Обеззараживание воды
1. Проблемы обеззараживания оборотных и сточных вод.
1.1 Методы обеззараживания оборотных и сточных вод
Проблема обеззараживания используемой на производстве воды остро стоит перед предприятиями энергетического комплекса. Благоприятные условия для развития микроорганизмов (теплая среда, влажность, поступление кислорода, повышенное содержание органических соединений и др.) приводят к интенсивному биообрастанию и загрязнению водооборотных систем, ухудшению состояния сточных вод.
Итогом выше обозначенных факторов являются:
- снижение эффективности работы теплообменного оборудования;
- ускоренный износ водооборотных систем;
- ухудшение экологической обстановки.
Большинство существующих на данный момент методов обеззараживания воды имеет ряд недостатков:
1) Реагентные методы обеззараживания окисляющими средствами (хлор, бромиды, альдегиды, кислоты, спирты и т.д.).
- высокая коррозийность по отношению к оборудованию и материалам, контактирующим с обеззараживаемой водой;
- неэффективность по отношению к некоторым видам микроорганизмов;
- привыкание микроорганизмов к окислителю;
- неэффективная борьба с биообрастанием и слизеобразованием;
- опасность для здоровья человека и окружающей среды;
- образование канцерогенных соединений;
- эмбриотоксическое, гонадотоксическое, алергенное и мутогенное воздействие.
2) Аппаратные методы обеззараживания воды.
При обеззараживании воды не являются самостоятельными методами, используются совместно с хлорсодержащими средствами.
- озонирование:
- высокая стоимость оборудования и эксплуатации;
- большая энергоемкость;
- токсичность озона, высокая ингаляционная опасность, опасность передозировки;
- кратковременность действия, ограниченная бактериальная устойчивость воды.
- бактерицидное облучение (ультрафиолет)
- низкая эффективность обеззараживание (по толще воды);
- высокая энергоемкость;
- высокая стоимость оборудования и эксплуатации;
- кратковременность действия;
- ограниченная бактериальная устойчивость воды;
- зависимость от качества (проницаемости и прозрачности) обрабатываемой воды.
1.2 Сравнение методов обеззараживания воды хлором и БИОПАГ.
Вот уже долгое время основным продуктом для обеззараживания оборотных и сточных вод является хлор и хлорсодержащие препараты. Однако в течение последних 5-10 лет многие учёные отмечают тревожную тенденцию: микроорганизмы сумели адаптироваться к окисляющим свойствам хлора, т.е. произошло «привыкание» к данному дезинфектанту, в результате чего хлор становится малоэффективен.
Концентрации свободного хлора, которые эффективно применялись 20-30 лет назад, уже не обеспечивают необходимый результат, то есть не эффективны при борьбе с биообрастанием, биокоррозией, не могут обеспечить биологической чистоты водооборотной системы. Предприятия вынуждены применять существенно большие концентрации хлора, что крайне негативно сказывается на состоянии оборудования, контактирующего с обеззараживаемой водой – окислительные свойства хлора способствуют его ускоренному износу. Кроме того, при сбросе сточных вод с высоким содержанием хлора предприятия нарушают нормы ПДК либо вынуждены затрачивать значительные средства на дехлорирование воды.
Сложившаяся ситуация с резким снижением эффективности хлора, а также наличием других неизбежных сложностей его применения (высокая токсичность, опасность для человека и окружающей среды, взрывоопасность, сложности хранения и транспортировки), поставила перед учеными всего мира задачу найти безопасную и эффективную замену хлору и хлорсодержащим препаратам для обеззараживания воды.
Наиболее показательным подтверждением полной поддержки государством данной работы является федеральная программа «Чистая вода», в концепцию которой включена специальная подпрограмма по уходу от хлора при обеззараживании воды всех видов.
Одним из наиболее перспективных путей решения вопроса является использование биоцида нового поколения БИОПАГа - первого и единственного на данный момент эффективного препарата, не содержащего хлор и разрешенного для обеззараживания воды.
