Мобильная водоподготовка

Условия жизни значительной части населения РФ, в силу удаленности мест проживания или работы от крупных населенных пунктов, далеки от таких благ цивилизации, как централизованное водоснабжение, отопление, канализация и пр. К тому же специфика ряда профессий предусматривает сезонность (например, в сельском хозяйстве) или организацию труда вахтовым методом (нефтяные промыслы, геологоразведка, добыча полезных ископаемых), что изначально подразумевает временное нахождение людей на малообжитой территории, где в централизованных коммунальных услугах просто нет необходимости.

На отдаленных объектах особенно остро стоит вопрос качественного снабжения водой. В большинстве случаев в подобных условиях создаются локальные (или автономные) системы хозяйственно–питьевого водоснабжения, которые помимо надежного природного источника воды (поверхностного или подземного) включают в себя узлы водоподачи (насос и блок автоматики), а также водоподготовки (фильтры очистки воды и оборудование для обеззараживания). 

При этом наличие последнего в автономной системе водоснабжения, учитывая современное состояние природных источников воды, крайне необходимо. Анализ состояния водных объектов показывает, что практически все природные  источники, как поверхностные, так и подземные, подвергаются антропогенному и техногенному воздействию и в большинстве случаев не удовлетворяют положениям ГОСТ «Источники хозяйственно–питьевого водоснабжения. Гигиенические требования и правила выбора». Так, в государственном докладе «Вода питьевая» отмечено, что около 70% рек и озер страны утратили свое качество, как источники водоснабжения, а примерно 30% подземных источников подверглись техногенному или антропогенному загрязнению.

Для питьевых и хозяйственно–бытовых целей на объектах временного или сезонного водоснабжения, как правило, используются наиболее благоприятные в бактериальном и физико-химическом отношении подземные воды. Но даже они нуждаются в тщательной очистке и обеззараживании. В большей степени это требование относится к верхним водоносным слоям, которые, как показывает практика, наиболее сильно подвержены загрязнению неорганическими и органическими примесями, а порой имеют сверхдопустимый уровень бактериального загрязнения. Достаточно проследить путь воды до источника и выяснится, что в нее попадают грунтовые воды и атмосферные осадки, прошедшие через слой почвы. С одной стороны, почва – прекрасный механический фильтр, способный  задержать нерастворимые частицы. А с другой - вода, просачиваясь через грунт, растворяет множество вредных веществ (удобрения, тяжелые металлы, пестициды и пр.), которые в виде примесей присутствуют в добываемой воде.

Следует иметь в виду, что при оценке степени риска здоровью человека, в зависимости от природы нежелательных примесей в воде, наиболее заметную роль играют микробиологические загрязнения. Научно доказано, что опасность заболеваний от этого фактора в тысячи раз выше, чем при загрязнении воды химическими соединениями различной природы. Исходя из этого, обязательным условием получения воды питьевого качества является ее подготовка, т.е. совокупность мер как по очистке (осветлению, обесцвечиванию, умягчению, обесфториванию, обезжелезиванию, итд), так и обеззараживанию в интересах придания воде качества, отвечающего установленным гигиеническим нормативам. Все эти способы связаны с добавлением разного рода реагентов, требующих точного дозирования.

Хлорирование как основной способ дезинфекции воды. Хлорсодержащие реагенты

Как уже говорилось, важнейшей составляющей подготовки воды является ее обеззараживание (дезинфекция), представляющая собой комплекс санитарно–технических мер по уничтожению возбудителей инфекционных заболеваний (бактерий, спор, микробов, вирусов) физическими, химическими и биологическими методами.

Отечественный опыт в области подготовки воды, а также существующая практика большинства развитых стран свидетельствуют о том, что самым распространенным и проверенным способом ее дезинфекции является первичное хлорирование (98,6% воды подвергается хлорированию в той или иной форме; озонирование составляет только 0,37%, остальные методы – 1,03%).

Причина столь высокой популярности данного метода заключается в повышенной эффективности обеззараживания воды и экономичности технологического процесса в сравнении с другими существующими способами (озонирование, обработка УФ–излучением и пр.). К тому же хлорирование позволяет очистить воду не только от нежелательных органических и биологических примесей, но и полностью удалить растворенные соли железа и марганца. Другим важнейшим преимуществом этого приема стала возможность обеспечить микробиологическую безопасность воды в любой точке распределительной сети и в любой момент времени благодаря эффекту последействия.

