Майор медицинской службы N1. А. Губарь
К вопросу об эффективности разных методов хлорирования при наличии в воде аммиака 1
Для правильного выбора рабочей дозы хлора при хлорировании большое значение имеет предварительное определение хлорпоглощае-мости воды.
Впервые учение о хлорпоглощаемости было разработано нашими соотечественниками Эльмановичем и Залесским (1914). Этими учеными были предложены основные методы определения хлорпоглощаемости, в дальнейшем незначительно модифицированные Фробезе (1920) и Бруи-сом (1922). Последние без достаточных к тому оснований часто упоминаются в литературе как авторы этих методов. В настоящее время являются общепризнанными положения, доказанные Эльмановичем и Залесским, что величина хлорпоглощаемости, кроме состава воды, изменяется также в зависимости от дозы хлора, времени контакта и температуры. Наиболее правильное определение хлорпоглощаемости достигается путем так называемого диаграммного метода, широко применяемого теперь в практике хлорирования.
Определение хлорпоглощаемости различных вод этим методом показало, что характер кривой остаточного хлора существенно меняется в зависимости от химического состава исследуемой воды. При этом можно различать три основных типа кривой.
1. В водах чистых, содержащих незначительное количество окисляющихся веществ, кривая остаточного хлора близка к прямой линии, идущей под углом 45° к горизонтальной оси.
2. В водах загрязненных, с высоким содержанием органических веществ, кривая имеет первоначально очень слабый подъем, постепенно увеличивающийся и только при больших дозах хлора приближающийся к углу 45°.
3. Во многих случаях кривая имеет весьма своеобразную форму: по мере увеличения дозы хлора кривая вначале повышается, затем довольно резко снижается, после чего переходит в прямую линию, идущую под углом 45° или близким к нему.
Работами Изъюровой, Шустовой, Звенигородской и др., а также ряда зарубежных авторов было доказано, что перелом кривой зависит от присутствия в воде аммиака или аммонийных солей, которые очень часто содержатся в природных водах. При взаимодействии аммиака с хлором в воде образуются хлорамины, причем химизм этого процесса отличается значительным разнообразием и, в частности, зависит от соотношения между концентрациями аммиака и хлора. Повышение количества хлора ведет к полному окислению аммиака, причем он играет роль дехлорирующего агента, переводя хлор в связанную форму. В результате количество активного остаточного хлора резко уменьшается, что графически выражается в переломе кривой.
В настоящее время имеется ряд исследований, выяснивших различные стороны этого вопроса. Тем не менее проблема хлорирования вод, содержащих аммиак, не может считаться полностью разрешенной. В частности, совершенно неизвестно, меняется или остается неизменным влияние аммиака на процесс хлорирования при использовании разных препаратов как источников активного хлора. Решение этого вопроса имеет весьма существенное значение, особенно в полевых условиях, где широко используются такие препараты, как хлорная известь и пантоцид.
1 Доложено на 3-й научной конференции эпидемиологов и гиги ей истов группы советских оккупационных войск в Германии.
По предложению полковника медицинской службы Маркаряна мы поставили цель сравнить динамику хлорпоглощения и определить эффективность хлорирования воды, содержащей аммиак, при применении разных методов хлорирования. Для сравнения нами были взяты раствор хлорной извести, чистый хлор (в виде хлорной воды) и пантоцид, т. е. препараты, наиболее употребительные в практике.
Для определения хлорпоглощаемости применялись растворы аммиака в безаммиачной дестиллированной воде с концентрацией азота от 0,01 до 0,5 мг/л. Хлорпоглощаемость воды без аммиака определялась предварительно контрольным опытом.
Для определения бактерицидного действия применялась взвесь 24-часовой агаровой культуры кишечной палочки в физиологическом растворе. Этой культурой, из расчета 250—300 бактерий на 1 мл, заражалась водопроводная вода, хлорпоглощаемость которой была предварительно определена. Затем в воду добавлялись аммиак и различные дозы хлора
Исследование хлорпоглощаемости растворов аммиака в дестиллированной воде показало, что тип кривых остаточного хлора меняется в зависимости от метода хлорирования. Применяя хлорную известь, мы получали типичный перелом кривых остаточного хлора при всех контактах; при растворе хлора перелом отмечался только при наиболее длительном контакте — 24 часа; при лантоциде перелома кривой не наблюдалось.
Путем специальных опытов нами установлено, что различие кривых хлорпоглощения зависит от характера препарата хлора и от активной реакции воды. При низком рН (4,5—5,5) перелом сглаживается и остается только при длительных контактах. При повышении рН до 6,5—7,0, наоборот, перелом становится более заметным и появляется при коротких контактах. При употреблении пантоцида изменения кривых носят несколько другой характер и выраженного перелома не наблюдается при любом рН. Влияние активной реакции проявляется лишь при низком рН и при длительном контакте — в 24 часа.
Полученные данные свидетельствуют о большом влиянии активной реакции (величины рН) на процессы взаимодействия между аммиаком и хлором в водных растворах Слабой концентрации, с которыми приходится иметь дело при хлорировании воды. Это влияние отмечалось наблюдениями некоторых других авторов, и в литературе имеются указания на более сильное бактерицидное действие хлора в кислой среде.
