Langkah-langkah respons untuk kontaminasi mikroba dalam operasi reverse osmosis
Langkah-langkah respons untuk kontaminasi mikroba dalam operasi reverse osmosis
01 Sterilisasi klorin
Efektivitas klorin tergantung pada konsentrasi klorin, waktu kontak dan pH air.
Ini sering digunakan untuk mensterilkan air minum, dan konsentrasi klorin residu umum adalah 0,5ppm.
Dalam pengolahan air industri, kontaminasi mikroba pada penukar panas dan filter pasir dapat dicegah dengan mempertahankan konsentrasi klorin sisa dalam air di atas 0,5-1,0ppm. Jumlah dosis klorin tergantung pada kandungan bahan organik dalam pengaruhnya, karena bahan organik akan mengkonsumsi klorin.
Pengolahan air permukaan biasanya memerlukan desinfeksi klorin di bagian pretreatment reverse osmosis untuk mencegah kontaminasi mikroba. Metodenya adalah dengan menambahkan klorin pada asupan air dan mempertahankan waktu reaksi 20-30 menit untuk menjaga sisa klorin 0,5-1,0ppm di seluruh konsentrasi pipa pretreatment. Namun, harus dideklorinasi secara menyeluruh sebelum memasuki elemen membran untuk mencegah membran teroksidasi dan rusak oleh klorin. (1) Reaksi klorinasi
Disinfektan yang mengandung klorin yang umum digunakan adalah gas klorin, natrium hipoklorit atau kalsium hipoklorit. Dalam air, mereka dengan cepat menghidrolisis menjadi asam hipoklorit.Cl2 + H2O → HClO + HCl (1)NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)Ca(ClO)2 + 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2 (3)
Asam hipoklorit dalam air menguraikan ion hidrogen dan ion hipoklorit:
HClO←→ H+ + ClO- (4)
Jumlah Cl2, NaClO, Ca (ClO) 2, HClO dan ClO – disebut klorin bebas (FAC) atau sisa klorin residu (FRC), dan dinyatakan dalam mg / LCl2.
Klorin bereaksi dengan amonia dalam air untuk membentuk kloramin, yang disebut klorin gabungan (CAC) atau klorin residu gabungan (CRC), dan jumlah klorin residu dan klorin gabungan disebut klorin residu total (TRC)
TRC = FAC + CAC = FRC + CRC (5)Efisiensi bakterisida sisa klorin berbanding lurus dengan konsentrasi HClO yang tidak terurai. Efek bakterisida asam hipoklorit adalah 100 kali lebih tinggi daripada hipoklorit, dan proporsi asam hipoklorit yang tidak terdisosiasi meningkat dengan penurunan nilai pH.
Pada pH = 7,5 (25 ° C, TDS = 40mg / L), hanya 50% dari sisa klorin ada sebagai HClO, tetapi pada pH = 6,5, 90% adalah HClO. Proporsi HClO juga meningkat dengan penurunan suhu. Pada 5 ° C, fraksi molekul HClO adalah 62% (pH = 7,5, TDS = 40mg / L). Dalam air salinitas tinggi, proporsi HClO sangat kecil (ketika pH = 7,5, 25 ° C, 40000mg / L TDS, rasionya sekitar 30%).
(2) Jumlah dosis klorin
Bagian dari klorin yang ditambahkan bereaksi dengan nitrogen amonia dalam air untuk membentuk klorin gabungan sesuai dengan langkah-langkah reaksi berikut:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monokloramin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dikloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trikloramin) + H2O (8)
Reaksi di atas terutama tergantung pada pH dan rasio massa klorin / nitrogen. Kloramin juga memiliki efek bakterisida, tetapi lebih rendah dari klorin.
Bagian lain dari gas klorin diubah menjadi klorin tidak aktif. Jumlah klorin yang dibutuhkan untuk bagian ini tergantung pada zat pereduksi seperti nitrit, klorida, sulfida, besi besi dan mangan. Reaksi oksidasi bahan organik dalam air juga mengkonsumsi klorin. (3) Klorinasi air laut
Berbeda dengan keadaan di air payau, air laut biasanya mengandung sekitar 65 mg/L bromin. Ketika air laut secara kimia diolah dengan klorin, bromin akan cepat bereaksi dengan asam hipoklorit untuk menghasilkan asam hipobromosa
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Dengan cara ini, ketika air laut diolah dengan klorin, efek bakterisida terutama HBrO, bukan HClO, dan asam hipobromosa akan terurai menjadi ion hipobromit.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Tingkat dekomposisi HBrO lebih rendah dari HClO. Pada pH = 8, hanya 28% HClO yang tidak akan terurai, tetapi 83% HBrO tidak akan terurai.
