Расчет гипохлорита натрия для обеззараживания питьевой воды

Гипохлорит натрия всё чаще используется для дезинфекции питьевой воды. Он безопасен в применении, его транспортировка и хранение не требуют дополнительных мер безопасности. Такой метод обеззараживания часто практикуется в системе распределения воды небольшого предприятия или домохозяйства. Перед использованием гипохлорита натрия нужно разобраться в его особенностях и методах расчёта необходимой концентрации.

Обеззараживание питьевой воды гипохлоритом натрия

Хлор содержится в 5 различных кислотах – бескислородной соляной, хлорноватистой, хлористой, хлорноватой и хлорной. У каждой есть свои особые свойства. Хлорноватистая кислота в плане действия считается наиболее слабой, однако среди её преимуществ стоит выделить превосходные дезинфицирующие свойства. Из-за неустойчивости соединения используется не сама кислота, а её соли, среди которых гипохлорит калия, гипохлорит натрия и гипохлорит кальция.

В обычных условиях эти соли являются твердыми кристаллами, которые разлагаются при нагревании, при этом выделяют свободный хлор. Они широко используются в медицинской отрасли, промышленности, различных видах хозяйства. Для обработки воды применяется гипохлорит натрия, соль позволяет удалить из неё вредные вещества и микроорганизмы.

Нормативные требования к обеззараживанию воды

Применение гипохлорита натрия для обеззараживания питьевой воды регламентируется несколькими нормативными документами. Основные требования изложены в СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» и СанПиН 2.1.3684-21, которые устанавливают предельно допустимые концентрации химических веществ в питьевой воде.

Согласно действующим нормам, остаточное содержание свободного хлора в питьевой воде должно составлять 0,3-0,5 мг/л, а связанного хлора – 0,8-1,2 мг/л. Превышение этих показателей недопустимо, так как может привести к образованию побочных продуктов хлорирования и ухудшению органолептических свойств воды.

Производство и применение гипохлорита натрия осуществляется в соответствии с ГОСТ 11085-2023 «Натрия гипохлорит. Технические условия». Стандарт регламентирует концентрацию активного хлора, массовую долю щёлочи и другие параметры качества раствора.

При проектировании систем дозирования необходимо учитывать, что эффективность обеззараживания зависит от времени контакта хлора с водой (контактная ёмкость должна обеспечивать не менее 30 минут), pH воды (оптимальный диапазон 6,5-7,5) и температуры. Соблюдение этих требований гарантирует микробиологическую безопасность питьевой воды при минимальном образовании токсичных побочных продуктов.

Определение концентрации раствора

Перед тем, как выполнить расчет гипохлорита натрия для обеззараживания питьевой воды, нужно определиться с концентрацией в насосе, отвечающем за дозировку. Для этого нужно узнать предел растворимости при определённой температуре, воспользовавшись справочником Лурье. Это приобрело особую важность в последнее время, когда значительно повысилась точность дозирования в насосном оборудовании. Использование рабочих растворов с высокой концентрацией обусловлено сложностями в нахождении подходящего места для установки крупных емкостей.

Концентрация действующего вещества также зависит от материала проточной части. Чаще всего это полипропилен с уплотнениями из этилен-пропилена. Дозирующие головки изготавливаются из поливинил-хлорида с уплотнениями из политетрафторэтилена PTFE (Teflon) или нержавеющей стали, что обеспечивает их длительную эксплуатацию.

О стойкости материала и уплотнений узнать можно из таблицы совместимости. По ним можно определить, что при температуре до 40 градусов материалы демонстрируют хорошую совместимость с раствором гипохлорита натрия с концентрацией не более 2% по активному хлору. Некоторые производители уверяют, что их оборудование способно работать с большей концентрацией, но практика часто это опровергает.

Как сделать расчёт гипохлорита натрия для обеззараживания питьевой воды

В качестве примера выполним расчет гипохлорита натрия для обеззараживания питьевой воды с концентрацией 2%, то есть 2 мг/л. Для расчётов возьмём плотность рабочего раствора 1130 г/л и расход воды 10 000 л/ч. Путём несложных подсчётов можно определить, что каждый час будет требоваться 0,88 литров рабочего раствора. В сутки насос должен выдавать 21,23 литра.

Товарный раствор имеет плотность 1260 г/л, а его концентрация составляет 15%. Нужно посчитать, сколько нужно товарного раствора для получения рабочей смеси.  Первым делом нужно вычислить массу, она будет составлять 113 000 г. Количества хлора в нём составит 2260 г (нужно массу умножить на концентрацию и разделить на 100). Масса товарного раствора составляет 15 066 г. Для определения объёма товарного раствора, который требуется для получения рабочего раствора, нужно разделить его на плотность рабочего раствора. В результате получим, что понадобится 11,9 л товарного раствора.

Преимущества применения гипохлорита натрия

Эксперты считают, что очистка воды гипохлоритом натрия безопаснее хлора.

Во-первых, хлор является токсичным веществом, часто при транспортировке он становится причиной серьёзных аварий.

Во-вторых, постоянно ужесточаются законы относительно обращения с хлористыми соединениями.

Использование гипохлорита натрия не входит под надзор Федеральной службы экологического, технологического и атомного надзора. Эффективность этого соединение неоднократно проверялась на практике.