Утверждаю
Начальник главного
санитарно-эпидемиологического
управления Минздрава РСФСР
Н.С.ТИТКОВ
24 июня 1974 года
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ОРГАНИЗАЦИИ ОРГАНАМИ САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЙ
СЛУЖБЫ КОНТРОЛЯ ЗА ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНЫМ
ОПРЕСНЕНИЕМ ВОДЫ,
ПРЕДНАЗНАЧАЕМОЙ ДЛЯ ПИТЬЕВЫХ ЦЕЛЕЙ
Настоящие рекомендации составили:
Московский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт
гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана, научно-исследовательский институт пластических масс
Министерства химической промышленности СССР при использовании материалов
Горьковской и Волгоградской областных СЭС.
1. Назначение и
область применения
Настоящими указаниями определяются
основные санитарные требования к организации электродиализного опреснения
минерализованных природных вод с целью получения опресненной воды, по своим
свойствам и составу соответствующей стандарту на качество питьевой воды, и меры
по обеспечению безопасных условий труда для обслуживающего персонала.
Электродиализные опреснительные установки
рассчитаны на применение в различных климатогеографических районах РСФСР,
природные воды которых, используемые для хозяйственно-питьевого водоснабжения,
характеризуются высоким содержанием минеральных солей.
Метод электродиализа, помимо опреснения
соленых и солоноватых подземных вод, может быть использован также для
опреснения морских вод, обессоливания шахтных, рудничных, дренажных и других
вод.
В каждом конкретном случае показания к
организации опреснения минерализованных природных вод, намечаемых к
использованию для водоснабжения населения, устанавливаются органами
санитарно-эпидемиологической службы.
Технологические
условия электродиализного опреснения (сила и напряжение электрического тока;
гидравлическое давление в линии опресненного и насыщенного потоков;
длительность работы установки, периодичность замены ионообменных мембран,
промывание и замена березового активированного угля и др.) и мероприятия по
обеспечению безопасного труда персонала, обслуживающего электродиализную
опреснительную установку, определяются проектами, подлежащими согласованию с
органами санитарно-эпидемиологической службы.
Приемка вновь построенных и
реконструированных электродиализных опреснительных установок перед пуском в
эксплуатацию должна производиться при обязательном участии представителя
органов санитарно-эпидемиологической службы.
Материалы многолетних экспериментальных и
натурных исследований научно-исследовательского института гигиены им. Ф.Ф.
Эрисмана по гигиенической оценке ряда ионитовых мембран позволили рекомендовать
некоторые из них для электродиализного опреснения воды.
В "Перечень новых материалов и
реагентов, разрешенных Главным санитарно-эпидемиологическим управлением МЗ СССР
для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения" (1972)
вошли ионитовые мембраны МА-40, МК-40 и МА-41, оцененные Московским
научно-исследовательским институтом гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана.
В технологических схемах электродиализных
опреснительных установок основным элементом, определяющим процесс опреснения и
его эффективность, являются катионитовые и анионитовые мембраны. Ионитовые
мембраны в зависимости от их физико-химических свойств могут оказывать
существенное влияние на качество опресненной воды. Это положение наряду с
учетом других факторов (конструкционные особенности, производительность
электродиализной установки, состав и качество исходной воды, приемы улучшения
качества исходной и опресненной воды и др.) является определяющим, ведущим при
комплексной гигиенической оценке электродиализных установок. Поэтому до
получения принципиально новых научных сведений, касающихся гигиенической оценки
эффективности электродиализных установок различных конструкций, в которых
используются ионитовые мембраны и конструкционные материалы, разрешенные МЗ
СССР к применению в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения, необходимо
руководствоваться санитарными требованиями, регламентируемыми в настоящих
"Рекомендациях".
2. Краткие сведения
по проблеме
опреснения минерализованных вод
Актуальность проблемы опреснения воды
возрастает с каждым годом в связи с интенсивным промышленным, аграрным и
культурным развитием нашей страны, обусловливающим неуклонное увеличение
потребности в доброкачественной пресной воде.
В настоящее время в
РСФСР дефицит питьевой воды стал ощущаться не только в засушливых районах, но и
в других, ранее считавшихся обеспеченными водой, - Южный Урал, Южное Поволжье,
Оренбургская и другие области Федерации.
Для подавляющего большинства освоенных
районов страны стоимость пресной воды, используемой для хозяйственно-питьевых и
промышленных целей, составляет 2 - 10 коп./куб. м.
За последние годы в СССР и за рубежом
накоплен значительный опыт использования различных методов опреснения воды -
дистилляции, электродиализного, естественного вымораживания, ионного обмена и
других. Каждый из них имеет свои положительные и отрицательные стороны, но
решающим при их оценке являются гигиенические вопросы качества опресненной воды
и ее стоимость.
