Автори: О.В. Коваленко, Г.В. Чудаєва
Джерело: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів / Матерiали XXVI всеукраїнської наукової конференцiї аспірантів і студентів. — Донецьк, ДонНТУ — 2014, Том 2, с. 20-21.
Анотацiя:
О.В. Коваленко, Г.В. Чудаєва. Знезараження шахтної води АП «Шахта ім. О.Ф. Засядко» гіпохлоритом натрію. У роботі розглянуто один із методів знезараження шахтної води.
В даний час на шахті ім. А.Ф. Засядько знезараження шахтних вод здійснюється із застосуванням рідкого хлору. Існуюча хлораторна знаходиться на основному майданчику шахти ім. А.Ф. Засядько і призначена для знезараження шахтної води, що видається на поверхню водовідливом шахти. Даним робочим проектом передбачається комплекс заходів щодо переведення роботи існуючої хлораторної на використання гіпохлориту натрію.
Найбільш надійним та економічно доцільним методом знезараження питної води є її хлорування, а гіпохлорит натрію відноситься до хлорвміщуючих реагентів, які характеризуються здатністю консервувати знезаражуючий ефект протягом тривалого часу транспортування води по трубах, але в той же час є менш токсичним, ніж рідкий хлор. Гіпохлорит натрію є найменш токсичним та дефіцитним і досить дешевим порівняно з іншими реагентами, що вміщують активний хлор.
Крім того, рідкий хлор внаслідок своєї токсичності та вибухонебезпечності створює загрозу для обслуговуючого персоналу та населення, що мешкає поблизу водоочисних станцій.
Застосування гіпохлориту натрію замість рідкого хлору для знезараження води підвищує екологічну безпеку, надійність та економічність роботи групових сільгоспводопроводів.
У техніці розчин гіпохлориту натрію NaClO отримують методом хлорування каустичної (NaOН) або кальцинованої (Na2CO3) соди:
2NaOН + Cl2 → NaClO + NaCl + H2O; (1)
2Na2CO3 + Cl2 + H2O → NaClO+ NaCl + 2NaHCO3. (2)
Найбільш стійкими є розчини гіпохлориту натрію при рН > 11. При надлишку вапна (20-30 г/л) розчини концентрацією 160-180 г/л можуть зберігатись при температурі 15-20° С протягом 14 діб.
Із гідратів гіпохлориту натрію найбільш стійким є гідрат NaClO ? 5H2O.
До факторів, що різко впливають на стабільність розчинів гіпохлориту натрію, відносяться концентрація і температура.
Так, розчини, що містять 250 г/л NaClO, втрачають при кімнатній температурі половину активного хлору за 5 місяців, 100 г/л NaClO – за 7 місяців, 50 г/л – за 2 роки, 25 г/л – за 5-6 років.
При температурі 60° С розчин з вмістом 50 г/л NaClO втрачає половину активного хлору за 13 діб, а при 100° С – за 5 годин.
При введенні у воду гіпохлориту натрію відбувається його швидкий гідроліз за рівнянням:
NaClO + H2O ↔ HOCl + Na+ + OH-. (3)
Гіпохлориста кислота дисоціює по реакції:
HOCl ↔ H+ + OCl-. (4)
Співвідношення між HOCl та OCl- залежить від температури і рН води: при t = 20?C та рН = 7 у воді знаходиться приблизно 80% HOCl і 20% OCl-, а при рН = 8 приблизно 30% HOCl і 70% OCl-.
Присутність у воді амонію приводить до утворення хлорамінів:
NH4+ + HOCl → NH2Cl + H2O + H+. (5)
По завершенні реакції (3) надлишок хлору руйнується:
2NH2Cl + HOCl → N2 + 3HCl + H2O, (6)
а надлишковий хлор переходить у вільну форму (HOCl + OCl-).
У водопровідній воді перед споживачами вміст залишкового хлору повинен бути не менше:
- вільного хлору 0,3 мг/л;
- зв’язаного хлору 0,8 мг/л.
Величина залишкового хлору у воді залежить від якості оброблюваної води, дози активного хлору та тривалості контакту хлору з водою.
Вміст сумарного залишкового хлору у воді (Х) визначається йодометричним методом, а вільний залишковий хлор (Х1) – титруванням з метиловим оранжевим за ГОСТ 18190-72. Зв’язаний хлор (Х2), мг/л, визначається за різницею між вмістом сумарного залишкового хлору (Х) і вільним залишковим хлором (Х1):
Х2 = Х - Х1
Проби води відбирають по ГОСТ 2874-82. Об’єм проби води для визначення вмісту активного хлору не повинен бути менше 500 мл. Проби не консервують. Визначення необхідно проводити негайно після відбору проби.
Створи введення гіпохлориту натрію визначаються залежно від схеми водопостачання, концентрації і місцезнаходження водорегулюючих і водоочисних споруд, якості води джерела водопостачання та інших факторів.
Реконструкція існуючої хлораторної на основному майданчику шахти ім. А.Ф. Засядько з переведенням її роботи з рідкого хлору на гіпохлорит натрію не зробить впливу:
- на геологічне середовище – оскільки при цьому зберігається робота водовідливних комплексів шахти за існуючим положенням, нове будівництво не передбачається;
- на повітряне середовище – оскільки на майданчику шахти зберігається без зміни весь існуючий технологічний комплекс (котельна і так далі), нове будівництво відсутнє, виключаються можливі вірогідні викиди в атмосферу при використанні рідкого хлору, відсутні викиди від обладнання дозування розчину гіпохлориту натрію;
- на мікроклімат – нове будівництво відсутнє, немає активної і масштабної діяльності, що проектується на клімат і мікрокліматичні умови;
- на ґрунт, рослинний і тваринний світ, заповідні об'єкти – нове будівництво відсутнє, в існуючій хлораторній здійснюється заміна технологічного обладнання, розташованого на майданчику, що діє, шахти із забудовою, передбачається лише заміна технологічного обладнання.
Що стосується дії діяльності, що проектується на водне середовище, то у технологічному відношенні знезаражуюча дія гіпохлориту натрію ідентична хлорній воді, яку отримують у хлораторах при змішувані газоподібного хлору та води. Таким чином ефективність знезараження шахтних вод зберігається без зміни.
Ухвалені в робочому проекті технічні рішення забезпечують практично безаварійну роботу хлораторної на гіпохлориті натрію для знезараження шахтних вод. Вірогідність виникнення аварійних ситуацій при її експлуатації з наступним розвитком тяжких екологічних наслідків відсутня.
При використанні гіпохлориту натрію практично відсутні викиди шкідливих речовин у атмосферу, відсутнє утворення відходів, технологічне обладнання, що використовують, не має негативного впливу на обслуговуючий персонал.
Перелік використаної літератури:
1. Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферном воздухе АП «Шахта им. А. Ф. Засядько»: Отчет годовой / АП «Шахта им. А. Ф. Засядько». – Донецьк, 2012. – 160 с