CC BY
6
П. П. ТОДОРОВ и А. И. ИЗЪЮРОВА
Хлорирование воды в свете исследований
последних лет
Природные воды, встречая на путях своего естественного и искуст ственного кругооборота аммиак, поглощают его из окружающей среды и в той или иной степени насыщаются Им. Редкие воды остаются при этом свободными от аммиака; в большинстве случаев это воды глубоких подземных горизонтов, но часто и они, вследствие восстановления в разных слоях земной коры нитратов, обогащаются аммиаком.
До самого последнего времени в практике хлорирования воды наличии* аммиака в ней не придавалось почти никакого значения и не делалось Никакой разницы между хлорированием вод, содержащих аммиак, и вод, свобод-» ных от него.
Всякие неудачи, встречавшиеся при хлорировании воды, никем не связывались с наличием в рей аммиака, а, напротив, .объяснялись или недостаточностью применяемых доз хлора*, или недостаточной бактерицвдностью в данных условиях одного хлора. Положение дела старались исправить изменением существующих методов хлорирования вода—было предложено так называемое предварительное хлорирование, двойное хлорирование, перехлорирование, хлорирование с аммониэащгей и пр. Но и эти предложения не разрешили вопроса. Перед научным исследователем и перед практиком хлорирования попрежнему вставал недоуменный вопрос, как устанавливать дозу заданного хлора, эффективную для всяких вод, почему при одних и тех же дозах остаточного хлора в одних водах бактерицидность хлора проявляется в полной мере, а в других выражается очень слабо, почему хлорирование с аммонизацией в одних случаях дает ожидаемы)! эффект, в других остается без всякого результата и пр.
Стало очевидным, что вопрос хлорирования воды в целом нуждается в пересмотре.
Исследовательские работы ЦНИЛГЭ НКПС В 1939—1941 гг., а также работы, проведенные в эти же годы в СШАвыяснили, что организации* хлорирования воды определяет ее хлоропоглощение, что само хлоропо-глощение обусловливается физико-химическим составом воды, причем наличие иди отсутствие в ней аммиака, отр[ажаясь на хлоропоглощении, оказывает существенное влияние на весь процесс хлорирования, что хлоропоглощение продолжается в течение всего периода контакта хлора с водой как на головных водопроводных сооружениях, так ¡и в водопроводной сети.
Хлоропоглощение, начинаясь с момента поступления хлора в воду, ведет к образованию в ней новых соединений, которые 1гмеют разное значение в процессе хлорирования воды.
При отсутствии в воде аммиака хлор, вступ|ая во взаимодействие с (водой, образует гипохлоритную кислоту HOCI, которая обладает резко выра-жеш!ым окисляющим и бактерицидным действием и дает сравнительно быстро требуемый санитарный эффект.
При наличии в воде аммиака хлор связывается; с аммиаком и образует хлорамины; последние также обладают окисляющим и бактерицидным действием, но тот и другой эффект у mix выражен слабее, .чем у гипохлоритной кислоты. с,
Это свойство хлораминов доказано определением окислительного потенциала и бактериологически работами Изъюровой к Шустовой, Изъюровой и Звенигородской, а также работами Weber, Bender и Levine И Calvert. Гипо-хлоритлый хлор и хтораминный .хлор при анализе остаточного хлора опре-
1 Литературный указатель но приводится за неимением места. Все интересующиеся данным вопросом могут ознакомиться с указателем в редакции журнала.
деляются одинаково, в действительности же остаточный хлор, в обоих случаях имеет разные свойства и проявляет различный санитарный эффект.
Таким образом, становится ясным, что заранее ожидать определенного эффекта от остаточного хлора можно, лишь зная химический состав хлорируемой воды. > ,
В отношении остаточного хлора в тех же работах прн хлорировании вод, содержащих аммиак, отмечено явление, всегда повторяющееся прн рассмотрении диаграмм остаточного хлора,— в первоначально восходящей части кривой остаточного хлора на некоторой высоте подъем кривой останавливается, кривая более или менее стремительно начинает падать вниз и в своем падении доходит до определенной точки, посте которой начинается новый подъем.
Указания на эти явления мы находим в специальной литературе разных стран: в американской - Howard (1922), Scott (1928), Faber (1938), Griffin (1939); в отечественной - Губарь (1939), Кошкин (1940), ЦНИЛГЭ НКПС (1939-1940).
Название явлению давали — перелом, излом, провал, break point, Hump and dtp, доза критической концентрации хлора и т. д.
