|

Электролизные гипохлоритные установки обеззараживания «Сиваш М»

Проблема обеззараживания природных вод возникла в 80 – е годы XIX века после установления истинной причины появления водных инфекций. В настоящее время хорошо известно, что вода может быть источником распространения тяжелых инфекционных заболеваний и естественно, что профилактика этих заболеваний является одной из важнейших проблем в комплексе санитарно-гигиенических мероприятий проводимых на станциях водоподготовки и водоотведения.

В настоящее время существуют различные методы обеззараживания воды: ультрафиолетовое и ионизирующее излучение, озонирование, бромирование, хлорирование, серебрение, термообработка, микрофильтрование и др. Каждые из этих методов характеризуются своими достоинствами и недостатками.

Но наибольшее практическое применение получили методы обеззараживания газообразным хлором или веществами, содержащий активный хлор, которые дают гарантии потребителю, предусмотренными ТКП 45-4.01-31-2009 (02250) и ТКП 45-4.01-181-2009 (02250).

Однако хлор, как реагент, является сильно действующим ядовитым веществом (2 класс опасности ГОСТ 12.1.007-76), и его применение требует соблюдения «Правил по производству, транспортированию, хранению и потреблению хлора» (ПБ 09-594-03), в связи с чем затраты на обеспечение мер безопасности при использовании жидкого хлора многократно превышают затраты на само хлорирование. В случае его утечки существует опасность не только для обслуживающего персонала, но и для населения, проживающего на территории, прилегающей к водоочистному сооружению.

При этом отсутствуют производители газообразного хлора на территории Республики Беларусь, и данный продукт импортируется из Российской Федерации, Украины, Польши. Еще наиболее значимыми являются расходы, связанные с эксплуатацией тары для сжиженного хлора, в большинстве случаев соизмеримыми с расходами на его получение. Поэтому в настоящее время все чаще стали вводиться в практику обеззараживания методы альтернативные хлору.

Изготавливаемые в ПК ООО «Интехмонтаж» электролизные установки «Сиваш М» предназначены для получения на месте потребления обеззараживающего реагента — низкоконцентрированного гипохлорита натрия, из раствора поваренной соли, применяемого в качестве альтернативы жидкому хлору для дезинфекции питьевых, технических и сточных вод, при обработке воды в системах оборотного водоснабжения, воды плавательных бассейнов, в качестве отбеливающего реагента, а также для санитарной обработки медицинских, коммунальных и других объектов.

Производство установок осуществляется согласно ТУ ВY 100875153.001-2009. Выпускаемая продукция соответствует требованиям санитарно-эпидемиологического законодательства Республики Беларусь.

В Республике Беларусь внедрены в эксплуатацию установки обеззараживания «Сиваш М» с 2005г. на водозаборах водоканалов г. Гомеля, Бреста, Гродно, Барановичей, Бобруйска, Пинска, Лунинца, Минска и ряде других производственных и сельскохозяйственных предприятий.

Применение электролитического гипохлорита натрия

Основными достоинствами технологии обеззараживания воды гипохлоритом натрия является безопасность его применения и значительное уменьшение воздействия на окружающую среду по сравнению с жидким хлором.

Предлагаемый метод отличается высокой степенью экологической и промышленной безопасности, не требует создания системы нейтрализации аварийных выбросов, мероприятий по охране окружающей среды и защите обслуживающего персонала.

Гипохлорит натрия обладает выраженным бактерицидным эффектом, под действием которого бактерии и вирусы, находящиеся в воде, погибают в результате окисления веществ, входящих в состав протоплазмы клеток, что при относительно низкой стоимости и простоте получения гипохлорита натрия обеспечивает его широкое применение для обеззараживания на различных объектах:

• Обеззараживание питьевой воды.
• Здравоохранение.
• Обработка воды плавательных бассейнов и прудов.
• Обработка бытовых и промышленных сточных вод.
• Пищевая промышленность.
• Сельское хозяйство и садоводство.

Другие области применения.

