Опыт применения новой системы обеззараживания воды на Северном инфильтрационном водозаборе г. Уфы

Оборудование
Н. Б. БУГАЙ, ведущий инженер; С. В. ПИНЧУК, главный технолог;
В. П. МАКСИМОВ, главный специалист службы Северного комплекса водопроводных сооружений;
В. С. ГОРДИЕНКО, генеральный директор (МУП «Уфаводоканал»);
В. И. МИРКИС, заместитель главного инженера (ГУП «Институт МосводоканалНИИпроект»);
А. Б. ГРИГОРЬЕВ, канд. техн. наук, генеральный директор (ООО «Экоконтроль С», Москва)

Опыт применения новой системы обеззараживания воды на Северном инфильтрационном водозаборе г. Уфы

Наиболее распространенным методом обеззараживания воды является ее хлорирование с использованием газообразного хлора. Хлор достаточно эффективен в отношении бактериальных загрязнений и обладает пролонгированным действием. В большинстве случаев — это наиболее дешевое средство дезинфекции. Однако хлор имеет ряд недостатков, таких, как высокая токсичность, недостаточная эффективность в отношении возбудителей вирусных и паразитарных инфекций. Хлорные хозяйства станций водоподготовки относятся к числу объектов повышенной опасности. Примерно в 50% случаев аварий зоны поражения могут распространиться за территорию предприятия, приблизительно в 70% случаев — небезопасны для людей [ 1 ].

С ростом и расширением селитебной зоны районов жилой застройки городов и поселков многие водопроводные и канализационные сооружения, находившиеся ранее на безопасных расстояниях от зданий и объектов промышленного и гражданского назначения, оказываются в непосредственной близости от них и при аварии на хлорном объекте создают потенциальную угрозу населению. Подобная ситуация сложилась и на территории Северного инфильтрационного водозабора г. Уфы: расстояние от хлораторной со встроенным складом хлора до жилой застройки составило около 100 м (по нормативам не менее 1000 м). В результате оценки различных методов дезинфекции воды инфильтрационного водозабора принята двухстадийная технология обеззараживания: УФ-облучение с последующим вводом низкоконцентрированного гипохлорита натрия [2].

Технология обладает более эффективным обеззараживающим действием по сравнению с жидким хлором и позволяет значительно повысить безопасность объекта: низкоконцентрированный раствор гипохлорита натрия по степени воздействия на организм человека относится к 4 классу опасности, газообразный хлор — ко 2 классу, высококонцентрированный гипохлорит — к 3 классу. Расчеты зон разрушения при авариях от возможного взрыва и загазованности территории показали, что размер санитарно-защитной зоны площадки составил 100 м. При наихудшем варианте аварии радиусы разрушения находятся в пределах 0,3-4 м, а возможная загазованность территории — в радиусе 57 м. При обращении с 0,8-процентным раствором гипохлорита натрия исключаются транспортировка больших партий реагента, хранение и дозирование высококонцентрированных растворов реагентов или газообразного хлора, не требуется сложной индивидуальной защиты персонала [3].

Технология обеззараживания воды реализована в августе 2006 г. на территории площадки водозабора по проекту МГУП «Институт МосводоканалНИИпроект». Источником водоснабжения являются воды подземных скважин инфильтрационного водозабора и подрусловые воды лучевых водозаборов, расположенных вдоль берега р. Уфы (табл. 1). Проектная производительность сооружений — 100 тыс. м3/сут. Расчетные дозы гипохлорита натрия в пересчете на активный хлор приняты в штатном режиме — 1 мг/л, в аварийном — 2 мг/л. 

   Таблица 1  

Показатель 

СанПиН2.1.4.1074-01 

Исходнаявода 

Очищеннаявода

Запах при 20 °С, балл 

0

1

Запах при 60 °С, балл 

2

0

1

Цветность, град 

20 (35) 

<5

<5

Мутность, мг/дм3 

1,5(2) 

<0,58 

<0,58 

Перманганатная окисляемость, мг/дм3 

0,8 

0,94 

 

Жесткость общая, °Ж 

7(10) 

7,9 

7,9 

рН 

6-9 

7,6 

6,8 

Нитраты (по NO3–), мг/дм3 

45 

2,5 

2,4 

Сульфаты (SO4–2), мг/дм3 

350 

221 

202

Хлориды, мг/дм3 

350 

< 10 

< 10 

Железо (суммарное), мг/дм3

0,3 

<0,1 

<0,1 

Общая минерализация(сухой остаток), мг/дм3 

1000(1500) 

582 

509 

 

 

Натрий, мг/дм3 

200 

6,2 

Алюминий, мг/дм3 

0,5 

0,0028 

0,0025 

Кремний, мг/дм3 

10 

4,3 

3,5

Калий, мг/дм3 

0,84 

0,88 

Марганец, мг/дм3 

0,1 

0,008 

0,0085 

Медь, мг/дм3 

0,0044 

0,0036 

Цинк, мг/дм3 

0,0066 

0,005 

Хлороформ, мг/дм3 

0,1 

0,0055 

Остаточный свободныйхлор, мг/дм3 

0,3-0,5

0,42 

 

ОКБ, КОЕ/100 мл 

Отсутствуют 

 

Отсутствуют 

ОМЧ, КОЕ/мл 

Не более 50 

Колифаги, БОЕ/100 мл 

Отсутствуют 

Комплектная установка по приготовлению низкоконцентрированного (0,8-процентного) раствора гипохлорита натрия размещается в отдельно стоящем трехэтажном здании. Раствор гипохлорита натрия получается путем электролиза в солевом растворе на электролизере модульной конструкции OSEC В-1-200 фирмы «Wallace & Tiernan» (Англия) [4]. В состав установки входят три электролизера OSEC В1-200 (в том числе один резервный) с возможностью варьирования производительности от 71 до 113 кг/сут каждый. Схема производства гипохлорита натрия обеспечивает отпуск готового продукта для перевозки автотранспортом и различного объема, что определяет возможность его многоцелевого использования.

