Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

26 страниц

211.00 ₽

Купить МУ 4044-85 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Указания предназначены для санитарных врачей и сотрудников санитарно-эпидемиологических станций, исследователей, работающих в данном направлении в лабораториях и на кафедрах институтов, подведомственных Министерству здравоохранения СССР и минздравам союзных республик, а также для технических и хозяйственных организаций, занимающихся разработкой и эксплуатацией электродиализных опреснительных установок

 Скачать PDF

Оглавление

I. Опреснение соленых и солоноватых вод методом электродиализа

II. Принцип действия и устройство электродиализных аппаратов

III. Характеристика электродиализных опреснительных установок различного типа и условия их применения

IV. Гигиенические требования к составу и качеству опресняемых высокоминерализованных вод

V. Гигиенические требования к подготовке исходной воды

VI. Требования к составу и качеству опресненной воды

VII. Эксплуатация электродиализных установок

VIII. Организация санитарного надзора за опреснением воды методом электродиализа

IХ. Оценка эффективности работы электродиализных установок

Пособия

Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО САНИТАРНОМУ КОНТРОЛЮ ЗА ПРИМЕНЕНИЕМ И ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНЫХ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Москва — 1986 гоД

Методические указания разработаны в НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР (доктор мед. наук, профессор Ю. А. Рахманин, канд. биол. наук Г. В. Вербицкая) при участии Саратовского государственного медицинского института (доктор мед. наук, профессор Е. В. Штанников, канд. мед. наук И. Е. Ильин), лаборатории гигиены окружающей среды Минздрава СССР (доктор мед. наук Г, И. Рожнов), Московского НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана Министерства здравоохранения РСФСР (доктор мед. наук, профессор Ю. В. Новиков).

Настоящие «Указания» являштся вторым переработанным изданием «Методических указаний по санитарному контролю за применением и эксплуатацией электродйализных опреснительных установок» (1975 г.).

В «Указания» включены новые данные гигиенических исследований, проведенных в лаборатории гигиены опресненных вод НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР по электродиализному опреснению морских вод, гигиенической оценке новых полимерных материалов, предназначенных для электродиализного опреснения ряда органических веществ; уточнены и дополнены гигиенические требования к качеству исходной и опресненной воды.

С введением в действие настоящих «Методических указаний» считаются утратившими силу «Методические указания по санитарному контролю за применением и эксплуатацией электродйализных опреснительных установок» № 1211-74 (1975), «Гигиенические рекомендации по совершенствованию опреснения шахтных вод методом дистилляции и электродиализа» N° 1213-74 (1974 г.), «Гигиенические рекомендации по применению и совершенствованию электродиализного метода опреснения морской воды» № 1852-78 (1978 г.).

еаого водоснабжения») с указанием посезонного изменений уровня минерализации, макро- и ми кроэлементнего и микробного состава, Кроме того, процесс подготовки питьевой тжы методом электро диализа определяет ряд дополнительных требований к выбору источника водоснабжения:

L В связи с тем, что начилие в исходной воде значительных количеств посторонних примесей (песка, гуми новых и взвешенных веществ) при механическом осаждении их в камерах может привести к значительному снижению эффективности опреснения, в исходной воде должно содержаться взвешенных веществ не более 2 мг/л, цветность должна быть не выше 20" (по платино-кобальтовой шкале).

2.    В виду способности накопления в мембранах многовалентных ионов (Fe, Мп), что приводит к так называемому «отравлению» мембран — значительному понижению их селективности и росту электрического сопротивления, а также возможности накопления в рабочих камерах осадков из гидроокисей металлов, содержание железа (общего) в исходной воде не должно превышать 6,05 мг/л, содержание марганца должно быть не более 0,05 мг/л.

3.    В связи с аналогичным действием на анионитовые мембраны органических веществ, которые могут находиться © природных водах, шшсляемость исходной воды не должна превышать 3—5 мг <Э2/л.

Для установок типа ЭОУ-НИИПМ -25 предусматривается содержание взвешенных веществ в исходной воде не более 3 мг/л, содержание железа и марганца не более 0,3 мг/л.

4.    Активная реакция (pH) должна быть не менее 7 (так как вода при опреснении может закисляться, то она должна быть более 7, то есть 8—<8,5.

Если исходная вода не отвечает этим требованиям, должна предусматриваться ее механическая очистка, обезже-лезнвание, обезмарганцевание и др.

5.    Микроэлемеихный состав подземных минерализованных вод ряда районов (Казахстан, Западная Сибнрьи т. д.), а также морской ©оды характеризуется высокими концентрациями бора и брама., значительно превышающими допустимые нормативы (соответственно 0,5 и 0,2 мг/).

Учитывая то, что © процессе опреснения подземных солоноватых вод удаляется примерно до 40% бора и 50—60% брома, допустимые концентрации их в исходной воде не должны превышать соответственно 0,75 и 0,5 мг/л (при исходной минерализаций до 6—7 г/)..

11

При опреснении морокой воды содержание брома снижается в 30 раз, в связи с чем содержание его в исходной морокой воде может составлять величину до 6 мг/л.

