Производители
Компания «Evoqua»
Компания «SERES Environnement»
Компания «ITT Water»
Компания «MIDLAND»
 Компания «Forbes»
Компания «STATIFLO»

 А. Б. ГРИГОРЬЕВ, доцент, канд. техн. наук (ООО «Экоконтроль С», г. Москва) 

Р. РАСС, директор по маркетингу и продажам (Wallace&Tiernan)

Гипохлорит натрия (ГХН) − NaOCl относится к поколению реагентов-дезинфектантов, используемых в качестве альтернативы газообразному хлору, обеспечивает эффективное обеззараживание и защиту от всех известных патогенных (болезнетворных) бактерий, вирусов, грибковых инфекций и простейших. Гипохлорит натрия применяется обычно в двух формах: товарный (технический) − высококонцентрированный раствор с высоким значением рН, производимый на химических заводах; OSEC − раствор с более низкой концентрацией, производимый на месте использования в нужном количестве путем электролиза раствора пищевой соли.
Содержание хлора в растворе ГХН обычно выражается в процентах от массы раствора, например, 1 дм3 технического ГХН массой 1,14 кг содержит 14 %, или 0,159 кг активного хлора. Типичный состав различных форм ГХН: технический − 10−14 %; ОSEC − 0,2−0,8 %.

Свойства гипохлорита натрия

Разложение ГХН происходит двумя путями:
преобразование в хлорат и хлорид                 3NaOCl → NaClO3 + 2NaCl;
преобразование в кислород и хлорид              2NaOCl → O2 + 2 NaCl.
Первая из этих реакций зависит от концентрации: чем выше исходная концентрация ГХН, тем быстрее происходит разложение. Скорость разложения возрастает также с повышением температуры.
Катализатором второй реакции является ряд металлов. Микроконцентрации никеля или меди могут вызвать быстрое разложение до кислорода. Разложение ГХН до хлората имеет два недостатка. Во-первых, происходит потеря продукта, что приводит к увеличению расходов; во-вторых, в воду, подвергаемую обработке, попадают нежелательные побочные продукты, например хлораты.
При хранении технический ГХН разлагается до хлората. Чтобы избежать этого, необходимо минимизировать время и температуру хранения, для чего может потребоваться охлаждение ГХН во время транспортировки и при хранении на месте будущего использования. Присутствие ряда металлов в качестве загрязнений в техническом ГХН также ускоряет разложение. Это обусловливает потерю продукта и образование газообразного кислорода, что может вызвать проблемы при перекачивании и подаче.
ГХН, получаемый с помощью системы OSEC, разлагается гораздо медленнее благодаря низкой исходной концентрации. Обычно он производится на месте потребления по мере необходимости, что обеспечивает минимальное время хранения по сравнению с техническим ГХН.
Еще одной проблемой побочных продуктов является присутствие в ГХН бромата. Бромат является результатом окисления бромида в соли, используемой для производства ГХН. Из-за потенциально канцерогенных свойств бромата в странах ЕС существует ограничение, согласно которому содержание этого соединения не должно превышать 10 мг/л. Водопроводные компании стран ЕС, Англии, США, Японии и др. стараются закупать технический ГХН с пониженным содержанием бромата, чтобы избежать указанной проблемы. Для производства ГХН OSEC с низким содержанием бромата рекомендуется использовать соль с низким содержанием бромида.
Технический ГХН имеет высокое значение рН, что необходимо для обеспечения стабильности продукта. При введении его в воду с повышенным содержанием кальция и магния возможно обра-зование отложений нерастворимых карбонатов и гидроксидов. Это, в свою очередь, может вызвать серьезные проблемы с обслуживанием, поскольку потребуется часто демонтировать и чистить эжекторные устройства. Низкое значение рН ГХН, производимого системой OSEC, сводит проблему накипи до минимума. Значительно сокращаются и работы по прочистке эжекторных устройств.
Система OSEC английской фирмы «Уоллас энд Тирнан» производит ГХН концентрацией до 0,8 %  в  зависимости  от  области  применения  или от типа используемой установки (рис. 1). Следует заметить, что при концентрации менее 1 % ГХН классифицируется в Англии как неопасный реагент, хотя и очень эффективный дезинфектант. Единственным побочным продуктом реакции является газообразный водород, который отводится в атмосферу в безопасной концентрации.

