Про технології знезараження води: перспективи використання «Київводоканалом» кращих світових практик водопідготовки

Інтерв’ю з генеральним директором ПрАТ «Акціонерна компанія «Київводоканал» Дмитром Новицьким

Дмитре Юрійовичу, як відомо, «Київводоканал» впроваджує проєкт зі знезараження питної води за допомогою діоксиду хлору. Чому було вирішено застосовувати саме цю технологію?

Д. Н.: Насамперед хочу зазначити, що керівництво «Київводоканалу» завжди намагається прямувати з духом сучасності, разом із розвитком науки і технологій, при цьому на першому місці постають безпека та якість питної води і турбота про здоров’я людей. Фахівці нашого підприємства неодноразово відвідували держави Західної Європи (Австрію, Німеччину, Іспанію, Італію), вивчали процеси знезараження води, ознайомлювались із технологіями, що застосовуються в цих країнах. На наше глибоке переконання, найбільш економічно та екологічно перспективною технологією є знезараження води діоксидом хлору. Ця технологія вже давно застосовується у світовій практиці водопідготовки.

Однією з перших систем водопостачання, в якій успішно використовується діоксид хлору, була система «Ніагара Фоллз», введена в експлуатацію у США у 1944 році, а в 1958 році вже 150 систем водопідготовки у США застосовували діоксид хлору. У Німеччині цей реагент використовують з 1959 року, а з 1995 року діоксид хлору застосовується і в Україні (м. Чорноморськ, м. Южне тощо).
Які інші технології були розглянуті?

Д. Н.: Пошук нових методів очищення спонукав нас взяти за основу найкращі світові практики. Ми вивчили досвід водоочищення європейських міст, орієнтуючись на рекомендації фахівців Інституту громадського здоров’я ім. О. М. Марзєєва НАМН України та знання спеціалістів «Київводоканалу». При виборі технології саме для «Київводоканалу» ми враховували три суттєвих фактори:

• хімічну характеристику води, що підлягає знезараженню;
• наявні у нас водоочисні споруди;
• якість питної води та державні норми, яких ми маємо дотримуватися, оскільки наше найголовніше завдання — постійно забезпечувати жителів міста Києва питною водою гарантованої якості.

Серед інших технологій, які ми вивчали, — озонування, гіпохлорит натрію, змішані оксиданти.

Технологію озонування ми одразу ж від кинули, тому що, крім дуже великих витрат на обладнання, значних експлуатаційних витрат (великий обсяг споживання електроенергії), її застосування можливе тільки на першому підйомі, а для розподільної мережі ця технологія не підходить, оскільки не має здатності пролонгувати знезаражувальну дію. Крім того, озон містить багато побічних продуктів дезінфекції, щоб позбутися яких, потрібні значні витрати на встановлення фільтрів з активованим вугіллям.

Стосовно технології очищення води гіпохлоритом натрію: на ринку пропонуються системи генерації гіпохлориту натрію на місці споживання. Ця технологія простіша від хлору в частині застосування, а транспортування та складування гіпохлориту натрію безпечніше порівняно з хлором. Та знову ж таки цей реагент не вирішує проблему з хлорорганічними побічними продуктами дезінфекції. Для цього знадобляться чималі зміни інфраструктури діючих очисних споруд.

Річ у тім, що наші водоочисні станції були побудовані наприкінці 1930-х років, і встановлення фільтрів з активованим вугіллям тоді не передбачалося. Адсорбція активованим вугіллям по суті є єдиним засобом для видалення з питної води органічних галогенопохідних сполук і, зокрема, тригалометанів. Для встановлення таких фільтрів знадобляться колосальні кошти, також буде необхідно постійно замінювати вугілля (мінімум раз на рік), що значно збільшує експлуатаційні витрати. Крім цього, виникають і практичні складнощі: як можна встановити фільтри на діючих очисних спорудах? Технічно (за умови, коли знайдуться кошти) це означає, що треба припинити на дуже тривалий період постачання питної води споживачам міста Києва. А це неможливо.

Я вже не кажу про споживання електроенергії: на 1 кг виробленого гіпохлориту витрачається щонайменше 5,4 кВт·год.

Змішані оксиданти виробляються за таким же принципом, як і гіпохлорит натрію, із солі. Спроби впровадити цю методику були на Оболонській та Корчуватській насосних станціях, проте вони виявилися невдалими. Таке очищення теж потребує багато електроенергії, що в наших умовах є доволі неприйнятним.

Натомість діоксид хлору має найголовніші переваги:

• для застосування цієї технології не потрібні зміни інфраструктури наших очисних споруд;
• не потрібне встановлення вартісних фільтрів з активованим вугіллям;
• устаткування не є енерговитратнеим (один генератор споживає 100 Вт, як одна лампочка);
• діоксид хлору — сильний дезінфектант, який пролонгує знезаражувальну дію для водопровідної міської мережі, і це дуже важливо для наших труб;
• єдиний побічний продукт дезінфекції — хлорити — легко контролюються простим коагулянтом;
• обладнання компактне, безпечне, автоматизоване;
• початкові інвестиції в обладнання набагато менші, ніж для гіпохлориту.

