Веселовская

ОАО «Уральский научно-исследовательский
химический институт с опытным заводом»
(ОАО «УНИХИМ с ОЗ»)
Опыт внедрения комбинированного
дезинфектанта «Диоксид хлора и хлор» на
объектах водоподготовки взамен
традиционного хлорирования
Веселовская Т.Г., Стахровская Т.Е., Антюфеев М.А., Софронов М.О.
Одним из самых
распространенных
дезинфектантов на территории
Российской Федерации был и пока
остается хлор, поставляемый на
объекты водоподготовки в
контейнерах по 900 кг или в
баллонах по 60-70 кг.
Основные опасности, связанные с
транспортировкой, хранением и
использованием сжиженного («жидкого»)
хлора носят следующий характер:
Экологический
Техногенный
Примером объекта, на котором произошла утечка хлора, является станция
водоподготовки г. Волчанск Свердловской области (15.07.2007 г.).
Количество хлора: 615 кг
Последствия:
- несколько пострадавших из числа
работников станции;
- «выжжено» практически 19 гектаров леса;
- основная часть оборудования объекта
пришла в негодность в виду высокого уровня коррозии и т.д.
Причины: ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР (на фланцевом соединении
хлоропровода на участке от контейнера к хлоратору установлена прокладка из
обычной резины вместо, например, фторопласта) и ветхое состояние всего
объекта в целом.
Основные альтернативы хлору
Гипохлориты
натрия и
кальция
Озон
Ультрафиолет
Диоксид хлора
КД «Диоксид хлора и хлор»*
* Комбинированный дезинфектант «Диоксид хлора и хлор», получаемый на установках типа «ДХ-100»
МИРОВОЙ И ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ДИОКСИДА
ХЛОРА В ПРАКТИКЕ
ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ
ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Преимущества диоксида хлора перед хлором и
гипохлоритами
•
•
•
•
•
•
•
•
меньшая в 5-10 раз концентрация диоксида хлора в воде для
достижения одинакового с хлором обеззараживающего эффекта;
отсутствие образования в воде токсичных тригалометанов и
хлорфенолов, а также других неудаляемых органических галогенов;
сильное дезинфецирующее действие в широком интервале значений
pH воды;
сильное действие на споры, вирусы и водоросли;
устранение запахов, улучшение вкуса и устранение цвета воды;
улучшение флокуляции взвешенных примесей при очистке воды;
повышение степени очистки воды от железа и марганца;
пролонгированный (до 7-10 суток) бактерицидный эффект в
водораспределительных системах, предотвращающий возможности
вторичного загрязнения воды.
Инфекционные
болезни,
обусловленные
водным фактором, составляют 80% инфекционных
заболеваний в мире. Недостаточная очистка воды
приводит к 2 млрд случаев диареи ежегодно,
приводит к 4 млн смертей. В развивающихся странах
1,2 млрд человек не имеют возможности пить
чистую воду.
Согласно данных Роспотребнадзора более 50%
населения России используют для питья воду,
которая не отвечает санитарно-гигиеническим
требованиям.
Привлекательность диоксида хлора состоит в оптимальном
соотношении биоцидной эффективности, стабильности и
последействии как основополагающих критериев оценки
химических дезинфектантов. Такое сочетание позволяет
рассматривать диоксид хлора как озон, лишенный недостатков.
Благодаря долгосохраняющемуся бактерицидному эффекту
диоксид хлора применяется в настоящее время как последний
технологический этап при обработке воды в больших системах
водораспределения(Дюссельдорф,Цюрих,Брюссель и Париж).
Можно заключить, что диоксид хлора как бактерицидное
средство является адекватной альтернативой хлору и
гипохлоритам.
Применение ДХ в технологиях
водоподготовки
• На стадии предокисления введение диоксида хлора
улучшает процесс коагуляции, снижает
концентрацию органических веществ и
неорганических восстановителей, улучшает вкус и
запах воды, инактивирует бактерии и вирусы
• На стадии постобеззараживания диоксидом хлора
обеспечивается соответствие качества воды в РЧВ
санитарным нормам, сохранение его в
водораспределительной системе, удаление
биопленок и микробных обрастаний и, как следствие,
предотвращение образований таковых.
