل فیزیکی از جمله گرما، اشعه ماورا بنفش و اشعه گاما .
متداولترین گندزداهای مصرفی در صنعت تصفیه آب عبارتند از کلر، دی اکسید کلر آمین ها، ازن، پرمنگنات پتاسیم، پرتو ماوراء بنفش. البته یکی از مهمترین عوامل برای ارزیابی کارایی گندزداهای انتخابی ، توانایی آن در حفظ و نگهداری کیفیت میکروبی در سیستم توزیع آب است.
گندزدای باقیمانده ممکن است برای حفاظت سیستم توزیع در برابر رشد مجدد میکروبی به کار گرفته شود . به همین دلیل بعضی از گندزدا ها مانند ازن یا پرتو ماورا بنفش به عنوان گندزدای اولیه استفاده می شود و در صورت کاربرد به صورت گندزدایی اولیه به گندزدایی ثانویه ای مانند کلر یا کلر آهن برای دستیابی به باقیمانده ای در سیستم توزیع نیاز است .
دلایل ضدعفونی آب
بر اساس بررسی های انجام شده مشخص شده است که اکثریت سیستم های آب سطحی و یا زیرزمینی از کلر به عنوان گندزدای استفاده می کنند که چهار خاصیت مهم و محوری کلر عبارتست از
- به طور موثر محدوده وسیعی از پاتوژنها ( عوامل بیماری زا ) موجود در آب را غیر فعال می سازد .
- در آب باقیمانده ای به جا می گذارد که به راحتی قابل اندازه گیری و کنترل است .
- اقتصادی است
- دارای کاربرد وسیع و موفقیت آمیز در بهبود راهبری تصفیه آب است (علیرغم خطرات ناشی از کاربرد کلر و حمل و نقل آن، بخصوص گاز کلر، همچنان به عنوان رکورد عالی ایمنی باقیمانده است )
البته موارد در خصوص کاربرد کلر وجود دارد که روی استفاده آن موثر است از قبیل :
- کلر با بعضی ترکیبات طبیعی معدنی و آلی در آب برای تولید محصولات جانبی گندزدایی ناخواسته واکنش می دهد .
- میزان های تزریق بالای کلر می تواند باعث مشکلات طعم و بو گردد .
شیمی کلر
به طور متداول کلر برای گندزدایی در یکی از سه شکل : کلر گازی، هیپو کلریت سدیم( آب ژاول) و یا هیپو کلریت کلسیم ( پرکلرین ) به کار برده می شود که برای هر یک توضیح مختصری در زیر ارائه شده است .
گاز کلر
گاز کلر در آب به سرعت به شکل هیپوکلریت (HOCL) هیدرولیز می شود . رابطه زیر واکنش هیدرولیز را نشان می دهد :
توجه داشته باشید که افزایش گاز کلر به آب PH آب را به دلیلی یون هیدروژن کاهش می دهد. اسید هیپو کلرو اسید ضعیفی است ) آن حدود 5.7) و بنا براین مطابق رابطه زیر مقدار کمی از آن به یون های هیدروژن و هیپو کلریت تجزیه می شود .
در محدوده PH 8.5 – 6.5 این تجزیه نا تمام است و هرگونه HOCL و OCL-تا حدودی حضور دارند. در PH کمتر از 6.5 تجزیه HOCL بیشتر از OCL است، کلر زنی در PH کمتر ترجیح داده می شود .
هیپو کلریت سدیم
هیپو کلریت سدیم هنگام حل شدن گاز کلر در محلول هیدروکسید سدیم تولید می شود. معمولا محلول هیپو کلریت سدیم حاوی 12.5 درصد کلر موجود است. به طور متداول یک گالن محلول 12.5 درصد هیپو کلریت سدیم معادل یک پیوند کلر است . واکنش هیپوکلریت سدیم و آب در زیر نشان داده شده است .
رابطه فوق نشان می دهد که کاربرد هیپوکلریت سدیم در آب مشابه هیدرولیز گاز کلر، هیپو کلرو تولید می کند . البته برخلاف هیدرلیز کلر، افزایش هیپوکلریت سدیم به آب یون هیدرو کسیل تولید کرده که باعث افزایش PH آب می گردد. بعلاوه در تولید هیپو کلریت سدیم، هیدروکسید سدیم اضافی استفاده می شود که باعث که باعث افزایش بیشتر PH آب می گردد .