Преимущества применения БИОПАГ перед методом хлорирования:
Ø Высокая эффективность
а) Воздействие на все известные типы патогенных микроорганизмов, включая бактерицидные, вирулицидные и спороцидные группы.
б) Отсутствие привыкания микроорганизмов
Ø Не токсичен
БИОПАГ относится к 4-му классу малоопасных веществ, то есть практически безопасен для человека
Ø Удобство использования
а) Не требуется установка специального оборудования. Возможна эксплуатация уже имеющегося оборудования, установленного для хлорирования воды;
б) Не требует специальных средств защиты при работе;
в) Не требуется специальных помещений для хранения, срок годности 5 лет в жидком виде (20% концентрат) и до 10 лет в твердом (гранулы);
г) Не требуется специальных мер предосторожности при транспортировке, при замораживании/размораживании не теряет своих свойств.
Ø Отсутствие побочных эффектов
БИОПАГ нейтрален к материалам, не вступает в химические реакции с веществами, не вызывает коррозию оборудования.
Сравнительная таблица свойств
Основные свойства и показатели |
Хлор |
БИОПАГ |
Класс опасности |
3-й класс опасных по попаданию на кожу |
4-й класс мало опасных по попаданию на кожу |
Активность в отношении споровых форм бактерий |
Умеренная |
Активен |
Зеленые водоросли |
Умеренная |
Активен |
Грибки |
Умеренная |
Активен |
Токсичность |
Токсичен (реагируя с органикой воды, образует канцерогены) |
При обеззараживании воды нетоксичен |
Раздражающее действие на кожу и слизистые |
Выраженное |
Отсутствует |
Запах |
Выраженный едкий |
Отсутствует |
Мутагенный и канцерогенный эффекты |
Выявлены |
Отсутствует |
Эмбриотоксическое действие |
Выявлено |
Отсутствует |
Коррозионное действие |
Выраженное |
Отсутствует |
Взаимодействие с поверхностями и тканями |
Обесцвечивает, оставляет следы и пятна, разъедает металл |
Отсутствует |
Экологическая информация |
Содержит активный |
Не содержит активного хлора, фенолов, альдегидов, сульфатов. |
Срок хранения |
Не более 1 месяца |
От 5 до 10 лет |
2. БИОПАГ общая информация
Основу биоцида БИОПАГ составляют органические полимеры – хорошо растворимые в воде полиэлектролиты на основе гуанидиновых соединений.
Метод обеззараживания сточных и оборотных вод биоцидом БИОПАГ зарегистрирован в соответствии с Федеральным законом от 30.03.1999 №52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и Приказом Минздрава России от 10.11.2002 №344.
Получены следующие разрешающие документы на территории Российской Федерации:
o Свидетельство о государственной регистрации №77.99.36.2.У.14836.12.05. от 22.12.2005
o Сертификат Госстандарта РФ № РОСС RU.ХП09.В01434 от 07.02.2008.
Эффективность применения БИОПАГа доказана исследованиями лабораторий ГУ НИИ ЭЧ и ГОС им. А.Н.Сысина РАМН, НИИ Дезинфектологии (г.Москва), ГУ НИИ им. Д.И.Ивановского, ФГУ «РНИИТО им. Р.Р. Вредина», ГУП «Мосводоканал, «Производственное объединение».
На сегодняшний день пройдена регистрация препарата БИОПАГ и получено разрешение к применению для обеззараживания питьевой воды.