6.    В связи с тем, что. содержание фтора в опресненной воде снижается на 40—60%, при исходных концентрациях его ниже 1—1,2 мг/л может возникнуть необходимость в дополнительном фторировании опресненной воды. Это обстоятельство также следует учитывать при выборе водоисточника для электродиализного опреснения.

7.    Цри электродиализном опреснении отмечается снижение содержания ряда органических веществ в опресненной воде, связанное с концентрированием их в рассоле и накоплением на мембранах.

Эффективность задержки нефтепродуктов составляет 50%, канцерогенных веществ (3,4-бензпирена) — 50%, ПАВ — 50—60%, фенолов — 35%. С учетм установленных допустимых концентраций этих.веществ содержание их в исходной воде не должно превышать соответственно 0,6 мг/л, 0,01,мкг/л, 1 — 1,25 и 0,0015 мг/л. Следует учитывать, что эффективность задержки некоторых ядохимикатов составляет в среднем 45—55%.

8.    Производительность электродиализных установок и эффективность опреснения в значительной мере зависят от минерального состава исходной воды. Наиболее эффективно происходит опреснение хлоридных вод, значительно труднее опресняются воды сульфатного типа, в связи с чем предельный. ток, а следовательно и производительность установок уменьшается. Это обстоятельство следует принимать во внимание при выборе водоисточника для электродиализного опреснения. Содержание сульфата кальция (от общего соле-содержания) не должно быть более 50%.

9.    В процессе электродиализного опреснения образуются сбросные воды, которые состоят, главным образом, из концентрата и промывных вод приэлектродных камер. Количество их довольно велико и в зависимости от типа установки, уровня минерализации и состава исходной воды составляет от 25—30 (ЭДУ-300), до 50% (ЭОУП4ИИПМ-25) процентов от общего количества опресняемой воды. В то же время по составу и физико-химическим свойствам эти стоки представляют реальную опасность при попадании в открытые водоемы и водоносные горизонты (уровень солесодержания их в 2—5 раз может превышать минерализацию исходной воды, а активная реакция из-за подкисления рассола снижается до pH 4—5). В связи с отсутствием в настоящее время технических средств по очистке и нейтрализации

П

сбросных вод электродиализных установок, при выборе источника водоснабжения необходимо предусматривать возможность спуска их в водоемы или удаления на испарительные площадки в соответствии с «Положением о порядке проектирования и эксплуатации зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственнопитьевого назначения» ( №2640-82), а также в соответствии с «Правилами охраны водоемов от загрязнения сточными водами» и «Положением об охране подземных вод» (А1ин-гео СССР, 1984) необходимо предусмотреть мероприятия по редотвращению сброса рассолов от электродиализных установок в открытые водоемы и водоносные горизонты питьевого назначения.

Организация зон санитарной охраны водоисточника для электродиализного опреснения должна проводиться в соответствии с действующим законодательствам.

При соответствии качества исходной морской воды вышеуказанным требованиям зона санитарной охраны морских питьевых водозаборов может быть определена в 200 м.

V, Гигиенические требования к подготовке исходной воды

Если качество исходной воды не соответствует вышеперечисленным требованиям (раздел IV пункты 1---3) она должна подвергаться перед опреснением специальной обра* ботке (механическая очистка, осветление, удаление железа и марганца и др.). При высокой жесткости исходной воды (свыше 20—25 мг-экв/л) желательно проведение ее частичного умягчения (8).

Механическая предочистка исходной воды, имеющая, как называлось, важное значение для повышения эффективности работы электродиализных установок, не всегда, однако, оказывается достаточно эффективной. При обработке некондиционной исходной воды на металлокерамических фильтрах грубой очистки (МФК), смонтированных на установках типа ЭОУ-НИИЛМ-25; не всегда достигалась необходимая степень ее очистки. Вследствие этого на мембранах отмечается отложение песка и других примесей, что может обусловливать значительное снижение эффективности опреснения.

Лучшие результаты достигаются при обработке воды на напорных песчаных фильтрах с предварительной реагентной обработкой. После фильтрации через них исходная вода практически освобождается от взвешенных веществ и освет-

13

ляется. Происходит также частичная задержка окненого хлопьевидного железа.

Положительную оценку получили двухслойные фильтры с кварцевым песком и антрацитом (скорость фильтрации — 10 м3/час), используемые для преднодготовки исходной во* ды на установках типа СЭХО-2. Фильтры предназначаются для механической очистки и частичного об ез ж е л ез и в а ни я исходной воды,

Хорошие результаты получены при применении для механической очистки медленных фильтров. Исходная вода, об-работанная на них, обладает удовлетворительными физнко химическими свойствами.

Предподготовка исходной воды может осуществляться на напорных фильтрах, загруженных сульфоуглем. Кроме частичной механической очистки и обезжелезивания на фильтрах происходит частичное умягчение исходной воды. При правильной эксплуатации обработанная на этих фильтрах вода отвечает необходимым требованиям.

Очистка воды от гуминовых веществ может быть осуществлена сорбцией на коллоидной гидроокиси алюминия (4).

