Публикации »

Выбор приоритетов на рынке технологий обеззараживания воды

Как и в любой сложной проблеме, нам не удастся обойтись без экскурса в историю. Вряд ли стоить прослеживать абсолютно все этапы развития человечества, но важен тот факт, что современная технологическая цивилизация началась с широкого применения хлора для отбелки бумаги и тканей. До этого рост мануфактур ограничивался дефицитом поташа, который был единственным отбеливающим реагентом, добытым из золы древесины. Именно интенсивное использование древесины стало причиной первой экологической техногенной катастрофы.

Хлор появился в тот момент, когда леса Европы были практически истреблены, он сразу был востребован как более эффективный и недефицитный заменитель поташа. Мануфактуры стали развиваться быстрее, а с ними получили развитие и города. Возникла необходимость в водоснабжении и водоотведении.

Развитая техническая и технологическая оснащенность мануфактур, рыночный характер отношений предопределили арсенал средств, которыми оснащались доисторические "водоканалы". Среди них оказался и хлор. Мощный окислитель активно стали использовать для обеззараживания.

Позже, точно в таких же обстоятельствах, при бурном развитии технической и технологической базы энергетики, были созданы условия для экспансии достижений этих отраслей на рынок товаров и услуг. Следом - побочные эффекты энергетики: производство ультрафиолета и озона потребовали своего рынка товаров и услуг. И он был найден в медицине, отбелке, водоснабжении и водоотведении.

Озон и ультрафиолетовое излучение дают локальный обеззараживающий эффект (для питьевой воды и стоков) в том месте, где они вводятся, т. е. не имеют пролонгированного действия. Сегодня озон используют в основном для обесцвечивания воды. Распространение же ультрафиолетового обеззараживания воды хотя и связывают с возможностью "убийства" вирусов, но эффективность этого процесса у многих вызывает сомнение. Следовательно, чтобы довести воду до потребителя без опасности заражения, ее по сей день обрабатывают хлорсодержащими реагентами.

Тем не менее востребованность любого технического или технологического решения и, соответственно, конкуренция на рынке в значительной степени, а возможно и в первую очередь, определяются не качеством предлагаемых товаров и услуг, а влиянием заинтересованных производящих структур.

В подтверждение этому можно сослаться на известный пример. Дирижабли, как известно, появились раньше самолетов.

И хотя масштабы катастроф на дирижаблях не шли ни в какое сравнение с большими потерями в зарождающейся авиации, именно авиация получила приоритетное развитие. Мощь инфраструктур, обслуживавших нужды военных, наличие развитого железнодорожного и морского транспорта вытеснили дирижабли с рынка транспортных услуг. В настоящее время преимущества дирижаблей перед транспортными возможностями авиации, морского и железнодорожного транспорта доказаны. Однако развитие транспорта за счет дирижаблей до сих пор не происходит. Объяснение в следующем: сложившийся хозяйственный механизм потребовал бы серьезной перестройки и изменения налаженной инфраструктуры при любом государственном устройстве.

Противоречия между целями и возможностями производящих отраслей и целями экологии достигли такого уровня, когда стала очевидной ограниченность возможностей техники и технологии производящих отраслей для решения экологических проблем. Производящие отрасли заинтересованы в получении максимальной прибыли, которая достигается в первую очередь за счет укрупнения и централизации производства. Цель экологии - обеспечение гомеостазиса природных систем, который обеспечивается в первую очередь децентрализацией источников вредных воздействий.

Этот вывод имеет непосредственное отношение к формированию приоритетов на рынке средств обеззараживания. Всегда предпочтительнее для потребителя, но не для производителя, те средства, которые производятся и употребляются в одном месте.

