Современная автоматизация реагентных технологий водоподготовки
Именно хлорирование воды, а не открытие антибиотиков, инсулина или пересадка сердца, спасло больше всего жизней, остановило распространение инфекционных заболеваний...
Анализ аварийных ситуаций показывает, что более 50% аварий на объектах ВКХ России происходит из-за ветхости оборудования. С каждым годом износ действующих систем водоснабжения нарастает, и дальнейшая их эксплуатация приведет к резкому увеличению аварий, ущерб от которых значительно превысит затраты на их предотвращение. Постоянное сокращение объемов ремонтных работ и мероприятий по реконструкции и замене изношенного оборудования, обновлению используемых на объектах техпроцессов, а также сильное влияние человеческого фактора приводят к систематическому росту аварийности и, в конце концов, к экологическим катастрофам.
Необходимо учитывать и неудовлетворительное бактериологическое качество воды, которое, как сказано в правительственным докладом «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2004 году», свидетельствует о предкризисной ситуации. «Состояние вод-ных объектов на территории Российской Федерации по-прежнему оставалось неблагоприятным и обостряло проблему водо-обеспечения многих регионов России питьевой водой, создавая серьезную опасность для здоровья населения», — отмечалось в этом докладе. В ряде регионов (Алтайском крае, Приморье и др.) обеспеченность питьевой водой надлежащего качества не превышает четверти необходимого объема. К сожалению, за минувшие годы кардинальных положительных сдвигов не произошло. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), бактериологическая загрязненность воды «обеспечивает» около 40% случаев заболеваемости населения.
Для обеспечения качественной и без-опасной для здоровья водой необходимо не просто восстановить существующую систему водоочистки, но коренным образом перевооружить ее технически, опираясь на современные высокотехнологичные методики.
Специфика систем водоподготовки, состав технологических объектов, квалификация работников, степень влияния человеческого фактора на качество конечного продукта и другие характерные признаки позволили прийти к значительному выводу о необходимости внедрения автоматических и автоматизированных систем водоподготовки и сформулировать современные требования к используемому оборудованию и проектируемым системам автоматизации таких объектов.
Станции водоподготовки РФ, использующие поверхностные источники, имеют типовую структуру технологического регламента водоподготовки. Общие требования автоматизации регламентных технологических объектов относятся к следующим системам и параметрам [1]:
- к системе автоматизации сооружений водоснабжения, которая должна предусматривать автоматическое управление основными технологическими процессами в соответствии с заданным режимом или по заданной программе; автоматический контроль основных параметров, характеризующих режим работы технологического оборудования и его состояние; автоматическое регулирование параметров, определяющих технологический режим работы отдельных сооружений и их экономичность;
- к системам автоматического регулирования и управления, которые, по возможности, необходимо применять на всех сооружениях объекта водоснабжения;
- к контролируемым параметрам; они должны определяться исходя из принятой (возможной) степени автоматизации сооружений, условий их эксплуатации и требований органов санитарно-эпидемиологической службы к составу и свойствам воды;
- к разрабатываемым системам автоматизации, телемеханизации и технологического контроля, причем необходимо использовать приборы и оборудование, серийно изготовливаемые промышленностью, а также типовые конструкции;
- к системе автоматического управления; она должна предусматривать возможность местного управления отдельными устройствами или сооружениями.
Первоочередным задачам при очистке поверхностных вод являются отделение механических примесей и осветление. Это достигается путем обработки воды специальными реагентами (коагуляция и флокуляция), отстаивания (в различных видах отстойников) и фильтрования (через специальную загрузку на скорых и медленных фильтрах).
Дозирование реагентов-коагулянтов (сульфата алюминия, хлорного железа и других) и флокулянтов (например, фосфатов) требует высокой точности, во-первых, из-за специфической токсичности, во-вторых, из-за недопустимости передозировки реагентов, приводящей к дестабилизации образующихся частиц (флокул), и в-третьих, вследствие дороговизны химикатов.
Для уменьшения трудоемкости, исключения контакта людей с реагентами и их экономного расходования все операции, связанные с флокуляцией и коагуляцией, должны быть максимально автоматизированы, о чем свидетельствует опыт многих стран, внедривших современные технологии водоподготовки.
Система автоматического регулирования подачи реагентов в обрабатываемую воду содержит измерительный блок и дозирующее устройство. В качестве дозирующих устройств растворов коагулянтов и других реагентов применяются цифровые мембранные дозирующие насосы, снабженные контроллером и обеспечивающие точность 1–2% и подачу раствора от 0,002 л/час.
Измерительный блок позволяет регулировать подачу реагентов на основе следующих параметров:
а) соотношения расходов обрабатываемой воды и раствора реагента;
б) заданного приращения удельной электрической проводимости (УЭП) воды, смешанной с коагулянтом;
в) показания прозрачности воды до подачи реагента и после прохождения обработанной воды через фильтры.
Одним из этапов технологического регламента водоподготовки является обеззараживание воды. В последнее время в России активно обсуждается вопрос повышения эффективности и безопасности обеззараживания воды и применения для этих целей новых технологических схем, которые должны опираться на основные критерии, предъявляемые к качеству питьевой воды, — безопасность в эпидемиологическом отношении и по химическому составу. Эти критерии лежат в основе нормативных актов всех стран, в т. ч. и России (СанПиН 2.14.1074-01).