Широкое применение получили два метода
опреснения воды - дистилляционный и электродиализный.
Метод дистилляции обладает высокой
производительностью, является наиболее экономичным из существующих методов и
находит применение при снабжении питьевой водой крупных городов.
Вода, опресненная методом дистилляции,
лишена минеральных компонентов, что нежелательно с гигиенической точки зрения,
ибо это отрицательно сказывается как на органолептических (вкусовых), так и на
ее биологических свойствах.
Поэтому использование ее для питьевых
целей требует дополнительной коррекции.
Установки по электродиализному опреснению
воды имеют пока небольшую производительность (12 - 500 куб. м/сутки, а в
перспективе 50 - 100 тыс. куб. м/сутки) и находят применение при снабжении
питьевой водой населенных пунктов, изыскательских партий, судов и т.п.
Преимуществом же этого метода является возможность сохранения в опресненной
воде необходимого в физиологическом отношении содержания минеральных солей.
Электродиализный метод экономически
оправдан при деминерализации вод с содержанием солей от 1,5 до 15 г/л.
Стоимость воды, опресненной электродиализными установками, при среднем
солесодержании 5 - 6 г/л и при электропитании установки от сети составляет 35 -
50 коп./куб. м.
Отпускная цена стационарной установки при
ее серийном производстве определяется из условий удельной стоимости и не должна
превышать 350 руб. на 1 куб. м суточной производительности.
Первые в СССР электродиализные
опреснительные установки ЭОУ-НИИПМ-25 выпускаются отечественной промышленностью
серийно (Сызранским заводом пластических масс, а позднее Тамбовским
машиностроительным заводом). В основу работы этих установок положен
электродиализный метод (с использованием мембран МК-40 и МА-40), разработанный
в НИИПМ.
Комплексные исследования по гигиенической
оценке электродиализных опреснительных установок лабораторного и промышленного
типа выполнялись Московским научно-исследовательским институтом гигиены им.
Ф.Ф. Эрисмана. Проведенными экспериментальными и натурными наблюдениями была
дана положительная гигиеническая оценка воде, опресненной с помощью указанного
метода, при условии дополнительного фильтрования ее через березовый
активированный уголь (БАУ).
За разработку гигиенических основ
опреснения воды и внедрение этого метода в практику хозяйственно-питьевого
водоснабжения страны в 1971 г. работа института была удостоена бронзовой медали
ВДНХ СССР.
3. Показания к
организации опреснения воды
Необходимость опреснения воды в каждом
отдельном случае определяется органами санитарно-эпидемиологической службы.
Опреснение природных вод, используемых
для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения, показано в тех случаях,
когда содержание в них минеральных солей превышает количественный уровень,
допускаемый стандартом (1,0 г/л).
При организации опреснения воды должны
быть рассмотрены и оценены применительно к местным условиям следующие вопросы:
1. Материалы, характеризующие имеющиеся в
рассматриваемом районе водоисточники (подземные, поверхностные), с точки зрения
их пригодности для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения: а) дебит
водоисточника; б) возможность организации и режим зон санитарной охраны; в)
гидрогеологический и гидрологический режимы рассматриваемых водоисточников; г)
количественная и качественная характеристика сточных вод, сбрасываемых в
водоисточники; д) аналитические данные по характеристике состава и качества
воды этих источников (солевой, микроэлементный и бактериальный состав, содержание
взвешенных веществ, нефтепродуктов, канцерогенных и других специфических
ингредиентов).
2. Данные по технологической схеме
подготовки хозяйственно-питьевой воды и мощности водопроводной станции.
3. Мероприятия по технологический
схеме предподготовки исходной воды в случае отклонения ее состава и качества от
требований, изложенных в п. 4 настоящих "Рекомендаций".
4. Проект электродиализной установки.
5. Материалы по технологическому режиму
работы опреснительной установки.
6. Методы коррекции солевого и микроэлементного
состава опресненной воды, улучшению ее органолептических свойств.
7. Методы обеззараживания исходной и
опресненной воды.
8. Мероприятия по обезвреживанию и
утилизации рассолов и условия их отведения.
4. Санитарные
требования к источнику водоснабжения,
составу и качеству исходной воды
Водоисточник, вода которого намечается к
использованию для хозяйственно-питьевого водоснабжения, после электродиализного
опреснения должен, за исключением солевого состава, отвечать требованиям,
регламентируемым ГОСТ 2761-57 "Источники централизованного
хозяйственно-питьевого водоснабжения. Правила выбора и оценки качества".