Выбор метода дезинфекции
При оценке метода дезинфекции следует принимать во внимание следующие факторы: безопасность, образование побочных продуктов, экономичность, независимость от поставщиков, место расположения и обслуживание, установка оборудования и общие издержки, гарантии и многое другое. Электрохлорирование обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами дезинфекции. Об использовании ГХН в качестве дезинфектанта и о его химических свойствах уже говорилось выше. Однако вопрос применения системы электрохлорирования вместо установок дозирования технического ГХН требует дальнейшего рассмотрения. В некоторых случаях отказ от традиционных методов дезинфекции газообразным хлором диктуется изменением местного законодательства или безопасностью.

Безопасность
Переход на использование ГХН существенно уменьшает риски, связанные с применением газообразного хлора. Тем не менее следует помнить, что технический ГХН концентрацией 14−18 % очень агрессивен из-за высокого значения рН и содержания хлора. Поэтому при обращении с ним необходимо соблюдать дополнительные меры безопасности – надевать защитные очки и специальную одежду. Применение 0,8-процентного ГХН, производимого с помощью системы OSEC, снижает указанные риски до минимума. Безопасность населения, а также персонала на самих водопроводных сооружениях обеспечивается исключением транспорти-ровки больших партий реагента, хранения и дозирования высоко-концентрированных растворов реагентов или газообразного хлора (рис. 2−4). При обращении с 0,8-процентным ГХН также не требуется сложной индивидуальной защиты персонала.
Эксплуатация и обслуживание установок OSEC предусматривают периодическое добавление соли и наблюдение за панелью управления. Это дает явные преимущества по сравнению со сложным обучением персонала и необходимостью установки защитного оборудования при использовании и смене контейнеров с газообразным хлором или при транспортировке и хранении (и связанное с этим разложение) технического ГХН (рис. 3).
Согласно регламентации МЧС, газообразный хлор − аварийное, химически опасное вещество: он ядовит, является сильным окислителем, оказывает остронаправленное действие на людей, относится ко второму классу опасности. Промышленный ГХН имеет третий класс опасности; ГХН системы OSEC относится к четвертому классу опасности, а по другим регламентирующим источникам система OSEC относится к четвертому-шестому классу опаснсти.

