г. Москва, Щелковское ш., д. 100, к. 5, оф. 903, Бизнес центр «Восточные ворота» (БЦ «East Gate»)
Подготовка питьевой воды обычно включает использование хлора или другого вещества для конечной дезинфекции. В случае с поверхностными водами для подготовки воды перед конечной дезинфекцией, как правило, используется предварительная очистка, такая как коагуляция, отстаивание и фильтрация. Дезинфекция питьевой воды с помощью реагентов, таких как хлор, успешно применяется в течение ряда лет.
В процессе химической дезинфекции могут образовываться потенциально вредные побочные продукты, присутствие которых в воде нежелательно, а также появление постороннего привкуса и запаха воды, что может привести к жалобам со стороны потребителей.
Экологические факторы увеличивают нагрузку на водоисточники, что означает угрозу ухудшения качества воды, помимо этого, климатические изменения, вызывающие наводнения или засуху, усложняют процесс водоподготовки.
Кроме того, тенденция снижения производства хлора и дезинфектантов на основе хлора по экологическим соображениям может заставить водопроводные компании перейти на другие реагенты или использовать нехимические процессы дезинфекции.
С 1913 года имя компании "Wallace & Tiernan" ассоциировалось с очисткой и дезинфекцией питьевой воды. С момента установки первого в мире промышленного газового хлоратора в начале 20 века компания была лидером разработки и применения технологий обеспечения микробиологической безопасности питьевой воды.
За более чем 100-летнюю историю был разработан и внедрен в производство широкий ассортимент оборудования от традиционных установок газового хлорирования до новейших установок УФ-дезинфекции, а также систем генерации необходимого количества гипохлорита натрия на месте.
Вместе с тем, выбор метода дезинфекции зависит во многом от эксплуатационных условий на водопроводной станции, ее размещения, типа исходной воды, эксплуатационных расходов и необходимости соответствия современным стандартам.
Гипохлорит натрия (NaOCl), относится к поколению реагентов, используемых в качестве альтернативы газа хлора, который обеспечивает эффективную дезинфекцию против всех известных патогенных (болезнетворных) бактерий, вирусов, грибковых инфекций и простейших.
Гипохлорит натрия может применяться в трех формах: бытовой отбеливатель, технический гипохлорит (высококонцентрированный раствор с высоким значением рН, производимый хлорщелочной установкой) и низкоконцентрированный гипохлорит OSEC (раствор с более низкой концентрацией, чем технический гипохлорит, производимый на месте использования в нужных количествах путем электролиза соли). У Evoqua Water Technologies установки по производству низкоконцентрированного гипохлорита натрия представлены линейкой электролизёров OSEC производства Wallace & Tiernan.
Содержание хлора в растворе гипохлорита обычно выражается в процентах веса раствора, например, 1 литр технического гипохлорита весом 1,14 кг содержит 14% или 0,159 кг хлора.
Типовой состав (*весовое содержание хлора) различных форм гипохлорита натрия следующий:
Разложение гипохлорита натрия происходит двумя путями:
1. Преобразование в хлорат и хлорид
3NaOCl → NaClO3 + 2NaCl
2. Преобразование в кислород и хлорид
2NaOCl → O2 + 2 NaCl
Первая из этих реакций зависит от концентрации. Чем выше исходная концентрация гипохлорита натрия, тем быстрее происходит разложение. Скорость разложения также возрастает с повышением температуры.
Катализатором второй реакции являются переходные металлы. Микроконцентрации никеля или меди могут вызвать быстрое разложение до кислорода.
Разложение гипохлорита до хлората имеет два серьезных последствия. Во-первых, происходит потеря продукта, что ведет к повышению расходов. Во-вторых, нежелательные побочные продукты, такие как хлораты, попадают в воду, подвергаемую обработке.
Технический гипохлорит разлагается до хлората при хранении. Чтобы избежать этого, необходимо минимизировать время и температуру хранения. Для этого потребуется охлаждение гипохлорита во время транспортировки и хранения на месте. Присутствие переходных металлов в качестве загрязнений в техническом гипохлорите также ускоряет разложение, что обусловливает потерю продукта и образование газа кислорода, что может вызвать проблемы при перекачивании и подаче.