Диоксид хлора чистит и
дезинфицирует оборудование
Натурные испытания по дезинфекции
водоочистного оборудования, в том
числе фильтров и трубопроводов,
показали эффективность применения
растворов диоксида хлора в
концентрации 2-10 мг/л. Такая
дезинфекция приводит к длительному
бактериостатическому эффекту
Сравнение эффективности
окислителей для удаления
привкусов и запахов, мг/дм3
Хлор
5-10
Диоксид хлора
0,25-0,75
Перманганат
калия
1-10
Озон
2-4
Использование
диоксида хлора
эффективно при
обработке воды
содержащей:
• - зеленые,
диатомовые и синезеленые водоросли
• -продукты их
жизнедеятельности
Применение ClO2 в
технологиях водоподготовки
•
•
•
•
США
1944 год – г.Ниагара Фоллс (штат Нью-Йорк) ;
1970-е годы – период широкого внедрения ClO2 ;
1983-й год – новый стандарт США на питьевую воду в частности
установил предельное содержание хлороформа в очищенной
воде – 0,1 мг/дм3 ;
На водоочистных сооружениях в г. Чезапик (шт. Вирджиния)
благодаря внедрению ClO2 снизили вводимую дозу
дезинфектанта с 0,6 до 0,02 мг/дм3 .
• 1977 год – 103 станции;
• 1986 год – 400 станций с тенденцией к росту.
• Канада, Германия, Франция, Япония, Италия, Бельгия,
Швейцария
• СССР
• 1954 год – Томский водопровод
• 1969 год – «Инструкция Санэпиднадзора СССР по контролю за
обеззараживанием
хозяйственно-питьевой
воды
и
за
дезинфекцией водопроводных сооружений хлором», где
рекомендовано использование диоксида хлора для повышения
эффективности
обеззараживания
и
предупреждения
специфических запахов.
• СНГ и Россия
• Конец 90х годов –
Украина (г. Ильичевск, г. Южный)
Белоруссия (г. Новополоцк)
Россия (г. Нижний Тагил)
Нормативы по остаточному диоксиду хлора и хлорит-ионам в
Германии, США, Италии, Белоруссии и Украине
№
Страна
ClO2
ClO2-
1
ВОЗ
не норм.
0,2
2
РФ
не норм.
0,2
3
Германия
0,05-0,2
0,2
4
США (US EPA)
0,8
1,0
5
Италия
не норм.
не норм.
6
Белоруссия
0,2
0,2
7
Украина
0,4
0,2
Рекомендуемое остаточное содержание диоксида хлора в
получаемой питьевой воде составляет
0,05 – 0,30 мг/л
(по опыту применения КД «Диоксид хлора и хлор»)
При водоподготовке необходим
дифференцированно-комплексный
методический подход к водоочистным
технологиям. Поэтому необходимо при
внедрении технологий обеззараживания и
очистки проводить исследования на
конкретных водоочистных сооружениях, как
это делается во всём мире и
поддерживается всеми водными
международными программами и
организациями.
ОАО «УНИХИМ с ОЗ»
Установки типа «ДХ-100»
ОАО «УНИХИМ с ОЗ» разработал, изготавливает и внедряет
локальные автоматизированные установки типа «ДХ-100» по получению
комбинированного дезинфектанта «Диоксид хлора и хлор» для систем
водоподготовки.
Комбинированный дезинфектант «Диоксид хлора и хлор» высокоэффективная и экономичная альтернатива хлорированию воды
жидким хлором и гипохлоритами.
Одновременное введение в воду двух дезинфектантов сохраняет
положительные качества диоксида хлора: высокие дезинфицирующие
свойства и снижение уровня хлорорганики, и устраняет его основной
недостаток –
образование побочных продуктов – хлорит-ионов в
сравнимом диапазоне вводимых доз.
Разработка имеет более десяти наград различных научных
мероприятий, одна из последних – на Международном форуме "Высокие
технологии XXI века" (2009 г.), на котором получена высшая награда –
Золотая статуэтка Святого Георгия Победоносца.
