ОПИСАНИЕ СИСТЕМ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД Согласно п.9.2.11.1 СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения» «Бытовые сточные воды и их смеси с производственными сточными водами, сбрасываемые в водные объекты, либо используемые для технических целей, должны подвергаться обеззараживанию. Обеззараживание следует производить после биологической очистки сточных вод (либо физико-химической очистки, если биологическая очистка не может быть использована)». На сегодняшний день в практике очистки сточных вод применяются два основных метода обеззараживания: хлорирование и обеззараживание с помощью ультрафиолетового (УФ) излучения. Методы хлорирования относятся к химическим методам обеззараживания. Метод УФ обеззараживания относится к физическим методам. На эффективность обеззараживания сточных вод влияют следующие показатели: общее содержание в воде органических веществ; концентрация взвешенных веществ, начальная концентрация бактерий и вирусов; температура и водородный (для химических методов обеззараживания) показатель воды; количество реагентов, попадающих в воду, или количество энергии УФ излучения, которая поглощена микроорганизмами (величина дозы УФ излучения) и т.д. 1.1 Обеззараживание очищенных вод хлором или хлор-реагентами Общее техническое описание В очищенную воду дозируется раствор хлора в воде, приготавливаемый в хлораторе в результате испарения жидкого хлора, либо раствор гипохлорита натрия, после чего вода в течение не менее 0,5 ч должна находиться в контактном резервуаре при концентрации растворенного хлора не менее 1,5 мг/л. Для расчетов допускается принимать дозу активного хлора после механической очистки (допускается использовать только в качестве аварийного мероприятия) – 10 мг/л; после биологической, физико-химической и глубокой очистки – 3 мг/л. В качестве источника активного хлора может использоваться привозной или приготовленный на месте гипохлорит натрия. На малых объектах используется хлорная известь. Влияние на окружающую среду Метод обеспечивает соответствие санитарно-гигиеническим требованиям по обеззараживанию. Одновременно с этим метод наносит прямой и очевидный вред окружающей среде за счет сброса в водный объект обеззараженной воды с остаточным содержанием активного хлора, хлораминов, хлорорганических соединений. Это наносит ущерб всем гидробионтам, а также приводит к накоплению хлорорганических соединений в пищевой цепи и в донных отложениях. Межсредовые воздействия Постоянное воздействие на воздух и почвы, шумовое, тепловое и другие виды загрязнения отсутствуют. Расход электроэнергии небольшой при использовании жидкого хлора, существенный – при получении гипохлорита электролизом. Применимость При любом масштабе сооружений. Жидкий хлор целесообразно применять только на средних и больших сооружениях, гипохлорит может применяться (получаться) на сооружениях любого масштаба. Факторы, влияющие на возможность реализации Использование хлора создает существенные риски отравлений при авариях в системе приема, хранения и дозирования, а также при террористическом нападении. Все хлорсодержащие обеззараживающие реагенты весьма коррозионны. Очищенные сточные воды, в отличие от питьевой воды, характеризуются весьма высоким хлорпоглощением при достижении требуемой величины 2 мг/л активного хлора. Существенно, что данный параметр зависит от содержания аммонийного азота в воде (образующего хлорамины), которое может колебаться в широких пределах. Действующие экологические и инженерные требования требуют проведения дехлорирования после хлорирования. Процесс дехлорирования осуществляется введением в хлорированную воду веществ, способных связывать избыточный хлор. В качестве таких веществ можно применять гипосульфит-натрия (серноватисто-кислый натрий Na2S2O3), сернистый газ (SO2), сульфит натрия Na2S03 и др. Для дехлорирования применяют также фильтрование через активированный уголь. На загрузке происходит