Патентообладателем на дезинфицирующее средство БИОПАГ и его производителем на территории Российской Федерации является Региональная общественная организация - институт эколого-технологических проблем (РОО ИЭТП)
Характеристики и свойства биоцида БИОПАГ
- широкий спектр действия, отсутствие привыкания микроорганизмов;
- эффективен при любом уровне загрязнения и качестве обрабатываемой воды;
- обладает пролонгированным действием;
- простота использования, не требует установки специального оборудования (обеззараживание происходит путем дозирования препарата непосредственно в обрабатываемую воду);
- отсутствие побочных эффектов (нейтрален к материалам, не вступает в химические реакции с веществами, не вызывает коррозию оборудования);
- безопасен для человека, флоры, фауны и окружающей среды – не токсичен и не образует токсичных канцерогенов (4-ый класс малоопасных веществ);
- безопасность сброса обеззараженных вод в воды хозяйственно-бытового назначения;
- не вызывает нарушения процессов естественного самоочищения воды в биофильтрах, септиках, аэротенках;
- обладает сильным флокулятивным эффектом;
- низкие затраты на содержание и хранение (не требуется специальных помещений, мер предосторожности, средств транспортировки, не теряет свойств при замораживании, срок хранения от 5 до 10 лет).
3. Обеззараживание оборотных и сточных вод
3.1 Использование биоцида БИОПАГ в водооборотных системах
Интенсивное развитие микроорганизмов в водооборотных системах и системах охлаждения приводит к негативным явлениям:
- биообрастание, следствием которого является существенное понижение КПД теплообменного оборудования. Исследования показывают, что пленка толщиной в 250 мкм может снизить теплопередачу на 25%.
- биокоррозия. Деятельностью микроорганизмов может быть обусловлено от 50 до 80% коррозионных повреждений трубопроводов и оборудования систем водооборота.
- биологическое загрязнение системы: возникает необходимость частой механической очистки системы, увеличивается нагрузка на фильтрующие системы, большая опасность развития опасных для человека инфекций
Наиболее подверженным биологическому загрязнению является оборотный цикл «теплообменник-градирня». В оборотной воде данного цикла созданы все условия для быстрого развития микроорганизмов. Результатом являются как видимые последствия (биообрастание на поверхностях теплообменников, слизь и водоросли в градирне), так и проявляющиеся в средне и долгосрочный периоды (повышенная биокоррозия трубопроводов, повышенный износ оборудования).
Применение хлорсодержащих препаратов для уничтожения биообрастания в водооборотной системе «теплообменник-градирня» затруднено из-за повышенной температуры воды, что способствует ускоренному испарению хлора. Таким образом, предприятиям приходится мириться с неэффективным расходованием реагента, так как значительная его часть попросту испаряется, не выполняя свое прямое предназначение – обеззараживание воды. Естественным результатом является продолжающееся развитие микроорганизмов, развитие биообрастания, что вынуждает прибегать к более частой механической чистке оборудования в доступных местах.
Использование биоцида БИОПАГ предполагает качественно отличный подход к решению вышеописанных проблем:
1. Биоцид БИОПАГ устраняет источник проблемы, уничтожая микроорганизмы сразу после их попадания в водооборотную систему (окислители лишь в некоторой степени уничтожают последствия жизнедеятельности микроорганизмов).
2. Биоцид БИОПАГ постоянно находится в водооборотной системе, не теряя своих свойств (не испаряется, не распадается и т.д.), и таким образом обеспечивая непрерывную биологическую чистоту всей системы.
3.2 Сохранение и накопление биоцида БИОПАГ в системе оборотного цикла.
Важнейшим свойством биоцида БИОПАГ, позволяющим добиться биологической чистоты всей системы водооборотного цикла, является его пролонгированное действие, следствием которого является возможность сохранения и накопления биоцида в системе.
При обеззараживании воды БИОПАГ расходуется только на инактивацию микроорганизмов, так как средство не испаряется, не распадается, не взаимодействует с оборудованием, не вступает в химические реакции с веществами, входящими в состав воды.
Остаточное количество БИОПАГа – количество биоцида, которое не израсходовалось после полного обеззараживания воды.
Пример:
Для обеззараживания 1м3 воды системы ввели 10 г БИОПАГа. Для полного обеззараживания воды, потребовалось 6 г. Остаточное количество БИОПАГа (4 г) продолжает находиться в системе и обеспечивает подавление роста микроорганизмов.