Конкурентным
преимуществом,
подтвердившимся
в
четырехлетнем опыте промышленной эксплуатации, помимо улучшения
качества воды, является существенное снижение эксплуатационных
затрат по сравнению с любым способом дезинфекции.
Основные преимущества комбинированного
дезинфектанта «Диоксид хлора и хлор»
По сравнению с хлором и гипохлоритом натрия:
• меньшая в 6 – 20 раз концентрация дезинфектанта в воде (по диоксиду хлора) для
достижения одинакового с хлором или ГХН обеззараживающего эффекта;
• практическое отсутствие образования в воде токсичных хлорорганических
соединений;
• сильное дезинфицирующее действие в широком интервале значений рН воды;
• сильное действие на споры, вирусы и водоросли;
• устранение запахов, улучшение вкуса и снижение цветности воды;
• улучшение флокуляции и коагуляции примесей при очистке воды;
• повышение степени очистки воды от железа и марганца;
• пролонгированный (до 7 – 10 суток) бактерицидный эффект в водораспределительных
системах, предотвращающий возможности вторичного загрязнения воды;
• не требуется организация санитарно-защитных зон (в отличие от жидкого хлора)
По сравнению с «чистым» диоксидом хлора:
• содержание хлорит-ионов в очищенной воде не превышает санитарных норм в
сравнимых дозах по диоксиду хлора;
• значительно меньшие капитальные и эксплуатационные затраты (не требуется
доочистка от хлоритов, сырье отечественное).
Принципиальная схема получения водного раствора
комбинированного дезинфектанта «Диоксид хлора и хлор»
В реакторе установки происходит
следующая реакция
NaClO3 + NaCl + H2SO4 =
ClO2↑ + 0,5Cl2↑+ Na2SO4 + H2O
Установки типа «ДХ-100»
Производят водный раствор
«Диоксида хлора и хлора»
(Массовое соотношение ClO2 : Cl2 = 1 : 0,65)
Производительность типоразмерного ряда от
20 до 500 г/час по диоксиду хлора – объем
обрабатываемой воды от 50 до 3500 м3/час
соответственно (в зависимости от качества
водоисточника и технологии водоподготовки)
Полностью автоматизированы
Потребляемая мощность:
не более 100 Вт
Габаритные размеры:
1000 х 1000 х 320 мм
Реакции восстановления диоксида хлора
из хлоритов
Большая часть хлоритов удаляется за счет их взаимодействия
с хлором, который поступает в воду в составе дезинфектанта,
по реакциям:
2ClO2- + HOCl → 2ClO2 + Cl- + OHClO2- + Cl2 → ClO2 + 2Cl-
Перечень охранных документов,
которыми защищена разработка
1) Патент РФ на изобретение № 2188791 «Способ и реактор получения раствора
диоксида хлора», пр. 08.02.2001.
2) Патент РФ на полезную модель № 45378 «Установка для получения
диоксида хлора», пр. 20.12.2004.
3) Патент на изобретение № 2307067 «Способ получения раствора диоксида
хлора и хлора в воде и реактор для его осуществления», пр. 27.06.2005.
4) Патент на полезную модель № 110083 «Установка для производства водного
раствора диоксида хлора и хлора», пр. 31.05.2011.
Правообладатель вышеуказанных патентов – ОАО"УНИХИМ с ОЗ".
Перечень основных разрешительных документов
1) Свидетельства о государственной регистрации средства дезинфицирующего
«Диоксид хлора и хлор» № 77.99.36.2.У.11296.12.08 от 24.12.2008 и в рамках
Таможенного союза (ТС) RU.77.99.27.002.E.005322.03.12 от 19.03.2012, выданные
Федеральной службой Роспотребнадзора.
2) Разрешение Федеральной службы по экологическому, технологическому и
атомному надзору на применение установок по производству диоксида хлора
типа «ДХ-100» № РРС 00-38811 от 11.06.2010 г.