восстановление активного (растворенного) хлора до аниона СГ, а также сорбируются токсичные продукты хлоролиза органических загрязнений. Ресурс работы угля в таком режиме значительно выше, чем при сорбции органики. Однако, так как поверхность зерен угля после некоторого времени его работы покрывается слоем сорбированных веществ, препятствующих работе фильтра, требуется его промывка водой. Также может потребоваться регенерация горячим щелочным раствором. Сооружения хлорирования с дехлорированием достаточно сложны и требуют квалифицированной эксплуатации. Референц-объекты Сотни объектов, в том числе с использованием жидкого хлора (количество сокращается) и гипохлорита натрия (количество увеличивается). Производители и поставщики оборудования для обеззараживания сточных вод гипохлоритом натрия в России: 1. ООО «ВК-Комплект» (г. Ярославль) Рисунок 1.1.2 – Проект установок приготовления и дозирования раствора гипохлорита натрия, ООО «ВК-Комплект» 2. ООО «ЯрТехСервис» (г. Ярославль) Рисунок 1.1.3 – Проект установки приготовления и дозирования раствора гипохлорита натрия, ООО «ЯрТехСервис» 3. ООО Завод «ТехВодХоз» (г. Самара) Рисунок 1.1.4 – Проект установки приготовления и дозирования раствора гипохлорита натрия, ООО Завод «ТехВодХоз» 4. ООО «ЛЭТ» (г. Москва) Рисунок 1.1.4 – Проект электролизной установки, ООО «ЛЭТ» 5. ООО «НПО Экосистема» (г. Солнечногорск, Московская область) Рисунок 1.1.5 – Проект установок приготовления и дозирования раствора гипохлорита натрия, ООО «НПО Экосистема» 1.2 Обеззараживание очищенных вод УФ-облучением Общее техническое описание Очищенная вода подвергается облучению, проходя рядом с УФ-лампами, помещенных в проницаемые для излучения чехлы. В результате воздействия УФизлучения (для обеззараживания очищенных сточных вод применяются только лампы низкого давления с длиной волны 254 нм) разрушаются участки ДНК бактерий и патогенных простейших, а также РНК вирусов, что препятствует их размножению. Аппараты УФ-обеззараживания могут быть корпусными (напорными) и канальными (открытыми). Первые применяют до уровня больших сооружений, вторые — на крупных и выше. Преимущества для окружающей среды Метод обеспечивает обеспечение санитарно-гигиенических требований по обеззараживанию без прямого негативного воздействия на окружающую среду. Межсредовые воздействия Воздействия на воздух и почвы, шумовое, тепловое и другие виды загрязнения отсутствуют. Метод требует существенного расхода электроэнергии на работу УФ-ламп (обычно 15 %– 20 % от затрат на аэрацию в аэротенках и до 30 % – при полностью оптимизированных, сокращенных энергозатратах на биологическую очистку). Эти затраты не рекуперируемы. Применимость При любом масштабе сооружений. Факторы, влияющие на возможность реализации Сооружения достаточно компактны. Чем меньше содержание взвешенных веществ в очищенной воде, тем ниже энергозатраты на УФ-обеззараживание и выше эффективность метода. При длительной транспортировке обеззараженной воды по каналам (трубопроводам) длиной несколько километров возможен существенный эффект вторичного роста бактерий, в том числе и за счет бактериальных обрастаний на стенках, приводящий к увеличению их содержания свыше санитарных требований. Это обстоятельство должно учитываться при назначении мощности облучения, а также при определении необходимости и выборе метода третичной очистки в зависимости от условий отведения обеззараженной воды в водный объект. Референц-объекты Десятки крупных и сотни остальных объектов. Крупнейшие в мире ОС с УФ обеззараживанием — на Курьяновских и Люберецких ОС (Москва). Производители и поставщики обеззараживания сточных вод в России: установок ультрафиолетового 1. ООО ТД «ЛИТ» (г. Москва) Рисунок 1.2.1 – Проект установок УФ-обеззараживания сточных вод, ООО ТД «ЛИТ» 2. ООО «Промышленные системы УФ-обеззараживания» (Ленинградская область, г.п. Федоровское) Рисунок 1.2.2 – Проект установок УФ-обеззараживания сточных вод, ООО «Промышленные системы УФ-обеззараживания» 3. ООО «Сварог» (г. Москва) Рисунок 1.2.3 – Проект установок УФ-обеззараживания сточных вод, ООО «Сварог» 4. ООО «Джей-Юви» (Московская область, г. Истра) и др. Рисунок 1.2.4 – Проект установок УФ-обеззараживания сточных вод, ООО «Джей-Юви» 1.3 Сравнение методов обеззараживания сточной воды В таблице 1.3.1 представлено сравнение методов обеззараживания сточной воды. Таблица 1.3.1 – Сравнительная таблица различных методов обеззараживания сточных вод 1 Хлорирование 2 4 5 УФ + Показатели УФ № п/п Хлорирование Качественные показатели эффективности применения различных методов обеззараживания сточных вод 1 Уничтожение бактерий + + + 2 Уничтожение вирусов - + + 3 Уничтожение микроорганизмов ± + ++ 4 Образование токсинов + - - 5 Окислительная способность + + + 6 Деструкция органических веществ, сине-зеленых водорослей, плесени и др. + ++ ++ 7 Снижение цветности воды интенсивности ее запахов + ++ ++ 8 Снижение БПК и ХПК + + + 9 Увеличение прозрачности воды ± + ++ 10 Наличие в воде остатков хлорорганических веществ + - ± простейших и Вывод: УФ облучение, в отличие от химических методов обеззараживания не изменяет химический состав воды и не оказывает вредного воздействия на окружающую среду, что в полной мере обеспечивает сохранность флоры и фауны водоёмов, в которые сбрасываются очищенные и обезвреженные сточные воды. Многочисленные исследования показали отсутствие вредного воздействия УФ излучения на воду при дозах облучения, которые намного превышают практически необходимые для её обеззараживания. Особенно актуальным становится применение комбинированных методов обеззараживания, которые основаны на совместном действии ультрафиолетового облучения и окислителей. Применение комбинированных методов обеззараживания позволяет не только обеспечить высокую эффективность уничтожения находящихся в сточной воде бактерий и вирусов, но и исключить её загрязнение токсичными соединениями. При этом обеспечивается деструкция органических загрязнителей, а также эффективное уничтожение грибов, плесени и водорослей, которые размножаются в воде. Технология обеззараживания воды УФ излучением является наиболее простой как в реализации, так и при обслуживании УФ оборудования. Применение метода УФ обеззараживания сточных вод полностью исключает загрязнение окружающей среды, поверхностных и подземных вод хлором и хлорорганическими соединениями. При использовании этой технологии не требуется строительства специальных контактных резервуаров. Кроме того, применение УФ облучения для обеззараживания ливневых, хозяйственных и бытовых сточных вод, сбрасываемых в открытые водоёмы, реки и море в наиболее полной мере отвечает современным требованиям по охране окружающей среды. Эксплуатация обеззараживающих УФ установок значительно проще, чем станций, предназначенных для обеззараживания стоков хлорированием, и не связана с применением высокотоксичных ядовитых веществ, которые негативно влияют на здоровье обслуживающего персонала. При этом полностью исключается возможность возникновения аварийных ситуаций, связанных с утечкой хлора. Это позволяет размещать станции УФ обеззараживания рядом с жилым сектором или зонами отдыха. На случай возникновения аварийной ситуации на очистных сооружениях канализации, где применяются УФ-установки, в качестве резервного метода обеззараживания сточных вод возможно применение установок приготовления и дозирования раствора гипохлорита натрия. Эффективность действия того или иного метода обеззараживания зависит от многих факторов, в том числе от начальной концентрации взвешенных веществ, исходного количества бактерий, вирусов и простейших микроорганизмов, находящихся в воде, а также от других её показателей. На качество обеззараживания сточной воды влияет количество обеззараживающих реагентов, которые добавляются в воду, или величина дозы ультрафиолетового облучения. Все эти факторы влияют на экономические показатели процесса обеззараживания.
