Stav regulace chlorečnanů ve Spojených státech

Tvorba chlorečnanů jako výsledek dezinfekce vody při použití nakupovaného chlornanu sodného, chlordioxidu nebo elektrochemicky vyrobený chlornan sodný

Chlorečnanový aniont (ClO_3- ) byl přidán v roce 2010 do Third Chemical Contaminant List (CCL3, Třetí seznam chemických kontaminantů, což naznačuje, že Agentura pro ochranu životního prostředí (Environmental Protection Agency, EPA) přezkoumává chlorečnany jako potenciální kandidáta na regulaci podle Zákona o bezpečné pitné vodě (Safe Drinking Water Act). Zatímco neexistují žádné náznaky, že chlorečnany jsou pro člověka potenciálním karcinogenem, negativní zdravotní dopady, u laboratorních zvířat vystavených dlouhodobému působení chlorečnanů byly pozorovány například problémy s štítnou žlázou, snížená produkce hemoglobinu a snížený přírůstek hmotnosti. ^{1, 2, 4}

Chlorečnany jsou vysoce oxidovanou formou chloru, která může pronikat do vodních zdrojů jako průmyslové nebo zemědělské kontaminanty nebo do vyrobené vody jako vedlejší produkt dezinfekce (DBP). Jako DBP mohou chlorečnany pocházet z dezinfekce vody nakupovaným chlornanem sodným, oxidem chloričitým nebo chlornanem vyráběným prostřednictvím systémů elektrolytického generování na místě (OSG)

Stav regulace

Chlorečnany v pitné vodě v současné době nejsou ve Spojených státech regulovány a nejvyšší mezní hodnota není vynutitelná. V Kanadě jsou chlorečnany regulovány v koncentraci 1,0 mg.l^-1. Světová zdravotnická organizace (WHO) doporučuje limit chlorečnanů 0,7 mg.l^-1.^{2, 4} Zatímco nebylo vydáno žádné konečné doporučení, literatura na toto téma naznačuje, že nařízení může být v rozmezí od 0,21 mg.l^-1  do 0,8 mg.l^-1  v USA. Zatímco EPA zřídila 0,210 mg.l^-1  jako referenční úroveň pro zdraví (Health Reference Level, HRL), lze předpokládat, že EPA nenastaví regulaci tak nízko, neboť by to ohrozilo nasazení životně důležité dezinfekce pitné vody nakupovaným chlornanem.

Dopad dezinfekce vody za pomocí nakupovaného chlornanu sodného na úpravu vody

Několik studií se zabývalo výskytem chlorečnanů v pitné vodě a faktory ovlivňující koncentrace chlorečnanů. S ohledem na nakupovaný chlornan chlorečnany vznikají hlavně jako degradační produkt iontů chlornanu. Degradaci chlornanu zhoršuje několik faktorů, včetně následujících:

• Čerstvost roztoku - starší roztoky chlornanu budou mít vyšší koncentraci chlorečnanů
• Koncentrace nakupovaného roztoku - vyšší koncentrace chlornanu v roztoku degraduje rychleji než roztoky s nižší koncentrací.
• Teplota při skladování - vyšší teploty zvyšují míru degradaci chlornanu a tvorbu chlorečnanů.

Vzhledem k výše uvedeným faktorům se některé úpravny vod budou potýkat s kvalitou nakupovaného chlornanu v závislosti na tom, jak čerstvý mohou výrobek koupit od výrobců chemikálií a jak rychle mohou tento roztok použít. Pokud budou chlorečnany regulovány jako vedlejší produkty dezinfekce (DBP), většina úpraven vody, které používají nakupovaný chlornan, bude muset výrazně změnit své používání této chemikálie, aby nedošlo k překročení regulačních limitů, a tyto změny povedou k podstatnému zvýšení provozních nákladů. Provozní změny mohou zahrnovat, ale nemusí být nutně omezeny na:

• Chlazení místností, kde je uložen chlornan, aby se zpomalila degradace chlornanů,
• Vyžadovat označení "data výroby" od výrobce,
• Omezení skladovacích objemů,
• Nákup nižších koncentrací ke zpomalení degradaci chlornanů,
• Ředění koncentrovaného chlornanu po jeho dodání do úpravny.

Očekává se, že některé z těchto provozních úprav mohou způsobit značné těžkosti provozovatelům úpraven vod, protože budou zahrnovat zvýšené logistické nároky a vyšší provozní náklady. Tyto dopady budou největší u nejnižších zvažovaných NMH.

Parametry výroby chlornanu sodného a směsných oxidantů v místě použití technologií Aquion MIOX

Ve snaze připravit se na pravděpodobnou regulaci chlorečnanů začali provozovatelé úpraven pitných a průmyslových vod zkoumat životaschopné alternativy k "nakupovaným dezinfekčním chemikáliím", které budou v budoucnu pomáhat dodržovat předpokládané regulační limity. Systémy generování oxidantů v msítě použití ze solanky Aquion MIOX jsou naštěstí ideální pro tuto výzvu z následujících důvodů:

1.  Tvorba chlorečnanů z roztoků chlornanů vznikajících elektrolýzou MIOX je výrazně pod navrhovanými regulačními úrovněmi.

