Porovnání vlivu chlornanu sodného vyráběného v místě použití s dalšími způsoby dezinfekce na bázi chloru

V  příspěvku se zabýváme vlastními zkušenostmi s pozitivním vlivem chlornanu vyráběného v místě na kvalitu vyráběné a rozváděné vody. Vyrobený dezinfekční roztok, který vyrábíme z čisté soli, je velmi kvalitním dezinfekčním prostředkem, který má příznivý vliv na kvalitu vody. V příspěvku jsou analyzovány výsledky z poloprovozního pokusu na vodovodu Zliv - Purkarec, který je napájen vodou z Jihočeské vodárenské soustavy...

Porovnání vlivu chlornanu sodného vyráběného v místě použití s dalšími způsoby dezinfekce na bázi chloru

Lubomír Macek, Jan Jindra, konference Voda Zlín 2011

Aquion, s.r.o., Praha, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Aquaserv s.r.o., České Budějovice, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Úvod

Sloučeniny chloru jsou v současné době nejčastěji používanými dezinfekčními prostředky pro dezinfekci a hygienické zabezpečení pitné vody. Chlornan sodný je spolu s plynným chlorem a chlordioxidem k těmto účelům hojně využíván. Cílem příspěvku je porovnání vlivu chlornanu sodného vyráběného v místě použití s dávkováním nakupovaného chlornanu sodného. Chlornan sodný je vyráběn elektrolýzou solanky, v popisovaném případě je použita jednotka od firmy MIOX, která produkuje „směsné oxidanty“. Tento nenáročný postup, kde je vstupem pouze voda, sůl a elektrická energie, představuje vhodnou alternativu dezinfekce a  hygienického zabezpečení pitné vody. Vlastnosti chlornanu sodného, vyráběného elektrolýzou se liší v závislosti na parametrech a uspořádání elektrolytické buňky. Výhodou výroby dezinfekce na bázi chloru v místě použití je bezpečnost, stálá kvalita roztoku, lepší kvalita vody ve vodovodu, a nížší riziko a s tím související celkové nížší provozní náklady. V příspěvku se chceme zaměřit na rozdíly v kvalitě vody při použití chlornanu sodného nakupovaného a chlornanu sodného (ve verzi směsných oxidantů) vyráběného v místě použití.

Základní údaje o použité technologii

Pro výrobu dezinfekčního roztoku elektrolýzou solanky byla využita jednotka BPS od firmy MIOX. Jedná se o přenosnou jednotku, jejiž hlavním účelem je použití v havarijních případech, například po zaplavení zdrojů vody velkou vodou, k dezinfekci vody a zároveň je jednotku možné využít pro testování aplikace ve větším měřítku. Kapacita jednotky je 0,25 kg/den. Velké jednotky jsou schopny vyrobit až několik set kilogramů ekvivalentu volného aktivního chloru za den. Nejmenší jednotky, které dodáváme, mají kapacitu okolo 4,5 kg chloru za den. V nabídce máme momentálně tři systémy. Systém MicrOclor od firmy PSI, který je bezkonkurenčně nejefektivnější a má velmi nízké další provozní náklady na obsluhu a údržbu a je beztlakový. Nejmenší dodávaná jednotka má kapacitu 5,5 kg/den. Dále systémy na výrobu směsných oxidantů od firmy MIOX v kapacitou 4,5 – 27 kg/den, který mají lepší vliv na kvalitu vody než shlornan sodný vyráběný v místě a řadu HYPO pro výrobu chlornanu sodného. V obou případech je výhodou těchto systémů jejich odolnost, bezpečnost, nízká poruchovost, nízké nároky na obsluhu a údržbu a dobrá účinnost. Za výhodu elektrochlorace považujeme také menší závislost na dodávkách rizikových chemikálií, nízké riziko a lepší znalosti o produkovaném dezinfekčním roztoku, protože pro výrobu chloru používáme co nejkvalitnější chlorid sodný.

Popis vodovodu

Pro provozní ověření byl vybrán vodovod Zliv – Purkarec  napájený vodou z Jihočeské vodárenské soustavy. Vodovod začíná čerpací stanicí na úpravně vody Zliv , kterou je voda přímo ze  zásobního řadu přečerpávána  v množství 500-600m^3.d^-1 do skupinového vodovodu pro  obce Olešník, Zahájí, Mydlovary,Zbudov, Velice, Nákří, Dříteň, Chlumec a Purkarec s celkovým počtem připojených  obyvatel cca 2 200 (viz obr.č.1). Voda je čerpána přetržitě, vypínání je řízeno hladinou  na nejbližším vodojemu (VDJ Chlum). Hlavní rozvodné  řady tvoří ocelové potrubí bez vnitřní ochrany DN 100-200 o celkové délce 11,5 km, doba zdržení vody v potrubí do koncového vodojemu je 1,8 dne. V přiváděné vodě jsou zbytky chloru (viz tab.), na VDJ Chlum, Chlumec a Dříteň je v běžném provozu prováděna dochlorace chlornanem sodným v dávce cca 0,5mg/l Cl₂. Po dobu  ověřování technologie MIOX byla dochlorace – dávkování chlornanu sodného -  vypnuta.