Свойство пролонгированного действия позволяет достичь следующих результатов:
- КПД биоцида БИОПАГ приближается к 100%, так как работоспособным является и остаточное количество биоцида (остаточное количество биоцидов-окислителей переходит в неработоспособное состояние через короткое время).
- В отличие от биоцидов-окислителей, действие которых ограничено по месту и времени, остаточное количество БИОПАГа постоянно находится во всей системе, предотвращая развитие микроорганизмов и защищая всю систему.
- В зависимости от характеристик водооборотной системы может наблюдаться эффект накопления, когда совершившая оборот вода уже содержит некоторое количество БИОПАГа, что позволяет снизить расход биоцида.
Эффекты сохранения и накопления:
- Устраняют причину биологической заражённости воды. Микроорганизмы, вновь поступающие в уже обеззараженную воду, инактивируются остаточным количеством биоцида.
- Защищают всю систему водооборота от биокоррозии, биообрастания и слизеобразований.
- В очищенном от бактерий оборотном цикле БИОПАГ расходуется только на обеззараживание подпиточной воды и инактивацию бактерий поступающих в систему через воздух, что в целом приводит к накоплению биоцида в системе и снижению его расхода.
Пример сохранения и накопления биоцида БИОПАГ в водооборотной системе
Этап |
Действие |
Концентрация БИОПАГа в системе |
1 |
В системе нет БИОПАГа |
0 г/м3 |
2 |
Производится дозировка биоцида из расчета 10 г/м3 проходящей оборотной воды |
10 г/м3 |
3 |
Часть биоцида расходуется на инактивацию уже имевшихся в воде микроорганизмов. Происходит процесс обеззараживания воды. Остаточное количество 6 г/м3 распространяется по всей системе. |
6 г/м3 |
4 |
Распространение остаточного количества (6 г/м3) по всей системе, разбавление подпиточной водой |
3 г/м3 |
5 |
Инактивация бактерий БИОПАГом, поступивших с подпиточной водой и другими способами |
2 г/м3 |
Итог:
При завершении нескольких полных циклов оборота вода содержит остаточное количество биоцида БИОПАГ - 2 г/м3.
3.3 Обеззараживание сточных вод
Использование биоцида БИОПАГ для обеззараживания сточных вод гарантирует:
- 100% эффективность при обеззараживании в отношении санитарно-показательных и патогенных микроорганизмов, доведение сточных вод до соответствующих требований;
- безопасность сброса обеззараженных вод в воды хозяйственно-бытового назначения.
Обеззараживание сточных вод биоцидом БИОПАГ позволяет достичь следующих результатов:
- Доведение сточных вод до требований и норм по обеззараживанию воды соответствующих регулирующих документов.
- Снижение экологически опасных выбросов и сбросов в окружающую среду.
- Отсутствие опасности превышения ПДК по хлору и выплаты соответствующих штрафов.
3.3 Экономический эффект от использования биоцида БИОПАГ.
Обеззараживание оборотных и сточных вод биоцидом БИОПАГ позволяет достичь следующих результатов:
- Полная прочистка водооборотной системы от биообрастания, исключение возможности образования новых биообрастаний. Как следствие, повышается КПД теплообменного оборудования;
- Устранение биокоррозии и снижение химической коррозии (за счет отказа от хлора, биоцидов-окислителей): повышается срок службы систем трубопровода и оборудования, находящегося в непосредственном контакте с оборотной водой;
- Снижение расходов на транспортировку реагента, его хранение и применение, по сравнению с методом хлорирования.
Ø Транспортировка. Средство перевозится любым удобным транспортом, без специальных мер предосторожности.
Ø Хранение не регламентируется специальными документами и не подвержено специальному контролю со стороны надзорных органов. Не требуется специально оборудованного склада, снижается площадь хранения.
Ø Применение по сравнению с методом хлорирования. Освобождается рабочий персонал, занятый в обслуживании хлорного хозяйства.