Распространенным и давно используемым методом хлорирования воды является ее обработка газообразным хлором (Cl₂). Газообразный хлор представляет собой химически активный реагент, способный вступать в реакцию с органическими веществами, растворенными в обрабатываемой воде. Однако, несмотря на эффективность Cl₂ как дезинфектанта, образующиеся после его применения хлорорганические соединения являются сдерживающим фактором, ограничивающим использование этого вещества в процессах дезинфекции. Опыт показал, что наиболее безопасными дезинфектантами, используемыми при хлорировании помимо газообразного хлора, служат его производные: гипохлорит натрия (NaOCl), диоксид хлора (ClО₂) и др.

Наиболее употребляемым реагентом при данном способе подготовки воды является диоксид хлора (ClО₂). Это чрезвычайно эффективный бактерицидный агент, механизм действия которого на болезнетворную флору обусловлен не только высоким содержанием высвобождающегося хлора, но и образующимся атомарным кислородом. Подобное сочетание делает ClО₂ сильнейшим обеззараживающим соединением по сравнению с другими. В отличие от хлора, его диоксид не гидролизуется в воде, обладает селективной реакционной способностью и применим в широком диапазоне рН, поскольку его активность не зависит от значения этого параметра. Помимо всего, при использовании ClО₂ образование хлорорганических соединений практически сведено к нулю.

Уникальные свойства реагента были отмечены еще в 1944 г.; уже в то время  диоксид хлора активно применялся при очистке питьевой воды для устранения запаха фенола и морских водорослей. Сдерживающим фактором в использовании данного дезинфектанта до последнего времени была взрывоопасность, что осложняло его производство, транспортировку и хранение. Однако современные технологии позволяют устранить этот недостаток за счет производства диоксида хлора непосредственно на месте применения (такая возможность есть, например, в системах Oxiperm производства GRUNDFOS&ALLDOS).

В качестве реагента для первичного хлорирования воды также широко используется гипохлорит натрия (NaOCl), содержащий не менее 8 г/л активного хлора. Технология применения основана на безопасном и эффективном электролитическом методе получения данного реагента из раствора обычной поваренной соли. При этом концентрированный гипохлорит натрия снижает на треть вторичное загрязнение по сравнению с хлором. Популярность реагента объясняется тем, что транспортировка или хранение концентрированного раствора NaOCl достаточно проста и не требует повышенных мер безопасности.

Современные технологии и средства для дезинфекции воды методом хлорирования

Общеизвестно, что подход к подготовке природной воды для ее последующего использования не может быть одинаковым, так как ее состав и степень загрязненности в каждом месте строго индивидуальны. Немаловажную роль при этом будет играть планируемая область использования добываемой воды (питьевые или хозяйственно-бытовые цели), что предъявляет различные требования к ее качеству в очищенном виде.

Технология дезинфекции, а также соответствующее оборудование подбираются по результатам анализа добываемой воды и ориентировочной потребности в ней с таким расчетом, чтобы в максимальной степени устранить нежелательные примеси.

Рынок оборудования, предназначенного для дезинфекции воды в «полевых» условиях, представлен большим количеством систем как отечественного, так и импортного производства.  

Отечественной промышленностью выпускается целый ряд мобильных дезинфекционных установок, рекомендуемых к использованию на объектах временного или сезонного водоснабжения. В большинстве случаев они представляют собой законченные автоматизированные блоки, предназначенные для очистки природных вод и их последующего обеззараживания (установки «ДЕФЕРРИТ», «СТРУЯ», «ВЛАГА» и др.). Существует оборудование (установки «УМО» и пр.), позволяющее, помимо вышеперечисленных функций, обеспечить обессоливание природных вод в случае их  минерализации до 45 г/л. Основными узлами всего вышеперечисленного оборудования являются тонкослойный отстойник, напорный скоростной фильтр, блоки коагулирования, подщелачивания и обеззараживания воды, системы управления и автоматики. Принцип действия таких установок заключается в их способности вносить необходимое количество реагента в поток обрабатываемой воды в зависимости от ее расхода.