3) Декларация о соответствии установок типа «ДХ-100» Техническим
регламентам Таможенного союза. Рег. номер ТС № RU Д-RU.ММ04.В.02047 от
26.12.2013 г.
Наши объекты в Свердловской области:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
п. Полдневой
г. Богданович
п. Рефтинский
г. Алапаевск
г. Кушва
п. Баранчинский, г. Кушва
г. Волчанск
ОАО «СинТЗ», г. Каменск-Уральский
г. Березовский
г. Каменск-Уральский, ОАО «Водоканал»
г. Асбест
г. Дегтярск
СУГРЭС, г. Среднеуральск
Наши объекты за пределами
Свердловской области:
14. г. Зеленогорск, Красноярский край
15. г. Миасс, Челябинская область
16. г. Бакал, Челябинская область
17. г. Снежинск, Челябинская область
18. г. Курган, Курганской области
19. Компания «Кемира», Финляндия и др.
Свердловская область
Результаты эксплуатации
установок типа «ДХ-100»
на Полдневских водозаборных сооружениях
г. Богданович, Свердловская область
Принципиальная технологическая схема водоподготовки на
Полдневских водозаборных сооружениях г. Богданович
Свердловской области
Результаты внедрения установки типа «ДХ-100»
на Полдневских водозаборных сооружениях (ПВЗС) г. Богданович
Свердловской обл.
Наименование
показателя
ПДК
Доза дезинфектанта, мг/дм3
Исходная
вода
Питьевая вода, полученная с использованием:
хлора
«Диоксида хлора и хлора»
–
2,0 – 3,0
0,25 – 0,14 по диоксиду хлора
Цветность, град. цветности
20
29,4 – 50
4,5 – 6,0
1,25 – 2,5
Мутность, мг/дм3
1,5
0,71 – 1,1
0,64 – 0,8
< 0,58
Запах
2
0
1
0
Привкус
2
0
1
0
Железо, мг/дм3
0,3
1,82 –
2,36
0,30 – 0,80
0,02 – 0,15
Марганец, мг/дм3
0,1
0,20 –
0,38
0,12 – 0,18
0,01 – 0,07
Хлориты, мг/дм3
0,2
–
–
0,040 – 0,055
(0,050-0,063 в сетях через 14км)
Хлораты, мг/дм3
20
–
–
0,30 – 0,34
(0,28-0,31 в сетях через 14 км)
Хлороформ / 4х хлористый углерод,
мг/дм3
0,06
0,06 /
0,006
0,0026 – 0,0031
/–
< 0,0015 / < 0,0001
Остаточный диоксид хлора, мг/дм3
0,05-0,3
0
-
0,10 – 0,15
Результаты эксплуатации
установок типа «ДХ-100»
на фильтровальной станции
МУ ОП «Рефтинское»
п. Рефтинский, Свердловская область
Принципиальная технологическая схема водоподготовки на
фильтровальной станции МУ ОП «Рефтинское» п. Рефтинский
Свердловской области
Сравнительная таблица основных показателей качества
питьевой воды, получаемой на фильтровальной станции МУ ОП
«Рефтинское» с использованием жидкого хлора и "Диоксида
хлора и хлора"
№
п/п
Параметры
Исходная вода
р. М. Рефт
Питьевая вода, полученная с использованием в качестве дез-та:
хлора
"Диоксид хлора и хлор"
-
9,0 – 15,0
0,4 – 0,5
по диоксиду хлора
1/2
1 / 1-2
0/0
1
1
0
1
Доза дезинфектанта, мг/дм3
2
Запах при 20°С / при 60°С, балл
3
Привкус, балл
4
Цветность, град.
156 - 195
15 - 26
7,3 – 19,6
5
Мутность, мг/дм3
-
0,76 - 1,33
0,62 – 1,26
6
Окисляемость перманганатная,
мгО2/дм3
13 - 15
3,68 - 6,88
3,68 – 5,92
7
Железо, мг/дм3
2,8 - 3,2
0,12 - 0,38
0,11 – 0,21
8
Марганец, мг/дм3
0,04 - 0,12
0,04 - 0,05
<0,0001
9
Хлороформ, мг/дм3
-
0,04 - 0,33
< 0,0015
10
Четыреххлористый углерод, мг/дм3
-
-
< 0,0001
11
Хлориты, мг/дм3
-
-
0 – 0,084
12
Хлораты, мг/дм3
-
-
не обн.