Обеззараживание питьевой воды

Дезинфекция насосных скважин и водонапорных башен, резервуаров и трубопроводов, предотвращение биологического обрастания в системах водяного обогрева и охлаждения.

Применение для удаления органических веществ из поверхностных вод при первичном хлорировании, при вторичном — обеспечение консервирующего и последействующего эффекта.

Здравоохранение

Дезинфекция и очистка хирургического инструмента, диализаторов, эндоскопов, обработка кожных покровов. Дезинфекция посуды, игрушек, пластмассовых и крашеных поверхностей, линолеума, санитарных хранилищ, помещений, одежды. Устранение неприятных запахов.

Обработка воды плавательных бассейнов и прудов

Дезинфекция воды плавательных бассейнов и прудов, борьба с водорослями и бактериями.

Обработка бытовых и промышленных сточных вод

Применение при обработке бытовых и промышленных сточных вод, для деструкции животных и растительных микроорганизмов, устранения запахов (особенно образующихся из серосодержащих веществ), обезвреживания промышленных стоков, в том числе содержащих цианистые соединения, удаления из сточных вод ртути, а также для обработки охлаждающей конденсаторной воды на электростанциях.

Пищевая промышленность

Дезинфекция помещений и оборудования, увеличение сроков хранения продуктов, овощей, фруктов, устранение неприятных запахов. Применение для дезинфекции закрытых и труднодоступных помещений и мест, резервуаров, транспорта.

Сельское хозяйство и садоводство

Дезинфекция помещений животноводческих комплексов, молочного оборудования и молокопроводов, улучшение условий жизни животных, сокращение болезней животных, птиц, рыб, увеличение сроков хранения овощей, фруктов, цветов, устранение неприятных запахов. Поение животных и птиц для лечения и профилактики желудочно-кишечных, вирусных и др. заболеваний, повышение биологической ценности мяса, дезинфекция товарных и инкубационных яиц.

Стимуляция роста растений, увеличение всхожести растений посредством предпосевной обработки семян, дезинфекция зерна; контроль над вредителями, борьба с вирусными и грибковыми болезнями растений; подготовка компоста.

Другие области применения

Входит в составы синтетических моющих средств, используемых в бытовой химии, в составы дезинфицирующей пасты с отбеливающим эффектом, дезинфицирующих средств с окислительными, хлорирующими и бактерицидными свойствами.

Характеристики и состав установок обеззараживания «Сиваш М»

Основной принцип действия установки «Сиваш М» — это электролитическое разложение раствора поваренной соли в бездиафрагменном герметичном электролизере. При этом образуется гипохлорит натрия, обладающий обеззараживающими свойствами.

Данные установки производятся блочно и состоят из электролизного блока и блоков питания и управления. В комплект поставки также входят насосы-дозаторы рассола и гипохлорита натрия, сборка катионообменных фильтров, необходимых для умягчения воды, емкости солерастворителя и гипохлорита натрия.

При разработке электролизных установок производительностью более 3 кг по активному хлору, реализуется модульный принцип: имеется модельный ряд электролизеров различной мощности с помощью которого масштабируется производительность необходимой установки путем подбора количества электролитических аппаратов определенной модели. В частности, наиболее целесообразно использование как можно меньшего числа отдельных аппаратов, поскольку это значительно облегчает монтаж, техническое обслуживание, автоматизацию и управление установкой. Также повышается надежность работы установки и упрощается регламент ликвидации нештатных или аварийных ситуаций.

Для удешевления поставки могут использоваться существующие емкости на объекте (например, для хранения коагулянтов и др.), водоструйные насосы, поставка оборудования с частичным резервированием и т.д.

Эксплуатация установок производится в температурном диапазоне от +5˚С до +40˚С и относительной влажности 80% .Установки выпускаются как автоматизированные, так и обслуживаемые оператором.

Состав установки «Сиваш М» (до 3 кг/час по активному хлору)

электролизный блок в составе: электролизер (1 шт.); газоотделитель (1 шт.); каркас из нержавеющей стали (1 шт.); пускорегулирующая арматура; насос-дозатор рассола (1 шт.); емкость гипохлорита натрия; солерастворитель (1 шт.); насос-дозатор гипохлорита натрия; блок питания (1 шт.); блок управления (1 шт.); катионообменный фильтр умягчения (1 шт.).

