گندزدایی با کلر

گندزدایی با کلر برای از بین بردن میکروارگانیزم های بیماری زا ، نه همه میکروارگانیزم ها به کار می رود که با هدف کاهش بیماری های ناشی از آب به کار برده می شود.  مکانیزم گندزدائی با کلر بدین طریق می باشد که دیواره سلولی را پاره می کنند و باعث از بین رفتن میکروارگانیزم ها و تجزیه آنها می شوند.  ولی در گندزدائی با اشعه UV به داخل سلول نفوذ می کنند و در فعالیت سلول اختلال ایجاد میکنند و روی DNA  اثر می گذارند.

ضدعفونی کردن به چه معنا است؟

بسیاری از مردم دو فرایند ضد عفونی کردن و استریل کردن را یکی دانسته و تفاوتی بین این دو قائل نیستند. در حالی که این طور نبوه و این دو فرایند تفاوت هایی دارند. در فرایند ضد عفونی کردن هدف از بین بردن و حذف عوامل بیماری زا است. حذف موارد مذکور با افزودن عوامل فیزیکی و شیمیایی مختلف صورت خواهد گرفت. در فرایند استریل کردن هدف از بین بردن تمام میکروارگانیسم های موجود در آب می باشد. ذکر این نکته الزامی است که انجام فرایند ضد عفونی کردن برای آب شرب ضرورت دارد. در حالی که استریل کردن آب شرب یک فرایند دلخواه خواهد بود.

عوامل اثرگذار بر کیفیت مواد ضد عفونی کننده

از جمله عوامل مهم و اثرگذار بر مواد ضد عفونی کننده می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• کیفیت میکروارگانیسم های موجود
• کمیت میکروارگانیسم های موجود
• نوع ماده ضد عفونی کننده
• مقدار و غلظت ماده ضد عفونی کننده
• مدت زمان تماس میان میکروارگانیسم ها و مواد ضد عفونی کننده
• کیفیت فیزیکی آب مورد نظر
• کیفیت شیمیایی آب مورد نظر

ویژگی های یک ماده ضد عفونی کننده

مواد ضد عفونی کننده برای این که بهترین تاثیر را داشته و به نحو احسن عمل کنند لازم است یک سری ویژگی ها داشته باشند. برخی از مهمترین ویژگی هایی که این مواد باید داشته باشند به شرح زیر است.

• قدرت باکتری کشی بالا
• قابل دسترس بودن
• اقتصادی بودن
• عدم ایجاد اثرات نامطلوب در مصرف کننده
• مدت زمان ماند در آب

مواد مختلف ضد عفونی کردن آب

همانطور که در بالا ذکر کردیم برای ضد عفونی کردن آب از مواد و روش های متعدد و مختلف فیزیکی و شیمیایی استفاده می شود. یکی از موادی که بسیار زیاد برای ضد عفونی کردن آب استفاده می شود، کلر است. کلر عنصری است که از دیرباز برای ضد عفونی کردن مورد استفاده قرار می گرفته است. کلر یک گاز زرد متمایل به سبز است که بوی بسیار تند و زننده ای دارد. این گاز 2.5 مرتبه از هوا و 2.5 مرتبه از آب سنگین تر است. استنشاق این گاز در غلظت های بالا موجب بروز سرفه و اختلال در دستگاه تنفسی می شود. استفاده از کلر به دلایل زیر برای گندزدایی و ضد عفونی کردن مورد استفاده قرار می گیرد.

• به سه صورت مایع، جامد و گاز در دسترس است.
• مقرون به صرفه است.
• استفاده آسان
• حلالیت نسبی بالا در آب
• میزان کلر باقیمانده در آب به اندازه ای است که مضر سلامت انسان نیست.
• امکان حذف اکثر میکروارگانیسم های موجود در آب را فراهم می کند.