Основным методом обеззараживания воды в России является хлорирование, при котором используются следующие реагенты: хлор-газ, гипохлорит и газообразный диоксид хлора. Такая популярность хлорирования обусловлена высокой эффективностью и экономичностью метода. Популярность хлорирования связана и с тем, что это единственный способ, обеспечивающий микробиологическую безопасность воды в любой точке распределительной сети в любой момент времени благодаря эффекту последействия [2].
Кроме главной функции — обеззараживания — хлорирование благодаря своим уникальным окислительным свойствам предотвращает рост водорослей, обеспечивает поддержание чистоты фильтров и удаление железа и марганца, разрушение сероводорода и обесцвечивание, и т. п.
Следующим важным достоинством хлорирования является возможность полной автоматизации данного процесса, что позволяет контролировать дозу хлора и уменьшать ее до допустимого минимума, а это приводит к уменьшению количества образующихся побочных продуктов, вредных для здоровья человека.
Хлорные хозяйства станций водоподготовки относятся к числу объектов повышенной опасности. Сюда же относятся и объекты, использующие хлор-газ, диоксид хлора и гипохлорит [3]. Важными составляющими безопасности работы таких объектов являются снижение влияния человеческого фактора на процесс хлорирования и точность дозирования хлора при одновременном повышении безопасности обслуживающего персонала.
До последнего времени создание систем автоматического регулирования (САР) ограничивалось отсутствием надежных амперометрических измерительных устройств для контроля свободного хлора в воде и дозирующих устройств, обеспечивающих высокую точность регулировки. Разработанные электромеханические вентили и анализаторы свободного хлора (фирмы «КРАВТ», Россия, и «Уоллес и Тирнен», США), а также отдельно анализаторы (компаний «Грундфос», Германия и «Еска», США) позволили создать САР-РХ — систему автоматического регулирования расхода хлора. Система автоматического расхода гипохлорита создается путем замены ЭМДВ на упоминавшийся ранее цифровой дозирующий насос.
В настоящее время как альтернативные очень активно пропагандируются физические (УФ, лазер и т. п.) и ре-агентные (озон) методы обеззараживания, ошибочно определяемые как наиболее современные и экологически чистые способы. Напомним, что эти методы известны с начала прошлого века, но до сих пор они не нашли широкого применения в массовых технологиях вследствие ряда причин.
Ни один из методов, промышленно используемых в системах водоподготовки, кроме хлорирования, не обеспечивает обеззараживающего последействия. Необходимо также отметить ошибочность мнения о безвредности, например, озонирования. Продукты реакции озона с содержащимися в воде органическими веществами (альдегиды, катионы, карбоновые кислоты и др. соединения) представляют большую опасность для здоровья человека. При температуре свыше 22 0С озонирование не позволяет достигнуть заданных микробиологических показателей.
Применение ультрафиолета не обеспечивает заданный результат, поскольку ряд микроорганизмов индеферентен к нему. Эффективность ультрафиолетового обеззараживания сильно зависит от прозрачности обрабатываемой воды и степени обрастания (загрязнения) ультрафиолетовых ламп. Кроме того, используемая система автоматизации процессов озонирования и УФ облучения не позволяет определять степень обеззараживания воды и является лишь информационной системой, позволяющей оператору отслеживать снижение минимальной подаваемой дозы, контролировать концентрацию озона в воздухе помещения, время выработки ультрафиолетовых ламп и их исправность.
Мировой опыт подтверждает, что хлорирование воды является самым надежным санитарно-гигиеническим методом, предотвращающим распространение эпидемий и гарантирующим санитарно-эпидемиологическую безопасность питьевой воды. По мнению многих экспертов, хлорирование воды — это самое крупное изобретение в медицине ХХ века, принесшее наибольшую пользу человеку. Именно хлорирование воды, а не открытие антибиотиков, инсулина или пересадка сердца, спасло больше всего жизней, остановило распространение инфекционных заболеваний [4]. Тем не менее применение УФ облучения и озонирования оправданно на первичном этапе обеззараживания, что приводит к уменьшению дозы вводимого в воду хлора.
Литература
1. А. Б. Кожевников, О. П. Петросян. «Современные системы автоматического управления технологическими процессами водоподготовки». Материалы III Международной научно-практической конференции «Технологии очистки воды «ТЕХНОВОД-2006», г. Кисловодск.
2. А. Б. Кожевников, О. П. Петросян. «Для тех, кому не нравится хлор». // «СтройПРОФИль», №4, 2004 г.
3. А. Б. Кожевников, О. П. Петросян. «Промышленная и эпидемиологическая безопасность при обеззараживании воды». // «ВСТ», №5, 2005 г.
4. «Хлор в воде — польза или вред?». // «Наука и жизнь», №1, 1999 г.
| Автор: А. Б. Кожевников, О. П. Петросян, Б. П. Садковский, Н. Е. Садковская Дата: 16.04.2007 Журнал Стройпрофиль 2-1-07 Рубрика: водоснабжение. водоотведение Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |