Dobór pompek dawkujących do podchlorynu sodu

Cover Image for Dobór pompek dawkujących do podchlorynu sodu
dr inż. Łukasz Weber
dr inż. Łukasz Weber

Zazwyczaj, stężenie aktywnego chloru w roztworze wodnym podchlorynu (produkcie handlowym) kształtuje się pomiędzy 12 - 15 % - a więc w 1 L może to być ok 120 -150 g aktywnego chloru. Na ogół stosowane na wodociągach stężenia chloru oscylują wokół 0,1 - 0,2 mgCl/L po 30 min czasie kontaktu! Bo oczywiście chlor bezpośrednio dodany do wody będzie reagował z resztkowym żelazem, manganem, jonem amonowym i substancjami organicznymi, zużywając się. Tak więc w zasadzie by uzyskać dawkę rzędu 0,1 - 0,2 mgCl/L trzeba dodać odpowiednio więcej podchlorynu. O ile więcej? Wszystko zależy od jakości wody uzdatnionej i jej specyfiki - w tym głównie od zawartości substancji organicznych oznaczanych jako OWO lub indeks nadmanganianowy. Zdarzają się wodociągi, na których, by uzyskać stężenie chloru pozostałego na poziomie 0,1 czy 0,2 mg/L trzeba dodać nawet 1,0 - 2,0 mgCl/L. Oczywiście wody taki mają również tendencję do tworzenia THM, o czym będzie mowa w kolejnych artykułach tej tematyki. Zgodnie z powyższym przy doborze dawki podchlorynu jedną rzeczą jest obliczenie, które zaraz zostanie przedstawione, a inną weryfikacja obliczeń poprzez badania najlepiej prostymi testami, chloru pozostałego po zbiorniku, czy na sieci. Pompkę dawkującą dobieramy na maksymalną dawkę i maksymalną wydajność godzinową wodociągu. W którym miejscu podchloryn dawkujemy? Najlepszym miejscem jest dawkowanie bezpośrednio po filtrach, przed zbiorniki wody czystej. Ale należy pamiętać, że bardzo często ze zbiorników pobiera się wodę do płukania. Wówczas jeśli jest ona zachlorowana może prowadzić do zakłóceń procesu (nitryfikacja, odmanganianie, na filtrach węglowych błona biologiczna itp). Dlatego możliwe są dwa wyjścia - albo zmiana punktu chlorowania bezpośrednio na sieć (za zbiornikami), albo wyłączanie pompki dawkującej np na dobę przed planowanym płukaniem. Warunki dawkowania przed zbiorniki wody czystej:

  • pompkę dawkującą sprzęgamy z wydajnością ujęcia (szczególnie korzystne na małych wodociągach - pracujących w systemie załącz wyłącz - kiedy pompka załącza się względem pracującej pompy głębinowej),
  • chlor ma czas na przereagowanie z zanieczyszczeniami w zbiorniku wody czystej - i na sieć idzie już tylko chlor wolny, dezynfekujący (ten właściwy),
  • chlor dokładnie się miesza z wodą czystą

  • układ nie jest wrażliwy na zmiany godzinowe rozbioru.

    Warunek: wyłączamy pompkę przed planowanym płukaniem filtrów (chyba, że zostanie to odpowiednio zapisane w programie automatyki). Warunki dawkowania do wody uzdatnionej:

  • pompka musi być sprzężona automatycznie np z wodomierzem z konaktronem, który co np 1,0 m3 będzie dawał impuls na pompkę - krótko mówiąc trzeba ustawić automatycznie proporcjonalne dawkowanie w zależności od przepływu wody na sieć żeby w nocy nie szło zbyt dużo, a w dzień zbyt mało chloru,

  • w sytuacji konieczności stosowania dużych dawek chloru czasami nie można zasilać pierwszych odbiorców na sieci.

    Jeśli dawkujemy podchloryn przed zbiorniki pompkę możemy dobierać np na wydajność ujęcia (np maksymalną wydajność godzinową studzien głębinowych). Jeśli dawkujemy na sieć - pompkę trzeba dobierać na maksymalny przepływ godzinowy wody uzdatnionej. Przykład 1. SUW pracuje w układzie załącz - wyłącz. Studnia głębinowa ma wydajość 40 m3/h. Podchloryn dawkujemy przed zbiorniki wody czystej.