هیپو کلریت کلسیم
هیپوکلریت کلسیم از ترکیب حاصله از انحلال گاز کلر در محلول اکسید کلسیم (آهک) و هیدروکسید سدیم تشکیل می شود . هیپوکلریت کلسیم تجاری به طور متداول حاوی 65 % کلر موجود است . این بدین معنی است که 1.5 پوند هیپوکلریت کلسیم معادل یک پوند کلر است . واکنش هیپوکلریت کلسیم و آب مطابق رابطه زیر است :
که در رابطه فوق نشان می دهد که کاربرد هیپو کلریت کلسیم در آب مشابه هیدرولیز گاز کلر اکسید هیپو کلرو تولید می کند و مشابه محلول هیپوکلریت کلسیم، افزایش هیپوکلریت کلسیم به آب یون هیدروکسید تولید کرده که باعث افزایش PH آب می گردد .
کلر آزاد
مطابق تعریف کلری که در آب به صورت یون هیپوکلریت (OCL-) و اسید هیپوکلرید ( HOCL) موجود باشد بنام کلر آزاد AVAILABLE FREE CHLORINEنامیده می شود .
کلر ترکیبی
اگر آبی دارای ترکیبات ازت بخصوص آمونیاک باشد کلر می تواند با آنها ترکیب شده و کلر و آمین به وجود آورد ( توجه شود که وجود ترکیبات ازت یکی از مهم ترین عوامل آلودگی آب است). کلر که در آب به صورت کلر آمین موجود باشد بنام کلر ترکیبی COMBINIED REIDVAL CHLORINE نامیده می شود.
کلر باقیمانده
مجموع کلر آزاد و کلر ترکیبی را کلر باقیمانده می گویند که در آزمایشگاه با استفاده از ین و قابل اندازه گیری است که میزان آن مطابق استاندارد WHO و ایران باید 0.5-0.8 mg/l باشد.
مکانیسم کشته شدن میکروب ها بوسیله کلر
راجع به اثر گندزدایی کلر و ترکیباتش سه عقیده مهم زیر بیان شده است :
الف ) سابقا عقیده داشتند ورود کلر به آب طبق رابطه زیر اکسیژن نوزاد تولید کرده و همین اکسیژن می تواند میکروب ها را از بین ببرد .
بدلیل اینکه پاره ای از ترکیبات کلر مانند آمین ها هم اگر به آب اضافه شوند خاصیت میکروب کشی دارند بدون اینکه اکسیژنی در محیط به وجود آورند لذا این نظریه تقریبا غیر قابل قبول اعلام شده است.
ب) بعضی ها معتقدند که گاز کلر و یا ترکیبات کلر دار ممکن است از جداره سلولهای میکروب نفوذ کرده و باعث از بین رفتن آنزیم های موثر در متابولیسم میکروب شوند .
ج) ممکن است کلر با لیپید ها و پروتئین های جدار سلول ایجاد نوعی سم که در کشتن میکروب موثر است نماید
عوامل موثر در کلریناسیون
- زمان مجاورت : بدلیل اینکه اثر ضد میکروبی کلر آنی و فوری نیست باید مدتی آب با آن مجاورت داشته باشد تا کلیه میکروب های آن از بین برود. از طرفی مقدار تزریقی را طوری در نظر می گیرند که همیشه بعد از گندزدایی آب مقداری از آن به صورت کلر در آب باقی بماند. زمان مجاورت با مقدار کلر تزریق توزیع کلر را بالا می برد.
- درجه حرارت : دما هم در میزان جذب کلر و هم در اثر میکروب کشی آن موثر است هرچه دما بالاتر رود خاصیت ضد میکروبی کلر افزایش خواهد یافت به همین دلیل در حرارت های کم و سرما مقدار بیشتری کلر به آب تزریق می گردد. چنانچه در حرارت 5 درجه سانتی گراد کلر لازم برای گندزدایی آب چهار برابر مقدار مورد لزوم آن در 20 درجه سانتی گراد است .
- PH آب : کلریناسیون در محیط های اسیدی سریعتر از محیط های قلیائی امکان پذیر است. آبهای با 7.2>PH سهل تر از آبهای با 7.6>PH گندزدایی می شوند .
- جنس و شرایط آب : اگر آب دارای مواد معلق باشد قسمتی از کلر تزریقی جذب این مواد می گردد. وجود موادی مثل ترکیبات گوگردی، آهنی، مواد آلی میزان کلر تزریقی لازم را افزایش می دهد.
- تعداد میکروبها : آنچه بنظر می رسد هرچه تعداد میکروبها و مقدار مواد آلی آب بیشتر باشد کلر لازم برای گندزدایی بیشتر است .
- غلظت ماده گندزدایی کننده : هرچه غلظت کلر و ترکیبات آن بالاتر باشد میزان لازم برای گندزدایی کمتر است
دیدگاه‌ها