Меню
Обеззараживание воды методом мембранного электролиза
Опыт обеззараживания воды методом мембранного электролиза на городских ВОС г. Мончегорска.
Милов В.Р. , директор МУП «Мончегорскводоканал» (Мурманская обл.)
Болдырев В.В. , канд. тех. наук (Военный инженерно-технический университет, Санкт-Петербург)
Баранов С.В. , директор ООО «Эко-технология» (Санкт-Петербург)
Образовавшееся в 1995 году после реорганизации собственности между городом и крупнейшим предприятием Северо-западного региона «Североникель» муниципальное унитарное предприятие «Мончегорскводоканал» в самом начале своей самостоятельной деятельности столкнулось с рядом неотложных задач по реконструкции и перевооружению своего хозяйства в связи с тем, что существовавшие технологии и оборудование уже не могли отвечать современным требованиям, предъявляемыми к качеству обрабатываемой воды и технологической безопасности.
Одной из самых животрепещущих проблем в то время являлась проблема обеззараживания воды. К тому времени обеззараживание воды проводилось традиционным методом хлорирования посредством использования завозимого жидкого контейнерного хлора и его дозирования хлораторами ЛОНИИ-100.
Однако, несмотря на кажущуюся простоту и дешевизну такого метода, многолетний опыт позволил выявить и ряд недостатков такой технологии. Самым существенным из них является способность хлора в случае его утечки поражать не только обслуживающий персонал, но и население прилегающих к водопроводным очистным сооружениям территорий. Эта способность обусловлена летучестью и ядовитыми свойствами хлора.
Эти обстоятельства, а также ужесточение нормативных, законодательных и природоохранных актов обусловили необходимость поиска альтернативных существующему методу обеззараживания решений.
В период с 1995 по 1998 год МУП «Мончегорскводоканал» при непосредственной поддержке администрации города и лично заместителя главы администрации Пушилина В.В. провело изучение передовых технологий обеззараживания, применяемых не только у нас в стране, но и за рубежом.
Существующие отечественные и зарубежные технологии и соответствующее оборудование были тщательно проанализированы по следующим основным критериям:
- Надежность технологического процесса
- Экономическая и технологическая безопасность
- Качество обеззараживающего агента
- Эксплуатационные технико-экономические показатели и удобство в эксплуатации
- Гарантийный и послегарантийный сервис
- Капитальные затраты.
Критерий капитальных затрат хотя и не являлся основополагающим при выборе, но в условиях дефицита финансирования имел немаловажное значение. К тому же, вызывало опасение возможная необходимость реконструкции строительной части здания хлораторной, где и предполагалось размещение нового оборудования. Такая реконструкция, либо возведение новых инженерных объектов предполагала не только значительное увеличение капитальных затрат, но и серьезные проблемы с размещением объектов и соответствующих коммуникаций, а также согласование и получение разрешений на такое строительство от соответствующих контролирующих организаций. При этом исключалась возможность перерыва в хлорировании во время строительства и наладки нового оборудования.
Жесткие требования по качеству обеззараживающего агента, а соответственно и к воде, обеззараживаемой по новой технологии, предъявлялась к МУП «Мончегорскводоканал» и со стороны органов санитарно-эпидемиологического контроля. Обеззараживание жидким хлором в условиях наличия достаточно большого количества органики, содержащейся в воде из поверхностного источника, вело к образованию хлорорганических соединений, отрицательно влияющих на качество питьевой воды. Использование гипохлорита натрия для целей обеззараживания питьевой воды также не решает проблему образования хлорорганических соединений в воде, хотя использование гипохлорита натрия, являющегося побочным продуктом в технологической цепочке комбината «Североникель» и являлось в финансовом плане самым выгодным вариантом в то время.
Таким образом, поставленная перед МУП задача казалась трудноразрешимой, по крайней мере в ближайшее время. Но все же, кропотливая работа наших специалистов дала свои результаты. Обследование и изучение большого количества действующих объектов в различных уголках страны позволило выявить технологию, которая по всем приведенным выше критериям отвечала ожиданиям как эксплуатирующей, так и контролирующих организаций. Это технология мембранного электролиза поваренной соли, которая уже в то время рассматривалась многими как отечественными, так и зарубежными специалистами технологией будущего.
Однако ответственность выбора решения вызвала необходимость детального анализа всех аспектов предполагаемого решения. Был привлечен широкий круг специалистов как теоретиков, так и практиков в данной области. Необходимо отметить большую помощь, которую оказали нам специалисты кафедры «Водоснабжения и канализации» Санкт-Петербургского Военного инженерного технического университета Болдырев В.В., Лямаев Б.Ф., Коженов Ю.В., Института коллоидной химии и химии воды АН Украины Савлук О.В., Томашевская И.П. Эти специалисты предложили и научно обосновали возможность обеззараживания воды методом мембранного электролиза.
Так например, исследования проведенные специалистами ИКХ АН Украины и ВИТУ г. Санкт-Петербурга показали присутствие в получаемом с мембранных электролизеров дезинфектанте диоксида хлора, который обеспечивает снижение в обрабатываемой воде хлорорганических соединений. Исследования также показали и более высокий бактерицидный эффект такого дезинфектанта по сравнению с хлором и гипохлоритом натрия.
