Зкологмгескме
^ехнологмм м мннобяимм
ПОЛУЧЕНИЕ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ И ЕГО ВОЗМОЖНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
И. А. Денисова, В. В. Гутенев, Н. В. Ляшенко, В. В. Денисов
Новочеркасский военный институт связи МО РФ, Российская академия государственной службы, Новочеркасская государственная мелиоративная академия
Отрицательное воздействие жидкого хлора, используемого в традиционных технологиях питьевой воды, проявляется в следующих обстоятельствах:
1. В местах его производства, т. е. на хлорных заводах (возможность взрывов, загрязнение атмосферного воздуха технологическими выделениями хлора, загрязнение природных вод). В частности, согласно [1], при производстве 1 т жидкого хлора, объем природной воды, загрязняемой до значения ПДК, составляет около 1030 м3.
2. Так как перевозка и употребление хлора осуществляются в сжиженном виде, необходимо очищать газообразный хлор (перед его сжижением) от влаги (в целях предотвращения коррозии компрессорного и другого оборудования), а также от таких взрывоопасных примесей, как треххлори-стый азот ШС13), диоксид хлора (С102), что существенно усложняет и удорожает процесс производства хлора [2].
3. В процессе транспортирования жидкого хлора от места производства до места потребления в случае железнодорожной или автомобильной катастрофы. Согласно [3], только на предприятиях г. Москвы ежегодно используется около 12 тыс. т хлора, а по всей стране — более 100 тыс. т этого вещества.
4. На месте технологического потребления: утечки газообразного хлора в атмосферу при переливах жидкого хлора из транспортной емкости в ем-
Рассматриваются возможности получения гипохлорита натрия, используемого для обеззараживания воды и борьбы с «цветением» водоемов.
The possibilities of getting of hy-pocloride natrium are explotabled for disinfection of water and water control are considered .
кость хранения, выделения газообразного хлора в процессе водообработки (1 и 2 стадии хлорирования), которые достигают 4 % от общего количества используемого хлора [4].
Технологическая схема обработки воды хлором достаточно сложна, требует высококвалифицированного обслуживающего персонала, надежной автоматики и противопожарной сигнализации, сопровождается образованием вредных отходов. К применению в системах хлорирования воды разрешены в основном некоторые виды импортного оборудования, в частности, хлораторы ESCO (США) и Advance (Венгрия, по американской лицензии). Согласно [5], подавляющее число хлораторных не соответствует действующим требованиям ни по составу установленного оборудования, ни по уровню безопасности.
Взрывоопасность хлора может стать причиной аварий, которые способны вызвать чрезвычайные ситуации (ЧС) с тяжелыми последствиями, особенно при размещении соответствующих производств вблизи или непосредственно в населенных пунктах. Токсичность газообразного хлора представляет серьезную опасность для обслуживающего персонала и населения [6—9].
Так, в работе [9] выполнена оценка экономического ущерба от техногенной аварии в системе водоснабжения одного из городов Ростовской области в результате выброса хлора. Отмечены объекты поражения, сделан прогноз количества пострадавших. В рассматриваемом примере общая величина возможного экономического ущерба может составить около 9 млрд руб.
Указанные недостатки, а также известные данные о негативном влиянии питьевой воды, содержащей повышенные концентрации хлора, на здоровье людей и гидробионтов заставляют охарактеризовать традиционную хлорную технологию подготовки питьевой воды как тупиковую с эколого-гигиенических позиций.
В настоящее время в России осуществляются мероприятия по сокращению числа объектов, использующих жидкий хлор, а также стимулируются исследования по поиску более рациональных и экологически менее опасных методов его использования. К таковым можно отнести предложения установить специальные
фильтры (например с активированным углем) в конце технологической цепочки водоподготовки с целью улавливать хлорорганические примеси [10].
В работе [11] предлагается вообще отказаться от привозного жидкого хлора и перейти на газообразный хлор, получаемый непосредственно на водопроводной станции путем электролиза с последующим эжектированием газообразного хлора непосредственно в воду. К недостаткам метода, помимо ранее рассмотренных, следует отнести сложность технологической установки, а также высокие энергозатраты.
Согласно расчетам Е. Ю. Курневой [12], выполненным применительно к муниципальному предприятию водоснабжения, находящемуся в черте г. Новочеркасска, снижение поступления хлора в воду на 1 т способствует уменьшению выбросов газообразного хлора в атмосферу на 30—40 кг (более десяти тысяч смертельных доз для человека [13]), предотвращению загрязнения до ПДК по хлору около 800 тыс. м3 природной воды в районе производства хлора, снижению экологического и социально-экологического ущерба в целом на сумму около 30 млн руб.
Уменьшить количество жидкого хлора в технологиях подготовки питьевой воды можно различными способами, в частности:
1) использованием в качестве окисли-теля-дезинфектанта на первой стадии во-доподготовки озона или ультрафиолета в высоких дозах;
2) применением после стадии первичного хлорирования ионных бактерицидов (серебро, медь), придающих содержащей их воде длительную устойчивость к внешнему бактериальному загрязнению;
3) заменой привозного хлора на ги-похлорит натрия (также привозной либо вырабатываемый на месте последующего использования).