13
Хлор остаточный свободный, мг/дм3
-
1,07 – 1,64
0,01 (следы)
14
Диоксид хлора остаточный, мг/дм3
-
-
0,034 – 0,16
15
ОМЧ, КОЕ/см3
-
0
0
16
Возбудители кишечных инфекций, кл/100см3
5-0
Не обн.
Не обн.
Содержание побочных продуктов
при обеззараживании воды
комбинированным дезинфектантом
«Диоксид хлора и хлор»
Содержание хлороформа в питьевой воде, получаемой с использованием
комбинированного дезинфектанта "Диоксид хлора и хлор» в сравнении с
традиционным хлорированием
Содержание хлороформа*, мг/дм3
№
Наименование объекта
В питьевой воде,
В питьевой воде,
обработанной КД «Диоксид обработанной хлором или
хлора и хлор»
гипохлоритом
1
ЮВЗС, г. Богданович,
Свердловская область
< 0,0006
0,026 – 0,031
2
МУ ОП "Рефтинское"
Свердловская область
< 0,0015
0,04 – 0,33
3
ФС "Сортировочная",
г. Екатеринбург
0,0026 – 0,0045
0,060 – 0,080
4
НФС, г. Снежинск, Челябинская
область
< 0,0006
0,018
5
ОС Сысертского водозабора,
г. К-Уральский
0,035
0,11
6
ВОС, г. Миасс, Челябинская
область
0,009-0,02
0,039-0,15
7
ВОС, г. Дегтярск
0,0 – 0,0019
0,044
8
ВОС МУП «Водоканал»,
г. Воткинск
< 0,0006
0,022 – 0,200
* ПДК по ГН 2.1.5.2280-07 – 0,06 мг/дм3 <к> - канцероген
Интегральные показатели содержания хлорит- и хлорат- ионов в
питьевой воде, получаемой с использованием комбинированного
дезинфектанта "Диоксид хлора и хлор»
№
Наименование объекта
Содержание хлорит-ионов*,
мг/дм3
Содержание хлоратионов**, мг/дм3
1
ПВЗС, г. Богданович, Свердловская
область
0,040 – 0,055
0,30 – 0,34
2
ООО "Водоканал",
г. Богданович, Свердловская область
н/о – 0,071
0,25 – 0,38
3
МУ ОП "Рефтинское" Свердловская
область
н/о – 0,084
н/о
4
СУГРЭС, г. Среднеуральск,
Свердловская область
0,114 – 0,197
< 0,5
5
ФС "Сортировочная",
г. Екатеринбург
< 0,05
< 1,0
6
НФС, г. Снежинск, Челябинская
область
< 0,06
< 0,5
7
ОСВ ЦГ ОАО "Курганводоканал"
н/о – 0,20
н/о
8
ВОС, г. Дегтярск
н/о – 0,08
< 0,5
9
ВОС МУП «Водоканал»,
г. Воткинск
0,056 – 0,196
< 0,5
*ПДК – 0,2 мг/дм3
**ПДК – 20 мг/дм3
Удельные затраты на обеззараживание воды по сырью
(Полдневские водозаборные сооружения, г. Богданович)
Наименование показателя
Ед. изм.
ПВЗС, г. Богданович
Свердловской обл.
Хлор
Объем обрабатываемой воды
Доза дезинфектанта
Годовой расход дезинфектанта
Удельные затраты
ДХиХ
м3/час
500,00
тыс.м3/год
4 380,00
г/м3
2,50
0,20
кг/год
10 950,00
876,00
руб. на 1 м3
0,107
0,044
ДХиХ – комбинированный дезинфектант «Диоксид хлора и хлор»
Удельные затраты на обеззараживание воды по сырью
(МУ ОП "Рефтинское")
Наименование показателя
Ед. изм.