Таким образом, фактор возможности получения высококачественного обеззараживающего агента наряду с другими несомненными преимуществами технологии мембранного электролиза и сыграл решающую роль в принятии окончательного решения. Одним из таких несомненных преимуществ является практическое отсутствие возможности выделения хлорсодержащих паров и газов в помещение электролизной благодаря уникальной технологии использования специального плоского эжектора в технологической цепочке процесса электролиза.
Итак, при принятии окончательного решения в пользу замены существующей технологии и хлорирования основными факторами, предопределившими выбор оптимального решения явились:
- Высокое качество обеззараживающего агента, в силу содержания в нем диоксида хлора, получаемого посредством мембранного электролиз
- Практически полное отсутствие капитальных затрат, связанных с проведением работ по реконструкции здания хлораторной или строительства дополнительных инженерных сооружений.
- Возможность ведения работ по размещению, монтажу и наладке нового оборудования при параллельном хлорировании жидким хлором.
- Максимальная экологическая безопасность технологии обеззараживания с использованием мембранных электролизеров из-за отсутствия возможности выделения хлорсодержащих веществ в атмосферу здания.
- Высокие технико-экономические эксплуатационные показатели при использовании технологии мембранного электролиза.
- Использование отечественных материалов и комплектующих, в том числе мембран.
- Простота и удобство в эксплуатации.
- Возможность последующей автоматизации технологического процесса.
В 1998 году был заключен договор между МУП «Мончегорскводоканал» и фирмой «Эко-технология» из Санкт-Петербурга на поставку оборудования, монтаж и наладку станции обеззараживания производительностью 180 кг в пересчете на активный хлор в сутки. Подрядная организация совместно с проектным институтом «Гипроникель» разработала проект, согласно которого электролизные установки в количестве 3 единиц (2 рабочие и 1 резервная) производительностью 60 кг/сутки по активному хлору каждая предполагалось разместить над одной из двух имеющихся в здании склада хлора дегазационной емкостью посредством ее перекрытия усиленными стальными листами. В самой емкости был установлен растворный бак и два насоса-дозатора производительностью 100 литров в час каждый(1 рабочий+1 резервный). Два силовых тиристорных выпрямителя ТВ 1600/12 были установлены рядом с дегазационной емкостью, а один – непосредственно рядом с электролизной установкой.
В декабре 1998 года был проведен запуск станции в опытную эксплуатацию, а в феврале 1999 года после завершения доводочных работ на третьем электролизере, станция обеззараживания была принята в эксплуатацию государственной комиссией.
За все время эксплуатации электролизной установки еще пока не было зарегистрировано ни одного сбоя, повлекшего за собой прекращение хлорирования или создание аварийной ситуации. Напротив, удобство в эксплуатации, заключающееся в том числе в простой регулировке рабочей дозы дезинфектанта, позволяет быстро и эффективно достигать необходимых параметров качества обеззараживаемой воды. Надежная работа конструкции специального щелевого фильтра, расположенного в днище растворного солевого бака, наряду с автоматизированной системой подачи воды в бак и отсутствием необходимости перемешивания раствора не создают проблем с приготовлением рассола, идущего на электролиз. Наличие в технологической схеме специальной аккумулирующей промежуточной между растворным баком и электролизером емкости для рассола, изготовленной из органического стекла, обеспечивают не только возможность более плавного дозирования рассола на электролиз, но и подачу питающей электролизер среды даже при возможных перебоях в приготовлении рассола ( например в случае выхода из строя как рабочего, так и резервного насоса-дозатора) в течение 1-1.5 часов.
Применение тиристорных выпрямителей с водяным охлаждением обеспечивают отсутствие шума в здании станции обеззараживания.
Кроме того, поскольку в процессе электролиза происходит регламентный нагрев анодной и катодной частей электролиза до температуры 70-80 градусов Цельсия, то отпадает необходимость устройства обогрева помещения в холодное время года, даже в суровых климатических условиях Заполярья.
Проведение плановых профилактических мероприятий в соответствии с инструкцией по эксплуатации Станции обеззараживания также не представляет собой проблем у обслуживающего персонала. Так например, замена мембраны, производящаяся приблизительно один раз в год, занимает 25-30 минут, после чего электролизная установка вновь готова к запуску.
В 2000 году специалисты ООО «Эко-технология» произвели замену трубопроводов из нержавеющей стали, служащих для подачи рассола, на пластиковые трубы фирмы «Genova”(США), благодаря чему в настоящее время исключена возможность разрушения подающих коммуникаций из-за коррозии материала.
Следует отметить и полное соответствие технико-экономических параметров электролизной установки их паспортным значениям даже после длительной и напряженной эксплуатации. Возможность контроля за расходом соли и возможность его точного регулирования позволяет рациональнее использовать сырьевые материалы и вести необходимый учет. Среднее суточное потребление соли для станции, работающей на полную производительность, составляет 350-400 кг. Требуемый запас соли хранится непосредственно в здании станции обеззараживания.
В настоящее время прорабатывается возможность перевода канализационных очистных сооружений МУП «Мончегорскводоканал» на обеззараживание стоков посредством использования мембранных электролизеров.
Таким образом, анализ работы станции обеззараживания на ВОС г. Мончегорска показал, что технология мембранного электролиза характеризуется высокой эффективностью и надежностью и обеспечивает надежную реализацию технологического процесса и экологическую безопасность города.
Источник: www.ecoteh.spb.ru