لازم به ذکر است که استفاده از کلر به دلیل این که یک عنصر سمی است در هر یک از حالت های ماده می بایست با احتیاط بالا انجام گیرد. همچنین استفاده از مقدار نامناسب این عنصر می تواند موجب تغییر در بو و مزه آب شده و در بلند مدت سلامتی مصرف کننده را به خطر اندازد. عنصر کلر یک اکسنده قوی است که که با عوامل کاهنده ترکیبات آلی اشباع نشده ترکیب می شود. عنصر کلر قبل از این که فرایند ضد عفونی را انجام دهدتوسط ترکیب دی هیدروژن سولفات مصرف می شود. بعد از این که مقدار کلر به حد کافی برسد در غیاب آمونیاک واکنش هایی انجام می دهد که باقیمانده هایی از قبیل یون کلریت، یون کلر و یون هیدروژن تولید خواهند کرد. به طور کلی در صورتی که اph آب اسیدی باشد فرایند گندزدایی به صورت موثرتر انجام خواهد گرفت. میزان کلر آزاد تولید شده طی فرایندی که سولفوناسیون نامیده می شود حذف خواهد شد.

روش زنده بودن میکروب های بیماری زا این است که هر ۲۰ یا ۳۰ دقیقه باید تکثیر پیدا کنند و در غیر این صورت کشته خواهند شد.

چگونگی از بین بردن کلر اضافی در آب

در صورت وجود مقدار بالای کلر در آب ممکن است کیفیت آن تغییر کند. به طور مثال بو، مزه و رنگ آن ممکن است دچار تغییر گردد. برای از بین بردن کلر آزاد موجود در آب از روش های مختلفی استفاده می کنند که برخی از مهمترین این روش ها را در زیر به اختضار شرح خواهیم داد.

• از بین بردن کلر آزاد به کمک تیو سولفات
• از بین بردن کلر آزاد به وسیله سدیم سولفیت
• از بین بردن کلر آزاد به وسیله گاز SO₂
• از بین بردن کلر آزاد به وسیله آمونیاک
• از بین بردن کلر آزاد به وسیله زغال فعال
• هوادهی

نکات ایمنی هنگام مورد نیاز هنگام طراحی و استفاده از واحدهای کلریناسیون در صنعت تصفیه آب و پساب

مقدار کلر مورد استفاده برای ضد عفونی سازی با توجه به کیفیت آب و فاضلاب و شرایط ویژه میدان وسیعی متغیر است. به طور کلی ضمن استفاده از وسایل کلریناسیون اصول کلی و موارد ایمنی زیر باید مورد توجه باشند.

• گاز کلر سمی و خورنده است و با توجه به این که از هوا سنگین تر است لازم است در نزدیکی سطح زمین در اطراف واحد کلریناسیون از سیستم تهویه هوا استفاده کرد.
• مخازن و کپسول های گاز باید در یک اطاق مجزا و دور از تاسیسات اصلی تصفیه مستقر شوند. حداقل یکی از دیوارها مجهز به پنجره شیشه دار باشد که بتوان درون اطاق را مشاهده کرد. همچنین لازم است در کنار درب ورودی و درون اطاق ماسک گاز و سیستم کنترل تهویه هوا وجود داشته باشد.
• برای انتقال گاز کلر خشک یا کلر خشک مایع می توان از لوله های آهنی سیاه که مخصوص انتقال این مواد هستند استفاده کرد. در حالی که برای انتقال گاز کلر باید از لوله های لاستیکی و پلاستیکی سخت استفاده کرد. دلیل این امر خورنده بودن گاز کلر است.

ذخیره گاز کلر می بایست به مقدار سی روز موجود باشد. کپسول های نگهداری کلر بهتر است روی کفه ترازویی باشند که به طور مستمر بتوان مقدار کلر را اندازه گیری نمود.

چگونگی تزریق گاز کلر

در سیستم های کوچک برای تزریق گاز کلر می توان به صورت مستقیم آن را وارد جریان آب یا پساب نمود. این روش احتمال نشت گاز کلر را به همراه خواهد داشت. در تصفیه خانه های بزرگتر که رعایت اصول ایمنی اهمیت بالاتری دارد برای تزریق گاز کلر از تجهیزات تغذیه-خلا استفاده می کنند. برای تعیین ظرفیت کپسول و تانک کلر علاوه بر دبی آب و پساب لازم است به ضریب اوج نیز توجه شایانی داشته باشیم.