Основным сырьем для получения гипохлорита натрия служит твердая поваренная соль. Доставка на площадку осуществляется автотранспортом, соль расфасована в мягкие контейнеры по 1 т. Проектом предусмотрена оригинальная конструкция ножа для разрезания контейнеров, позволяющая быстро и равномерно произвести разгрузку соли в сатуратор. Первоначально в качестве исходной использовалась поваренная пищевая каменная соль, выпускаемая ОАО «Илецк-Соль», качество которой соответствовало установленным требованиям производителя оборудования. Однако эксплуатация в течение четырех месяцев показала, что происходит накопление загрязнений в гравийной засыпке сатураторов, что, в свою очередь, требовало дополнительной промывки электролизеров и сатураторов, отмывки гравийных слоев и их перезагрузку. После замены соли поваренной пищевой выварочной марки экстра «Полесье» (изготовитель ОАО «Мозырьсоль») накопление загрязнений в системе уже не наблюдалось.

Побочным продуктом при производстве гипохлорита натрия является водород. В целях предотвращения скопления водорода в потенциально опасных концентрациях предусмотрена система разбавления его воздухом до безопасной концентрации (1% объема). Контроль содержания водорода проводится в непрерывном режиме датчиками, установленными в помещении электролизеров и над каждым из резервуаров для хранения готового продукта. Датчики связаны с органами управления системой, которая обеспечивает отключения процесса производства гипохлорита натрия при превышении содержания водорода выше допустимого значения.

В ходе эксплуатации установлено, что УФ-обеззараживание и дозы гипохлорита натрия 0,4—0,5 мг/л в пересчете на активный хлор обеспечивают надежное обеззараживание воды инфильтрационного водозабора и в разводящих сетях города (табл. 1). При существующей в настоящее время потребности в гипохлорите натрия включение электролизеров производится 2 раза в неделю, время их работы составляет 24 ч. При температуре наружного воздуха минус 20 °C и ниже происходит интенсивное образование инея на сетках наружного вентиляционного выпуска из баков хранения готового продукта. Это создает дополнительные сложности при эксплуатации установки в зимний период, поскольку без предварительной очистки сеток происходит блокировка включения электролизной установки. Для исключения этого явления в период низких температур требуется подогрев сеток вентиляционного выпуска.

Весь процесс приготовления раствора гипохлорита натрия осуществляется и контролируется автоматически с помощью блока автоматики, в состав которого входят: контроллер, дисплей, исполнительные механизмы и приборы контроля технологических параметров. В энергонезависимую память контроллера записан алгоритм технологического процесса производства гипохлорита натрия. В случае неисправности на панели управления включается аварийная звуковая сигнализация и происходит последовательное отключение оборудования, что позволяет вести технологический процесс без постоянного присутствия персонала.
Дозирование раствора гипохлорита натрия производится дозирующими насосами. Ввиду отсутствия автоматической системы дозирования хлорагента дозы устанавливаются вручную по тарировочному графику с учетом концентрации готового раствора и объема обрабатываемой воды. Анализ работы установки за 2007 г. показал, что эксплуатационные показатели сопоставимы со средними показателями производителя оборудования (табл. 2).

Таблица 2  

Показатель работыустановки 

Средний показательпроизводителя установки OSEC [3] 

Средний эксплуатационный показатель (2007 г.) 

Расход соли, кг 

3,7 

3,9 

Расход электроэнергии, кВт 

5,5 

5,57 

Расход воды, м3 

0,135 

0,138 

Затраты, руб. 

14,7 

12 

Примечание. Значения средних показателей рассчитаны на 1 кг экв. хлора. 

Выводы

Использование двухстадийной технологии обеззараживания — УФ-облучение совместно с низкоконцентрированным гипохлоритом натрия позволило существенно сократить размеры санитарно-защитной зоны сооружений, обеспечив повышение степени промышленной безопасности, антитеррористической устойчивости объекта и сохранив при этом допустимые санитарно-гигиенические показатели очищенной воды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Новые технологии и оборудование для дезинфекции воды — альтернатива хлору / Г. М. Селезнев, С. М. Лыков, Ю. В. Буракова и др. // Безопасность труда в промышленности. 2007. № 2.
2. Оценка возможностей повышения барьерной роли инфильтрационных водозаборов г. Уфы / С. В. Шевчук, В. А. Смагин, А. А. Беляк и др. // Водоснабжение и сан. техника. 2004. № 4, ч. 2.
3. Григорьев А. Б., Расс Р. Сравнительная оценка высоко- и низкоконцентрированного гипохлорита натрия для дезинфекции питьевых вод // Водоснабжение и сан. техника. 2006. № 10.
4. Реконструкция системы обеззараживания Северного городского водопровода г. Уфы / В. С. Гордиенко, Л. И. Кантор, С. В. Пинчук и др. // Водоснабжение и сан. техника. 2006. № 10.