Объяснения при этом приводились также разные: одш! относили явление за счет полного окисления в воде органических веществ, другие —за счет окисления закисшях соединений и т. д., хотя Howard -еще в 1922 г. предполагал, что в основании явления лежит поглощение хлора аммиаком.
Только в. 1939—1940 гг. в Америке и у нас в СССР (ЦНИЛГЭ НКПС)1 почти одновременно было установленно, что хлор в водах, содержащих аммиак, связывает последний с образованием хлораминов, которые в процессе хлорировать воды и дают отмеченное выше явление.
Дело в том, что хлорамины, образовавшись в воде, не остаются стабильными и в процессе связывания аммиака хлором меняют свой характер — в начале процесса, когда соотношение азота аммиака к хлору держится в пределах 1 :5,07, хлорамины носят характер монохлорамннов (NHXl)-В дальнейшем, когда соотношения азота и .хлора доходят до 1 :10,14, образуются дихлорамины (NHCL).
Монохлорамины — соединения устойчивые, а дихлорамины, напротив,— соединения весьма нестойкие; в момент своего образования они начинают распадаться на элементарный азот и на соляную кистоту, которая вступает в реакцию с карбонатами воды и переходит в инертные хлориды.
Таким образом, в результате образования в процессе хлорирования вод, содержащих аммиак, соединений различной устойчивости (монохлорамннов и дихлораминов), получается указанное ¡выше явление перелома в кривой остаточного хлора, которому у нас дали название сперелома», или «брэкй;:, от американского названия break point.
Перелом этот характеризует процесс хлорирования воды двумя специфическими чертами: а) в момент его возникновения остаточный хлор при достаточном количестве заданного хлора уменьшается до самых малых величин, отмечаемых в процессе хлорирования данной воды, и бактерицидноегь .хлора резко падает, доходя в некоторых случаях почти до нуля, п б) вслед за появлением перелома в той же воде начинается увеличение количества остаточного хлора и интенсивное нарастание бактерицндности последнего.
Увеличение остаточного .хлора и нарастание бактерицидности последнего встед за появлением перелома вызываются тем, что посте связывания в переломе аммиака нацело .хлором процесс хлорирования принимает .течение, свойственное безаммначным водам, т. е. начинается образование гипохлоритной, кислоты bo всеми вытекающими последствиями, причем контакты и эффективные дозы остаточного хлора остаются почти те же, что и в водах, не содержащих аммиака.
1 В указанных работах, кроме авторов данной статьи, принимали участие иннс. И. 11. Овчипкин, микробиологи Л. Н. Шустова и А. Я. Звенигородская.
. /-.
Перелом в процессе хлорирования вод. содержащих аммиак, при достаточном количестве заданного хлора появляется всегда и находит свое графическое отражение в кривой остаточного хлора, но при малых количествах аммиака он возникает в самом начале процесса и выражается настолько ,слабо, что может быть уловлен и отмечен в упомянутой кривой только при очень точных наблюдениях.. Поэтому воды, содержащие аммиак до сотых долей мг/л и дающие перелом при самых малых дозах хлора, для целей практического хлорирования воды нами отнесены к безаммиачным водам.
Перелом в кривой остаточного хлора появляется в каждой воде, содержащей аммиак, только при определенной дозе; ее необходимо каждый раз точно определять, так как хлорирование воды так называемыми «добрэковыми. дозами хлора, которые по существу являются монохлораминными, не может дать, особенно при коротких контактах, существующих на многих водопроводах, как, например, на многочисленных водопроводах железнодорожного транспорта, требуемого санитарного эффекта.
Переломные дозы хлора в бактерицидном отношении близки к нулю.
Только хлорирование воды послеиереломными дозами, обеспечивающими в полной мере образование гипохлоритной кислоты, может дать необходимый •санитарный эффект. 1
11ерелом при тех же условиях- представляет интерес еще и в другом отношении: вслед за его появлением уменьшаются, а зачастую и совершенно исчезают встречающиеся в воде открытых водоемов запахи, привкусы и цветность. \
При тех же условиях одновременно улучшаются и процессы коагулирования воды, которые в присутствии аммиака испытывают некоторое торможение.
Закончив изложение существенных черт процесса .хлорирования вод, содержащих аммиак, мы полагаем необходимым тут же упомянуть, что, определяй остаточный хлор, мы всегда должны устанавливать не только -его количество, но и его природ}', т. е. является ли он гипохлоритным или хлораминным.
Однообразного остаточного хлора не существует; он лимитируется химическим составом воды, и знание его природы не менее важно, чем знание его количества.