При этом, гипохлорит, вырабатываемый установками OSEC, разлагается гораздо медленнее благодаря низкой исходной концентрации. Обычно этот гипохлорит вырабатывается на месте потребления по мере необходимости, что обеспечивает минимальное время хранения по сравнению с техническим гипохлоритом.
Еще одной проблемой побочных продуктов является присутствие бромата в гипохлорите. Это является результатом окисления бромида в соли, которая используется для производства гипохлорита. Ввиду потенциально канцерогенных свойств бромата в странах ЕС существует ограничение содержания бромата 10 µг/л. Водопроводные компании стараются закупать технический гипохлорит с пониженным содержанием бромата, чтобы избежать указанной проблемы. Для производства гипохлорита OSEC с низким содержанием бромата рекомендуется использовать соль с низким содержанием бромата.
Технический гипохлорит имеет высокое значение рН, что необходимо для обеспечения стабильности продукта. Это означает, что при введении в воду с высоким содержанием кальция и магния, возможно образование отложений нерастворимых карбонатов и гидроокисей. Это, в свою очередь, может вызвать серьезные проблемы с обслуживанием, поскольку придется часто демонтировать установку для очистки эжекторных устройств.
Низкое значение рН гипохлорита ОСЕК сводит проблему окалины до минимума. Работы по прочистке эжекторных устройств значительно снижаются по сравнению с использованием технического гипохлорита.
Электрохлорированием называют процесс, в котором раствор хлорида натрия с помощью электрического тока преобразуется в гипохлорит натрия или хлор из насыщенного рассола или, в промышленном масштабе, из морской воды.
В базовой ячейке электрический ток пропускается через рассол хлорида натрия с помощью катода и анода.
На аноде ионы хлорида окисляются (удаляются электроны) и образуется хлор (Cl2)
2Cl- → Cl2 + 2e-
На катоде вода редуцируется до ионов водорода и гидроксила
2H2O +2e- → H2 +2OH-
В открытом реакторе образованные электрическим путем виды произвольно перемешиваются и вступают в реакцию
Cl2 + OH- → OCl- + Cl- + H+
В реакторе с перегородками произвольному смешению препятствует мембрана, пропуская, в то же время, ток. Перегородчатый реактор может иметь такую конструкцию, чтобы производить газ хлор, гидроокись натрия и водород, или гидроокись натрия и хлор могут рекомбинироваться с образованием гипохлорита натрия за пределами реактора.
На практике обычно несколько электродов соединяются вместе и образуют узел электролизера. Они могут составлять монополярный узел, в котором каждый электрод является анодом или катодом, или биполярный узел, где одна часть электрода является анодом, а другая катодом.
Гипохлорит OSEC производится с концентрацией около 0,8% в зависимости от области применения или от типа используемой установки OSEC. При концентрациях менее 1% гипохлорит натрия классифицируется как неопасный реагент, но очень эффективный дезинфектант. Единственным побочным продуктом реакции является газ водород, который выбрасывается в атмосферу.
Имея богатый накопленный опыт в области дезинфекции и большой ассортимент разработанных различных технологий компания Wallace & Tiernan, способна предоставить операторам объективную информацию для выбора наиболее подходящего способа дезинфекции.
Принятие решения по методу дезинфекции зависит от ряда факторов: безопасность, побочные продукты, экономика, зависимость от поставок, место, обслуживание, установка и общие издержки, гарантии и многие другие. Оценивать методы дезинфекции следует в сочетании с данными факторами.
Приближенность водопроводных сооружений к жилым районам или другим публичным местам, таким как школы, также определяет выбор метода дезинфекции.
Во многих случаях угроза утечки газа хлора в атмосферу на территории водопроводных станций является решающим фактором смены метода дезинфекции.
Переход на применение гипохлорита натрия устраняет некоторые из этих рисков. Поставка реагентов в виде технического гипохлорита или соли для электрохлорирования не представляет серьезной опасности для окружающих территорий. Тем не менее, следует помнить, что при использовании технического гипохлорита в 10-14% растворе он является высоко агрессивным из-за высокого значения рН и концентрации хлора.