Из существующих методов обезжелезивания и обезмар-ганцевания воды следует указать на хорошие результаты, получаемые прп применении пермзйганатного метода (с использованием КМп04). Обработка зт» методом воды с та-Kwmf например, высоким содержанием железа и марганца как 4—5 мг/л (Fe) и 0,5—3 мг/л (Мп) приводит к снижению остаточных концентраций их в воде до допустимых пределов, при условии; дополнительного применения в качестве флокулянта активированной кремнекислоты (АК), которая способствует укрупнению образующихся хлопьев гидроперекиси железа и марганца.

Следует принимать во внимание, что при использовании реагентных методов с КМп04, остаточное содержание марганца в опресненной воде не должно превышать 0,1 мг/л (по иону Мп).

Удаление железа и марганца может быть достигнуто также Н или Na катиомровашем (4).

В технологических схемах некоторых прямоточных установок е аппаратами 3X0-M-X 5006x206 предусматривается добавление в исходную воду анолита (5), т. е. промывных вод камеры для окисленш% записного железа исходмй воды содержащимися в ней хлором ш кислородом. Однако недостаточный опыт эксплуатации опреснительных установок в настоящее время еще т позволяет установить оптимальные

14

границы (условия) применения анолита, что в ряде случаев при значительном содержании железа в исходной воде приводит к необходимости дополнительного применения выше* описанных реагентных методов.

Применение и эффективность различных методов пред-подготовки зависит от типа установки и состава исходной воды.

Следует отметить, что в некоторых случаях (при высоких концентрациях ряда элементов в исходной воде, например, бора и брома) применение существующих методов лредподготовки может оказаться неэффективным и экономически неоправданным, что также необходимо иметь в виду при выборе источника водоснабжения.

VI. Требования к составу и качеству опресненной воды

Качество воды, опресненной методом электро диализа, по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям должно соответствовать ГОСТу 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством».

При контакте е водой из полимерных материалов, используемых в электроиониговых опреснительных установках (ионитовые мембраны, конструкционные материалы) в опресненную воду могут мигрировать органические вещества, потенциально опасные в токсикологическом отношении или же ухудшающие органолептические свойства воды (незапо-яимеризовавшиеся мономеры, олигомеры, активаторы, стабилизаторы, пластификаторы и др.). Этот процесс может ин тенсифииироваться при «старении» или деструкции полимеров, вызываемых воздействием различных факторов внешней среды (температура, электрический ток, радиация и др.). Г|оэтому все детали электроионитовой опреснительной установки, соприкасающиеся с обрабатываемой водой, должны быть изготовлены из материалов, допущенных Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства здравоохранения СССР к использованию (с учетом их специфических особенностей) в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Опресненная вода должна подвергаться обязательной доочистке на фильтрах БАУ независимо от типа установки и состава исходной воды. Целесообразность применения фильтров БАУ связана не только с .использованием их в качестве надежных дезодорантов, но и для частичной задержки комплекса непахучих, аналитически не всегда определяющихся

1S

органических веществ, которые могут присутствовать в исходной воде или вымываться из применяемых полимеров (11). Следует отметить, что органолептические свойства опресненной воды в значительной степени определяются состоянием березового активированного угля, так как при длительной работе его адсорбционная способность снижается, что отрицательно сказывается на ее качестве.

Ввиду избирательной способности удаления ионов при электродиализе количественные уровни глубины опреснения воды для питьевых целей должны быть дифференцированные для каждого из гидрохимических типов шэд (15).

Максимальный уровень минерализации опресненной воды (до 1 г/л) и содержание основных солевых компонентов (сульфатов, хлоридов и др.) должны соответствовать действующему стандарту на качество питьевой воды. Минимально необходимый уровень солесодержания не должен быть ниже 100 мг/л (16).

Оптимальные пределы минерализации для опресненных электродиализом хлоридно-сульфатных и гидрокарбонатных вод — от 250 до, 500 мг/л (5). При этом содержание кальция в опресненной воде не должно быть ниже 30 мг/л (6), а щелочность должна находиться в пределах 0,5—6,5 мг-экв/л в связи с незначительным содержанием кальция и бикарбонатов в опресненной воде. В целях повышения полноценности и улучшения свойств опресненной воды может возникнуть необходимость в коррекции ее солевого состава посредством дополнительной карбонизации опресненной воды и обогащения ее кальцием при фильтрации ее через фильтры с мраморной крошкой. Такая обработка целесообразна также и для снижения коррозионных свойств воды.

Содержание натрия в опресненной воде должно быть не более 200 мг/л, минимально необходимая жесткость — 1,5 мг-экв/л (щелочность воды в пределах 0,5—6,5 мг-экв/л), температура — не более 25° С.

Как указывалось, микроэлементный состав опресненной воды существенно отличается от природных пресных вод. В связи с тем, что в некоторых минерализованных водах (особенно в морской воде) в высоких концентрациях содержатся бор и бром, которые при поступлении в организм мо гут оказывать выраженное токсическое воздействие на функциональное состояние ряда органов и систем организма, содержание в опресненной воде этих микроэлементов не должно превышать:

—    0,5 мг/л по иону бора (В)

—    0,2 мг/л по иону брома (Вг).

