Так ли выгодно хлорировать сточную воду?
Сравнение эксплуатационных затрат на хлорирование и УФ-обеззараживание
Сравнение эксплуатационных затрат на хлорирование и УФ-обеззараживание
Статья опубликована в журнале «НДТ водоснабжения и водоотведения» в номере 6, 2018 года.
В статье рассмотрено сравнение эксплуатационных затрат систем обеззараживания сточных вод хлорреагентами и УФ-обеззараживанием. Исследование проводилось в 2017 г. на нескольких действующих очистных сооружениях, работающих с использованием жидкого хлора или гипохлорита (как привозного, так и электролизного), для которых оценивались ожидаемые эксплуатационные затраты при переводе этих сооружений на УФ-обеззараживание.
В статье рассмотрено сравнение эксплуатационных затрат систем обеззараживания сточных вод хлорреагентами и УФ-обеззараживанием. Исследование проводилось в 2017 г. на нескольких действующих очистных сооружениях, работающих с использованием жидкого хлора или гипохлорита (как привозного, так и электролизного), для которых оценивались ожидаемые эксплуатационные затраты при переводе этих сооружений на УФ-обеззараживание.
Ткачев Андрей Анатольевич, зам. ген. директора по технологии
Пискарева Виктория Михайловна, руководитель группы технологического отдела
НПО «ЛИТ»
Пискарева Виктория Михайловна, руководитель группы технологического отдела
НПО «ЛИТ»
В соответствии с российским законодательством, сточные воды, сбрасываемые в водный объект, должны быть безопасны в эпидемиологическом отношении и подвергаться обязательному обеззараживанию. Экологическая и экономическая ситуации диктуют использование одновременно экологически безопасных и экономически эффективных технологий.
По опыту ведущих стран, УФ-технология обеззараживания сточных вод занимает лидирующие позиции как по экономическим, так и по экологическим оценкам. Ранее широко используемая технология хлорирования ушла на второй план. Обратимся к мировой практике обеззараживания сточных вод, например, опыту США. Там наиболее распространенным методом обеззараживания было обеззараживание хлором и хлорсодержащими реагентами, сейчас же обеззараживание ультрафиолетом является основным методом, применяемым на новых сооружениях (около 90%). В большинстве штатов, согласно [1], не допускается хлорирование сточных вод без последующего дехлорирования. Основными веществами, используемыми для дехлорирования, являются диоксид серы, бисульфит и метабисульфит натрия. Из всех очищенных сточных вод в США, подвергаемых обеззараживанию, 65% обрабатываются ультрафиолетом.
Считается, что обеззараживание хлором является экологически небезупречным, но самым бюджетным в эксплуатации решением. В 2017 году нами было проведено сравнение эксплуатационных затрат на обеззараживание на нескольких действующих очистных сооружениях, работающих в настоящее время с использованием жидкого хлора или гипохлорита (как привозного, так и электролизного), с ожидаемыми эксплуатационными затратами при переводе этих сооружений на УФ-обеззараживание.
К учтенным в данных расчетах основным статьям эксплуатационных расходов на станции обеззараживания отнесены следующие затраты:
При применении метода хлорирования рекомендуется использование технологии дехлорирования – этапа, необходимого в связи с высокой токсичностью хлорированной сточной воды, сбрасываемой в водный объект, поэтому к статьям эксплуатационных расходов могут добавляться расходы на проведение этого этапа. Справочник по НДТ ИТС10-2015 устанавливает порядок применения этапа дехлорирования для сооружений разной производительности, а также предъявляет разные требования для существующих и реконструируемых, а именно:
Таким образом, ИТС10-2015 устанавливает, что обеззараживание ультрафиолетом является НДТ для объектов любой производительности.
Для сопоставления эксплуатационных расходов при переходе к УФ-обеззараживанию рассмотрен ряд очистных сооружений канализации различной производительности, действующих на территории Российской Федерации, на которых в настоящее время реализован метод обеззараживания хлором или гипохлоритом натрия. Их производительность и требования к ним согласно информационно-технического справочника ИТС10-2015 указаны в Таблице 1:
По опыту ведущих стран, УФ-технология обеззараживания сточных вод занимает лидирующие позиции как по экономическим, так и по экологическим оценкам. Ранее широко используемая технология хлорирования ушла на второй план. Обратимся к мировой практике обеззараживания сточных вод, например, опыту США. Там наиболее распространенным методом обеззараживания было обеззараживание хлором и хлорсодержащими реагентами, сейчас же обеззараживание ультрафиолетом является основным методом, применяемым на новых сооружениях (около 90%). В большинстве штатов, согласно [1], не допускается хлорирование сточных вод без последующего дехлорирования. Основными веществами, используемыми для дехлорирования, являются диоксид серы, бисульфит и метабисульфит натрия. Из всех очищенных сточных вод в США, подвергаемых обеззараживанию, 65% обрабатываются ультрафиолетом.