Untuk air laut dalam kondisi pH tinggi, efek bakterisida masih lebih baik daripada di air payau. Asam hipobromosa dan ion hipobromit akan mengganggu penentuan sisa klorin, yang termasuk dalam nilai terukur sisa klorin.
02 Perawatan sterilisasi dampak
Perawatan kejut melibatkan penambahan biosida untuk membalikkan osmosis atau air umpan nanofiltrasi untuk jangka waktu terbatas dan selama operasi normal sistem pengolahan air. Sodium bisulfit sering digunakan untuk tujuan perawatan ini. Umumnya, 500-1000ppm NaHSO3 ditambahkan selama sekitar 30 menit.
Perawatan syok dapat dilakukan secara berkala secara berkala, misalnya, setiap 24 jam sekali, atau ketika pertumbuhan biologis dicurigai. Air produk yang dihasilkan selama perlakuan kejut ini akan mengandung 1-4% dari konsentrasi natrium bisulfit yang ditambahkan.
Tergantung pada penggunaan air produk, dapat diputuskan apakah air produk selama sterilisasi kejut harus didaur ulang atau dibuang. Sodium bisulfit lebih efektif melawan bakteri aerob daripada mikroorganisme anaerob. Oleh karena itu, penggunaan sterilisasi kejut harus dievaluasi dengan cermat terlebih dahulu. 03 Disinfeksi berkala
Selain terus menambahkan fungisida ke air baku, sistem ini juga dapat dibersihkan secara teratur untuk mengendalikan kontaminasi biologis. Metode perawatan ini digunakan pada sistem dengan bahaya biofouling sedang, tetapi dalam sistem dengan bahaya biofouling tinggi, desinfeksi hanya merupakan tambahan untuk perawatan biosida berkelanjutan.
Disinfeksi preventif lebih efektif daripada desinfeksi korektif karena bakteri yang terisolasi lebih mudah dibunuh dan dihilangkan daripada biofilm tebal yang sudah tua.
Interval desinfeksi umum adalah sebulan sekali, tetapi sistem dengan persyaratan kebersihan yang ketat (seperti air proses farmasi) dan air baku yang sangat tercemar (seperti air limbah) mungkin sekali sehari. Tentu saja, umur membran dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi bahan kimia yang digunakan. Setelah desinfeksi intens dapat memperpendek umur membran.04 Sterilisasi ozon
Ini lebih mengoksidasi daripada klorin, tetapi terurai dengan cepat, sehingga perlu dipertahankan pada tingkat tertentu untuk membunuh mikroorganisme. Pada saat yang sama, ketahanan ozon dari peralatan yang digunakan juga harus dipertimbangkan, dan stainless steel biasanya harus digunakan.
Untuk melindungi elemen membran, ozon harus dihilangkan dengan hati-hati, dan iradiasi UV dapat berhasil mencapai tujuan ini.05 Iradiasi UVsinar UV 254nm terbukti bersifat bakterisida. Ini telah digunakan di pabrik air kecil. Itu tidak memerlukan bahan kimia untuk ditambahkan ke air. Persyaratan perawatan peralatan rendah. Hanya pembersihan berkala atau penggantian lampu uap merkuri yang diperlukan.
Namun, penerapan pengobatan penyinaran UV sangat terbatas dan hanya cocok untuk sumber air yang lebih bersih, karena koloid dan bahan organik akan mempengaruhi penetrasi radiasi optik.06 Natrium bisulfitKetika konsentrasinya mencapai 50mg/L pada influen sistem desalinasi air laut, efektif dalam mengendalikan pencemaran biologis. Dengan cara ini, kontaminasi koloid juga dapat dikurangi.
Keuntungan tambahan dari asam sulfat adalah bahwa hal itu tidak memerlukan penambahan asam untuk mengontrol kalsium karbonat karena reaksi asam asam sulfat untuk menghasilkan ion hidrogen.
HSO3- → H+ + SO42-
