1. מנגנון חיטוי נתרן היפוכלוריט
נתרן היפוכלוריט הוא חומר חיטוי יעיל ביותר-מכיל כלור. השפעת החיטוי שלו כוללת בעיקר את פעולת החומצה ההיפוכלורית, פעולת החמצן המתהווה והכלרה. החמצון של חומצה תת-כלורית הוא המנגנון קוטל החיידקים העיקרי של חומרי חיטוי המכילים כלור-.
חומרי חיטוי המכילים כלור- יוצרים חומצה תת-כלורית במים, הפועלת על חלבונים חיידקיים. חומצה היפוכלורית יכולה לא רק לקיים אינטראקציה עם דופן התא, אלא גם, בשל גודלה המולקולרי הקטן וחוסר המטען שלה, היא יכולה לחדור לתאים כדי לגרום לחמצון או להרוס פוספט דהידרוגנאז, מה שמוביל למוות של תאים.
ראוי להזכיר שלמרות שבתעשייה נעשה שימוש נרחב בחומרי חיטוי כלור, מפעלי מים רבים מפחיתים בהדרגה את השימוש שלהם בכלור נוזלי בשל הסיכונים הבטיחותיים המשמעותיים הכרוכים בייצור, אחסון, שינוע ושימוש בו.
לעומת זאת, לחיטוי נתרן היפוכלוריט יש את היתרונות של בטיחות גבוהה וציוד מינון פשוט. השימוש בנתרן היפוכלוריט להחלפת חיטוי כלור נוזלי הפך למגמה בלתי הפיכה.
2. השוואה בין תהליכי מינון נתרן היפוכלוריט
נכון לעכשיו, ניתן להשיג חיטוי נתרן היפוכלוריט בשתי דרכים: האחת היא באמצעות מחולל נתרן היפוכלוריט לייצור תמיסת נתרן היפוכלוריט באינטרנט; השני הוא באמצעות תמיסת נתרן היפוכלורי-מוכנה מראש.
ללא קשר לשיטת המינון/מערכת המשמשת, לכל אחת יש את היתרונות והחסרונות שלה. השפעת החיטוי והעלות לטון מים שטופלו בשתי השיטות אינן שונות באופן משמעותי.
לכן, באזורים עם אספקה מספקת של כימיקלים-מוכנים מראש (עם שלושה ספקים או יותר העומדים בדרישות), מומלץ להשתמש בתמיסת נתרן היפוכלוריט קנויה-. לשיטה זו עלויות תפעול ותחזוקה נמוכות יחסית, מחזורי הזמנת ובנייה קצרים יותר של ציוד, ואין דרישות מיוחדות לתפעול ותחזוקה שוטפת.
עבור מפעלי טיהור מים-קטנים, במיוחד באזורים עם אספקה ותחבורה לא נוחים, מומלץ להשתמש במחולל נתרן היפוכלוריט כדי להכין ולהוסיף את התמיסה באתר-. זה מונע את הסיכון להשפעת חיטוי גרועה עקב השפלת אחסון-לטווח ארוך של הכימיקל.
3. מינון נתרן היפוכלוריט
כמות הכלור הנוספת במהלך החיטוי משתנה בהתאם לאיכות המים הגולמיים ולדרישות החיטוי. כדי להשיג השפעות חיטוי אמינות וארוכות-מתמשכות, המינון צריך לעמוד בשתי דרישות:
1) "דרישת הכלור" הנצרכת כדי להרוג חיידקים כדי להשיג יעדי חיטוי מוגדרים ולחמצן חומרים אורגניים.
2) "שארית הכלור" הנדרשת כדי לעכב את הצמיחה המחודשת של שאריות חיידקים במים. תקנות שאריות כלור מספקות גם שיטה פשוטה לקביעת המינון ולשיפוט אפקט החיטוי.
4. גורמים המשפיעים על נתרן היפוכלוריט
1) ההשפעה של מינון נתרן היפוכלוריט על יעילות האינאקטיבציה
על ידי הוספת כמויות שונות של נתרן היפוכלוריט ל-1 ליטר של דגימת מים ותגובה במשך 30 דקות, הריכוז נספר בשיטת סינון הממברנה. התוצאות הראו כי:
לחיטוי נתרן היפוכלוריט יש אפקט חיסול טוב מאוד. במינון נתרן היפוכלוריט של 2.5 מ"ג/ליטר, הושגה 100% נטרול. כדי להשיג דרישות דומות כמו GB18920-2002, המינון האופטימלי של נתרן היפוכלוריט יכול להיחשב כ-2.5-3.0 מ"ג/ליטר.
2) השפעת ה-pH על חיטוי סודיום היפוכלוריט
במינון נתרן היפוכלוריט של 0.5 מ"ג/ליטר, קצב ההשבתה הלוגריתמית של חיטוי נתרן היפוכלוריט ירד מ-2.03 ל-0.27 עם עליית ה-pH, מה שמראה מגמת ירידה.
זה מוביל למסקנה שהיחס בין ClO- לחומצה תת-כלורית במים נשלט בעיקר על ידי pH. ב-pH נמוך יותר, שיעור החומצה ההיפוכלורית גבוה יותר, וכתוצאה מכך יכולת קוטל חיידקים חזקה יותר.
3) השפעת ריכוז חנקן אמוניה על יעילות האינאקטיבציה
חנקן אמוניה מגיב במהירות עם נתרן היפוכלוריט, צורך אותו ויוצר מונוכלורמין ודיכלורמין. כאשר כלורמין קיים במים, השפעת החיטוי היא איטית יחסית, ומשפיעה ישירות על מינון הנתרן היפוכלוריט ועל יעילות ההשבתה.
מחקרים קשורים הראו שכאשר רמות החנקן של אמוניה הן 1, 3, 5, 8, 10 ו-15 מ"ג/ליטר, ההשפעה של כמויות שונות של נתרן היפוכלוריט שנוספו במשך 30 דקות על השפעת האינאקטיבציה היא כדלקמן:
כאשר חנקן אמוניה פחות או שווה ל-15 מ"ג/ליטר ומינון נתרן היפוכלוריט פחות מ-6.0 מ"ג/ליטר או שווה ל-6.0 מ"ג/ליטר, השפעת האינאקטיבציה של חיטוי נתרן היפוכלוריט מתדרדרת עם הגדלת רמת החנקן האמוניה; כאשר חנקן אמוניה הוא 8 מ"ג/ליטר, חיידקים מושבתים לחלוטין עם מינון נתרן היפוכלוריט של 5.0 מ"ג/ליטר.