Технические характеристики установок обеззараживания «СивашМ»

 

Работа установки обеззараживания

Емкость мокрого хранения соли (солерастворитель) загружается поваренной солью и заполняется пресной водой, прошедшей через катионообменный фильтр, который устраняет соли жесткости. Проходя через слой соли, вода насыщается солью и образовавшийся рассол подается насосом – дозатором в смеситель, где смешивается с умягченной водой из катионообменного фильтра. Образовавшийся рабочий раствор поваренной соли поступает в электролизер. На клеммы электролизера подается постоянный ток от блока питания и управления. В результате электролиза образуются раствор гипохлорита натрия, водород и кислород. Эмульсия поступает в газоотделитель, где происходит отделение газов от раствора гипохлорита. Газы по трубопроводу выводятся за пределы здания, а раствор гипохлорита по трубопроводу поступает в емкость гипохлорита натрия, откуда подается на обеззараживание насосом-дозатором гипохлорита натрия к потребителю (резервуар чистой воды, трубопровод и т.д.).

Преимущества и отличительные особенности

простота и удобство в эксплуатации; блочная компоновка оборудования обеспечивает высокую надежность станции; экологическая безопасность при хлорировании воды; не требуется специально оборудованного помещения для хранения хлора и товарного гипохлорита натрия; исключается зависимость от большого объема поставок химических реагентов, а также отсутствуют проблемы с транспортированием, хранением и дозированием; возможность использования соли сорта «Экстра» или даже пищевой первого сорта, вместо дорогостоящей таблетированной соли зарубежного производства. монтаж станции выполняется в существующих помещениях хранения и подачи реагентов; выработка гипохлорита натрия в объемах необходимых для обеззараживания воды в зависимости от непосредственного потребления, и как следствие, разложение гипохлорита натрия сведено к минимуму; консервирующее действие гипохлорита натрия в отличие от бактерицидных ламп и озонирования; автоматизация технологического процесса, позволяющая максимально сократить площадь расположения оборудования и затраты на его монтаж; высокая степень надежности оборудования достигается его дублированием и резервированием; длительность эксплуатации; возможность использования как импортных, так и отечественных комплектующих; исполнение станции из коррозионностойких к гипохлориту натрия материалов — титан, оргстекло, полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, нержавеющая сталь; календарный срок службы активного металлооксидного покрытия электродов до 3-5 лет (зависит от режимов эксплуатации); минимальные сроки выполнения заказов; монтажные, пусконаладочные работы и обучение персонала; гарантийное и послегарантийное обслуживание, выезд специалистов в течение 2-х суток; низкие эксплуатационные затраты.

Introduction

The problem of natural water disinfection arose in the 80s of the XIX century when the real cause of water-borne infections was determined. Currently it is well known that water may be a source of propagation of heavy virulent diseases and therefore it is natural that the prevention of such diseases is a major problem in a set of the sanitary and hygienic measures taken at water treatment and discharge plants.

Currently there exist various methods of water disinfection: UV-light, ionization radiation, ozone treatment, brominating, chlorination, silvering, heat treatment, microfiltration, etc. Each of these methods has its advantages and disadvantages.

However, the most practical implementation was given to the methods of disinfection by gaseous chlorine or by substances containing available chlorine, which furnish guarantee to consumers provided for by TKP (Technical Code of Common Practice) 45-4.01-31-2009 (02250) and TKP 45-4.01-181-2009 (02250).

However, chlorine as a reagent is a highly toxic substance (substance hazard category 4 according to GOST 12.1.007-76) and its application requires the compliance with «The Rules of chlorine production, transportation, storage and consumption» (PB (Industrial Safety) 09-594-03) and due to this the costs for procuring safety measures to be applied when using liquid chlorine exceed manifold those for chlorination. Should its leakage occur there exists hazard not only for the operating personnel, but also for the people residing in a territory adjoining a water treatment facility.