  1. Sprawdzamy jakie stężenie chloru wolnego ma posiadany i kupowany przez nas podchyloryn. Przykładowo - 150 g/L
  2. Chcemy uzyskiwać maksymalne stężenie chloru na poziomie 0,3 g/m3 po 30 min kontaktu.
  3. Zakładamy pewną rezewę do zweryfikowania w toku eksploatacji SUW, (nawet w niektórych przypadkach wód o wysokim OWO i utlenialności 100 %) - czyli taką dawkę chloru, która po tych 30 min da nam wymagane 0,3 - przykładowo założymy, że żeby uzyskać 0,3 g/m3 musimy dać ok 0,5 g/m3 (najlepiej jednak zawsze to sprawdzić w odpowiednich testach technologicznych)
  4. Chcemy zatem mieć możliwość dawkowania 0,5 g/m3
  5. Jeśli podchloryn zawiera 150 g/L - to 0,5 g odpowiada 3,33 mL podchlorynu
  6. Dawkujemy 0,5 g/m3 - to na 40 m3 (wydajnośc studni) dawkujemy 20 g czyli 133,2 mL podchlorynu na godzinę (!) maksymalnie
  7. Dobrana pompka maksymalnie musi dawać 133,2 mL/h podchlorynu- przy czym musi pracować również na stężeniach dużo mniejszych (np 10 mL/h)
  8. Pompki dozujące stosowane w praktyce eksploatacyjnej zazwyczaj mają wydajność maksymalną na poziomie 2,0 L/h - wprawdzie zakres ich regulacji jest bardzo duży, ale lepiej jeśli pracowałaby np w połowie swojej wydajności - czyli ok 1,0 L/h.
  9. W takiej sytuacji, jedynym rozwiązaniem jest rozcienczenie podchlorynu - tak, żeby 1,0 L dawkowanego roztworu zawierał dawkę godzinową czyli zgodnie z przykładem ok 20 g chloru; krótko mówiąc na 1 L wody musimy dodać ok 133,2 mL podchlorynu (dokładnie do 866,8 mL wody), czyli jeśli mamy beczkę 200 L - musimy wlać ok 26,64 L podchlorynu sodu.
  10. Tak przygotowany roztwór dawkujemy pompką z wydajnoscią 1,0 L/h - uzyskując stężenie w momencie dawkowania 0,5 mgCl/L - no i po 30 min czasu kontaktu - takie jakie wynika z zapotrzebowania wody na chlor.
  11. Dlatego najlepiej zakupić odpowiednie testy do pomiaru chloru wolnego i skontrolować jego zawartość w wodzie na wyjściu - czyli po zbiorniku.

  12. Jeśli mamy taki test to dobór dawek warto zacząć od mniejszych wartości - np 0,1 gCl/m3 - i stopniowo, proporcjonalnie zwiększać.

    Przykład 2. SUW pracuje w oparciu o kilka studzien głębinowych - o łącznej maksymalnej wydajności godzinowej równej 200,0 m3/h - i maksymalnej wydajności dobowej latem 2500 m3/dobę. Podchloryn dawkujemy przed zbiorniki wody czystej.

  13. W takim układzie dawkowanie powinno być dopasowane do aktualnej wydajności najlepiej dobowej ujęcia.

  14. Dla tego samego podchlorynu i takiej samej dawki wejściowej co w przykładzie 1 - 0,5 g - to 3,33 mL podchlorynu.
  15. Przez dobę - na 2500 m3 maksymalnie musimy wprowadzić 8325 mL podchlorynu.
  16. Jeśli dawkujemy przed zbiorniki to pompka może mniej więcej dawkować równomiernie w ciągu doby (chyba, że zbiorniki są wyjątkowo małe)
  17. Czyli dla odpowiednio dużych zbiorników - (np 3/4 doby przetrzymania) można założyć, że pompka będzie dawkowała równomiernie przez całą dobę 346 mL/h (8325mL/24h).

  18. Znowu pozostaje pytanie, czy pompka dawkująca nie jest zbyt duża i czy nie zastosować jakiegoś rozcienczenia.

    Reasumując - jeszcze raz warto podkreślić, że dobrze jest zaopatrzyć się w testy do kontroli stężenia chloru wolnego, żeby móc weryfikować dobór dawki chociażby o zużycie chloru na utlenienie zanieczyszczeń.Oczywiście każdy przypadek technologiczny należy traktować oddzielnie i konsultować również oddzielnie. W kolejnym artykule zostaną omówione zagadnienia stabilności podchlorynu sodu oraz wytyczne dotyczące jego rozcieńczania. Artykuł do pobrania Autor: Łukasz Weber