Оценки эффективности электродиализных опреснительных установок и контроля за их эксплуатацией в условиях Узбекистан (0155-04-сон)

09.06.2004

«УТВЕРЖДАЮ» Главный государственный санитарный врач Республики Узбекистан Б. НИЯЗМАТОВ 9 июня 2004 г. № 0155-04

Санитарные правила и нормы

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Современной гигиенической наукой и санитарной практикой убедительно доказано, что между качеством употребляемой человеком питьевой воды и состоянием его здоровья существует прямая связь, поэтому так важно решение проблемы обеспечения населения республики централизованными системами водоснабжения. Одновременно следует учитывать, что во многих регионах Узбекистана достаточно интенсивно происходит процесс увеличения степени минерализации и жесткости воды многих водоисточников, что способствует росту таких специфических неинфекционных заболеваний, связанных с водным фактором, как желчекаменная и мочекаменная болезни.

1.2. В последние годы в ряде регионов Узбекистана начали более широко применяться разные методы опреснения питьевой воды, в частности в Каракалпакстане функционируют электродиализные опреснительные установки «ЭКОС», выпускаемые фирмой Российской Федерации «Аквамин», что потребовало разработки региональных санитарных правил и норм оценки эффективности электродиализных опреснительных установок и контроля за их эксплуатацией в условиях Узбекистана.

1.3. Санитарные правила и нормы предназначены для сотрудников территориальных Центров ГСЭН, министерств, ведомств и проектных организаций, занимающихся проблемами обеспечения населения республики питьевой водой, отвечающей требованиям РСТ Уз 950 : 2000 «Вода питьевая».

2. САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНЫХ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК, ПРИМЕНЯЕМЫХ В УЗБЕКИСТАНЕ

2.1. В настоящее время в Каракалпакстане функционирует более 10 электродиализных опреснительных установок типа «ЭКОС» фирмы РФ «Аквамин». Данная фирма имеет многолетний опыт создания установок и комплексов для обессоливания морской и артезианской воды без использования химических реагентов, не имеющих аналогов в мировой практике. В таких установках применяются различные материалы и реагенты: коагулянты, ингибиторы, активированные угли, иониты, катализаторы, мембраны, специальные полимеры, пластмассы и металлы. Производительность установок от 1 до 100 тонн/час.

2.2. На установках типа «ЭКОС» обессоливание воды осуществляется с помощью метода электролиза, при котором ионы растворенных солей переносятся под действием постоянного электрического тока через ионообменные мембраны. При этом используются такие процессы как электролитическая диссоциация в воде молекул растворенных веществ на ионы, направленное движение их в электрическом поле и селективные свойства мембран по отношению к ионам, имеющим положительный и отрицательный заряды.

2.3. Главным рабочим элементом в установке являются ионообменные мембраны, которые изготавливаются из ионообменных смол (ионитов). По своим свойствам они делятся на анионообменные (пропускают анионы) и катионообменные (пропускают катионы) мембраны. Обрабатываемая вода проходит последовательно обессоливающие (дилюатные) и концентрирующие (рассольные) камеры: в первых происходит обессоливание воды, во вторых – концентрирование солей; при этом, соответственно происходит электросинтез кислоты (на аноде) и щелочи (на катоде).

3. ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНЫХ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК, ПРИМЕНЯЕМЫХ В УЗБЕКИСТАНЕ

3.1. Основные гигиенические показатели качества опресненной питьевой воды должны находиться на определенном уровне:

—минимально необходимый уровень минерализации — 100мг /л;

— оптимальный уровень для хлоридно-сульфатных вод 200 — 400 мг/л;

— оптимальный уровень для гидрокарбонатных вод 250 — 500 мг/л;

— минимально необходимая щелочность воды — 0,5 мг-экв/л;

— минимально допустимая жесткость воды — 1,5 мг-экв/л;

— минимально необходимый уровень кальция — 30 мг /л;

— минимально необходимый уровень натрия — 200 мг/л;

— оптимальный уровень содержания фтора — в пределах 0,4-0,5 мг/л;

— вкус и запах воды — не более 1-2 баллов;

— общее число микробов в 1 мл воды — не более 100;

— коли-индекс - не более 3.

3.2. Эффективность работы электродиализных установок зависит от состава и свойств исходной воды, особенностей технологического процесса, характера используемых в них материалов и режима работы (таблицы 1 и 2).

3.3. По литературным данным (Г.И. Сидоренко, Ю.А. Рахманин, Г.И. Рожнов, 1978 г.) процесс электродиализного опреснения воды характеризуется определенным бактерицидным и значительно выраженным вирулицидным эффектом; эффективность обеззараживающего действия зависит от условий эксплуатации установок: чем меньше уровень исходного микробного загрязнения воды, больше плотность тока и продолжительность цикла опреснения, тем выше бактерицидный и особенно вирулицидный эффекты.

3.4. Литературные данные и результаты исследований, выполненных на электродиализных установках типа ЭКОС, подтверждают необходимость применения на этих установках предварительной очистки, доочистки и обеззараживания опресненной питьевой воды.

4.САНИТАРНЫЙ КОНТРОЛЬ ЗА ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНЫХ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК В УСЛОВИЯХ УЗБЕКИСТАНА

4.1. Литературные данные и наблюдения за эксплуатацией электродиализных опреснительных установок в условиях Узбекистана подтверждают, что при этом методе опреснения опресненная вода может приобретать неблагоприятные свойства: неприятный запах и привкус, физиологически непригодный солевой и микроэлементарный состав, присутствие органических соединений и микробное загрязнение.

4.2. В процессе электродиализного опреснения возможно вторичное загрязнение воды, что может зависеть от сроков эксплуатации установок и связано с накоплением на мембранах осадков органических веществ, способствующих размножению микрофлоры.

В связи с накоплением органического осадка вторичному микробному загрязнению воды могут способствовать также фильтры предподготовки исходной и доочистки опресненной воды, обладающие большой сорбционной способностью и предназначенные для улучшения качества воды, что определяет необходимость их периодической промывки и регенерации, а также в ряде случаев (при интенсивном микробном загрязнении исходной воды) предварительного обеззараживания опресненной воды.

4.3. Полимерные материалы, предназначенные для электродиализного опреснения воды, могут оказывать как стимулирующее, так и ингибирующее действие на микрофлору воды, что необходимо учитывать при их всесторонней гигиенической оценке и определении условий практического применения.

4.4. В связи с недостаточным бактерицидным действием процесса электродиализа и возможностью вторичного микробного загрязнения, опресненная электродиализным методом вода должна подвергаться обязательному обеззараживанию. При содержании в исходной воде значительных количеств ПАВ и нефтепродуктов, а также при коли-индексе выше 1000, рекомендуется непосредственное определение в опресненной воде количества патогенных энтеробактерий, так как общепринятые микробиологические показатели (коли-индекс и общее количество микробов) могут в определенной мере утрачивать свое санитарно-показательное значение. В таких случаях необходимо проведение обеззараживания не только опресненной, но и исходной воды.

4.5. Санитарно-гигиенические исследования, проведенные на электродиализных установках, показали, что на органолептические свойства опресненной воды могут оказывать используемые в этих установках ионитовые мембраны. Это делает необходимым проведение исследований по гигиенической оценке новых мембран, предлагаемых для использования в электродиализных опреснительных установках, а также обязательное фильтрование опресненной этим методом воды через фильтры с березовым активированным углем (БАУ).

5. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ОПРЕСНЕННОЙ ВОДЫ

5.1. Кондиционирование воды включает мероприятия по улучшению ее органолептических свойств и химического состава. Его необходимость связана с тем, что большинство известных способов опреснения воды (в том числе электродиализный) могут сопровождаться появлением посторонних запахов и привкусов, цветности, изменением минерализации, ионного и газового состава воды, попаданием в воду летучих органических компонентов, химических веществ, обладающих токсическими свойствами, и, наоборот, уменьшением содержания физиологически важных веществ.