Obr. 1 Schéma vodovodu Zliv Purkarec

Tab. 1 Vybrané parametry vstupující vody:

V následujících tabulkách jsou uvedeny výsledky analýzy kvality vody ve vodovodu Zliv – Purkarec. Před započetím pokusu bylo prováděno dochlorování dávkováním chlornanu sodného na vodojemech Chlum, Chlumec a Dříteň dávkou cca 0,5 mg.l^-1 ekvivalentu volného aktivního chloru. Výsledky rozborů z období před zahájením pokusu jsou v tab. 2. V druhé tabulce jsou výsledky rozborů kvality vody ca 1 měsíc po zahájení pokusu, s aplikací roztoku, vyráběného zařízením od firmy MIOX. Dávka v ekvivalentu volného aktivního chloru se byla  0,2 mg/l. V zásobované oblasti byla po aplikaci tohoto roztoku zajištěna bez dalšího dochlorování bakteriání nezávadnost vody. Při této dávce byl také pozorován pokles koncentrace THM v porovnání se vstupní vodou. Ve vodě nebyly zjištěny chloritany. Současně došlo ke zvýšení obsahu volného aktivního chloru.

V tabulce 4 a 5 je vypočítána absolutnía  relativní změna sledovaných parametrů kvality vody. Je vidět, že aplikací tohoto zařízení došlo ke snížení koncentrace celkových THM o 32 – 48 % a obdobně chloroformu o 32 – 50 %.

U ukazatelů mikrobiologického znečištění (koliformní bakterie, E. Coli a Clostridium byly v obou případech negativní) došlo k podstatnému poklesu KTJ při 22 a 36 ^o C, zejména je to markantní na odběrném místě Zahájí – smíšené zboží a ČS Olešník. Na odběrném místě Zahájí – smíšené zboží došlo k poklesu z 85 na 2 u KTJ při 22 ^o C a z 65 na 2 u KTJ při 26 o C. Na odběrném msítě ČS Olešník došlo k poklesu 86 na 0 u KTJ při 22 ^o.

Výhody použití elektrochlorace na testovaném vodovodu

Mezi výhody testovnaé aplikace patří zejména možnost odstavení dochlorování roztokem nakupovaného chlornanu sodného na třech místech vodovodu s dávkou 0,5 mg/l chloru. D8le došlo k vylepšení kvality vody – ke snížení koncentrace THM a chlooroformu, k zlepšení mikrobiologických ukazatelů u KTJ při 22 ^o C a 36 ^o C. Osobní zkušenost se způsobem dezinfekce použitým v tomto pokusu také říká, že došlo k vylepšení senzorických vlastností vody – k odstranění zápachu po chloru, což jsou vlastně trichlormaniny, a k vylepšení chuti vody.

Nevýhody testovaného zařízení

Testované zařzení je určeno pro havarijní použití a je při kapacitě 0,25 kg/den chloru nastaveno tak, že pro tuto kapacitu je potřeba 1000 l vody a 10 kg soli. Toto nastavení je určeno halvně pro laiky při použití ve stresujících podmínkách. Sůl je nutné udržovat v roztoku mícháním, protože jinak postupně stratifikuje.

Výhody použití roztoku „směsných oxidantů“ oproti roztoku chlornanu sodného

Pto výrobu „směsných oxidantů“ používáme stejné vstupní suroviny, vodu, sůl a energii. Základní rozíl je v uspořádání elektrolýzy – době zdržení vody v elektrolytické buńce, intenzitě elektrického proudu a uspořádání buňky. Základní rozdíly jsou uvedeny v poslední tabulce. Obtížnost výroby směsných oxidantů spočívá ve vysoké hustotě elektrického  proudu v buňce, což klade na odolnost buňky vysoké nároky. Velkým přínosem jsou lepší vlastnosti vyrobeného roztoku. Dochází, na rozdíl od chlornanu, ke snížení tvorby THM a k odstraňování biofilmu. U jednotlivých výrobců může pravděpodobně, v závislosti na konfiguraci jejich zařízení docházet k tomu, že vlastnosti výsledného roztoku se pohybují někde mezi chlornanem sodnýma  směsnými oxidanty.

Obecné výhody elektrochlorace oproti dávkování nakupovaných chemikálií

K obecným výhodám patří zejménabezpečnost práce a minimalizace rizika spojených s dopravou, manipulací a používáním nebezpečných chemikálií. Dále si snižujete riziko spojené s možností nárůstu cen dopravy, protože zejména oproti chlornanu sodnému nakupujete menší objem. Odpadají také všechny nepříjemné záležitosti spojené s manipulací s talkovými lahvemi, vyplňování bezpečnostních listů atd.

Závěry

Představená technologie představuje vhodnou náhradu používání plynného chlóru, chlrannu sodného a chlordioxidu pro dezinfekci a hygienické zabezpečení vody. Technologie použitá v experimentu, je ve velkém měřítku vhodná pro nasazení na našich vodovodech. Významné je to, že vodovody jsou z minulosti předimenzované a tato tehcnologie umožní lépe zajistit kvalitní a chutnou pitnou vodu u odběratelů.

Při rozhodování o volbě typu dezinfekce doporučuji si prohlédnout tabulku číslo 2, která charakterizuje zákaldní výhody a nevýhody jendotlivých typů dezinfekce.

Tab. 2 Porovnání vlastností jednotlivých způsobů dezinfekce

Literatura

Jindra, Jan (2005): Výsledky provozního ověření možnosti desinfekce vody technologií MIOX. SOVAK 2006, číslo 1

Tab. 3 Původní stav – dávkování chlornanu sodného, nakupovaného, dávkovaného na třech místech, 0,5 mg/l ekvivalentu volného aktivního chloru

Tab. 4 Stav po cca měsíci provozu jednotky MIOX – dávkování směsných oxidantů 0,2 mg/l ekvivalentu volného aktivního chloru na předávacím místě v ČS Zliv

Tab. 5 Absolutní změny kvality vody (tab.4-tab.3)

Tab. 6 Relativní změna kvality vody (tab.4 – tab.3)/tab.3