Возьмем, к примеру, производство хлора. Даже не обсуждая экологическую вредность производства для любой территории, мы понимаем, что существует сравнительно небольшое число предприятий-производителей и несоизмеримо большее число потребителей. Для бесперебойной работы хозяйственного механизма в масштабах страны требуются налаженные транспортные потоки и осуществление таких перевозок в специальной таре; производство тары на специализированных предприятиях машиностроения; для этих предприятий требуются специальные металлы, которые нужно перевозить, и т. д. Потребители конечной продукции становятся зависимыми от всей этой цепочки хозяйственных отношений. Производители хлора попадают в ряд естественных монополистов и диктуют не только цены на свой товар, но и вмешиваются в распределение средств, например, на науку. Почти все средства, выделенные на научную работу, идут на многообразное обеспечение безопасности производства. В этих условиях появление альтернативных решений по обеззараживанию воды - результат случайности, что совершенно не означает мгновенную востребованность новой технологии и свободу действий для потребителя. Роль случайности возрастает, т. к. конкуренция между товарами и услугами подменяется конкуренцией между фирмами.

Поскольку хлор и хлорпроизводные составляют основу большинства средств обеззараживания питьевой воды, мы ограничимся именно их обсуждением.

Хотя, к слову, методическими рекомендациями санэпиднадзора не вводится каких-либо ограничений на применение ни одного из описываемых средств для обеззараживания воды и стоков. Выбор же в большинстве случаев предлагается сделать на основе ТЭО для конкретных объектов.

ХЛОР И ХЛОРПРОИЗВОДНЫЕ НА РЫНКЕ СРЕДСТВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ

Хлор

Из перечисленных средств только хлор и хлорпроизводные имеют пролонгированное действие и гарантируют доставку обеззараженной воды потребителю практически независимо от возможного попадания патогенной флоры в водопроводную сеть.

Даже если потребитель выбирает систему обеззараживания питьевой воды с применением ультрафиолета или озона, конечная операция обеззараживания (консервация) осуществляется с помощью хлора или хлорпроизводных.

Из перечисленных средств хлор исторически получил наибольшее распространение, имеет наиболее развитую инфраструктуру производства и потребления. По известным экологическим причинам и обострившимся проблемам безопасности стремление заменить хлор на другие менее вредные и безопасные средства уже сегодня имеет необратимый характер. К тому же обязательные меры по обеспечению безопасности стали тяжким экономическим бременем для потребителей хлора.

В настоящее время большинство предприятий водоснабжения применяют хлор или хлорпроизводные для обеззараживания воды и стоков. Очевидно, что в обозримом будущем эта тенденция сохранится. Тем не менее в кругах, близких к адептам хлорной технологии, выдвигается идея замены хлора на диоксид хлора.

Диоксид хлора

Тем, от кого в конечном итоге зависит принятие решений относительно использования диоксида хлора, полезно учесть:
 -  в России нет технологии и производства для получения хлорита натрия и из него двуокиси хлора;
 -  централизованный характер производства двуокиси хлора вызывает необходимость создания разветвленной транспортной сети, создания производства и парка специализированных емкостей, средств загрузки, разгрузки, обеспечения мер безопасности.
 
По существу требуется выполнить комплекс мер по созданию специализированной подотрасли, что в условиях действующего хозяйственного механизма - нереально.

Так как большие запасы диоксида хлора в условиях водоснабжающих предприятий создать трудно (например, по соображениям безопасности), эти предприятия становятся заложниками у поставщиков. Если учесть, что в России, в отличие от многих западных стран, протяженность маршрутов транспортировки чрезвычайно велика, то станет ясно, что и доставка принесет дополнительные трудности потребителю.

Двуокись хлора и хлорит натрия являются особо опасными веществами (номер, класса опасности ООН 1496, степень токсичности - 3, как у хлора).

Смесь двуокиси хлора с воздухом взрывоопасна (при содержании ее более 10%). В присутствии инертных газов (Не, Аг, N2) скорость детонации смеси уменьшается.

При 30-50 оС разложение двуокиси хлора происходит по цепному механизму, выше 65 оС или в присутствии органических веществ двуокись хлора разлагается со взрывом.

Хлорит натрия кристаллизуется из водных растворов при температуре ниже 37,4 оС в виде гидрата NaClOi ЗНзО, а выше 37,4 оС в виде безводной соли NaClOj.