Технологія застосування діоксиду хлору є повноцінною і вичерпною, оскільки містить усе, в тому числі й систему контролю іонів хлориту.

Сьогодні діоксидом хлору обробляють питну воду у Західній Європі, зокрема у Відні, Нюрнберзі, а також у містах Північної Америки, Канади і Японії, Саудівської Аравії та Об’єднаних Арабських Еміратів. Коли ми приїздимо, наприклад, до Відня, то захоплюємося смаком води, яку можна пити прямо з-під крана. Вона також оброблена діоксидом хлору.

Світовий досвід застосування та численні дослідження діоксиду хлору довели його ефективність у процесі підготовки та дезінфекції питних, виробничих і стічних вод, економічність і надійність, а найголовніше — незаперечні санітарно-гігієнічні переваги порівняно з хлоруванням.

Крім того, в Україні вже за рік наберуть чинності нові європейські стандарти якості питної води і ми маємо чітко дотримуватися їх.

Отже, технологія очищення питної води за допомогою діоксиду хлору допоможе забезпечити відповідність новим стандартам якості?

Д. Н.: Саме так. Кияни отримуватимуть воду європейської якості. Наголошую: від ефективності і безпеки технології знезараження води, що застосовується на водоочисних станціях, залежать здоров’я та санітарно-епідеміологічна безпека населення.

Стрімкий розвиток технології отримання діоксиду хлору робить його застосування безпечним і вигіднішим порівняно з іншими дезінфектантами. До останнього часу на великих водоочисних спорудах хлорування води було чи не єдиним методом знезараження, що забезпечує стійкий і досить тривалий ефект. Однак, разом із незаперечними перевагами хлор як реагент для оброблення води має низку суттєвих недоліків. Це стосується в основному побічних продуктів дезінфекції, а також складнощів, пов’язаних з утриманням хлорного господарства.

У чому переваги діоксиду хлору порівняно з хлором, і з чим пов’язані складнощі?

Д. Н.: Почну зі складнощів. Як я вже згадував, наші водопровідні станції почали споруджувати ще 1939 року. Звісно, що від того часу місто збільшилося, розширилося, виникли нові житлові комплекси і квартали. У зв’язку з цим поступово склалася така ситуація, що побудовані багато років тому складські приміщення тепер розташовані в безпосередній близькості від житлових і виробничих будівель, а це створює реальну загрозу безпеці населення в разі виникнення аварійних ситуацій, пов’язаних з виливом хлору.

Варто зазначити, що для застосування технології знезараження води за допомогою діоксиду хлору не потрібна організація санітарно-захисних зон. Це значна економія для бюджету.

Діоксид хлору в даному впиадку є безпечнішим?

Д. Н.: Звичайно. Генератори діоксиду хлору — це система виробництва та автоматичного дозування реагентів, що працює під вакуумом. Вибираючи обладнання, ми приділили значну увагу не лише надійності, простоті керування, а й безпеці процесу експлуатації та робочих місць. Отже, ми зупинили наш вибір саме на генераторах, які передбачають систему вакуумної подачі.

Тобто: у традиційних генераторах, що працюють під тиском, реакційна камера та обв’язка, що контактують з діоксидом хлору, мають бути укладені в спеціальні бокси з періодичним повітрообміном за допомогою витяжного вентилятора з таймером, відповідно до нормативів з безпеки експлуатації.

Вибране нами обладнання гарантує максимальну безпеку експлуатації, оскільки реакційна камера постійно деаерується системою вакууму, що створюється ежектором. Для цього генератора не передбачено сертифікації посудин, що працюють під тиском, як для традиційних генераторів. Така система генерації безпечна в роботі, до того ж дозволяє постійно в автоматичному режимі подавати реагенти, при цьому не потрібні насоси (немає виливу реагентів/розчину діоксиду хлору).

Завдяки тому що немає необхідності в насосах-дозаторах, продовжується строк функціонування генератора, значно скорочуються і спрощуються операції з технічного обслуговування. Відсутність механічних рухомих елементів дає максимальну ефективність і точність роботи системи, унеможливлюючи проблеми виконання необхідних періодичних операцій з перекалібрування.

Крім цього, таке обладнання дозволяє суттєво заощадити енергоресурси: я вже згадував, що один генератор споживає лише 100 Вт.

Що таке діоксид та як саме він забезпечує якість питної води?

Д. Н.: Діоксид хлору не є продуктом, готовим до використання. Через свою волатильність як газ, діоксид хлору має генеруватися на місці застосування. Два окремі реагенти вводяться в реакційну камеру генератора, де виробляється діоксид хлору, і після розведення продукт надходить у технологічний процес.

