1. Mechanismus der Natriumhypochlorit-Desinfektion
Natriumhypochlorit ist ein hochwirksames chlorhaltiges Desinfektionsmittel. Seine desinfizierende Wirkung umfasst hauptsächlich die Wirkung von unterchloriger Säure, die Wirkung von entstehendem Sauerstoff und die Chlorierung. Die Oxidation von hypochloriger Säure ist der wichtigste bakterizide Mechanismus chlorhaltiger Desinfektionsmittel.
Chlor-haltige Desinfektionsmittel bilden im Wasser hypochlorige Säure, die auf bakterielle Proteine einwirkt. Hypochlorige Säure kann nicht nur mit der Zellwand interagieren, sondern aufgrund ihrer geringen Molekülgröße und fehlenden Ladung auch in Zellen eindringen und eine Oxidation verursachen oder die Phosphatdehydrogenase zerstören, was zum Zelltod führt.
Es ist erwähnenswert, dass Chlordesinfektionsmittel zwar in der Industrie weit verbreitet sind, viele Wasserwerke jedoch aufgrund der erheblichen Sicherheitsrisiken, die mit der Herstellung, Lagerung, dem Transport und der Verwendung von flüssigem Chlor verbunden sind, den Einsatz von flüssigem Chlor schrittweise reduzieren.
Im Gegensatz dazu bietet die Natriumhypochlorit-Desinfektion die Vorteile einer hohen Sicherheit und einer einfachen Dosierausrüstung. Die Verwendung von Natriumhypochlorit als Ersatz für die Desinfektion mit flüssigem Chlor ist zu einem unumkehrbaren Trend geworden.
2. Vergleich der Natriumhypochlorit-Dosierverfahren
Derzeit kann die Desinfektion mit Natriumhypochlorit auf zwei Arten erreicht werden: Zum einen durch die Verwendung eines Natriumhypochloritgenerators zur Online-Herstellung von Natriumhypochloritlösung; die andere Möglichkeit besteht darin, eine vor-vorbereitete Natriumhypochloritlösung zu verwenden.
Unabhängig von der verwendeten Dosiermethode/dem verwendeten System hat jede ihre Vor- und Nachteile. Die Desinfektionswirkung und die Kosten pro Tonne aufbereitetem Wasser unterscheiden sich bei beiden Methoden nicht wesentlich.
Daher wird in Gebieten mit einem ausreichenden Angebot an vorgefertigten Chemikalien (drei oder mehr Lieferanten, die die Anforderungen erfüllen) empfohlen, gekaufte vorgefertigte Natriumhypochloritlösung zu verwenden. Diese Methode hat vergleichsweise geringere Betriebs- und Wartungskosten, kürzere Bestell- und Bauzyklen für die Ausrüstung und keine besonderen Anforderungen an den routinemäßigen Betrieb und die Wartung.
Für kleine-Wasseraufbereitungsanlagen, insbesondere in Gebieten mit ungünstiger Versorgung und Transport, wird empfohlen, einen Natriumhypochloritgenerator zu verwenden, um die Lösung vor-vor Ort vorzubereiten und hinzuzufügen. Dadurch wird das Risiko einer schlechten Desinfektionswirkung aufgrund einer Zersetzung der Chemikalie bei längerer Lagerung vermieden.
3. Natriumhypochlorit-Dosierung
Die bei der Desinfektion zugesetzte Chlormenge variiert je nach Rohwasserqualität und Desinfektionsanforderungen. Um eine zuverlässige und langanhaltende Desinfektionswirkung zu erzielen, sollte die Dosierung zwei Anforderungen erfüllen:
1) Der „Chlorbedarf“, der verbraucht wird, um Bakterien abzutöten, bestimmte Desinfektionsziele zu erreichen und organische Stoffe zu oxidieren.
2) Das „Restchlor“, das erforderlich ist, um das Nachwachsen von Restbakterien im Wasser zu verhindern. Auch die Restchlorverordnung bietet eine einfache Möglichkeit, die Dosierung zu bestimmen und die Desinfektionswirkung zu beurteilen.
4. Faktoren, die Natriumhypochlorit beeinflussen
1) Die Auswirkung der Natriumhypochlorit-Dosierung auf die Inaktivierungswirksamkeit
Durch Zugabe unterschiedlicher Mengen Natriumhypochlorit zu 1 l Wasserprobe und 30-minütiger Reaktion wurde die Konzentration mithilfe der Membranfiltrationsmethode gezählt. Die Ergebnisse zeigten Folgendes:
Die Desinfektion mit Natriumhypochlorit hat eine sehr gute Inaktivierungswirkung. Bei einer Natriumhypochlorit-Dosierung von 2,5 mg/L wurde eine 100 %ige Inaktivierung erreicht. Um ähnliche Anforderungen wie GB18920-2002 zu erfüllen, kann die optimale Natriumhypochlorit-Dosierung mit 2,5–3,0 mg/L angenommen werden.
2) Einfluss des pH-Werts auf die Natriumhypochlorit-Desinfektion
Bei einer Natriumhypochlorit-Dosierung von 0,5 mg/L sank die logarithmische Inaktivierungsrate der Natriumhypochlorit-Desinfektion mit zunehmendem pH-Wert von 2,03 auf 0,27, was einen Abwärtstrend zeigt.
Dies lässt den Schluss zu, dass das Verhältnis von ClO- zu hypochloriger Säure in Wasser hauptsächlich durch den pH-Wert gesteuert wird. Bei niedrigerem pH-Wert ist der Anteil an unterchloriger Säure höher, was zu einer stärkeren bakteriziden Wirkung führt.
3) Einfluss der Ammoniak-Stickstoff-Konzentration auf die Inaktivierungswirksamkeit
Ammoniakstickstoff reagiert schnell mit Natriumhypochlorit, verbraucht es und erzeugt Monochloramin und Dichloramin. Wenn Chloramin im Wasser vorhanden ist, ist die Desinfektionswirkung relativ langsam und wirkt sich direkt auf die Natriumhypochlorit-Dosierung und die Inaktivierungswirksamkeit aus.
Verwandte Studien haben gezeigt, dass bei Ammoniakstickstoffwerten von 1, 3, 5, 8, 10 und 15 mg/L die Wirkung verschiedener Mengen an Natriumhypochlorit, die 30 Minuten lang zugesetzt werden, auf die Inaktivierungswirkung wie folgt ist:
Wenn der Ammoniakstickstoff kleiner oder gleich 15 mg/L und die Natriumhypochlorit-Dosierung kleiner oder gleich 6,0 mg/L ist, verschlechtert sich die Inaktivierungswirkung der Natriumhypochlorit-Desinfektion mit steigendem Ammoniakstickstoffspiegel; Bei einem Ammoniakstickstoffgehalt von 8 mg/L werden die Bakterien bei einer Natriumhypochlorit-Dosierung von 5,0 mg/L vollständig inaktiviert.