Обеззараживание шахтной воды ОП Шахта им. А. А. Скочинского гипохлоритом натрия.

Аннотация

Аверина Н. М., Чудаева Г. В. Обеззараживание шахтной воды ОП Шахта им. А. А. Скочинского гипохлоритом натрия. В работе рассмотрен метод обеззараживания шахтной воды гипохлоритом натрия.

В настоящее время на шахте им. А. А. Скочинского обеззараживания шахтных вод осуществляется с применением жидкого хлора. Существующая хлораторная находится на основной площадке шахты им. А. А. Скочинского и предназначена для обеззараживания шахтной воды, что выдается на поверхность водоотливом шахты. Данным рабочим проектом предусматривается комплекс мероприятий по переводу работы существующей хлораторной на использование гипохлорита натрия.

Наиболее надежным и экономически целесообразным методом обеззараживания питьевой воды является ее хлорирование, а гипохлорит натрия относится к хлорсодержащим реагентам, которые характеризуются способностью консервировать обеззараживающий эффект в течение длительного времени транспортировки воды по трубам, но в то же время является менее токсичным, чем жидкий хлор. Гипохлорит натрия является наименее токсичным и достаточно дешевым по сравнению с другими реагентами, содержащие активный хлор [1].

Кроме того, жидкий хлор вследствие своей токсичности и взрывоопасности создает угрозу для обслуживающего персонала и населения, проживающего вблизи водоочистных станций.

Применение гипохлорита натрия вместо жидкого хлора для обеззараживания воды повышает экологическую безопасность, надежность и экономичность работы групповых водопроводов.

В технике раствор гипохлорита натрия NaClO получают методом хлорирования каустической (NaOН) или кальцинированной (Na₂CO₃) соды:

Наиболее устойчивыми являются растворы гипохлорита натрия при рН > 11. При избытке извести (20-30 г/л) растворы концентрацией 160-180 г/л могут храниться при температуре 15-20° С в течение 14 суток.

Из гидратов гипохлорита натрия наиболее устойчивым является гидрат NaClO^- 5H₂O.

К факторам, которые резко влияют на стабильность растворов гипохлорита натрия, относятся концентрация и температура. Так, растворы, содержащие 250 г/л NaClO, теряют при комнатной температуре половину активного хлора за 5 месяцев, 100 г/л NaClO – за 7 месяцев, 50 г/л – за 2 года, 25 г/л – за 5-6 лет.

При температуре 60°С раствор с содержанием 50 г/л NaClO теряет половину активного хлора за 13 суток, а при 100°С – за 5 часов [2].

При введении в воду гипохлорита натрия происходит его быстрый гидролиз по уравнению:

Гипохлоридная кислота диссоциирует по реакции:

Соотношение между HOCl и OCl^- зависит от температуры и рН воды: при t = 20 градусах C и рН = 7 в воде находится примерно 80% HOCl и 20% OCl^-, а при рН = 8 примерно 30% HOCl и 70% OCl^-.

Присутствие в воде аммония приводит к образованию хлораминов:

По завершении реакции (3) избыток хлора разрушается:

а избыточный хлор переходит в свободную форму (HOCl + OCl^-).

В водопроводной воде перед потребителями содержание остаточного хлора должен быть не менее:

• свободного хлора 0,3 мг/л;
• связанного хлора 0,8 мг/л.

Величина остаточного хлора в воде зависит от качества обрабатываемой воды, дозы активного хлора и продолжительности контакта хлора с водой.

Объем пробы воды для определения содержания активного хлора не должен быть менее 500 мл. Пробы не консервируют. Определение необходимо проводить немедленно после отбора пробы.

Нами отобраны пробы воды на шахте им. А. А. Скочинского и определены некоторые показатели качества (физические, температура и плотность) и некоторое химические составляющие. Также приведены первые опыты по определению дозы хлора.

Схема введения гипохлорита натрия определяются в зависимости от общей схемы водоснабжения, концентрации и расположение водорегулирующих и водоочистных сооружений, качества воды источника водоснабжения и других факторов.

Реконструкция существующей хлораторной на основной площадке шахты им. А. А. Скочинского с переводом ее работы с жидкого хлора на гипохлорит натрия не окажет влияния:

• на геологическую среду -поскольку при этом сохраняется работа водоотливных комплексов шахты по существующим положениям, новое строительство не предполагается;
• на воздушную среду – поскольку на площадке шахты сохраняется без изменения весь существующий технологический комплекс (котельная и так далее), новое строительство отсутствует, исключаются возможные вероятные выбросы в атмосферу при использовании жидкого хлора, отсутствуют выбросы от оборудования дозирования раствора гипохлорита натрия;
• на микроклимат – новое строительство отсутствует, нет активной и масштабной деятельности, проецируется на климат и микроклиматические условия;
• на почву, растительный и животный мир, заповедные объекты – новое строительство отсутствует, в существующей хлораторной осуществляется замена технологического оборудования, расположенного на площадке действующей шахты с застройкой, предполагается только замена технологического оборудования.

Что касается действия деятельности, проецируется на водную среду, то в технологическом отношении обеззараживающее действие гипохлорита натрия идентична хлорной воде, которую получают в хлораторах при смешивании газообразного хлора и воды. Таким образом, эффективность обеззараживания шахтных вод сохраняется без изменения.

Принятые в рабочем проекте технические решения обеспечивают практически безаварийную работу хлораторной на гипохлорите натрия для обеззараживания шахтных вод. Вероятность возникновения аварийных ситуаций при ее эксплуатации с последующим развитием тяжелых экологических последствий отсутствует.

При использовании гипохлорита натрия практически отсутствуют выбросы вредных веществ в атмосферу, отсутствует образование отходов, технологическое оборудование, что используют, не имеет негативного влияния на обслуживающий персонал. Полученные данные подтверждаются исследованиями других авторов о превышении загрязняющих веществ в шахтных водах [3].

Высокие концентрации сульфатов, хлоридов, минерализации и общего железа характерны для шахтных вод.

Перечень ссылок

1. Сидорова, Л. П. Методы очистки промышленных и сточных вод / Л. П. Сидорова. – ФГАОУ ВПО: УрФУ, 2012.-133 с.
2. Технологическая инструкция по дохлорированию воды гипохлоритом натрия на насосной станции третьего подъема Мирный г. Мариуполя / Компания: Вода Донбасса, 2009.-15 с.
3. Коваленко, О. В. Обеззараживание шахтной воды шахты им. А. Ф. Засядько гипохлоритом натрия