Определение бактерицидной эффективности хлорирования производилось во всех случаях параллельно: в воде, содержащей определенное количество аммиака, и в той же воде с пониженным рН.
Понижение рН до величины 4,5—5,0 достигалось нейтрализацией щелочного резерва воды путем добавления 0,1 N раствора соляной кислоты под контролем метилоранжа (порог изменения цвета соответствует рН = 4,5).
На приводимом рисунке дано графическое изображение эффективности хлорирования водопроводной воды, содержащей 0,5 мг/л азота аммиака. Анализ полученных данных показывает следующее. При применении растворов хлорной извести и чистого хлора доза активного хлора в 0,3 мг/л оказывается совершенно недостаточной для уничтожения кишечной палочки. После контакта в течение 30 минут сохраняется 70—80% бактерий, несмотря на наличие остаточного хлора до 0,2 мг/л. После нейтрализации щелочного резерва воды при той же дозе хлора и контакте в 30 минут кишечная палочка погибает. Бактерицидное действие пантоцида значительно слабее, чем хлорной извести и хлора: пол-
1 Бактериологические анализы выполнялись под руководством майора медицинской службы Локшиной.
-
Бактерицидный эффект при разных методах хлорирования водопроводной ьоды
I. Вода с содержанием 0,5 мг/л азота аммиака
%
юо. 30
/о
10 60 я
I 40 30 • го 10 о
II. Та же вода после нейтрализации щелочного резерва
А. Раствор хлорной извести
^—
\ Ч/
уз \
\ ч
\ \
\ \
\ \
\ ■—
1 —__
30 минут
2часа
24 часа
\ 100 90
во
70 ВО ¡0 40 ¡0 20 10 О
\ 0
\ш
30минут
2чаш
24 часа
Продолжительность контакта
О — контроль
Г —доза С!— 0,3 мг/л
2 - . С1 - 4,0 .
3 — . С1 - 5.0 .
О — контроль / — доза С] — 0,3 мг/л 2— . С1 —1,0 . 3.— . С1 — 2,0 .
Б. Р а с т в О'р хлора
Г ~~ —
\
\
\
\
\
\
ЗОминуш
2 часа
24часа
ЗОмшпт
г часа
Продолжительность контакта
О— контроль 1 — доза С1 — 0,3 мг/л
2— . С1 -5,0 .
3— . С1 — 6.0 .
О— контроль 1 — доза С1 — 0,3 мг/л 2— . С1 - 1.0 . 3 — , С1— 2,0 .
В. Раствор пантоцида
з-ь ЮО
30минут
2 часа
24 часа
ЗОминут
2часо
24 часа
24 часа
Ч— контроль 1 — доза С1 —0,3 мг/л
2— . С1 —2,0 .
3— . С1 — 4,0 .
4— . С1 —6.0 .
Продолжительность контакта 0— контроль
1 — доза С1 — 0.3 МГ/Л
2 — . С1 — 2,0 .
3 — „ С1 — 3,0 ,
ная гибель кишечной палочки наступает лишь при дозе активного хлора, равной 6 мг/л, и при контакте в течение 2 часов (остаточный хлор через 2 часа — 5,8 мг/л). В той же воде после нейтрализации щелочного ре-
зерва полная гибель бактерий наступает при дозе активного хлора в . 2 мг/л и при контакте в течение 30 минут.
Таким образом, во всех случаях хлорирования достигнуто значительное усиление бактерицидного действия путем нейтрализации щелочного резерва воды.
Для практического применения результатов настоящей работы предстоит рассмотреть еще ряд дополнительных вопросов. Весьма желательна проверка эффективности хлорирования с нейтрализацией щелочного резерва на различных природных водах с присущим им разнообразием химического состава.
Следует исключить возможность вредного действия на организм употребления для питьевых целей воды с пониженным рН. На наш взгляд такое предположение не имеет серьезных оснований, о чем свидетельствует, в частности, широкое применение газированных вод (особенно в производственных условиях), которые по условиям ГОСТ имеют активную реакцию не выше рН = 4,0.
Более вероятной является возможность коррозирующего действия такой воды на водопроводные трубы. Это обстоятельство вряд ли позволит применять воду с низким рН на централизованных водопроводах без дополнительной обработки.
Мы полагаем, что в некоторых случаях нейтрализация щелочного резерва может найти применение для повышения эффективности хлорирования вод, содержащих аммиак. Это представляется наиболее вероятным при хлорировании в полевых условиях, когда обеззараживанию подвергаются сравнительно небольшие количества воды из местных водоисточников. В таких случаях единственным надежным и быстрым методом до сих пор является суперхлорирование послепереломными дозами. Но применение этого метода затрудняется из-за необходимости дополнительной обработки (дехлорирования). При использовании пан-гоцида понижение рН воды также может оказаться полезным для улучшения бактерицидного действия.
Выводы
1. Изменение активной реакции воды (рН) оказывает влияние на процесс хлорпоглощения при наличии в воде аммиака. Это относится к хлорной извести и хлору и практически не наблюдается при применении пантоцида.
2. Пантоцид обладает более слабым бактерицидным действием, чем хлорная известь и хлор.
3. Значительное усиление бактерицидного действия исследованных препаратов достигается при низком рН воды (4,5—5,0).
4. Разработка методики хлорирования с нейтрализацией щелочного резерва является задачей, имеющей определенное практическое значение.
тг *