16

При повышении содержания бора и брома в воде могут быть использованы специальные бор-бромзадерживающие средства (мембраны, сорбенты и др.). Гигиеническую оценку получил сорбент гидроокись циркония. Эффективность задержки бора сорбентом составляет — 60—85%, брома — 22—40% в зависимости от исходных концентраций.

При электродиализном опреснении происходит значительное снижение микробного загрязнения (17, 18). Вместе с тем, даже при удовлетворительном качестве исходной воды (в бактериальном отношении), в процессе эксплуатации электродиализных установок могут создаваться условия, приводящие к дополнительному микробному загрязнению опресненной воды. Это связано как с возможностью вторичного загрязнения, так и с тем, что на фильтрах пред-подготовки, доочистки (БАУ) и ионитовых мембранах может осаждаться и накапливаться осадок органического про-исхождения, который способствует размножению микроорганизмов.

В связи с этим опресненная электродиализом вода должна подвергаться обязательному обеззараживанию одним из известных методов, независимо от типа установки, состава и качества исходной воды (12). При удовлетворительных свойствах воды (прозрачность, мутность, цветность, взвешенные вещества) для обеззараживания опресненной воды могут быть использованы бактерицидные установки или установки для обеззараживания воды жидким хлором. Добавление в исходную воду анолита (содержащего газообразный хлор, образующийся при электролизе солей исходной воды в прианоидной камере), как это предусмотрено на некоторых установках с аппаратами ЭХО-М-5000Х200, хотя и может дать определенный обеззараживающий эффект, который зависит от содержания хлоридов в исходной воде и плотности тока, однако, не исключает необходимость дополнительного обеззараживания опресненной воды, которое должно проводиться на последнем этапе ее доочистки перед подачей в резервуары чистой воды.

VII. Эксплуатация электродиализных установок

Эффективность опреснения и качество опресненной воды в значительной мере зависит от правильной эксплуатаций электродиализных установок.

В процессе электродиализа в рассольных и прикатодных камерах может отлагаться осадок труднорастворимых солей, что приводит к снижению производительности установок и

17

эффективности опреснения воды. Для борьбы с этими отложениями на алектродиализных установках должны быть предусмотрены и строго соблюдаться необходимый в каждом конкретном случае режим подкисления рассола и като-лита и периодическая переполю совка (изменение полярности) электродов, что должно быть отражено в инструкции по эксплуатации.

В связи с возможностью особенно интенсивного вымывания в оиреснеияую воду из ионитовых мембран органических веществ, в начальный период эксплуатация перед подачей опресненной воды населению в течение не менее 2-х суток должна проводиться промывка установки (работа вхолостую), выделенной на рабочий технологический режим. Промывка установки необходима также после длительного перерыва в ее работе. Подача питьевой воды населению может быть осуществлена только после положительного заключения органов санитарно-эпидемиологической службы о соответствии качества опресненной воды требованиям, изложенным в разделе VI настоящих рекомендаций

Венду необратимости процессов накопления в мембранах многовалентных ионов (Fe, Мл), приводящего к так называемому «отравлению» мембран и необходимости их частичной замены, из-за ухудшения рабочей эффективности таких мембран, обязательным условием эксплуатации электроанализ ных установок является проведение своевременной их регенерации, а в случае необходимости и замены. Регенерация катиоштовых мембран осуществляется после раз борки аппарата, механического удаления осадка с их поверхности и вымачиванием их в течение суток в 2—5% соляной или 2% серной кислотах (8), После регенерации мембраны должны быть тщательно промыты проточной водой и продезинфицированы в соответствии с установленными требованиями (7), изложенными в «Методических указаниях по гигиеническом у контролю за изделиями из синтетических материалов, предлагаемых для использования в практике хозяйственнодштьевого водоснабжения». Сроки эксплуатации ионитовых мембран должны регистрироваться.

В процессе эксплуатации электроиониговых опреснительных установок следует осуществлять ежегодную замену приэлектродных мембран (по две штуки со стороны катода и анода), а также осуществлять периодическую замену непригодных для дальнейшего использования ионитовых мембран (через каждые два—три года).

Ухудшение качества опресненной воды, обработанной на фильтрах БАУ (появление специфического запаха до 3-х

баллов, повышение окисляем ости воды), свидетельствует о снижении сорбционной способности березового активирован ного угля и обусловливает необходимость его замены или регенерации.

При эксплуатации электродиалнзных установок следует учитывать, что электродиализные аппараты и ионитовые мембраны довольно чувствительны к действию температурного фактора. При понижении температуры производительность уменьшается, а при замерзании растворов может произойти разрыв мембран, корпусных рамок и коммуникаций. Предел термостойкости мембран составляет 45—50° С. Повышение температуры воды выше 40G может приводить к деструкци мембран и интенсификации процессов миграции из них органических веществ. При высыхании линейные размеры мембран ‘уменьшаются, что может привести к их разрыву. Поэтому бездействующий аппарат не должен быть сухим.