Несмотря на разработанные требования к скрубберам для газа хлора, следует отметить, что газ хлор может случайно выделяться при контакте гипохлорита с другими реагентами, которые обычно применяются на водопроводных станциях, например, сульфатом железа или кремнефтористоводородной кислотой. В таких случаях необходимо соблюдение правил техники безопасности при хранении реагентов или при наличии угрозы контакта. Небольшие утечки в линии дозирования технического гипохлорита также представляют угрозу, поскольку может произойти испарение несущей воды, в результате чего может произойти выделение газа хлора. Частые утечки представляют угрозу для здоровья операторов.
Применение 0,8% гипохлорита натрия, производимого OSEC, снижает указанные риски. Значительные преимущества безопасности в отношении населения и на водопроводных сооружениях обеспечиваются исключением транспортировки больших партий реагента, хранения и дозирования высококонцентрированнных растворов реагентов или газа хлора. Правила техники безопасности и охраны окружающей среды рассматривают установки производительностью более 10 тонн хлора как объект повышенной опасности. В то же время 0,8% гипохлорит, который производится в установке OSEC, классифицируется как неопасный реагент, т.к. находится ниже 1% предела класса опасных веществ для NaOCl.
Требования к эксплуатации и обслуживанию установок OSEC включают регулярное обслуживание, добавление соли, как в мешках, так и насыпной, наблюдение за панелью управления. Кроме того, исключается сложное обучение персонала и установка оборудования безопасности, которое требуется при обращении и смене контейнеров с газом хлором, при транспортировке, хранении и деструкции технического гипохлорита.
• Химическая стабильность
Коррозия – Технический гипохлорит из-за агрессивных свойств корродирует и повреждает оборудование, которое используется для его хранения и дозирования. Накопительные баки, обвязка и дозирующее оборудование более всего подвержены утечкам.
Окаливание – Другой проблемой использования технического гипохлорита, если сравнивать с гипохлоритом, производимым установкой OSEC, является высокое значение рН, обычно около 12. Многие поставщики технического гипохлорита добавляют в раствор каустик для предупреждения газообразования и увеличения срока годности продукта. Кальций в воде для разбавления вступает в реакцию при такой высокой рН с растворенным CO2 и осаждается в виде окалины карбоната кальция. Окалина разрушительно воздействует на обвязку, арматуру и расходомеры, поэтому технический гипохлорит, по возможности, используется неразбавленным (с учетом всех рисков, связанных с этим реагентом) с возможно короткими отрезками трубопровода, которые только позволяют расходы в системе.
В системах OSEC используется умягченная вода для предупреждения отложений минеральных веществ в электролизере, что обеспечивает бесспорное преимущество по сравнению с другими системами.
Гипохлорит OSEC имеет пониженную рН, что означает снижение щелочности подпиточной воды. В ряде случаев это дает экономию затрат на реагенты для регулирования рН, которое применяется при наличии в продукте гипохлорита натрия.
• Газообразование
Одним из наиболее серьезных недостатков использования технического гипохлорита является газообразование при разложении продукта. По мере того, как концентрация гипохлорита снижается, образуется газ кислород. При комнатной температуре количество образования кислорода составляет примерно 1% в сутки. Далее скорость образования возрастает с концентрацией, температурой и в присутствии металлических катализаторов. Одним из требований к хранению гипохлорита является низкая температура, кратчайшее время хранения и отсутствие контакта с металлами. Использование металлических компонентов (в трубопроводах и т.д.) может вызвать быстрое разложение гипохлорита, до 2-3% в час.
Опасность газообразования заключается в накоплении газа в трубопроводах, шаровых клапанах и насосах-дозаторах, что может привести к газовым пробкам или угрозе взрыва.
Системы OSEC обеспечивают производство раствора гипохлорита по мере необходимости, что снижает степень разложения продукта до менее 0,1% в месяц и практически снимает проблему газообразования. Тем не менее, при необходимости хранения гипохлорита перед дозированием, его следует хранить на улице, избегать воздействия прямых солнечных лучей, исключить контакт с металлами по указанной выше причине. Там, где температура подпиточной воды превышает 25ºС, может потребоваться система охлаждения.
• Производство хлората
Гипохлорит разлагается на О2 и NaCll (фотокаталитически); Cl2 и NaOH (Закон Генри о газообразовании) или NaClO3 и 3NaCl (диспропорционирование) в зависимости от величины рН, интенсивности света, температуры и концентрации. При 22ºС образование хлората в 0,8% гипохлорите, произведенном в установке ОСЕК, очень низкое и обычно почти ниже уровня обнаружения. В случае с 15% техническим гипохлоритом 0,6% свободного хлора преобразуется в хлорат в первые 24 часа хранения при той же температуре. Чем выше концентрация гипохлорита натрия, тем выше начальные уровни образования хлората.