In the territory of the Republic of Belarus there are no producers of gaseous chlorine and such product is imported from the Russian Federation, Ukraine, Poland. Still higher costs are related to the operation of containers for gaseous chlorine, in majority of cases they are comparable with those for producing thereof. Therefore currently the methods of disinfection alternative to chlorination started to be more frequently employed in practice.

The Sivash M electrolytic plants manufactured by Intechmontazh PC Ltd. are intended for producing a decontaminating reagent on-site – i.e. a low-concentration sodium hypochlorite, of salt brine, to be applied as an alternative to liquid chlorine for treating drinking, process and waste water, when treating water in the circulation supply systems, water in swimming pools, as a bleaching agent, as well as for decontamination of medical, communal and other facilities .

The plants are manufactured according to ТU ВY 100875153.001-2009. The manufactured products comply with the requirements of the sanitary and epidemiological legislation of the Republic of Belarus.

In the Republic of Belarus there have been implemented and operated since 2005 Sivash M electrolytic plants at intakes of water treatment plants in the cities and towns of Gomel, Brest, Grodno, Baranovichi, Babrujsk, Pinsk, Luninets, Minsk and at a number of other industrial and agricultural enterprises.

Electrolytic Sodium Hypochlorite Application

Major advantages of the water treatment technology by sodium hypochlorite are safety of its application and material reduction of its impact on the environment as compared to liquid chlorine.

The proposed method is characterized by a high degree of environmental and industrial safety; it requires no systems for counterbalancing the effect of emergency emission or actions on environment and operating personnel protection.

Sodium hypochlorite possesses a pronounced antibacterial effect under the influence of which bacteria and viruses staying in water die resulting from oxygenation of substances contained in cytoplasm. A relatively law cost and the ease of producing sodium hypochlorite will procure its wide application for disinfection purposes at various facilities:

• Drinking water disinfection.
• Public health.
• Water treatment in swimming pools and ponds.
• Treatment of communal and industrial waste water.
• Food industry.
• Agriculture and gardening.
• Other fields of application.

Drinking Water Treatment

Disinfecting jack wells and water towers, tanks and pipelines, preventing fouling in the systems of water heating and cooling.

The application for removing organic substances from surface water during primary chlorine treatment, procuring the conserving and further effect during secondary chlorine treatment.

Public Health

Disinfecting and cleaning surgical aid, dialyzers, endoscopes, treating skin integuments. Disinfecting dishes, toys, plastic and painted surfaces, linoleum, sanitary storage facilities, premises, cloth. Removing offensive odours.

Water treatment in swimming pools and ponds.

Disinfecting water in swimming pools and ponds, removing water grass and bacteria.

Treatment of communal and industrial waste water

The application when treating communal and industrial waste water, for destructing animal and plant microorganisms, removing odours (particularly those generated from sulphur-containing substances), disinfecting industrial effluents, including those containing nitriles, removing mercury from waste, as well as for treating cooling condenser water at power stations.

Food Industry

Disinfecting premises and facilities, increasing storage life for foodstuff, vegetables, fruits, removing offensive odours. The application for disinfecting closed and hard-to-reach premises and places, tanks, vehicles.

Agriculture and gardening

Disinfecting livestock farms, milk facilities and milk pipelines, improving life conditions for animals, reducing disease incidents of animals, poultry, fish, increasing storage life for vegetables, fruits, flowerers, removing offensive odours. Watering animals and poultry for treating and preventing diarrheal, viral and other diseases, improving meat bioavailability, disinfecting trading and incubatory eggs.

Promoting plant growing, increasing plant emergence by means of seed preplanting treatment, disinfecting grain; combating pests, plant virus and fungus diseases; preparing farmyard manure.

Other fields of application

It is included in the composition of synthetic detergents, used in household chemicals, in that of decontaminating paste with bleaching effect, decontaminating agents with oxidative, chlorinating and antibacterial effects.