5.2. Опресненная вода должна быть, в первую очередь, освобождена от посторонних примесей, которые ухудшают ее органолептические свойства, поэтому схемой улучшения ее качества (кондиционирования) должно быть предусмотрено ее фильтрование через адсорбент–березовый активированный уголь. Этот прием улучшения качества воды является достаточно эффективным и позволяет улучшать органолептические свойства воды (таблица 3).

5.3. Улучшение минерального состава, в случае необходимости, достигается путем разбавления опресненной воды до оптимальных концентраций минерализованной исходной водой. При этом нельзя игнорировать качественную характеристику ионного состава воды, добавляемой к опресненной, так как принадлежность исходной воды к тому или иному классу по гидрохимическому составу, наличие в ней тех или иных микроэлементов определяют в конечном итоге не только величину солевого состава воды, но и ее физиологическую ценность.

5.4. Для улучшения органолептических свойств воды эффективным методом является ее фильтрование через мраморную крошку; при этом с увеличением в воде концентрации углекислоты и времени контакта воды с мраморной крошкой увеличивается количество кальция и бикарбонатных ионов. Пороговой концентрацией, при которой в воде исчезают неприятные привкусы и появляется освежающий вкус, является 2-3 мг-экв/л карбонатной жесткости, что эквивалентно 130 — 180 мг/л ионов кальция. Дальнейшее увеличение карбонатной жесткости до 7 мг-экв./л (430 мг/л НСО3) стабилизирует свойства воды и придает ей приятный освежающий вкус.

Оптимальное время контакта воды с мраморной крошкой составляет 15 — 20 мин.

5.5. Вода, получаемая на ионообменных установках, не нуждается в дополнительном насыщении углекислотой, поскольку процесс Н-канонирования, протекающий в катионитовых фильтрах, сопровождается разложением бикарбонатных солей с выделением значительного количества СО2.Фильтрация этой воды через мраморную крошку увеличивает содержание бикарбонатов с 3 — 3,5 до 7 мг/экв./л.

6. УДАЛЕНИЕ И УТИЛИЗАЦИЯ СБРОСНЫХ ВОД

6.1. Все технологические процессы, как известно, сопровождаются образованием значительного количества так называемых сбросовых вод (рассол и промывные воды). Например при электродиализном опреснении количество сбросовых вод может составлять до 50% от общего количества исходной воды, поступающей на установку. Поэтому вопросы удаления, очистки, нейтрализации и утилизации сбросовых вод имеют важное гигиеническое значение.

6.2 По уровню минерализации сбросовые воды отличаются высокой концентрацией солей, превышающей исходную величину в 1,5 — 2 раза. Даже при опреснении воды со сравнительно малой минерализацией (до 2 г/л) концентрация солей в сбросовых водах составляет 2-3 г. Увеличивается в сбросовых водах также жесткость (до 13 — 15 мг-экв/л), а содержание сульфатов и хлоридов повышается в 2-3 раза. Сточная вода, как правило, отличается горьковато-соленым привкусом, что объясняется высоким содержанием в ней сульфатов и хлоридов. Активная реакция сбросовых вод при электродиализном опреснении может быть кислой (рН 3,0-3,6).

6.3 Все используемые в настоящее время методы опреснения и соответствующие установки не предусматривают использования извлекаемых из воды солей. Наиболее рациональным является выделение таких солей из рассола и получение из них ценных продуктов. При использовании подземных засолоненных вод на местах необходима их нейтрализация и захоронение в отвалах. Вопросы удаления, очистки, нейтрализации и утилизации должны быть решены уже на стадии проектирования систем водоснабжения населения с использованием электродиализных опреснительных установок.