Учитывая технологические особенности
процесса электродиализного опреснения, к качеству исходной воды предъявляются
следующие дополнительные требования в отношении содержания некоторых
компонентов:
а) растворенных солей не более 6000 мг/л
<*>;
б) солей железа не более 0,3 мг/л;
в) солей марганца не более 0,1 мг/л;
г) взвешенных веществ не более 3,0 мг/л;
д) цветность воды не должна превышать 20°
(по платиново-кобальтовой шкале);
е) содержание сульфата кальция (от общего
солесодержания) не более 50% экв.;
ж) рН воды не менее 7;
з) содержание вредных веществ (например,
цианиды, фенол и т.д.) не должно превышать установленные предельно допустимые
концентрации этих веществ в воде.
--------------------------------
<*> При большем солесодержании в
технологическую схему опреснительной установки могут быть последовательно
включены два и более аппарата.
Содержание в опресненной воде даже
небольших количеств железа и марганца отрицательно отражается на процессе
опреснения. При наличии их в воде в рабочих камерах быстро накапливаются
осадки, состоящие из гидроокисей этих металлов. Кроме того, повышенное
содержание в опресняемой воде соединений железа и марганца в неокисленной форме
приводит к тому, что железо и марганец сорбируются мембранами, вследствие чего
снижается эффективность опреснения. Эффективность опреснения воды снижается
также при содержании в исходной воде взвешенных и гуминовых веществ в
количествах, превышающих указанные выше допустимые пределы.
Поэтому в тех случаях, когда качество
исходной воды не отвечает гигиеническим требованиям, предусматривается
предподготовка воды на специальных сооружениях (механическая очистка,
обезмарганцевание, обезжелезивание и др.) перед поступлением ее на
опреснительную установку.
Исследованиями установлено, что в случае
содержания в исходной воде избыточных количеств ионов бора и брома в процессе
электродиализа происходит неполное их удаление. Длительное использование такой
воды небезразлично для организма. Были апробированы селективные пленки из
поливинилового спирта, сшитые окисью титана и эпихлоргидрином, сорбирующие бор.
Однако их сорбционная способность оказалась незначительной (0,7 - 0,9 мг бора
на 1 г пленки).
Поэтому до
разработки эффективных методов удаления из воды бора и брома для опреснения
электродиализным методом может быть рекомендована вода, содержание в которой
этих микроэлементов после опреснения не должно превышать предельно допустимых
концентраций (бор - 1,0 мг/л, бром - 0,2 мг/л) с учетом их комбинированного
действия (в случае одновременного содержания микроэлементов в воде).
Исходная вода подвергается
обеззараживанию общепринятыми в водопроводной практике методами в случае, если
имеет место отклонение от требований соответствующего стандарта.
Опыт эксплуатации электродиализных
опреснительных установок свидетельствует о том, что их производительность и
эффективность опреснения весьма существенно определяются минеральным составом
исходной воды. Наиболее эффективно опресняются хлоридно-натриевые воды;
значительно хуже протекает процесс опреснения при использовании природных вод
сульфатно-кальциевого типа. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе
водоисточника.
5. Гигиенические
требования к составу и качеству воды,
опресненной электродиализным методом
Подаваемая населению для
хозяйственно-питьевых целей вода, опресненная электродиализным методом, должна
отвечать требованиям ГОСТ "Вода питьевая", т.е. обладать
благоприятными органолептическими свойствами (вкус, запах, цветность,
мутность), быть безвредной по химическому составу и безопасной в
бактериологическом отношении.
Исследованиями установлено, что при
опреснении электролизным методом солесодержание может быть снижено до заданного
гигиенически-обоснованного предела, а качественные соотношения в ионном составе
опресненной воды не изменяются.
При опреснении улучшается вкус воды.
Опресненная вода, предназначенная для хозяйственно-питьевого водоснабжения, по
наличию в ней свинца, мышьяка, бериллия, молибдена, нитратов, стронция должна
соответствовать требованиям стандарта на качество питьевой воды (содержание
микроэлементов в концентрациях, не превышающих их допустимые величины;
необходим также учет комбинированного действия при одновременном присутствии
последних в воде).
Исследованиями научно-исследовательского
института гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана установлено, что концентрация
микроэлементов и, в частности, фтора при опреснении воды значительно снижается
(на 40 - 50%). Поэтому в определенных случаях необходимо предусматривать
искусственное обогащение опресненной воды фтором с целью профилактики среди
населения кариеса зубов. Существенно снижается содержание в опресненной воде
таких микроэлементов, как свинец, йод, медь, цинк и других.
При контакте с водой из некоторых
полимерных материалов, используемых в электродиализных опреснительных
установках (ионообменные мембраны, конструкционный материал), могут поступать
вещества, потенциально опасные в токсикологическом отношении или же ухудшающие
органолептические свойства воды (незаполимеризовавшиеся мономеры, олигомеры,
стабилизаторы, активаторы, пластификаторы и др.). Этот процесс может
интенсифицироваться при старении полимеров под воздействием различных факторов
внешней среды (температуры, электрического тока, радиации и др.). Поэтому все
детали электродиализной опреснительной установки, соприкасающиеся с
обрабатываемой водой, должны быть изготовлены из материалов, допущенных Главным
санитарно-эпидемиологическим Управлением МЗ СССР к использованию (с учетом их
специфических особенностей) в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Для улучшения органолептических свойств
опресненной воды используется березовый активированный уголь (БАУ). Весьма
важно отметить, что органолептические свойства фильтрата опресненной воды в
значительной степени определяются состоянием березового активированного угля,
так как при длительной работе его адсорбционные свойства снижаются, и это
отрицательно сказывается на качестве опресненной воды. Ухудшение качества
опресненной воды (появление специфического запаха, увеличение окисляемости),
прошедшей обработку на фильтре БАУ, указывает на необходимость регенерации или
замены активированного угля.
Кроме того, для обеспечения качества
опресненной воды, отвечающего гигиеническим требованиям, предусматривается
ежегодная замена приэлектродных (по 2 штуки со стороны катода и 2 - со стороны
анода) и периодическая замена непригодных для дальнейшего использования мембран
(через каждые 2 - 3 года). Мембраны считаются непригодными при наличии внешних
повреждений и образовании осадка внутри мембраны, вспучивании или отслоении
армирующей ткани.
Опресненная вода подвергается
обеззараживанию общепринятыми в водопроводной практике методами (хлорирование,
ультрафиолетовое облучение, озонирование и др.). Для улучшения вкусовых качеств
опресненной воды целесообразно проводить ее карбонизацию. Устройства по
обеззараживанию и карбонизации воды не входят в состав электродиализных
опреснительных установок.
Обобщение результатов санитарно-токсикологических
и патоморфологических исследований не выявило по изучавшимся тестам
отрицательного воздействия на организм животных воды, опресненной
электродиализным методом с использованием рекомендованных институтом гигиены
им. Ф.Ф. Эрисмана ионитовых мембран.
Электродиализному методу дана
положительная гигиеническая оценка при обязательном условии дополнительного
фильтрования опресненной воды через БАУ, поскольку при этом улучшаются не
только органолептические, но и биологические свойства воды.
Получаемый в процессе электродиализного
опреснения минерализованной воды рассол может явиться источником засолонения
почвы и водоисточников. Поэтому сбор рассола, мероприятия по его отведению
(хранение в испарительных емкостях, пруды-испарители, спуск в канализацию и
пр.) должны находиться под постоянным санитарным контролем.
Конструкция скважин, вода которых после
опреснения используется для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения, а
также прилегающая к ним территория должны отвечать санитарным требованиям.
6. Гигиеническая и
физико-химическая характеристика
отечественных ионообменных мембран, применяемых
в производственных электродиализных
опреснительных установках
Производственные электродиализные
опреснительные установки (ЭОУ-НИИПМ-25, ЭХО-15-4п и др.) работают на
отечественных ионитовых мембранах МК-40 и МА-40.
Указанные марки
ионитовых мембран гетерогенного типа были рекомендованы к использованию в
серийном производстве после предварительных комплексных санитарно-химических и
токсикологических исследований по гигиенической оценке воды, опресненной на
лабораторной и опытно-производственной опреснительных установках с помощью этих
мембран. Специальными
исследованиями установлено, что опресненная вода и вытяжки из мембран после
тщательной их очистки не содержат веществ, представляющих опасность для
организма, - канцерогенных веществ, стирола, эпихлоргидрина и др. Ионообменные
мембраны марок МА-40 и МК-40 гетерогенного типа, применяемые при
электродиализном опреснении минерализованной воды, изготавливаются на Щекинском
химическом комбинате Тульской области по постоянно действующему
технологическому регламенту N 22, утвержденному МХП СССР и Щекинским ХК.
Физико-химические свойства ионообменных
мембран приведены в табл. 1.