ترکیبات کلر مورد استفاده برای ضدعفونی کردن آب

کلرآمین ها

کلر آمین ها از ترکیب آمونیاک و کلر ایجاد می شوند. این مواد اثر اکسید کنندگی و ضد میکروبی خوبی دارند. با این که خاصیت ضد عفونی کنندگی کلر آمین ها از کلر کمتر است اما چون پایداری بیشتری دارند استفاده از ان ها توصیه می شود. مزیت خوب استفاده از این ترکیبات برای گندزدایی از آب این است که امکان ترکیب با مواد آلی و ترکیبات فنلی را داشته و در نتیجه از بد مزه شدن و نا مطبوع شدن آب ممانعت خواهند کرد. در واکنش فوق باقیمانده هایی از قبیل مونوکلرو آمین، دی کلرو آمین و نیتروژن تری کلرید تولید می شود. ترکیبات مذکور را باقیمانده ترکیب شده می گویند که پایداری بالاتری نسبت به باقیمانده های آزاد خواهند داشت. تمام آمونیاک موجود در آب با کلر مازاد واکنش خواهد داد و در نقطه شکست باقیمانده ترکیب شده را به باقیمانده آزاد تبدیل خواهد کرد. از لحاظ نظری نقطه شکست در نسبت 2 به یک کلر به آمونیاک رخ می دهد.

دی اکسید کلر

در سال های اخر استفاده از این ماده رایج گشته است. مزیت عمده آن خاصیت رنگ بری شدید و عدم تولید بوهای نامطبوع به علت آمیختگی با مواد بیولوژیکی موجود در آب است. ترکیب کلر با سدیم کلریت باعث به وجود گاز ناپایدار دی اکسیدکلر می شود که باید فورا مصرف شود. استفاده از این ترکیب به ویژه در آب هایی که مصرف غذایی دارند متداول است. لازم است بیان کنیم خاصیت میکروب کشی این ترکیب بیش از گاز کلر است.

هیپوکلریت های قلیائی

هنگامی که کلر وارد یک محلول قلیایی شود هیپوکلریت و کلسیم کلریت تولید می کند. اگر به محیط مذکور سدیم کربنات اضافه کنیم کلسیم کربنات، نمک و سدیم هیپوکلریت تولید می شود. این مواد ناپایدار بوده و به راحتی تجزیه شده و کلر خود را آزاد می کنند.

مواد گندزدایی مانند کلر که استفاده می کنیم معمولا اکسید کننده هستند و برای تعیین قدرت اکسید کنندگی هر کدام از این مواد از پتانسل استاندارد استفاده می کنیم.

عوامل موثر در گندزدایی با کلر

• کیفیت پساب 
• کدورت بالا  :  هرچه کدورت بالاتر باشد گندزدایی سخت تر انجام می شود بنابراین ابتدا باید کدورت را کم کرده و سپس  گندزدایی با کلر انجام شود.
• مواد آلی : هرچه مواد آلی در آب بیشتر باشد تاثیر مواد گندزدا کمتر می شود. چون مواد آلی و گند زدا با هم واکنش می دهند و ماده گند زدا مصرف می شود.
• مواد معدنی :  ترکیب با گند زدا ها و از دست رفتن تاثیر گذاری آنها
• پی اچ :  در پی اچ های مختلف ، مواد گند زدا دارای ترکیبات متفاوت هستند مانند کلر در پی اچ های پایین اسید هیپوکلر (HCLO) و در پی اچ های بالا به صورت یون کلرید CLO است که قدرت اکسید کنندگی آنها با هم متفاوت است.

برای اینکه گندزدایی با کلر موثر باشد باید دو عامل بسیار مهم اتفاق بیفتد.

1. زمان تماس
2. غلظت ماده گندزدا

اگر بخواهیم از غلظت بالای کلر استفاده کنیم باید زمان تماس را کم کنیم. در تصفیه خانه های آب فاضلاب  برای اینکه غلظت ماده گند زدا  زیاد نشود زمان تماس  را زیاد می کنیم.  زمان تماس لازم برای گند زدایی بین ۳۰ تا ۶۰ دقیقه است.  طببق رابطه زیر زمان تماس گلر . غلظت ماده گندزدا تعیین می شود.

^{k = t. cn} 

C=غلظت ماده گندزدا

K= راندمان گندزدایی

T = زمان تماس

رابطه بالا نشان می دهد که اگر زمان تماس ماده گند زدا کم باشد، باید غلظت گندزدا را افزایش دهیم.