Химическая устойчивость
     Коррозия. Из-за агрессивных свойств технического ГХН оборудование, которое используется для его хранения и дозирования, подвергается коррозии. Более всего подвержены утечкам накопительные резервуары, обвязка и дозирующее оборудование. Этого не происходит при использовании ГХН, производимого системой OSEC. Отступ
      Накипь. Другой проблемой при использовании технического ГХН, если сравнивать с ГХН OSEC, является высокое значение рН (обычно около 12). Многие поставщики технического ГХН добав-ляют в раствор каустик для предупреждения газообразования и увеличения срока хранения продукта. При таком высоком значении рН кальций в воде вступает в реакцию с растворенным  CO2 и осаждается в виде накипи карбоната кальция. Накипь разрушительно воздействует на обвязку, арматуру и расходомеры, поэтому технический ГХН, по возможности, используется неразбавленным (с учетом всех рисков, связанных с этим реагентом) с самыми короткими отрезками трубопровода, которые только позволяет расход в системе.
В системах OSEC используется умягченная вода для предупреждения отложений минеральных веществ в электролизере, что обеспечивает бесспорное преимущество по сравнению с другими системами. ГХН, производимый установкой OSEC, имеет пониженное значение рН, т. е. оказывает меньшее влияние на щелочность воды. В ряде случаев это дает значительную экономию затрат на реагенты для регулирования рН, которые применяются при наличии в продукте ГХН.Отступ
     Газообразование. Одним из наиболее серьезных недостатков использования технического ГХН является газообразование при разложении продукта. По мере того как концентрация ГХН снижается с течением времени, образуется газообразный кислород. При комнатной температуре
ставляет примерно 1 % в сутки. На практике скорость образования будет возрастать с увеличением концентрации, температуры и в присутствии металлических катализаторов. Требованиями к хранению ГХН являются низкая температура, кратчайшее время хранения и отсутствие контакта с металлами. Использование металлических компонентов (в трубопроводах, деталях, контактирующих с ГХН) может вызвать быстрое разложение ГХН − до 2−3 % в час. Опасность заключается в накоплении газа в трубопроводах, шаровых клапанах и насосах-дозаторах, что может привести к газовым пробкам или риску взрыва.
Системы OSEC обеспечивают производство раствора ГХН по мере необходимости, что снижает степень разложения продукта до менее 0,1 % в месяц. Таким образом, про-блема газообразования практически отпадает. Тем не менее при необходимости хранения ГХН перед его дозированием следует избегать воздействия на него прямых солнечных лучей и исключать контакт с металлами. Отступ
    Образование хлората. В зависимости от величины рН, интенсивности света, температуры и концентрации ГХН разлагается на: О2 и NaCl (фо-токаталитически), Cl2 и NaOH (закон Генри о газообразовании), NaClO3 и 3NaCl (перераспределение). При температуре 22 ºС образование хлората в 0,8-процентном ГХН, произведенном в установке OSEC, практически невозможно обнаружить. В 15-процентном техническом ГХН 0,6 % активного хлора преобразуется в хлорат в течение первых 24 ч хранения с момента производства при той же температуре и концентрации. Чем выше концентрация ГХН, тем выше начальные уровни образования хлората.
В системе OSEC имеется принудительная вентиляция резервуара с ГХН, поэтому общий уровень разложения хлора (из-за испарения, преобразования в Cl- и хлорат) составляет около 1,8 % в су-тки. Для сравнения − разложение технического ГХН составляет 4 % в сутки. Отступ
      Образование бромата – проблема как технического ГХН, так и вырабатываемого установкой OSEC. В обоих случаях бромид окисляется до бромата. Образование бромата увеличивается при щелочном рН, высокой дозе озона и концентрации ионов бромида. В системах OSEC образование бромата обычно зависит от концентрации бромида в исходной соли.
В законодательстве Вели-кобритании предусмотрено, что операторы Водоканалов должны решать проблему снижения побочных продуктов при дезинфекции, т. е. количество хлора, дозируемого в питьевую воду, должно быть снижено путем контроля содержания бромата в исходном продукте. Для этого необходимо оптимизировать время хранения и разложения технического ГХН или произведенного на месте в установках OSEC.
Для уменьшения риска образования бромата в первую очередь необходима закупка сырья с пониженным содержанием бромида, а затем − оптимизация условий хранения ГХН на месте.Отступ
   Образование водорода. При производстве хлора электролитическим способом образуется водород в количестве 10 дм3/мин на каждые 45 кг/сут хлора, т. е. 1,3 кг водорода на каждые 45 кг хлора. Водород должен быть удален во избежание угрозы взрыва. Нижний порог взрывоопасности составляет 4 %, поэтому принудительная вентиляция должна обеспечить удаление 250 дм3/мин водорода на 45 кг суточной производительности по хлору.Отступ
    Независимость от поставщиков. По сравнению с газообразным хлором и техническим ГХН при производстве ГХН с помощью системы OSEC исключается зависимость от большого объема поставок химических реагентов, а также отсутствуют проблемы с транспортировкой, хранением и дозированием. В настоящее время новые правила фактически ограничивают применение газообразного хлора, что заставляет Водоканалы  переходить на альтернативные методы обеззараживания. Производство ГХН установками OSEC на месте по мере потребления в большинстве случаев является наиболее дешевым решением.

Гарантия на непрерывную работу анодов системы OSEC составляет 5 лет. Для эксплуатации и обслуживания установок OSEC требуется минимальное обучение персонала. В России по вопросам, связанным с сервисным обслуживанием, ремонтом и поставкой сервисных запасных частей, необходимо обращаться к эксклюзивному российскому представителю фирмы «Wallace & Tiernan» − ООО «Экоконтроль С».

Сравнение цен на производство технического ГХН
и  вырабатываемого  установкой OSEC

Для получения 1 кг. экв. Cl на установках OSEC необходимо:
3,7 кг. соли + 5,5 кВт энергии + 135 л. воды, в среднем затраты составляют 14,70 руб (без НДС).
Закупочная цена 6,67 л. технического ГХН (в котором содержится 1 кг экв. хлора),  производимого на Волгоградском химзаводе, составляет 62,48 руб (без НДС) или 9,37 руб/л без НДС.

 Cвыше 1378 установок OSEC производительностью от 2 до 10000 кг экв. хлора в сутки успешно работают по всему миру.

В августе 2006г. на Северной водопроводной станции г.Уфы введена в пробную эксплуатацию установка OSEC по производству 0,8% ГХН, эквивалентного 340 кг. хлора в сутки.