Так как глубина опреснения на электродиалнзных установках, а, следовательно и качество опресненной воды, в значительной мере зависит от технологического режима работы установок, регулирование режима эксплуатации установок должно проводиться под постоянным лабораторно-производственным контролем. При этом следует иметь в виду, что повышение плотности тока, связанное с увеличением глубины опреснения, может проводиться до определенных пределов, выше которых наступает поляризация мембран и интенсивное образование щелочных отложений в рас.-сольном тракте. В некоторых случаях изменение режима может привести к значительному понижению содержания в опресненной воде физиологически важных элементов (Са и других).

В процессе эксплуатации злектродиализных установок образуются значительные количества сбросных вод (концентраты и промывные воды), которые, как указывалось выше, могут представлять опасность при попадании в подземные водоносные горизонты и открытые водоемы. В настоящее время еще не разработаны надежные методы по их очистке и нейтрализации.

Оптимальным решением является полная утилизация концентрата с получением солей. Однако, этот метод может найти применение пока только на крупных опреснительных станциях большой производительности, а также в системах безотходной технологии. Для снижения количества сбросных вод там, где это позволяет состав исходной воды, рациональным является применение на установках схемы с na

if

стичной рециркуляцией рассола. Выбор способа отведения сбросных вод (на испарительные плащадки, водонепроницаемые емкости, пруды-накопители, спуск в канализацию и т. д.) должен проводиться с учетам местных условий с обязательным участием органов санэпидслужбы и гарантировать полную безопасность сбросных вод для открытых водоемов и водоносных горизонтов.

Персонал, обслуживающий электродиализные опреснительные установки в целях предупреждения возможных несчастных случаев должен соблюдать соответствующие правила по обслуживанию электроустановок, которые должны быть изложены в инструкции по технике безопасности.

Процесс опреснения воды в электроионитовой установке связан с применением электроэнергии. Электрическая часть установки должна отвечать требованиям действующих «Правил устройства электрооустановок» и «Правил технической эксплуатации к 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 не токопроводящим (наиример, метлахская плитка), а подходы к электроионитовому аппарату и выпрямителю должны быть покрыты резиновыми ковриками на деревянных решетках.

Так как исходная вода является электролитом, то все трубопроводы должны быть выполнены из токонепроводящего материала '(полиэтилен), а аппараты и арматура по крыты токонепроводящим химическим покрытием (полимер-растворы) .

Несущие металлические части электродаализного аппарата должны быть надежно заземлены. Для стока подтекаю щей из сборки пакета воды необходимо предусмотреть дренажную систему.

Электродиализные аппараты должны быть ограждены заземляющим разборным металлическим ограждением с блокировкой в месте разъема, автоматически отключающей питание постоянным током при открывании ограждения.

На ограждении, со стороны разъема должны висеть таблички: «Осторожно! Под напряжением!».

При работе необходимо предусматривать и соблюдать следующие правила и меры техники безопасности:

а) перед включением установки проверить заземление всех металлических узлов установки, а также корпуса выпрямителя;

20

УТВЕРЖДАЮ: Заместитель Главного государственного санитарного врача СССР

В. Е. Ковш ил о

22 ноября 1985 года j\b 4044-85

Настоящие «Методические указания по санитарному контролю за применением и эксплуатацией электродиализ-ных опреснительных установок» разработаны на основании результатов исследований по гигиенической оценке электро-диализных опреснительных установок различного типа, которые уже применяются для питьевого или хозяйственно-бытового водоснабжения при опреснении подземных, морских и шахтных вод.

Указания предназначены для санитарных врачей и сотрудников санитарно-эпидемиологических станций, исследователей, работающих в данном направлении в лабораториях и на кафедрах институтов, подведомственных Министерству здравоохранения СССР и минздравам союзных республик, а также для технических и хозяйственных организаций, занимающихся разработкой и эксплуатацией элек-тродиализных опреснительных установок.

В указаниях излагаются основные положения по организации и проведению санитарного контроля за применением и эксплуатацией электродиализных опреснительных установок различного типа, определены санитарные требования к качеству исходной и опресненной воды.

I. Опреснение соленых и солоноватых вод методом электроднализа

В связи с растущим дефицитом пресной воды все большее значение приобретает внедрение в практику водоснабжения различных методов опреснения соленых и солоноватых вод. Одним из перспективных явл яется электродиализ-ный (электрохимический, электроионитовый) метод опреснения воды,

В технико-экономическом отношении электродиализ отличается от других методов рядом преимуществ:    опреснение

происходит без фазовых превращений (без агрегатного состояния воды), технологический процесс осуществляется непрерывно и может быть автоматизирован, глубина обессо-

8

б)    проверить работу блокировки ограждения электро-диализного 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 выпрямленный ток или всю установку, и в зависимости от причин произвести необходимые работы.

Для предупреждения ошибочного включения тока при ремонте установки, необходимо принять меры безопасности — вывесить на включенном 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.

При работе электродиализных аппаратов у катода восстанавливается водород, который хотя и растворяется в ка-толите, но в отдельных случаях выделяется из него. Поэтому в крупных установках (производительность более 300— 500 м3/сутки) существует опасность постепенного накопления водорода в помещении установки в концентрациях, превышающих взрывоопасный предел. Для предотвращения этого необходимо:

а)    устройство местных принудительных отсосов воздуха от горловин баков католита или рассольных баков (если тракты рассола и католита объединены),

б)    устройство естественных отсосов воздуха из верхних точек помещения установки,

в)    организация принудительной вентиляции помещения 4—6 кратным воздухообменом.