В системе OSEC компании Wallace & Tiernan имеется принудительная вентиляция бака, поэтому общий уровень разложения хлора (из-за испарения, преобразования в Cl- и хлорат) составляет около 1,8% в сутки. Для сравнения разложение технического гипохлорита составляет 4% в сутки.
• Образование бромата
Проблема как технического гипохлорита, так и гипохлорита, вырабатываемого установкой OSEC. В обоих случаях бромид окисляется до бромата. Образование бромата увеличивается при щелочной рН, высокой дозе озона и высокой концентрации ионов бромида. В системах OSEC образование бромата обычно зависит от концентрации бромида в исходной соли.
Уровень бромата можно снизить, если использовать соль с пониженной концентрацией бромата.
• Образование водорода
При производстве хлора электролитическим способом образуется водород в количестве 10 литров в минуту на каждые 45 кг на суточный объем производства хлора, т.е. 1,3 кг водорода на каждые 45 кг хлора. Этот водород должен быть удален в атмосферу во избежание угрозы взрыва. Нижний взрывоопасный предел составляет 4%, поэтому принудительная воздушная вентиляция должна обеспечить удаление 250 литров в минуту на 45 кг суточной производительности по хлору.
• Прочие факторы
Независимость от поставок
Системы OSEC исключают зависимость от поставок технических химических реагентов, проблемы с транспортировкой, хранением и обращением с газом хлором и техническим гипохлоритом. Во многих случаях новые местные правила фактически ограничивают применение газа хлора, что заставляет водопроводные компании переходить к альтернативным средствам. Производство гипохлорита на месте по мере потребления в большинстве случаев является наиболее дешевым решением.
Гарантия
Гарантия на аноды составляет 5 лет непрерывной работы. Подробные сведения о гарантиях на работу установок можно получить в наших торговых представительствах.
Эксплуатация и обслуживание
Для эксплуатации и обслуживания установок OSEC требуется минимальное обучение персонала. Вместе с оборудованием поставляются подробные руководства. Единственным требованием к эксплуатации установок OSEC является обеспечение подачи воды, соли и электроэнергии. Повседневная эксплуатация оборудования не требует вмешательств операторов, поскольку полностью автоматизирована. Пуск и остановка производственного процесса и мониторинг состояния установки регулируется специальным программируемым логическим контроллером.
Заказные системы
Серия установок OSEC производства компании Уоллес и Тирнен включает разнообразные модели производительностью от 2 до 907 кг эквивалента хлора, многие из которых могут быть изготовлены в соответствии со специальными требованиями заказчика к конфигурации или размерам в зависимости от местных условий.
Испытаны в промышленных условиях
Сотни установок OSEC работают в разных странах, имеют заслуженную высокую репутацию, минимальное время простоя и требования к обслуживанию.
Подготовка питьевой или технологической воды
Очистка городских и промышленных стоков
Химическая обработка
Технологическая вода:
Оздоровительные комплексы
| Система дезинфекции | Исходное сырье | Обращение с продуктом | Срок хранения продукта | Эксплуатация и обслуживание | Стоимость расходных материалов |
| Гипохлорит ОСЕК | Пищевая соль | Транспортировки нет Простота обращения Нет потери хлора | Производится и дозируется по мере необходимости | Очень просты | Очень экономично |
| Газ хлор | Зависит от поставщика | Транспортировка и обращение представляют опасность | Стабилен | Сложные | Наиболее экономично |
| Отбеливающий порошок | ависит от поставщика | Обращение и хранение неудобны | Крайне нестабилен и быстро теряет хлор при хранении | Сложные, неудобные | Дорого |
| Технический гипохлорит | Зависит от поставщика | Обращение и хранение неудобны и опасны | Нестабилен и теряет хлор | Довольно простые | Наиболее дорогой метод |
Более подробное описание электролизных установок OSEC производства Wallace & Tiernan, бренда Evoqua Water Technologies можно посмотреть пройдя по ссылке
© 2024, ООО "Экологические Решения"