V současné době, pokud je chlorečnan regulován, EPA uvažuje o tom, že by pravděpodobně byly stanoveny podle mezinárodního doporučení Světové zdravotnické organizace (WHO) nebo v jeho blízkosti, tj. 700 μg.l^-1. Rozsáhlé testování tvorby chlorečnanů v systémech Aquion MIOX RIO bylo provedeno jak interně, tak ve výzkumných studiích třetích stran. Systémy Aquion MIOX typicky produkují chlorečnan v množství méně než 40 mikrogramů (0,04 mg) na miligram volného dostupného chloru (FAC).

Proto i při vysoké dávce volného aktivního chloru až 5 mg.l^-1 bude očekávaná koncentrace chlorečnanu v upravené vodě nižší než 0,2 mg.l^-1, což je značně pod pravděpodobnou hranicí 0,7 mg.l^-1 a je dokonce pod hranicí referenční hodnoty pro zdraví EPA 0,21 mg.l^-1. Zařízení na úpravnách vody typicky dávkují pouze 2 - 3 mg.l^-1 jako volný dostupný chlor a při těchto dávkách bude obsah chlorečnanů ve vyrobené vodě pravděpodobně polovinou nejnižšího předpokládaného regulačního limitu chlorečnanu.

1*        Health Reference Level, (doporučená hodnota pro zdraví) 

2**       Vzhledem k tomu, že roztok chlornanu je generován na místě podle potřeby, je doba skladování obvykle 24 hodin nebo méně, což minimalizuje degradaci chlornanu.

3***     Kromě toho se roztok chlornanu generuje s koncentrací chloru nižší než 1%, což rovněž snižuje rychlost rozkladu chloru.

Závěr

Technologie Aquion MIOX je v záviděníhodné pozici, protože splňuje požadavky budoucích předpisů týkajících se chlorečnanů, které mohou být implementovány jako: 

• Různé faktory ovlivňující tvorbu chlorečnanů, existuje více příčin jejich tvorby,
• Společnost MIOX chápe řadu faktorů, které se podílejí na tvorbě chlorečnanů během elektrolýzy roztoku chloridu sodného.
• Společnost MIOX vyvinula technologické prostředky pro ovládání a ovlivňování těchto faktorů.
• Tvorba chlorečnanu se dá řídit extrémně nízkými koncentracemi chlornanu na trhu pro aplikace, které chtějí zanést co nejméně chlorečnanů do upravené vody.
• Funkce umožňující minimalizaci tvorby chlorečnanů lze dodatečně instalovat do stávajících systémů generování oxidantů v místě použití.

Mnoho průmyslových aplikací už požaduje mnohem nižší hladiny chlorečnanů v upravené vodě, především v potravinářském a nápojovém průmyslu. V těchto případech provozovatelé zjistili, že je nemožné splnit své cíle pomocí nakupovaného chlornanu a obrátili svou pozornost na řešení Aquion MIOX. Na základě této hnací síly společnost MIOX pracuje v posledních několika letech na porozumění, jak se chlorečnany tvoří během elektrolýzy a vyvinula postupy a technologie schopné řešit přísné požadavky těchto průmyslových odvětví. I když obecné předpisy pravděpodobně nikdy nebudou mít tak nízké cíle jako průmysl, Společnost Aquion zastupující společnost MIOX v České a Slovenské Republice bude mít systémy pro generování chlornanu sodného nebo směsných oxidantů v místě použití, které splní nejpřísnější požadavky.

Pro zákazníky, kteří hledají technologie dezinfekce, které budou splňovat budoucí požadavky, je technologie Aquion MIOX spolehlivá a finančně efektivní. Systémy Aquion MIOX jsou již nejvýhodnější možností pro dezinfekci vody na trhu, a bude to v budoucnu ještě významnější, pokud budoucí předpisy týkající se chlorečnanů povedou k nárůstu nákladů na použití nakupovaného chlornanu.

Budoucí předpisy by neměly být důvodem k obavám pro stávající projekty. Existující zákazníci technologie Aquion MIOX si mohou být jisti, že budou mít systém na generování oxidantu splňující ty nejpřísnější nároky.

1) Perchlorate, bromate, and chlorate in hypochlorite solutions: Guidelines for Utilities, BD Stanford, AN Pisarenko, SA Snyder, G Gordon. Journal AWWA, 2011, 103 (6), p 71.

2) Chlorate Challenges for Water Systems, K Alfredo, B Stanford, JA Roberson, A Eaton. Journal AWWA, 2015, 107 (4), p E187

3) Chlorate, Perchlorate, and Bromate in Onsite-Generated Hypochlorite Systems, BD Stanford, DJ Dryer, JC Zeigler-Holady, S Gamage, O Quiñones, Journal AWWA, 2013 105 (3), p E93.

4) The Potential Regulatory Implications of Chlorate, K. Alfredo, C. Adams, A. Eaton, J. A. Roberson, B. Stanford. Published by the American Water Works Association, 2014.

5) Six-Year Review 3 Technical Support Document for Chlorate, Office of Water (4607M), EPA-810-R-16-013, December 2016.

6) Chlorite and Chlorate in Drinking-water - Background document for development of WHO Guidelines for Drinking-water Quality, WHO/SDE/WSH/05.08/86, 2005.

Pozn: Koncentrace volného aktivního chloru, používaného k dezinfekci pitné vody jsou v České a Slovenské republice o řád nižší, než jsou povolené maximální koncentrace v USA. Přesto je kvalita generovaného oxidantu významná z hlediska jeho kvality v porovnání s nakupovaným chlornanem.