1. Mechanisme van desinfectie met natriumhypochloriet
Natriumhypochloriet is een zeer effectief chloor{0}}houdend desinfectiemiddel. Het desinfecterende effect omvat voornamelijk de werking van hypochloorzuur, de werking van opkomende zuurstof en chlorering. De oxidatie van hypochloorzuur is het belangrijkste bacteriedodende mechanisme van chloor-bevattende desinfectiemiddelen.
Chloor-bevattende desinfectiemiddelen vormen hypochloorzuur in water, dat inwerkt op bacteriële eiwitten. Hypochloorzuur kan niet alleen interageren met de celwand, maar kan vanwege de kleine moleculaire omvang en het gebrek aan lading ook cellen binnendringen om oxidatie te veroorzaken of fosfaatdehydrogenase te vernietigen, wat leidt tot celdood.
Het is vermeldenswaard dat, hoewel chloorontsmettingsmiddelen op grote schaal worden gebruikt in de industrie, veel waterfabrieken hun gebruik van vloeibaar chloor geleidelijk verminderen vanwege de aanzienlijke veiligheidsrisico's die gepaard gaan met de productie, opslag, transport en gebruik ervan.
Desinfectie met natriumhypochloriet heeft daarentegen de voordelen van hoge veiligheid en eenvoudige doseerapparatuur. Het gebruik van natriumhypochloriet ter vervanging van desinfectie met vloeibaar chloor is een onomkeerbare trend geworden.
2. Vergelijking van doseringsprocessen voor natriumhypochloriet
Momenteel kan de desinfectie met natriumhypochloriet op twee manieren worden bereikt: ten eerste door een natriumhypochlorietgenerator te gebruiken om online een natriumhypochlorietoplossing te produceren; de andere is door gebruik te maken van een vooraf-bereide natriumhypochlorietoplossing.
Ongeacht de gebruikte doseermethode/systeem heeft elk zijn voor- en nadelen. Het desinfectie-effect en de kosten per ton behandeld water met de twee methoden zijn niet significant verschillend.
Daarom wordt in gebieden met voldoende voorraad vooraf-bereide chemicaliën (waarbij drie of meer leveranciers aan de vereisten voldoen) aanbevolen een gekochte-bereide natriumhypochlorietoplossing te gebruiken. Deze methode brengt relatief lagere bedrijfs- en onderhoudskosten met zich mee, kortere bestel- en constructiecycli voor apparatuur en geen speciale vereisten voor routinematig gebruik en onderhoud.
Voor kleinschalige waterzuiveringsinstallaties-, vooral in gebieden met lastige toevoer en transport, wordt aanbevolen een natriumhypochlorietgenerator te gebruiken om de oplossing ter plaatse- te bereiden en toe te voegen. Dit vermijdt het risico van een slecht desinfectie-effect als gevolg van afbraak van de chemische stof op lange termijn bij opslag.
3. Dosering van natriumhypochloriet
De hoeveelheid chloor die tijdens de desinfectie wordt toegevoegd, varieert afhankelijk van de kwaliteit van het ruwwater en de desinfectievereisten. Om betrouwbare en langdurige-blijvende desinfectie-effecten te bereiken, moet de dosering aan twee vereisten voldoen:
1) De “chloorbehoefte” die wordt verbruikt om bacteriën te doden om specifieke desinfectiedoelen te bereiken en organisch materiaal te oxideren.
2) Het "resterende chloor" dat nodig is om de hergroei van resterende bacteriën in het water te remmen. Ook de regelgeving inzake restchloor biedt een eenvoudige methode voor het bepalen van de dosering en het beoordelen van de desinfectiewerking.
4. Factoren die natriumhypochloriet beïnvloeden
1) Het effect van de dosering van natriumhypochloriet op de werkzaamheid van de inactivatie
Door verschillende hoeveelheden natriumhypochloriet toe te voegen aan 1 liter watermonster en 30 minuten te laten reageren, werd de concentratie geteld met behulp van de membraanfiltratiemethode. Uit de resultaten bleek dat:
Desinfectie met natriumhypochloriet heeft een zeer goed inactiverend effect. Bij een dosis natriumhypochloriet van 2,5 mg/l werd 100% inactivatie bereikt. Om vergelijkbare vereisten als GB18920-2002 te bereiken, kan de optimale dosis natriumhypochloriet worden beschouwd als 2,5–3,0 mg/l.
2) Effect van de pH op desinfectie met natriumhypochloriet
Bij een natriumhypochlorietdosering van 0,5 mg/l daalde de logaritmische inactiveringssnelheid van de desinfectie met natriumhypochloriet van 2,03 naar 0,27 bij toenemende pH, wat een neerwaartse trend laat zien.
Dit leidt tot de conclusie dat de verhouding van ClO- tot hypochloorzuur in water voornamelijk wordt bepaald door de pH. Bij een lagere pH is het aandeel hypochloorzuur hoger, wat resulteert in een sterker bacteriedodend vermogen.
3) Effect van ammoniak-stikstofconcentratie op de werkzaamheid van inactivatie
Ammoniakstikstof reageert snel met natriumhypochloriet, verbruikt het en genereert monochlooramine en dichlooramine. Wanneer chlooramine in het water aanwezig is, is het desinfecterende effect relatief langzaam, wat een directe invloed heeft op de dosering van natriumhypochloriet en de inactiveringseffectiviteit.
Gerelateerde onderzoeken hebben aangetoond dat wanneer de ammoniakstikstofniveaus 1, 3, 5, 8, 10 en 15 mg/l zijn, het effect van verschillende hoeveelheden natriumhypochloriet die gedurende 30 minuten worden toegevoegd op het inactiveringseffect als volgt is:
Wanneer ammoniakstikstof kleiner dan of gelijk is aan 15 mg/l en de dosis natriumhypochloriet kleiner dan of gelijk is aan 6,0 mg/l, verslechtert het inactiverende effect van de desinfectie met natriumhypochloriet naarmate het ammoniakstikstofniveau stijgt; wanneer de ammoniakstikstof 8 mg/l is, worden bacteriën volledig geïnactiveerd met een natriumhypochlorietdosering van 5,0 mg/l.