VIII. Организация санитарного надзора за опреснением воды методом электродиализа

При решении вопроса о возможности опреснения воды методом электродиализа для питьевых целей органам сани-

21

ливания легко Поддается регулированию. Метод характеризуется простотой аппаратурного оформления и эксплуатации.

Производительность отечественных электродиализных установок различного типа в настоящее время находится в пределах 25—1000 м3 в сутки. В дальнейшем возможно создание крупных опреснительных станций производительностью 50—100 тысяч кубометров воды в сутки, в связи с чем электроднализ может быть применен как для водоснабжения мелких населенных мест, так и городов.

В настоящее время наиболее широкое применение электродиализ получил для опреснения подземных солоноватых вод. В ряде районов Средней Азии, Казахстана, Украины, Западной Сибири, Северного Кавказа, Заволжья и др. эксплуатируется несколько сотен электродиализных установок различного типа и конструкций. В ближайшие годы намечается введение в эксплуатацию нескольких тысяч электродиализных установок различной производительности для опреснения подземных вод.

В то же время исследованиями последних лет показано, что в ряде случаев достаточно экономичным и оправданным может быть и применение электродиализного опреснения морской воды для водоснабжения прибрежных районов и водообеопечения судов торгового и промыслового флота. При этом опресненная морская вода может использоваться для технических и хозяйственно-бытовых целей при условии раздельного хозяйственно-бытового и питьевого водоснабжения, доочистки опресненной воды на фильтрах БАУ и эффективного обеззараживания. Применение опресненной морской воды для питьевых целей может быть разрешено только при использовании эффективных методов и средств по удалению избыточных количеств биологически активных микроэлементов бора и брома до уровня их предельно допустимых концентраций (соответственно 0,5 и 0,2 мг/л), или при условии разбавления опресненной морской воды природной пресной водой в соотношении 1 : 5 и более, что обеспечивает необходимую коррекцию макро- и микроэлемент-ного состава в соответствии с требованиями ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством».

В ряде угледобывающих районов (Донбасс и др.), характеризующихся дефицитом пресной воды, электродиализ уже используется для опреснения минерализованных шахтных вод в системе мероприятий по охране окружающей среды, безотходной технологии угледобычи. При этом применение электродиализа для опреснения шахтных вод позволяет

4

предотвратить загрязнение и засолонение пресноводных водоисточников и получить дополнительные ресурсы пресной воды для технических и хозяйственно-бытовых (при необходимой очистке и обязательном обеззараживании) целей, а также технические и пищевые соли. Опресненные электродиализом шахтные воды при соответствующей обработке, обеспечивающей содержание органических веществ и микроэлементов, соответствующие требованиям ГОСТа «Вода питьевая», могут быть потенциальными источниками питьевого водоснабжения.

Имеются отдельные немногочисленные примеры применения электродиализа для обессоливания сточных вод, разделения растворов в различных отраслях промышленности (химической, пищевой и др.) (4).

II. Принцип действия и устройство электродиализных аппаратов

Электродиализный метод опреснения воды основан на принципе разделения солей в электрическом поле и переносе иоцов через селективные полупроницаемые ионитовые мембраны. При этом катионы солей, двигаясь под действием электрического тока к катоду, проходят через катионитовые мембраны и задерживаются анионитовыми. Анионы, наоборот, двигаясь к аноду, легко проходят через анионитовые мембраны и задерживаются катионовыми. При этом в нечетных камерах вода опресняется, а в четных концентрируется.

Электродийлизный аппарат представляет собой пакет мембран и корпусных рамок фильтрпрессового типа, находящийся в электрическом поле постоянного тока между электродами и состоящий из чередующихся камер опреснения концентрирования, разделенных катионитовыми и анионито-выми мембранами. Камеры электродиализного аппарата могут быть «прямоточно-сетчатого» и «лабиринтного» типа. В зависимости от направления электрического поля аппараты подразделяются на горизонтальные и вертикальные.

Основным технологическим элементом электродиализных аппаратов являются катионитовые и анионитовые мембраны, селективные свойства которых (избирательная проницаемость) обеспечивают процесс разделения солей в электрическом поле.

Ионитовые мембраны представляют собой водонепроницаемые пленки, состоящие из ионообменной смолы (гомоген-

5

ные м-ембраны), иногда усиленные армированием и наполнителем (гетерогенные мембраны).

О физико-химических свойствах применяемых мембран в значительной мере зависит эффективность опреснения и качество опресненной воды. Они должны обладать высокой электропроводностью, селективностью, продолжительным сроком службы, иметь достаточную механическую прочность и стойкость в воде и концентратах {2-).

В настоящее время на электродиализных установках различного типа применяются отечественные мембраны МА-46 МК-40, МА-411 2, МКК, МАК, МКК-1р, МАК-lp, МК-ШО1 которые разрешены к применению ГСЭУ М3 СССР (9), основным элементом которых являются ионообменные смолы ЭДЭ-10П, КУ-2, АВ-17, пластификатор (полиэтилен) и армирующая ткань (капрон).