Следует отметить, что применение высокотоксичных веществ (например, хлора) для дезинфекции воды на подобных установках требует соблюдения определенных мер безопасности, а также круглосуточного контроля над режимом хлоропотребления. Особенно затруднительно выполнение указанных требований на объектах временного или сезонного водоснабжения при отсутствии квалифицированного обслуживающего персонала.

Отличительной чертой дезинфекционного оборудования иностранных производителей, мобильные модификации которого представлены на российском рынке, стала высокая автоматизация процесса и точность дозирования. Как правило, такие установки также являются блочными и различаются принципом работы, производительностью, агрегатным состоянием используемого реагента и его концентрацией (см. табл.1).

Таблица 1.  Мобильные комплектные установки обеззараживания GRUNDFOS&ALLDOS для дезинфекции воды

При дезинфекции газообразными реагентами, например, хлор газом, необходимы вакуумные системы дозирования, такие как Vaccuperm VGB. Производительность подобного оборудования лежит в пределах от 5 гр/ч до 10 кг/ч, что позволяет подобрать установку практически для любых потребностей в воде. Помимо хлор газа системы также успешно работают с аммиаком, диоксидом серы, углекислым газом, что удобно для мобильных производственных площадок.

Широко используются и мобильные дозировочные станции обеззараживания, такие как установки серии MobileDos, представляющие из себя компактные установки и использующие в качестве обеззараживающего реагента гипохлорит кальция. Реагент применяется в виде таблеток массой 140 – 145 г каждая, что эквивалентно 100 г товарного хлора, и поставляется в безопасной герметичной таре. Благодаря способности вещества сохранять свою активность в течение нескольких лет возможно создание его долговременных запасов.

Поскольку сегодня, как уже говорилось, приоритетным является применение безопасных хлорпроизводных реагентов, большинство крупных компаний разрабатывают автоматические системы для их синтеза. Так,  например, компания GRUNDFOS&ALLDOS производит установки приготовления и дозирования наиболее востребованного реагента - диоксида хлора (ClО₂) в полевых условиях. Такие установки (Oxiperm OCD, OCC)  имеют производительность от 5 гр/ч до 2,5 кг/ч для различных объемов дозирования и функционируют по безопасной и надежной технологии: соляная кислота (НCl) – хлорит натрия (NaClO ). Процесс образования диоксида хлора описывается следующим уравнением:

5 NaClO₂ + 4 HCl → 4 ClO₂ + 5 NaCl + 2 H₂O.

При этом отличительной характеристикой ряда таких установок является их функционирование с разбавленными реагентами (7,5% - хлоритом натрия и 9% - соляной кислотой), что существенно облегчает условия их транспортировки и использования.

Большинство мобильных дезинфекционных систем сегодня представляют собой компактное, удобное для транспортировки и монтажа оборудование. Их установка и последующая эксплуатация просты и абсолютно безопасны – потребителю достаточно подать на прибор напряжение, подсоединить емкости с реагентами, обеспечить подачу и прием обеззараженной воды. Дальнейший процесс полностью автоматизирован; функционированием системы управляет электроника, а вся необходимая информация выводится на дисплей, расположенный на передней панели установки.

Системы могут работать в широком диапазоне температур (+5 ÷ +40⁰С), с температурой рабочей воды от +2 до +40⁰С. При этом допустимая температура реагентов составляет от +5 до  +30⁰С.

Важно отметить, что рациональная область применения существующих мобильных установок для обеззараживания природных вод составляет 1 – 400 м³/сут.

*          *          *

Таким образом, обеззараживание добываемой воды в условиях крайне неблагоприятного состояния естественных водных источников становится важнейшим условием защиты от бактериальных и вирусных заболеваний, распространяемых водным путем. Практика свидетельствует о том, что оптимальным вариантом получения воды питьевого качества для персонала, находящегося на отдаленных объектах, является использование компактных и мобильных дезинфекционных установок.

Безусловно, при всех преимуществах, представляемых этим оборудованием, его использование сопряжено с определенными расходами, которые при первоначальной оценке могут показаться нецелесообразными. Но, руководствуясь истиной – на здоровье не экономят, можно с уверенностью утверждать, что подобные инвестиции не напрасны!

Материал предоставлен пресс – службой ООО «ГРУНДФОС»