ФС п. Рефтинский,
Свердловской обл.
Хлор
Объем обрабатываемой воды
Доза дезинфектанта
Годовой расход дезинфектанта
Удельные затраты
ДХиХ
м3/час
490,00
тыс.м3/год
4 292,40
г/м3
10,00
0,80
кг/год
42 924,00
3 433,92
руб. на 1 м3
0,245
0,174
ДХиХ – комбинированный дезинфектант «Диоксид хлора и хлор»
Удельные затраты на обеззараживание воды по сырью
(Фильтровальная станция иткульского водозабора г.
Снежинска)
Наименование показателя
Ед. изм.
ФС иткульского водозабора
г. Снежинска
Хлор
Объем обрабатываемой воды
Доза дезинфектанта
Годовой расход дезинфектанта
Удельные затраты
ДХиХ
м3/час
300
тыс.м3/год
2 628
г/м3
2,00
0,09
кг/год
5 256
236,52
руб. на 1 м3
0,064
0,020
ДХиХ – комбинированный дезинфектант «Диоксид хлора и хлор»
Данная разработка имеет положительные заключения ведущих в области
водоподготовки организаций: ГУП «МосводоканалНИИпроект»,
ОАО «НИИ ВОДГЕО» и ОАО «НИИ КВОВ».
Выдержки из них:
"... Учитывая положительные всесторонние
лабораторные и промышленные испытания,
комбинированный дезинфектант "Диоксид хлора и
хлор", производимый хлоратным способом на установке
"ДХ-100", целесообразно рассматривать как
альтернативу применению жидкого хлора и гипохлорита
натрия в системах центрального водоснабжения, и
рекомендовать дальнейшую работу по разработке
регламента по проектированию и эксплуатации.
Директор ГУП «МосводоканалНИИпроект», д.т.н.,
профессор Е.И. Пупырев
"Заключение.
Положительные результаты испытания
установки "ДХ-100" и технологии обеззараживания
питьевой воды комбинированным дезинфектантом
"Диоксид хлора и хлор" позволяют одобрить
разработанную ФГУП "УНИХИМ с ОЗ" технологию
получения и применения комбинированного
дезинфектанта для обеззараживания питьевой воды.
Считаем возможным, рекомендовать ее к применению
в рамках соответствующих государственных программ.
Главный инженер ОАО "НИИ ВОДГЕО", к.т.н.
П.А. Ивкин"
" В результате рассмотрения и анализа представленных
материалов можно сделать вывод, что комбинированный
дезинфектант «Диоксид хлора и хлор», получаемый по
разработанной «УНИХИМ с ОЗ» технологии в установках типа «ДХ100», обладает высоким бактерицидным, вирулицидным и
антипаразитарным эффектом. При обработке воды активизируются
окислительные процессы , способствующие снижению цветности,
уменьшению концентрации железа, марганца и др. соединений.
КД обладает выраженным пролонгирующим действием,
позволяющим обеспечить защиту питьевой воды от вторичного
загрязнения при ее транспортировке в водораспределительных
системах.
Выполненные исследования позволяют рекомендовать
разработанный метод обеззараживания воды и оборудование для
его реализации в практику хозяйственно-питьевого водоснабжения
….
Генеральный директор ОАО «НИИ КВОВ»
А.В. Гнипов"
Отзывы
по результатам эксплуатации
установок типа «ДХ-100»
ОАО «Уральский научно-исследовательский
химический институт с опытным заводом»
(ОАО «УНИХИМ с ОЗ»)
Благодарим за внимание!
Сведения об организации-изготовителе:
Открытое акционерное общество «Уральский научноисследовательский химический институт с опытным заводом» (ОАО
"УНИХИМ с ОЗ")
620014, Россия, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта, 5.
Тел: (343) 371-06-51, 323-30-01. Факс: (343) 371-31-01.
[email protected], [email protected]
Ласыченков Юрий Яковлевич, генеральный директор;
Морозова Лариса Васильевна, ведущий специалист
тел.: (343) 371-26-79, +7(922)145-42-49.