Ионообменные мембраны марок МА-40 и МК-40, гетерогенного типа, применяемые при электроионитовом опреснении минерализованной воды, изготавливаются в цехе ионообменных мембран Щекинекого ПО «Азот» Тульской области по постоянному действующему технологическому регламенту № 22, утвержденному МХП СССР и Щекинеким ПО «Азот».

Мембраны горючи, нетоксичны, нерастворимы в воде, слабых органических кислотах и в большинстве органических растворителях.

По мере эксплуатации и при длительном хранении физико-химические свойства мембран могут ухудшаться, что связано с их механическим износом или процессами деструкции полимеров, обусловленными воздействием органических веществ воды и окислителей при высоких плотностях тока, или так называемым «старением» мембран, что может привести к вымыванию из мембран в опресненную воду органических веществ, что следует учитывать при эксплуатации опреснительных установок.

Гигиенические исследования по оценке новых ионнтовых мембран, предназначаемых для электродиализ наго опреснения воды, необходимо проводить в соответствии с общими принципами экспертизы полимеров для хозяйственно-питьевого водоснабжения (7), а также с учетом их специфиче-

с кого состава и технологии электродиализного опреснении, которые обусловливают методические особенности проведения исследований (1, 10, 14). При этом необходимо учитывать возможное влияние на мембраны и качество воды специфических факторов, характерных для электродиализного опреснения (минерализация, pH коды, содержание многовалентных ионов, органических веществ, электрический ток, температура), в связи с чем обязательно проведение испытаний мембран на модельных лабораторных установках (14). Следует также иметь в виду, что щри оценке новых мембран, наряду с установлением уровней миграции в воду отдельных ингредиентов, входящих в их состав, необходимо использование интегральных показателей, в первую очередь, перманганат ной и бихроматной окисляемостей, характеризующих не только степень, но и характер миграции органических веществ в воду. Изменение соотношения легко и трудно окисляющихся веществ может служить показателем деструкции мембран.

Кошенным показателем возможной деструкции нонито-вых-мембран может служить и обменная емкость (технологический показатель селективной способности ионитов), снижение которой может быть связано с разрушением ионито-вых мембран. Расчетный срок службы отечественных гетерогенных «мембран or 2 до 5 лет (3). Снижение срока службы мембран может быть обусловлено высоким солесодер-жанием образующихся концентратов, высокой температурой растворов и так называемым «отравлением» мембран многовалентными ионами (3).

В качестве конструкционных материалов для изготовления деталей установок (трубопроводы, корпусные рамки, арматура и пр.) широко применяются полиэтилен, полипропилен специальных марок, допущенных Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Минздрава СССР для прямого контакта с питьевой водой.

Процесс опреснения методом электродиализа может осуществляться по двум основным технологическим схемам:

—    прямоточной (проточной) — когда необходимая степень опреснения достигается прохождением опресняемой воды (диализата) за один проход через один или несколько последовательно установленных аппаратов (ступеней). При этой схеме может применяться рециркуляция концентрата (проточно-репиркуляционная схема),

—    циркуляционный — когда опреснение воды происходит только при многократной циркуляции диализата через один или несколько аппаратов до достижения необходимой

7

степени обессоливания. При этой схеме опреснение может осуществляться в 2-х модификациях:

а)    циркуляционно порционной, когда в установках используются специальные циркуляционные емкости;

б)    циркуляционной схеме непрерывного действия — исходная вода подается непосредственно в тракты концентрата и диализата, где частично разбавляется опресненной водой.

В соответствии с применяемой схемой опреснения злек-тродиализные установки делятся на прямоточные и циркуляционные.

III. Характеристика электродиализных опреснительных установок различного типа и условия их применения

Существует несколько типов и конструкций электродиализных установок, различающихся по принципиальной технологической схеме, производительности, применяемым полимерным материалом, методам нредиодготовки, доочистки и обеззараживания воды.

Установка ЭОУ-НИИПМ-25М — конструкции НИИ пластмасс — прямоточного типа, производительность 25 м3 в сутки. Предназначена для опреснения солоноватых вод с исходной минерализацией до 6 г/л. Основным агрегатом установки является электроионитовый аппарат «Родник-ЗМ>, в котором размещается 200 пар аинонитовых (МА-40) и ка-тионитовых (МК-40) мембран, образующих 200 камер опреснения и концентрирования.

Для улучшения органолептических свойств опресненной воды применяются фильтры с березовым активированным углем (БАУ). Обеззараживание опресненной воды в схеме установки не предусмотрено. Для борьбы с отложениями яа мембранах нерастворимых солей предусмотрена пере-полюссовка (смена полярности электродов). Расчетная стоимость опресненной воды составляет 35—50 коп. за кубометр. Установка выпускается серийно Тамбовским машиностроительным заводом.

Установка ЭОУ-Р21 — конструкции НИИ пластмасс и Тамбовского машиностроительного п/о прямоточного типа. Предназначена для опреснения солоноватых вод с исходной минерализацией до 6 г/л, выпускается Тамбовским машиностроительным заводам и применяется для создания крупных опреснительных станций. В зависимости от исходного солесодержания проектная производительность составляет 200—480 м3/сутки.

