Концентрация хлора в воде: общего, остаточного, активного, свободного, связанного

Химический элемент хлор (Cl) относится к группе галогенов и в чистом виде представляет собой ядовитый газ жёлто-зелёного цвета. Хлор тяжелее воздуха и обладает характерным резким удушающим запахом.

Хлор в воде

Хлор в природе и жизни человека

Ввиду своей чрезвычайно высокой химической активности, в естественной среде хлор в чистом виде не встречается. Наибольшие запасы этого элемента сосредоточены в солях морской воды, содержание хлора в которой достигает 19 грамм на литр.

Хлор выполняет важные функции в жизнедеятельности растений и животных. В организме человека хлор обеспечивает поддержание кислотно-основного равновесия (КОР) плазмы крови, также он содержится в лимфе и входит в состав желудочного сока. Основная часть ионов хлора поступает в организм человека в виде хлорида натрия, содержащегося в пище.

Свободный и связанный хлор

Хлор, введённый в воду в целях обеззараживания, немедленно вступает в реакцию с водой и содержащимися в ней компонентами.

При реакции с водой, хлор образует хлороводород, хлорноватистую кислоту и их соответствующие соли в случае присутствия в воде катионов: хлориды (Cat+ + Cl-) и гипохлориты (Cat+ + СlO). В то же время, в воде практически всегда присутствуют азотосодержащие компоненты органического и неорганического происхождения. Часть введённого в воду хлора реагирует с этими веществами, образуя хлорамины. Хлорамины обладают очень слабым антибактериальным эффектом, в отличие от хлорноватистой кислоты и гипохлорита, которые являются основными дезинфицирующими веществами.

Исходя из более высокой химической активности хлорноватистой кислоты и гипохлоритов, хлор, входящий в состав HClO и её солей, а также ту часть элементарного хлора, который не успел вступить в реакцию, принято называть свободным или свободным активным хлором. К хлору, входящему в состав гипохлоритов иногда применяют термин «потенциально свободный хлор». Соответственно хлор, принявший участие в окислении и вошедший в состав органических и неорганических хлораминов, называют связанным, или связанным активным хлором.

Данные определения носят условный характер, так как во всех соединениях, хлор, строго говоря, связан.

Общий, активный и остаточный хлор

Хлор в воде принимает активное участие в реакциях окисления. В результате реакций, в воде остаётся некоторое его количество. Суммарное количество хлора, остающееся в воде в виде различных соединений, принято называть общим хлором. Общий хлор иногда называют также общим остаточным или остаточным активным хлором. Таким образом, используемая терминология не отличается единообразием.

В состав общего хлора входит свободный и связанный активный хлор.

Область применения хлора и хлорамина

Хлор широко применяется в различных отраслях промышленного производства и в быту. Кроме общеизвестной функции хлора, как средства для обеззараживания воды в водопроводах питьевого назначения и бассейнах, существуют другие сферы его применения:

  • при производстве синтетических материалов – поливинилхлорида и его пластикатов, синтетического каучука;
  • в химической промышленности для производства соляной кислоты, хлорной извести, различных ядохимикатов и удобрений;
  • в металлургической отрасли для хлорирования окислов редкоземельных элементов с целью получения чистых металлов.

Хлорамин относится к неорганическим соединениям – хлоропроизводное аммиака. Хорошо растворяется в воде. Используют хлорамин для следующих целей:

  • в химическом производстве в качестве реагента в реакциях органического синтеза;
  • для очистки воды;
  • для дезинфекции помещений, мебели, медицинских инструментов.

Соединения хлора входят в состав отбеливателей для белья. Роль хлора в процессе отбеливания заключается в том, что при его вступлении в реакцию с водой высвобождается активный кислород, который и обеспечивает отбеливание.

Сточные и природные воды

Природные воды Земли образуют её естественную гидросферу и подразделяются на поверхностные и подземные. Поверхностными водами заполнены реки, болота, озёра, моря, а также каналы и водохранилища. Подземные воды содержатся в полостях и порах земных недр.

Сточные воды по источникам их происхождения делятся на несколько групп:

  • хозяйственно-бытовые, состоящие в основном из канализационных стоков бытовых потребителей:
  • ливневые, содержащие атмосферные осадки – дождевые и талые воды;
  • сельскохозяйственные, включающие в себя растворённые в воде отходы животноводства и дренаж поливных вод;
  • стоки крупных промышленных предприятий.