Characteristics and Configuration of Sivash M water disinfection plants

A major principle of Sivash M plant operation is electrolytic decomposition of sodium chloride in a diaphragmless sealed cell. In so doing sodium hypochlorite is generated possessing decontaminating properties.

Such plants are manufactured in blocks and are composed of an electrolysis assembly and power and control units. A delivery set also includes brine and sodium hypochlorite dosing pumps, an assembly of cation-exchange filters, required for water softening, salt and sodium hypochlorite tanks.

When designing electrolysis plants with the capacity equal to over 3 kg in respect to available chlorine the following modular principle is implemented: there is available a model range of electrolyzers of various capacity by means of which a unit capacity of a required plant is scaled by way of selecting a relevant number of electrolytic plants of a definite model. In particular it is recommended to operate as use as few separate plants as possible, since it materially simplifies the plant installation, technical maintenance, computerization and control. Also the plant operation reliability is improved and regulation for removing contingency and emergency situations is simplified.

For cheapening deliveries the tanks existing at the site may be used (for instance for storing coagulants, etc.), water-jet pumps; delivery of facilities with partial backup, etc.

The plants are to be operated within the temperature range from +5˚С to +40˚С and relative humidity equal to 80%. The plants are manufactured both equipped with computer-aided and manual control.

Configuration of Sivash M Plant (up to 3 kg/hour in respect to available chlorine)

electrolysis unit composed of: electrolyzer (1 pc.); gas eliminator (1 pc.); stainless steel body (1 pc.); starting and regulating outfit; brine dosing pump (1 pc.); sodium hypochlorite tank; salt solvent (1 pc.); sodium hypochlorite dosing pump; power unit (1 pc.); control unit (1 pc.); softening cation-exchange filter (1 pc.).

Softening cation-exchange filter

Disinfection plant operation

The salt wet storage tank (salt solvent) is loaded with sodium chloride and filled with fresh water passed through a cation-exchange filter which removes salt hardness. When passing through a salt layer water is saturated with salt the generated brain is supplied by a dosing pump to a mixer where it is mixed with softened water from the cation-exchange filter. The generated active volume of sodium chloride is supplied to the electrolyzer. DC current is supplied to the electrolyzer’s terminals from the power and control unit. Resulting from the electrolytic process a sodium hypochlorite solution, hydrogen and oxygen are generated. The suspension is supplied to a gas eliminator where gases are separated from the hypochlorite solution. The gases across a pipeline are dumped outside the building and hypochlorite solution across a pipeline is supplied to а sodium hypochlorite tank from where it is pumped for decontamination by a sodium hypochlorite dosing pump to a consumer (a pure water tank, pipeline, etc.).

Advantages and Specific Features

simplicity and convenience of operation; “Box-in-a box” installation configuration procures high reliability of the plant; ecological safety when chlorinating water; requires no specially equipped room for storing chlorine and tradable sodium hypochlorite; there exists no dependence on large-volume deliveries of chemical reagents and there are no problems with transporting, storing and dosing; there exists an opportunity to use Extra-type salt or even 1st grade edible salt in place of high-priced foreign-made salt tablets. the plant is mounted in the existing premises used for storing and delivering reagents; sodium hypochlorite is produced in the volumes actually required for disinfecting water depending on its actual consumption and, therefore, hypochlorite decomposition is reduced to a minimum; sodium hypochlorite conserving effect as distinct from germicidal lights and ozone; computer-aided technological process makes it possible to maximally reduce an area for placing the facilities and costs for mounting thereof; a high degree of reliability of the facilities is attained by their dual redundancy and backup; operation duration; an opportunity to use both imported and domestic components; the plant is made of the materials corrosion-resistant to hypochlorite — titanium, organic glass, ethylene polymer, polyvinyl chloride, propene polymer, stainless steel; calendar time of active metal-oxide coating of electrodes is up to 3-5 years (depending on operation modes); minimum time for completing orders; mounting and commissioning works and training of personnel; guarantee maintenance and post-warranty service, specialist’s visit to a customer’s site within two days; low operation costs.

Sodium hypo-chlorite dosing