Таблица 1
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИОНООБМЕННЫХ МЕМБРАН
┌──────────────────────────────┬───────┬──────────────┬─────────┬─────────┐
│ Показатели │ Марка │
Размерность │ МК-40 │ МА-40 │
│ │мембран│ │ │ │
├──────────────────────────────┼───────┼──────────────┼─────────┼─────────┤
│Размеры
в воздушно-сухом │Длина │мм │1420 │1420 │
│состоянии
│Ширины │
│450 │450 │
│ │Толщина│ │0,4 - 0,5│0,4 - 0,5│
│Статическая
обменная емкость │ │г сухой
смолы │2,6 │3,8 │
│по
0,1 н р-ру NaOH или NaCl │ │--------------│ │ │
│ │ │
мг х экв. │ │ │
│Число
переноса в 0,01/0,2 н │ │доли │0,96 │0,92 │
│р-ре
NaCl, не менее │ │ │ │ │
│Удельное электросопротивление │ │Ом/см │250 │250 │
│в
0,6 н р-ре NaCl │ │ │ │ │
│Прочность
при растяжении, не │ │кгс/кв. см │120 │120 │
│менее │ │ │ │ │
│Разрывное
удлинение │ │% │20 │20 │
└──────────────────────────────┴───────┴──────────────┴─────────┴─────────┘
Готовые ионитовые мембраны МК-40
гетерогенного типа содержат в своем составе катионит КУ-2 в натрий-форме
и полиэтилен низкого давления в соотношении 65:35%.
Мембраны МА-40 гетерогенного типа в свой
состав включают анионит ЭДЭ-10п в хлор-форме и
полиэтилен низкого давления в соотношении 58:42%.
Процесс изготовления ионообменных мембран
состоит в следующем:
1. Смешение в смесителе ионообменной смолы
с полиэтиленом и антиоксидантом, необходимым для стабилизации полиэтилена, при
нормальной температуре.
2. Вальцевание в течение 4 - 5 минут.
Температура поверхности валков для катионитовых мембран составляет 138 - 140°.
Температура поверхности валков для анионитовых мембран 140 - 145 °С.
3. Прессование на 2-этажном прессе в
течение 20 - 30 минут при давлении для катионитовых мембран 250 - 260 кг/кв. см
и для анионитовых мембран 285 - 295 кг/кв. см. Температура разогрева плит 138 -
145 °С.
Исходное сырье:
смола КУ-2-8ч в натрий-форме,
МРТУ 6-05-903-65;
смола ЭДЭ-10п в хлор-форме,
СТУ 49-2519-61;
полиэтилен низкого давления (порошок);
антиоксидант НГ 2246, СТУ 36-13-32-64;
капроновая ткань, артикул 3366, СТУ
36-1079-64.
Мембраны горючи, нетоксичны, нерастворимы
в воде, слабых органических кислотах и в большинстве органических
растворителей.
Ионитовые мембраны транспортируются в
сухом виде. Перед сборкой опреснительного аппарата катионитовые и анионитовые
мембраны раздельно подвергают набуханию в исходной воде с 2-кратной заменой
воды в течение суток. Набухание продолжают до исчезновения желтого окрашивания
воды, но не менее трех суток.
Набухшие заготовки мембран вырезают по
шаблону согласно чертежам. Для отличия анионитовых мембран (МА-40) от
катионитовых (МК-40), похожих по внешнему виду, а после эксплуатации и по
окраске, на всех анионитовых мембранах (МА-40) обрезается один уголок 5 х 5 мм.
Высыхание набухших мембран недопустимо.
На вновь собранной установке опресненная вода
в течение суток должна сбрасываться, только после этого она может подаваться
потребителю.
При монтаже опреснительных аппаратов
катионитовые и анионитовые мембраны располагаются поочередно. Ионитовые
мембраны разделены корпусными рамками. Корпусные рамки и мембраны, имеющие
специальные отверстия, образуют полые камеры, через которые пропускается двумя
независимыми потоками вода, подвергаемая опреснению и насыщению. Камеры
объединены в два независимых гидравлических тракта.
7. Технологическая
схема и режим эксплуатации
производственной электродиализной опреснительной
установки
Существует несколько вариантов
технологических включений электродиализных аппаратов:
1. Прямоточная одноступенчатая схема.
2. Прямоточная многоступенчатая схема.
3. Циркуляционная периодическая
(порционная) схема.
4. Циркуляционная непрерывная схема.
Выпускающаяся у нас в стране серийно
установка ЭОУ-НИИПМ-25 работает по прямоточной одноступенчатой схеме. Установка
успешно прошла Государственные испытания и
рекомендована для опреснения минерализованных природных вод, намечаемых к
использованию для хозяйственно-питьевых целей. Другие опреснительные
электродиализные установки (ЭХО-15-4п, ЭДУ-300 и др.) не получили столь
всесторонней и углубленной гигиенической апробации. В связи с этим в
"Рекомендациях" приводится технологическая схема установки
ЭОУ-НИИПМ-25, которая состоит из 2-х (основного и вспомогательного) блоков,
смонтированных на самостоятельных рамах (см. схему N 1 - не приводится).