Стоки хозяйственно-бытового происхождения загрязнены главным образом органикой, а также содержат моющие средства и бытовую химию. Ливневые воды растворяют загрязнения, находящиеся на поверхности почвы, поэтому их состав может быть разнообразным. В стоках животноводческих ферм содержится высококонцентрированная органика, а поливная вода несёт с полей удобрения и ядохимикаты.

Нормы содержания в питьевой воде

Действующие санитарные нормы и правила устанавливают допустимые пределы концентрации остаточного хлора, содержащегося в питьевой водопроводной воде на уровне 0,3-0,5 мг/л. Наличие остаточного активного хлора считается необходимым для нейтрализации загрязнений, которые могут попасть в воду по пути её движения от очистных сооружений до потребителя. Внутренние поверхности распределительных трубопроводов могут служить местом активного размножения патогенной микрофлоры.

Таким образом, при снижении концентрации активного остаточного хлора в воде ниже допустимого уровня 0,3 мг/л не гарантируется полное её обеззараживание.

Предельно допустимая концентрация

Установленная СанПиН предельная концентрация остаточного хлора в водопроводах питьевого назначения и бассейнах составляет 0,5 мг/л. Превышение установленной нормы приводит к изменению органолептических свойств воды – снижению её прозрачности и ухудшению вкусовых качеств. Кроме этого, превышение предельно допустимой концентрации по хлору может оказывать негативные воздействия на здоровье человека, вызывая:

  • отравления, сопровождающиеся нарушением функции различных органов желудочно-кишечного тракта;
  • воспалительные процессы слизистых оболочек;
  • понижение уровня артериального давления, сопровождающееся ухудшением самочувствия, слабостью и головной болью.

Кроме этого, доказаны канцерогенные свойства некоторых хлорорганических соединений, которые могут образовываться в ходе реакции хлора с определёнными органическими загрязнителями.

Обеззараживание сточных вод

Сточные воды содержат большое количество органических веществ, которые создают благоприятную среду для развития бактерий, в том числе патогенных. По этой причине обеззараживание сточных вод является обязательной процедурой, обеспечивающей сохранение экологии естественных водоёмов, воздуха и почвы.

Хлорирование относится к наиболее распространённому способу дезинфекции сточных вод. Концентрация хлора, необходимая для полного обеззараживания сточных вод зависит от технологии, применяемой на очистных сооружениях. СНиП 2.04.03-85 устанавливает следующие значения дозы вводимого хлора:

  • после предварительной механической очистки стоков – 10 г/м3;
  • при использовании механической и химической очистки, эффективности отстаивания более 70% – 5 г/м3;
  • после фильтрования песчаными фильтрами – 2 – 5 г/м3.

Хлорирование

Хлорирование питьевой воды осуществляется на станциях водоподготовки, куда хлор доставляется в сжиженном виде в специальных контейнерах. Для получения газообразного хлора, который применяется для обеззараживания воды, сжиженный газ пропускается через специальные испарительные устройства. Испарители представляют собой большие цилиндрические ёмкости, установленные вертикально, внутри которых расположены змеевики.

Хлор, добавляемый в воду, тщательно перемешивается. После взаимодействия хлора с водой в течение 30 минут или более, концентрация остаточного хлора должна составлять не менее 1,5 г/м3. До процесса хлорирования вода должна пройти предварительную подготовку. Как правило, хлорируется осветлённая вода. Процесс происходит перед её поступлением в резервуар для чистой воды, где вода выдерживается определенное время перед подачей в водопроводную систему.

Применение газообразного хлора для обеззараживания воды имеет ряд преимуществ:

  • такая технология обеззараживания обеспечивает низкую себестоимость процесса;
  • простота проведения процедуры хлорирования;
  • высокая эффективность дезинфекции воды газообразным реагентом;
  • хлор не только уничтожает патогенную микрофлору, но также нейтрализует различные органические и неорганические загрязнители.

Опасна ли водопроводная вода

Водопроводная вода, поступающая в наши квартиры, считается питьевой. Это значит, что в случае соответствия её качества действующим санитарным нормам и правилам, она должна быть полностью пригодна к употреблению без какой-либо дополнительной очистки. Но это в теории. На практике всё не совсем так. Достаточно вспомнить один из распространённых в советское время лозунгов: «Не пей сырую воду!»