Тобто переваги діоксиду хлору порівняно з іншими дезінфікуючими засобами можна пояснити в такий спосіб:

• діоксид має більшу окислювальну здатність, ніж хлор або гіпохлорит;
• на відміну від хлору і гіпохлориту, діоксид не дає реакцію заміщення або додавання і діє винятково як окислювач, тому не утворює побічні органічні продукти дезінфекції (приміром, тригалометани і галогенооцтові кислоти тощо)
• для контролю єдиного неорганічного побічного продукту дезінфекції не потрібні особливі технології — достатній контроль здійснюється солями двовалентного заліза, що діє і як коагулянт, широковживаний у світі, що дозволяє нам також скоротити витрати інших коагулянтів;
• ефективний проти бактерій, вірусів і спор — того, що не може видалити хлор чи гіпохлорит;
• набагато ефективніший проти криптоспоридій (вид найпростіших, що інфікують широкий спектр хребетних; деякі з них інфікують і людину, спричиняючи гострий ентерит, проявами якого є діарея, схожа на холерну, і біль в області живота) — того, що хлор або гіпохлорит можуть контролювати тільки за високих доз;
• хімічна активність діоксиду, його окислювальна і дезінфікуюча здатність залишаються незмінними в широкому діапазоні рН (від 4 до 10).
• дезінфікуюча дія діоксиду хлору в чотири рази перевищує аналогічну дію хлору завдяки особливому механізму хімічного впливу на забруднюючі речовини і мікроорганізми. Навіть невеликі дози діоксиду хлору досить ефективні і зберігають свій вплив на мікроорганізми впродовж тривалого часу.

Діоксид має дуже багато переваг, його також називають «зеленою хімією», через це його застосування схвалено у країнах ЄС, занесено до списку Керівництва з якості питної води ВООЗ та дозволено до використання Агентством з охорони навколишнього середовища США.

А труби? Усім відомо про їхній стан; чи не стануть вони перешкодою для постачання споживачам якісної води?

Д. Н.: Діоксид хлору, як бактерицид, активний у воді щонайменше 48 годин і забезпечує більш тривалий період післядії, ніж хлор або гіпохлорит.

Ця властивість діоксиду хлору є найвагомішою для його використання з метою швидкого підвищення якості питної води, що надходить споживачам, і є запобіжником вторинного забруднення води в мережах. У складі забруднень основна кількість припадає на продукти життєдіяльності бактерій, що живуть у трубопроводах. Діоксид хлору, знищуючи такі бактерії по всій протяжності розподільної мережі, поступово очищує водогін без серйозних капітальних витрат. В умовах постійного дефіциту муніципальних бюджетів ця властивість діоксиду є дуже актуальною.

Ще один дуже важливий аспект: діоксид хлору не тільки пригнічує ріст біоплівки у трубах, а й сприяє її поступовому знищенню в уже забруднених водорозподільних мережах.

Процес знищення біоплівки є повністю безпечним і надає подвійну користь:
1) позитивний вплив на здоров’я населення, оскільки біоплівка є середовищем для життя патогенних організмів, таких як лістерія, кишкова паличка, легіонела, розмноження яких призводить до неминучого зараження води. Саме з цієї причини діоксид хлору є єдиним визнаним дезінфікуючим засобом для знезараження вод підприємств з виробництва продуктів харчування, що працюють за системою НАССР, прийнятою і в Україні;
2) фінансові переваги: економія коштів на перекачуванні питної води, оскільки не відбувається зниження потужностей через забруднення і обростання, а також зменшення корозії труб, що утворюється під цими обростаннями.

На якому етапі перебуває впровадження технології з діоксидом хлору і що вже зроблено для цього?

Д. Н.: У цьому напрямку виконано значний обсяг роботи. Лабораторні та промислові випробування технології знезараження діоксидом хлору відбулися на Дніпровській та Деснянській водопровідних станціях «Київводоканалу», які забезпечують приготування 90 % питної води для Києва.

Флагманом випробувань стала Дніпровська станція — лабораторні та промислові випробування там пройшли ще в 2017 році. Наші фахівці, від керівництва станцій і до операторів, показали себе висококласними спеціалістами, легко впорались з керуванням обладнання, незважаючи на те, що на час випробувань система ще не була автоматизована. Крім того, вони змогли на практиці переконатися у простоті керування і безпеці обладнання.

На проведення випробувань були отримані всі дозволи та документи, передбачені чинним законодавством України, в тому числі і висновки Державної санітарно-епідеміологічної експертизи на технологію підготовки питної води діоксидом хлору.

Окрім того, заплановано, що Дніпровська станція, яка забезпечує питною водою третину Києва, розпочне застосовувати технологію знезараження діоксидом хлору в 2019 році.

Випробування на Деснянській станції проводилися дещо пізніше — в 2018 році і теж супроводжувалися отриманням всіх необхідних дозволів та документів. Станом натепер проводиться аналіз отриманих результатів проведених випробувань на Деснянській станції.

Джерело: журнал «ECOBUSINESS. Екологія підприємства» № 9, 2019