8

Основной элемент опреснительной установки — электрон-онитовый аппарат «Родник-21», содержащий 300 пар ионообменных мембран (МК-40 и МА-40). Расчетная стоимость 1 м3 опресненной воды не превышает 25 коп. С целью сокращения количества сточных вод в установке предусматривается циркуляция рассола.

Прямоточные многоступенчатые установки с аппаратами типа ЭХО-М-5000Х200 — конструкции ВОД ГЕО, проектная производительность от 200 до 2000 м3/сутки. Основной эле-цеп г установки — «прямоточносетчатый» элекродиализнын дпарат типа ЭХО-М-5000Х200 (выпускается Алма-Атинским электромеханическим заводом), имеющий 200 пар ионитовых мембран МА-40, МК-40. Установки могут опреснять воды с солесодержанием до 6 г/л. Для снижения количества сбросных вод (-концентрата + промывочных вод) предусматривается рециркуляция. Расчетная стоимость 1 мопресненной воды составляет 27—35 коп. Для механической очистки, обезжелезивания и обезмарганцевания исходной воды на подобных установках могут использоваться напорные кварцевые фильтры с предварительным дозированием КМп04 и флокулянта активированной кременекислоты (АК). Доочистка опресненной воды осуществляется на фильтрах БАУ. Для обеззараживания воды в некоторых случаях предусматривается добавление в опресненную воду анолита (промывных вод анодной камеры), содержащего растворенный газообразный хлор.

Установки ЭДУ-1-400Хп (400—количество рабочих камер, и — число элекгродиализных аппаратов, максимально п=6) — конструкции Алма-Атинского электромеханического за!Вода. Максимальная производительность электродиалнзно-го аппарата Э.400.01-8м3/час. Выпускается серийно Алма-Атинским электромеханическим заводом, в соответствии с «Техническими условиями» «Установки опреснительные электродиализные РСТ Каз. ССР № 384-79».

Электродиализатор АЭ-25. Предназначен для опреснения в основном солоноватых вод с исходной минерализацией 8—10 г/л. Состоит из 250 пар ионитовых мембран МКК, МАК- Расчетный съем солей составляет 40%. Производительность аппарата составляет 20—25 м3 в час. Выпускается Пятигорским электромеханическим заводом.

Установка СЭХО-2 (сельскохозяйственный электромеханический опреснитель) циркуляционного типа, производительностью 12—25 м3 в сутки. Может опреснять воду с содержанием солей не выше 8—10 г/л. Изготовлена в 3-х экземплярах как опытно-промышленный образец. Установка раз-

9

мещена в автофургоне и используется как передвижная опреснительная станция. Электродиализатор — горизонтальный аппарат фильтрпрессового типа, собранный из 3-х пакетов, каждый из ^которых включает 101 нонитовую мембрану (МА-40, МК-40). Для механической очистки и частичного обезжелезивания исходной воды используется секционный пеоочнонкварцевый двухслойный фильтр. Доочистка опресненной воды проводится на фильтре БАУ.

Установки прямоточного типа (ЭОУ-НИИПМ-25 и др.) предназначен в настоящее время в основном, для опресне^ ния солоноватых вод с солесодержанием не выше 6—7 г/л Опреснение вод с большей минерализацией может осуществляться на многоступенчатых установках этого типа.

Установки циркуляционного типа {ЭДУ-50, 100, СЭХО-2) могут опреснять воду с любым уровнем минерализации, однако, практическое применение они находят в настоящее время, главным образом, для опреснения солоноватых вод с исходным солесодержанием не выше 8—12 г/л, так как с повышением уровня минерализации исходной воды значительно снижается производительность установок и повышается стоимость опресненной воды. Циркуляционные установки боле^ приспособлены к колебаниям солесодержания исходной воды, поэтому они могут применяться в виде передвижных (например, СЭХО-2). В связи с простотой регулирования глубины опреснения могут быть применены для получения пресной воды с необходимым (различным) уровнем солесодержания.

Установки циркуляционного типа (ЭДУ-50, СЭХО-2) и прямоточные с рециркуляцией концентрата (ЭХО-15-4П)

позволяют Изменять количество сбросных вод. Кратность рециркуляции концентрата, а следовательно количеств^ сбросной воды зависит от состава исходной и в каждое конкретном случае определяется расчетом, учитывающим возможность предельного концентрирования, исходя из условий невыпадения в пределах концентрата соединений сульфата кальция. Для большинства подземных вод кратность концентрирования лежит в пределах 2—5.

IV. Гигиенические требования к составу и качеству опресняемых высокоминерализованных вод

При выборе источника водоснабжения необходимо проведение полного санитарно-химического и микробиологического анализа исходной воды (в соответствии с ГОСТом 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-пить-

10

1

Ионитовые мембраны МА-40, МК-40, МА-41 получили гигиеническую оценку в Московском НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана М3 РСФСР.

2

Ионитовые мембраны МКК, МАК, МКК-1р, МАК-lp, МА-100» МК-100, МА-41-И, МА-41-ОС, МК-40-И получили гигиеническую оценку в НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР.

6