Основной блок включает в себя:
1. Электродиализный аппарат
"Родник-3", в котором осуществляется процесс опреснения
минерализованной воды.
2. Электрическую часть установки с
пультом управления, состоящую из системы блокировок, сигнализации, индикатора
солесодержания.
3. Вентили, ротаметры для регулирования и
контроля процесса опреснения.
4. Ограждение электродиализного аппарата.
Вспомогательный блок состоит из:
1. Металлокерамического фильтра для
очистки минерализованной воды от механических примесей.
2. Фильтра с березовым активированным
углем.
Основным агрегатом опреснительной
установки является электродиализный аппарат "Родник-3". Принцип
действия аппарата основан на явлении электродиализа (см. схему N 2 - не
приводится).
Сущность электродиализного метода
опреснения воды состоит в том, что в поле постоянного электрического тока ионы
солей, растворенных в минерализованной воде, движутся согласно знаку заряда к
катоду или аноду. Поставленные на пути движения ионов
чередующиеся ионитовые мембраны (катионитовые - селективно проницаемые для
катионов, анионитовые - для анионов) образуют камеры опреснения и
концентрирования. В результате этого при движении исходной воды от первой
камеры к последней постепенно удаляются из нее катионы
и анионы. В то же время в насыщаемом тракте пропорционально нарастает концентрация
указанных ионов. Интенсивность указанных процессов определяется скоростью
прохождения воды в камерах и плотностью тока, подаваемого на электроды.
Катод и анод размещаются в электродных
(крайних) камерах опреснительного аппарата горизонтально. Для их промывки
используют специальный поток. Эти камеры от рабочих отделяются буферными
камерами, защищающими ионитовые мембраны от влияния продуктов электролиза.
Электронные и буферные камеры промываются потоком исходной воды.
Технологическая схема опреснения воды
состоит в следующем: исходная минерализованная вода, отвечающая определенным
требованиям, подается от источника по трубопроводу в металлокерамический
фильтр, где происходит очистка воды от взвешенных частиц. После очистки вода,
выходящая из фильтра, подается в электродиализный аппарат по 4 независимым
трактам:
а) тракт опреснения;
б) тракт концентрирования;
в) тракт промывки нижней электродной
системы;
г) тракт промывки верхней электронной
системы.
Отработанные растворы после промывки
нижней и верхней электронных систем идут на сброс, а газообразные продукты
электродных камер по трубопроводу выбрасываются в атмосферу.
Отработанный концентрированный раствор,
прошедший через электродиализный аппарат, идет на сброс.
Опресненная в электродиализном аппарате
вода, пройдя через фильтр БАУ, подается потребителю.
Перед включением установки на режим
переполюсовки прекращают подачу опресненной воды на фильтр БАУ, снижают ток на
аппарате до "0", меняют полярность электродов и устанавливают
необходимую силу тока. Через 5 минут после промывки аппарата опресненную воду
вновь подают на фильтр БАУ.
Основные технологические характеристики
опреснительной установки ЭОУ-НИИПМ-25:
1. Производительность (для вод хлоридного
класса) - 1 куб. м/час.
2. Выход опресненной воды от общего
количества, поданного на установку, - 40 - 60%.
3. Рабочее давление на входе в установку
- до 2 кг/кв. см.
4. Допустимое давление в гидравлических
трактах - до 4 кг/кв. см.
5. Расход электроэнергии (на 1 кг
удаленной соли) - до 1 кВт. час/кг.
6. Высота подъема опресненной воды после
установки (без вспомогательного оборудования) - до 3 м.
7. Напряжение питающей сети - 380 В.
8. Частота - 50 Гц.
9. Номинальный выпрямленный ток - 30 А.
10. Номинальное выпрямленное напряжение -
460 В.
11. Номинальная мощность преобразователя
- 14 кВт.
12. Рабочая поверхность парных
ионообменных мембран - 34 кв. м.
13. Рабочая поверхность
металлокерамического фильтра - 0,3 кв. м.
14. Объем загрузки активированного угля -
80 л.
15. Габариты:
а) основной блок - 1,5 х 1,8 х 2,0 м;
б) вспомогательный блок - 1,0 х 0,7 х 1,5
м.
16. Вес:
а) основной блок - 1 т;
б) вспомогательный блок - 0,2 т.
8. Мероприятия по
обеспечению безопасности труда
обслуживающего персонала
Процесс опреснения воды в электродиализной
установке связан с применением электроэнергии. Электрическая часть установки
должна отвечать требованиям действующих "Правил устройства
электроустановок" и "Правил технической эксплуатации и безопасности
обслуживания электроустановок промышленных предприятий".