В ортотолидиновом методе определения остаточного хлора мы этой вози можностью обладаем. )
Лам остается сказать еще несколько слов о хлорировании вод, содержащих аммиак, на водопроводах с ¡короткими контактами. В этих случаях надо так организовать весь процесс хлорирования воды, чтобы возможно быстрее лереходить на хлорирование гипохлоритным хлором, который дает сравнительно скорый и устойчивый бактерицидный эффект.
Окисляющее и бактерицидное действие хлораминного, точнее монохлор-аминного, хлора при коротких контактах имеется, но не может гарантировать требуемого санитарного эффекта, кроме того, это хлорирование кропотливо, так как требует соблюдения соотношения азота аммиака и хлора' в пределах 1 :5,0/ (теоретически) и 1 :7 (практически).
Несоблюдение указанных соотношений или задержит образование моно-хлораминов, или приведет к переходу их в дихлорамины; и то, и другое не-« олагоприятно отразится на процессе хлорирования воды хлораминным хлором.
Другое дело с хлорированием указанных вод на водопроводах с длительными контактами — в 10—20 и более часов.
Здесь можно остановиться на хлорированйЛ воды монохлораминами, так как при длительном действии они дают требуемый эффект.
Хотя хлораминный хлор обладает меньшим окисляющим и бактерицидный эффектом в сравнении с гипохлоритным, но, находясь в связанном с а|м.\шаком состоянии, он сохраняет свою активность дольше, чем гипохлоритный.
Надо при этом учитывать, что, хлорируя воду монохлораминным хлором, нельзя рассчитывать на необходимую бактерицидность последнего при со-
держании в воде споровых форм бактерии — от 2 до 5о/0 спор остаются жизнеспособными, гибель их наступает при воздействии лишь послепереломных: доз хлора, т. е. гипохлоритного хлора.
Вегетативные формы микроорганизмов как менее устойчивые погибают и при монохлора минном хлоре, но все же для получения нужного эффекта требуется более длительный контакт — от 4 и более часов.
Московский водопровод, проводя монохло'раминнос хлорирование вод. и имея в своем распоряжении 18-часовой контакт, получает хорошие, результаты.
Ясно, что надежный санитарный эффект получается при хлорировании вод, содержащих аммиак, только при использовании послепереломных доз хлора, т. е. гипохлоритного хлора. Недаром практичные американцы в результате упомянутых работ последних лет прочно встали на этот путь.
Теперь два слова о хлорировании воды в целях борьбы с запахами и привкусами в ней.
Целый ряд авторов — Маркизов и Мозжухин (1937), Гаухман (1938), Маркизов (1940), Самойлов и Кологриева (1941) и др.—утверждает, что хлорирование с аммонизацией, т. е. хлорирование хлораминным хлором» дает в указанном отношении прочные и вполне удовлетворительные результаты.
Работы ЦНИЛГЭ НКПС, а также работы Laux, Clyde. Brown, Baylis отрицают такое влияние хлораминов на запахи и привкусы в воде, особенно при соотношениях азота аммиака к хлору, как 1:2, 1:3, 1:4; напротив* во всех этих работах подчеркивается, что монохлорамины не только ,не уничтожают указанных явлений в воде, но зачастую даже их усиливают. Только лослепереломные дозы хлора дают в этом отношении более надежные результаты. Поэтому, если для получения бактерицидного эффекта еще можно пользоваться хлорированием вод монохлораминным хлором, то для борьбы с запахами и привкусами надо всегда употреблять послепереломные дозы.
На этом считаем возможным закончить трактовку вопроса. Не под-< лежит сомнению, Что поднятый вопрос изложенным не исчерпывается; для его полного освещения потребуются дальнейшие исследования, но уже сейчас видно, что в дело хлорирования воды вносятся твердые отправные точки.
В. А. НАБОКОВ и Н. Г. РАЕВСКАЯ
Роль ирригационной сети садово-огородно-внноградных районов Зеравшанской долины в образовании анофелогенных водоемов и борьба с ними
Материал гидротехнической группы комплексной экспедиции Центрального Узбекского институтов малярии и медицинской паразитологии
Специфической особенностью садово-огородно-вшюградных районов Зе-^ равшанской долины является наличие в ней в течение всего малярийного сезона большого количества открытых, сравнительно небольших по площади, неглубоких, легко прогреваемых солнцем искусственных водоемов, появляющихся в результате полива различных сельскохозяйственных культур. Так как водоподача на водолюбивые огородные культуры значительно превышает водоподачу на сады и виноградники, то в основном борьба с малярийным комаром в садово-огородно-виноградных районах сводится к борьбе па площадях, занятых огородами.
Благодаря особенностям климатических условий Средней Азии, дающих-возможность собирать за вегетационный период двойной, а в некоторых.