Водопроводная вода может быть опасна по нескольким причинам:

  • при несоблюдении технологии хлорирования в воде может быть превышен уровень содержания остаточного хлора;
  • изношенные водоводы, покрытые изнутри толстым слоем многолетних отложений, являются рассадниками бактерий, на нейтрализацию которых может не хватить остаточного активного хлора;
  • в естественном источнике, из которого осуществляется водозабор на питьевые нужды, может содержатся опасное количество различных органических и неорганических соединений.

Объективный показатель качества водопроводной воды – это лабораторный анализ, проводимый на регулярной основе.

Альтернативные способы

Хлорирование – не единственный метод обеззараживания воды. Среди альтернативных способов дезинфекции воды можно выделить следующие:

Ультрафиолетовое обеззараживание. Принцип этой технологии заключается в облучении водного потока ультрафиолетом. Жёсткое облучение ультрафиолетового спектра способно убивать болезнетворные микроорганизмы. Это свойство УФ-лучей широко используется для дезинфекции помещений лечебных учреждений, предприятий общепита.

Ультрафиолетовое обеззараживание воды

Преимущество ультрафиолетового способа обеззараживания перед химическими методами заключается в том, что в воду не вводят реагенты, которые сами по себе могут быть вредными. Однако очищенная таким способом вода может быть вновь загрязнена при транспортировке по водопроводу. Кроме этого, оборудование для УФ – очистки достаточно дорогое и энергоёмкое. Наиболее целесообразно устанавливать такие системы непосредственно у потребителя.

Озонирование. В основе метода – сильные окислительные свойства озона, который вырабатывается специальными установками из воздуха.

Принципиальная схема озонатора воды

Озон является превосходным дезинфектором – не существует устойчивых к озону бактерий, грибков и вирусов. Действие озона происходит в течение нескольких секунд. Недостатки у озонирования те же, что и УФ-метода – высокая стоимость оборудования и низкая остаточная способность к обеззараживанию.

Оценка эффективности

Эффективность применяемой системы очистки воды оценивается по критериям качества, которым соответствует вода, прошедшая ту или иную систему очистки. К таким качествам относятся:

  • эпидемическая безопасность воды, прошедшей очистку;
  • безопасный химический состав;
  • наличие органолептических свойств, присущих питьевой воде.

Контроль качества воды

Качество питьевой воды проверяется путём регулярного забора проб и их лабораторного анализа. Методика отбора проб, регулярность их проведения, а также перечень контролируемых показателей качества регламентированы СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Кто осуществляет

Контроль качества питьевой воды осуществляется лабораториями предприятий, эксплуатирующих системы централизованного водоснабжения. Мероприятия по контролю качества выполняются на основании утверждённых рабочих программ.

Методы определения хлора в воде

Для определения содержания хлора в воде используются анализаторы хлора, использующие различные методы измерения:

  • оптические – фотометрия и колориметрия;
  • йодометрические;
  • хемилюминесцентные;
  • электрохимические.

Фотоколориметрический метод основан на окрашивании раствора при взаимодействии общего хлора со специальными реагентами. Концентрация хлора определяется интенсивностью окраски раствора и её соответствием образцовой цветовой шкале.

В основе йодометрического метода лежит взаимодействие йодида с активным хлором, в результате которого выделяется йод. Титрование йода производится тиосульфатом натрия. По йодометрическому принципу работает анализатор ВАКХ-2000С.

Хемилюминесцентный метод основан на свойстве люминола излучать определённое свечение при воздействии на него хлора в щелочной среде. Концентрация хлора определяется интенсивностью хемилюминесценции. Данный метод реализуется в анализаторе хлора Флюорат-АС-2.

Электрохимические анализаторы измеряют потенциалы электродов, погруженных в исследуемый раствор, которые отображают электрохимические процессы, протекающие в жидкости. На этом методе основаны такие анализаторы как АСХВ/М1031, АХВ-М3, КХВ-2 и другие.

Правовая ответственность

Организации, осуществляющие питьевое водоснабжение обязаны принимать все меры обеспечения потребителей водой надлежащего качества. Оказание услуг этого типа с нарушением требований санитарных правил влечёт за собой административную ответственность, предусмотренную частью 2 статьи 14.4 КоАП РФ. Статья 6.5 того же Кодекса предусматривает ответственность за нарушение санитарно-эпидемиологических требований к воде, правил хозяйственно-бытового водоснабжения.

Adblock
detector