С серой NaClO a реагирует энергично, особенно бурно с органическими соединениями, содержащими серу. Поэтому следует избегать соприкосновения хлорита с резиной, вулканизированной серой. Распространение диоксида натрия за рубежом объясняют тем, что при обеззараживании воды образуется меньше хлорорганических соединений. Однако токсичность самих хлорит-ионов ClO2 представляет едва ли не большую опасность.

Продвижение диоксида хлора на рынок средств обеззараживания в качестве первоочередных имеет в условиях России чисто коммерческие причины, выгодные, вероятнее всего, иностранным поставщикам.

При этом, как отмечается "Методическими рекомендациями санэпиднадзора", существующий арсенал средств обеззараживания обеспечивает необходимые требования к качеству питьевой воды, и необходимости в расширении их ассортимента нет.

Концентрированный гипохлорит

Естественной реакцией хлорной промышленности является продвижение на рынок концентрированного гипохлорита. Этот продукт получают путем смешивания газообразного хлора и щелочи. Концентрированный гипохлорит при дозировании разбавляют до концентрации 2-5 г/л. При обеззараживании воды концентрированный гипохлорит снижает вторичное загрязнение по сравнению с хлором на 20-30%, уменьшает износ сетей в 10-20 раз, безопасен при концентрации до 50 г/л. Для уменьшения транспортных расходов концентрированный гипохлорит выпускается изготовителем с концентрацией 120-190 г/л.

Соответственно, объем продукта возрастает в 5-7 раз по сравнению с хлором, а уровень опасности при использовании такой же, как у хлора, т. е. 3-й класс.

Электролизный гипохлорит

Получают его на месте потребления из обычной поваренной соли. При этом электролиз можно проводить в диафрагменных электролизерах или в бездиафрагменных. Гипохлорит натрия, получаемый в процессе электролиза в бездиафрагменных электролизерах, хотя и имеет ту же химическую формулу, что и концентрированный гипохлорит - NaCIO, существенно отличается от последнего. Раствор такого гипохлорита имеет потенциал ~ 2В, который может сохраняться достаточно длительное время после того, как электролиз закончен. По существу этот раствор представлен активными окислами хлора. Наличие потенциала свидетельствует о том, что процесс электролиза в бездиафрагменном электролизере отличается от классического, описанного М. Фарадеем. Фундаментальные законы электролиза, описывающие, например, процесс электролиза солей серебра, относятся к тому случаю, когда скорость выделения ионов серебра в раствор и их осаждения на катоде практически совпадают, т. е. накопления ионов в растворе не происходит. В отличие от этого процесса, при электролизе раствора поваренной соли происходит накопление ионов хлора.

Есть основания считать, что эффективность ионов CLO-, образующихся при электролизе поваренной соли в бездиафрагменном электролизере, существенно превышает возможности обезараживания воды при использовании хлора и концентрированного гипохлорита.

Экономический аспект

Если взять за основу типовые проекты хлораторных, обеспечивающих требуемые нормы безопасности, то окажется, что стоимость использования хлора, по крайней мере, в 1,5 раза превышает стоимость использования электролизного гипохлорита. А самым дорогим оказывается вариант с использованием концентрированного гипо-хлорита. Стоимость 1 кг хлора в нем при использовании в 7-8 раз дороже стоимости 1 кг хлора. Если учесть, что нет принципиальных трудностей повышения концентрации хлора в электролизном гипохлориде до 180 г/л, то станет ясной возможность полномасштабной замены опасного реагента хлора на безопасный реагент - гипохлорид, получаемый на месте потребления из обычной поваренной соли.

И абсолютно взвешенно подходя к проблеме экономической и экологической безопасности страны (а именно в таком масштабе требуется рассматривать данную тему), мы призываем пересмотреть систему сложившихся в отрасли приоритетов для скорейшей переориентации ее на электролизный гипохлорит, безопасный и экономически более эффективный продукт.

Автор: Г. Е. Иткин
Дата: 03.02.2004
Журнал Стройпрофиль 1-04
Рубрика: безопасность. огнезащита




«« назад