В нашей стране хлорируется 99% питьевой воды. К преимуществам данного метода водоподготовки относятся:
- доступное технологическое оборудование и низкие эксплуатационные затраты;
- высокая дезинфицирующая способность хлора;
- комплексность воздействия: удаляются микроорганизмы, неорганические и органические загрязнения, улучшаются органолептические свойства воды;
- длительное время консервации очищенной воды;
- простота аналитического контроля за эффективностью обеззараживания.
Хлорирование производится с применением жидкого хлора, диоксида хлора, гипохлоритов и хлораминов. Введение любого из перечисленных веществ в воду приводит к образованию хлорноватистой кислоты HClO и гипохлорит-ионов ClO¯, как проиллюстрировано ниже на примере хлора:
Cl2 + H2O <--> HCl + HClO
HClO <--> H+ + ClO¯
Именно сильные окислительные свойства хлорноватистой кислоты и гипохлорит-ионов обуславливают антибактерицидные свойства и высокую реакционную способность растворов хлорсодержащих соединений. При контакте с микроорганизмами HClO расщепляет и инактивирует белки, а также нарушает структуру полинуклеотидных цепей ДНК и РНК. Тяжелые металлы, содержащиеся в воде, окисляются и осаждаются в виде гидроксидов, а органические вещества переходят в кислородсодержащие соединения с низкой токсичностью.
Норма хлорирования воды заранее неизвестна и в каждом конкретном случае подбирается в соответствии с заданными технологическими параметрами, исходя из свойств обрабатываемой воды и конфигурации системы водоподготовки. В зависимости от характера загрязнений и используемого оборудования, ввод хлора осуществляют в режиме пре- или постхлорирования. Прехлорирование воды производится перед другими стадиями очистки ударными дозами хлора, удаляющегося на дальнейших стадиях обработки. Постхлорирование обычно является завершающей стадией водоподготовки и может быть нормальным или суперхлорированием (избыток хлора), а также комбинированным совместно с другими бактерицидными препаратами.
После хлорирования воды допускается и необходимо присутствие остаточной концентрации хлорсодержащих соединений, обеспечивающей полное обеззараживание воды при движении по распределительным трубопроводам от очистных сооружений до конечного потребителя. В связи с тем, что химическое равновесие между растворенным хлором, хлорноватистой кислотой и гипохлорит-ионами сложным образом зависит от pH, температуры, давления и концентрации загрязнений, при анализе хлорированной воды в первую очередь ориентируются на суммарное содержание Cl2, HClO и OCl¯, получившее название «остаточный свободный хлор». Для определения содержания остаточного свободного хлора после хлорирования воды широко применяется титрование с метиловым оранжевым или диэтилпарафенилендиамином по ГОСТ 18190-72.
Поскольку одним из основных типов примесей в питьевых и сточных водах являются азотсодержащие вещества, также выделяют «остаточный связанный хлор», представляющий собой хлорамины – продукты взаимодействия HClO с аммиаком, ионами аммония и органическими аминами. В отличие от хлорноватистой кислоты и гипохлорит-ионов, хлорамины обладают гораздо более слабыми дезинфицирующими свойствами. Освобождение связанного хлора происходит при постепенном гидролизе хлораминов с выделением хлорноватистой кислоты. Для химико-аналитических целей также используются взаимозаменяемые термины «остаточный активный хлор», «остаточный хлор» и «активный хлор» (ГОСТ 18190-72, ПНДФ 14.1:2:4.113-97) относящиеся к сумме свободного и связанного хлора.
В питьевой воде СанПиН 1.2.3685-21 устанавливает содержание остаточного свободного хлора на уровне 0,3–0,5 мг/л, остаточного связанного хлора – 0,8-1,2 мг/л. Отклонение нормы хлорирования воды в меньшую или большую сторону не гарантирует полного обеззараживания либо может оказывать негативное воздействие на здоровье человека. На нейтрализацию бактериального загрязнения источников хозяйственно-питьевого водоснабжения расходуется лишь незначительная часть активного хлора; основная его доля вступает в реакции с химическими примесями техногенного происхождения: нефтепродуктами, фенолами, аммонийным азотом, синтетическими ПАВ, соединениями тяжелых металлов и пестицидами.
ПДК остаточного хлора в сточных водах зависит от источника происхождения стоков (бытовые, производственные, ливневые) и регламентируется отраслевыми и локальными нормативными документами. Хлорирование – один из ключевых и, чаще всего, заключительный этап в процессе обработки сточных вод на очистных сооружениях. Согласно СП 32.13330.2018 в хозяйственно-бытовых стоках и их смесях с производственными стоками, сбрасываемых в водные объекты или используемых для технических целей, норма хлорирования воды должна обеспечивать содержание остаточного хлора в очищенной воде после контакта не менее 1,5 мг/л и достигается дозировкой хлора:
- после предварительной механической очистки стоков: 10 мг/л;
- при использовании механической и химической очистки: 5 мг/л;
- после фильтрования песчаными фильтрами: 2-5 мг/л.