Помещение, в котором находится установка,
относится к классу помещений с повышенной опасностью в отношении поражения
электрическим током. В связи с этим пол в помещении должен быть покрыт
нетокопроводящим материалом (например, метлахская плитка), а подходы к
электродиализному аппарату и выпрямителю снабжены резиновыми ковриками на
деревянных решетках.
Так как исходная вода является
электролитом, то все трубопроводы должны быть выполнены из токонепроводящего
материала (полиэтилена), а аппараты и арматура покрыты токонепроводящим
химпокрытием (полимеррастворы).
Установку электродиализного аппарата
необходимо произвести на изолирующую подставку, конструкция которой должна
обеспечить отсутствие контакта с полом помещения в случае подтекания воды из
аппарата. Для стока воды необходимо предусмотреть дренажную систему.
Электродиализный аппарат должен быть
огражден заземляющим разборным металлическим ограждением с блокировкой в месте
разъема, автоматически отключающей питание выпрямителя при открывании
ограждения.
На ограждении со стороны разъема должны
висеть таблички: "Осторожно! Высокое напряжение!".
При работе на ЭОУ-НИИПМ-25 необходимо
предусматривать и соблюдать следующие правила и меры техники безопасности:
а) перед включением установки проверить
заземление всех металлических узлов установки, а также корпуса выпрямителя;
б) проверить работу блокировки ограждения
электродиализного аппарата;
в) проверить герметичность всех
коммуникаций и узлов установки, в случае утечки воды устранить дефекты;
г) если обнаружена утечка воды во время
работы установки, необходимо отключить всю установку, перекрыть все вентили и
устранить дефекты.
Для предупреждения ошибочного включения
тока при ремонте установки необходимо принять меры безопасности - вывесить на
выключенном аппарате или рубильнике плакат - "Не включать - работают
люди!".
В рубильник вставить изоляционные
прокладки;
д) во время работы аппарата прикасаться к
трубопроводам поступающего и выходящего потоков воды, а также к металлическим
деталям ротаметра голыми руками запрещено;
е) отбор проб и регулировку вентилей под
ротаметрами производить в резиновых диэлектрических перчатках;
ж) в случае попадания обслуживающего
персонала под напряжение необходимо немедленно выключить установку и оказать
первую помощь пострадавшему.
Для ремонта выпрямителя к работе могут
быть допущены лица, знакомые с работой выпрямителя и имеющие квалификацию не ниже
3-го разряда.
9. Контроль за электродиализным опреснением питьевой воды
Владельцы водопроводных сооружений, на
которых осуществляется электродиализное опреснение питьевой воды, обязаны
обеспечить сборку электродиализной опреснительной установки, подготовку ее к
выводу на технологический режим работы, а также осуществление регулярного
лабораторного контроля за качеством опресненной воды в
соответствии с требованиями ГОСТ "Вода питьевая".
В связи с особенностями этого метода
улучшения качества питьевой воды необходимо учитывать показатели,
регламентируемые ГОСТом "Вода питьевая", и ряд других компонентов:
1. Органолептический (вкус, запах,
цветность, мутность).
2. Окисляемость - перманганатная (на
холоде и кипячении) и бихроматная.
3. Активная реакция (рН).
4. Щелочность.
5. Жесткость (общая и устранимая).
6. Хлориды.
7. Сульфаты.
8. Кальций.
9. Магний.
10. Сухой остаток.
11. Железо общее.
12. Марганец.
13. В случае
необходимости - фтор, свинец, мышьяк, бериллий, молибден, селен, стронций, бор,
бром.
14. Коли-индекс.
15. Число колоний.
Контроль за концентрацией минеральных солей в опресненной воде может
осуществляться параллельно с аналитическим определением, также по индикатору
солесодержания, вмонтированному в пульт управления.
Контрольные исследования, характеризующие
качество и свойства опресненной воды, проводятся лабораториями санэпидстанций
по существующему графику отбора проб воды.
Для гигиенической оценки эффективности
работы электродиализной опреснительной установки и качества опресненной воды
исследуются пробы воды, взятые в следующих точках:
1. До опреснительной установки (исходная
вода).
2. После опреснения исходной воды (перед
фильтром БАУ).
3. После фильтра БАУ.
4. В резервуаре опресненной воды.
5. В разводящей сети.
Количество проб воды, отбираемых для
контроля за качеством опресненной воды, в каждом конкретном случае зависит от:
а) надежности работы опреснительной
установки;
б) длительности эксплуатации
опреснительной установки;
в) квалификации обслуживающего персонала;
г) санитарно-технического состояния
резервуара для хранения опресненной воды и разводящей сети.
Точки отбора, количества проб воды и
объем исследуемых показателей, которые могут меняться в зависимости от
отмеченных выше факторов, должны быть согласованы с органами санэпидслужбы.