У каждого из приведенных способов есть свои достоинства и недостатки.
Практический опыт реализации таких перспективных технологий химико-био-цидной обработки природной воды, как озонирование и УФ-облучение, указывает на необходимость применения на заключительной стадии финишного дезинфек-танта, в качестве которого, как правило, выступает жидкий хлор (или гипохлорит
натрия). Это объясняется тем, что хлор обеспечивает относительно длительное (порядка суток) бактерицидное последействие, что весьма важно, если учесть подчас многокилометровое продвижение воды в распределительных сетях, особенно изношенных.
Однако, и это очевидно, реализация комбинаций «озон — хлор» и «УФ-облу-чение — хлор» неизбежно переносит недостатки, присущие хлору, на всю технологию водоочистки.
Рассматривая целесообразность замены хлора на второй стадии обеззараживания воды на ионы серебра или меди в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения, следует помнить, что указанные ионы есть производные тяжелых металлов, отнесенных ко 2-му классу опасности. В связи с этим проведем сопоставление количества рассматриваемых дезинфектантов, поступающих на обеззараживание одинаковых объемов воды. При этом концентрацию остаточного хлора примем, согласно [14], равной 1,2 г/м3.
Соответствующие расчетные данные приведены в таблицах 1 и 2. Предварительно расчетным путем было установлено, что серебро находится в наиболее бактерицидно активном состоянии (применительно к анионному составу донской воды) — ионном при концентрациях < 0,005 мг/л.
Как видно из таблиц 1 и 2, по количеству дезинфектантов в расчете на 1 м3 обеззараживаемой воды (С12 — 1,2 г, Ag+ — 0,005 г, Си2+ — 0,1 г) между ними имеется соотношение 1,2 : 0,005 : 0,1 или 240 : 1 : 20. Таким образом, при обеззараживании воды ионами серебра вместо хлора (вещества 2 класса опасности) в воду поступит в 240 раз меньше этого вещества и в 12 раз — ионов меди. Соответственно, уменьшится и негативное воздействие на среду обитания. Об эко-лого-экономической целесообразности замены стадии вторичного хлорирования на введение ионов серебра или меди указано в работе [15].
Как известно, механизм бактерицидного действия гипохлорита натрия аналогичен хлору. Содержание активного хлора в гипохлорите натрия составляет 90 (марка А) и 60 г/л (марка Б). Поставляется он в специальных гуммированных цистернах или покрытых ви-нилпластом контейнерах в основном из Армении. Получают гипохлорит натрия также на водопроводах путем электролиза растворов поваренной соли в ваннах без диафрагмы; концентрация активного хлора в нем достигает 50 г/л [16]. Растворы гипохлорита натрия наряду с очень высокой бактерицид-ностью обладают рядом ценных технических свойств. Они устойчивее растворов других гипохлоритов-бактерицидов
Таблица 1
Количество электролитических ионов серебра для обеззараживания воды в системах водоснабжения различной производительности (с учетом 5 % потерь)
Производительность системы
Масса металлического серебра (кг) различной пробы для получения ионов серебра заданной концентрации (г/м3)
в сутки, тыс. м3 в год, млн. м3 проба 800 проба 875 проба 999,9
0,001 0,005 0,001 0,005 0,001 0,005
0,5 0,18 0,24 1,20 0,22 1,09 0,19 0,96
1,0 0,37 0,48 2,4 0,44 2,19 0,38 1,92
10,0 3,7 4,80 23,95 4,38 21,90 3,83 19,16
50,0 18,2 23,95 119,77 21,90 109,50 19,16 95,81
100,0 36,5 47,90 239,53 43,80 219,0 38,32 191,62
250,0 91,3 119,83 599,16 109,6 547,8 95,86 479,32
500,0 182,5 239,60 1197,6 219,0 1095,0 191,63 958,12
Примечание: в случае использования готовых солей AgNO3 и Ag2SO4 их дозы можно определить путем умножения массы серебра на 1,75 и 1,73 соответственно.
Таблица 2
Количество электролитических ионов меди (II) для обеззараживания воды в системах водоснабжения различной производительности (с учетом 5 % потерь)
Производительность системы
Масса металлической меди (кг) для получения заданной концентрации ионов, г/м3
в сутки, тыс.м3 в год, млн.м3 0,01 0,05 0,1
0,5 0,18 1,92 9,58 19,2
1,0 0,37 3,83 19,16 38,3
10,0 3,7 38,3 191,6 383,0
50,0 18,2 191,6 958,1 1916,0
100,0 36,5 383,3 1916,3 3833,0
250,0 91,3 958,7 4793,2 9587,0
500,0 182,5 1916,3 9581,3 19163,0
Примечание: при использовании CuSO4 х 5Н20 доза последнего определяется умножением массы меди на коэффициент 4,4.
(например хлорной извести), следовательно, могут сохраняться более длительное время. Водные растворы гипох-лорита натрия не имеют взвесей и не нуждаются в отстаивании, их применение исключает возможность крупномасштабной катастрофы с тяжелыми последствиями в случае разрушения емкости. Расход соли
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.