Отбор проб воды рекомендуется проводить:
а) в первые месяцы и спустя 1,5 - 2 года
после ввода в эксплуатацию опреснительной установки, когда возможно наступление
"старения" и деструкции полимерных материалов (ионообменные мембраны,
полимерные конструкционные материалы) не реже одного раза в сутки;
б) в интервале между указанными выше
периодами при условии налаженного технологического режима работы установки - не
реже одного раза в неделю.
При осуществлении контроля
за проведением электродиализного опреснения воды органы
санитарно-эпидемиологической службы проверяют следующие регистрируемые в
специальных журналах сведения: периодичность переполюсовки, замены ионообменных
мембран, промывки и замены березового активированного угля, технологические и
лабораторные данные, а также условия труда и техническую подготовку
обслуживаемого персонала, условия отведения, хранения и сброса рассола.
10. Оценка
эффективности электродиализного
опреснения питьевой воды
В РСФСР электродиализный метод опреснения
воды начал внедряться в практику хозяйственно-питьевого водоснабжения небольших
населенных пунктов лишь в самые последние годы. Это выдвигает необходимость
дальнейшего проведения по унифицированной программе научно-практических
исследований и наблюдений с целью всесторонней гигиенической оценки и обобщения
опыта по электродиализному опреснению воды <*>.
--------------------------------
<*> Исследования должны проводить
преимущественно санэпидстанции под руководством научно-исследовательских
гигиенических институтов и гигиенических кафедр медицинских институтов.
При постановке таких исследований должны
изучаться и накапливаться сведения, характеризующие:
1. Санитарно-гигиенические особенности
водоснабжения населенного пункта (организация и режим в зонах санитарной
охраны, санитарную ситуацию в районе водозабора, качество исходной воды (см.
Приложение 1)).
2. Тип электродиализной установки и
технологический режим ее работы (сила и напряжение электрического тока,
гидравлическое давление в линии опресняемого и насыщаемого потоков,
длительность работы установки, марки ионитовых мембран, периодичность замены
ионообменных мембран, промывка и замена БАУ и др.).
3. Качество опресненной воды, подаваемой
потребителю (по содержанию минеральных солей и микроэлементов, окисляемости,
рН, бактериологическим показателям и др.).
4. Длительность эксплуатации ионитовых
мембран (по качеству опресненной воды).
5. Возможность выноса органических
веществ из ионитовых мембран (по органолептическим показателям и данным
спектрофотометрических определений).
6. Физико-химическое состояние БАУ с
учетом соотношения объемов активированного угля и обработанных вод, длительности
использования БАУ (по изменению окисляемости и органолептических показателей
фильтрованной опресненной воды).
7. Приемы обезвреживания, удаления
сбросных вод (катодных, анодных, промывных вод, рассольной жидкости).
Количественная и качественная характеристика сбросных вод и их влияние на
качественный состав подземных вод и почв.
8. Отношение населения к качеству
опресненной воды на основе обобщения материалов анкетного опроса (см.
Приложение 2).
9. Оценка состояния здоровья населения,
использующего длительное время опресненную воду (с привлечением для этих целей
лечебно-профилактических учреждений).
При гигиенической оценке качества воды,
опресненной методом электродиализа, помимо "Рекомендаций", следует
руководствоваться также сведениями, изложенными в нижеприведенной литературе:
Литература
1. Анельцин И.Э., Клячко В.А. Опреснение
воды. М., 1963.
2. Временные указания по расчету,
проектированию и изготовлению электродиализных (электрохимических)
опреснительных установок. М., 1970, Госстрой.
3. Ионообменные мембраны в
электродиализе. Химия, 1970.
4. Материалы Всесоюзной конференции по
гигиене воды и санитарной охране водоемов. М., 1969.
5. Методические указания по
гигиеническому контролю за изделиями из синтетических
материалов, предлагаемых для использования в практике хозяйственно-питьевого
водоснабжения. М., 1972.
6. Методы анализа природных вод.
Госгеолтехиздат, 1954.
7. Методы анализа природных вод.
Госгеолтехиздат, 1963.
8. Методы санитарно-бактериологических
исследований внешней среды. М., 1966.
9. Опреснение соленых вод и использование
их в водоснабжения. М., 1972.
10. Пособие по методам
санитарно-химического исследования воды. МНИИГ им. Ф.Ф. Эрисмана. М., 1961.
11. Санитарно-химический контроль в
области охраны водоемов. МНИИГ им. Ф.Ф. Эрисмана, изд. М., 1964.
12. Электроионитовая опреснительная
установка ЭОУ-НИИПМ-25 (инструктивный материал). М., 1970, НИИТЭХМ.