Считается, что обеззараживание хлором является экологически небезупречным, но самым бюджетным в эксплуатации решением. В 2017 году нами было проведено сравнение эксплуатационных затрат на обеззараживание на нескольких действующих очистных сооружениях, работающих в настоящее время с использованием жидкого хлора или гипохлорита (как привозного, так и электролизного), с ожидаемыми эксплуатационными затратами при переводе этих сооружений на УФ-обеззараживание.
К учтенным в данных расчетах основным статьям эксплуатационных расходов на станции обеззараживания отнесены следующие затраты:
- на расходные материалы (реагенты и УФ-лампы);
- на электроэнергию;
- на обслуживание, включая техническое обслуживание, проведение технических экспертиз, ревизий, обслуживание территории и подъездных железнодорожных путей и т. д.;
- на зарплату персонала (с необходимыми отчислениями в фонды);
- страхование гражданской ответственности (только при хлорировании хлор-газом).
При применении метода хлорирования рекомендуется использование технологии дехлорирования – этапа, необходимого в связи с высокой токсичностью хлорированной сточной воды, сбрасываемой в водный объект, поэтому к статьям эксплуатационных расходов могут добавляться расходы на проведение этого этапа. Справочник по НДТ ИТС10-2015 устанавливает порядок применения этапа дехлорирования для сооружений разной производительности, а также предъявляет разные требования для существующих и реконструируемых, а именно:
- обеззараживание гипохлоритом натрия или иными хлорреагентами без дехлорирования возможно на существующих объектах до «больших» включительно (т.е. до 40 тыс. м3/сутки фактического притока), а на реконструируемых объектах – до «небольших» включительно (до 4 тыс. м3/сутки), на новых объектах – до «малых» включительно (до 1000 м3/сутки).
- обеззараживание гипохлоритом натрия или иными хлорреагентами может осуществляться только с надлежащим дехлорированием на всех объектах до «крупных» включительно (до 200 тыс. м3/сутки). Однако, экологически намного более целесообразно применять метод УФ-обеззараживания: дехлорирование позволяет избавиться от остаточного хлора, но не от хлорорганических соединений, успевших образоваться во время контакта хлора с органикой сточной воды.
- Более мощные, «крупнейшие» и «сверхкрупные», сооружения должны быть оборудованы системами обеззараживания с помощью ультрафиолета, в этих диапазонах мощности использование хлорирования не допускается ИТС10-2015.
Таким образом, ИТС10-2015 устанавливает, что обеззараживание ультрафиолетом является НДТ для объектов любой производительности.
Для сопоставления эксплуатационных расходов при переходе к УФ-обеззараживанию рассмотрен ряд очистных сооружений канализации различной производительности, действующих на территории Российской Федерации, на которых в настоящее время реализован метод обеззараживания хлором или гипохлоритом натрия. Их производительность и требования к ним согласно информационно-технического справочника ИТС10-2015 указаны в Таблице 1:
Для оценки эксплуатационных затрат сооружений использовались данные, предоставленные эксплуатирующими организациями и данные с сайта zakupki.gov.ru. Для сооружений не учитывались потенциальная плата за сброс в водный объект хлора и хлорорганических соединений. Затраты на эксплуатацию УФ-установок были рассчитаны исходя из оборудования, рекомендованного для каждой конкретной станции с учетом производительности и качества очищенных сточных вод, и включали в себя приведенную стоимость УФ-ламп на замену. Сравнение затрат приведено в Таблице 2 и на рис. 1.
Таким образом, для сооружений, относимых в соответствие с ИТС 10−2015 к категории «крупные», где необходимо дехлорирование, годовая экономия средств на эксплуатационные расходы составляет в среднем 39%. «Малые» действующие сооружения № 1 при внедрении УФ вместо хлора будут экономить ежегодно порядка 58%. На сооружениях № 6 и № 7 ультрафиолетовое обеззараживание должно быть внедрено вместо хлорирования, при этом эксплуатация систем обеззараживания будет более выгодной. Снижение экономического эффекта от внедрения УФ-обеззараживания для сооружений № 6 и № 7 можно объяснить относительно высоким тарифом на электроэнергию (свыше 3 руб. за кВт*ч) у этих станций и гораздо более дешевым хлором (его стоимость практически в два раза ниже, нежели у других станций, возможно, это вызвано большим объемом закупок).
Следует учитывать, что в табл. 2 для обеззараживания хлором и хлорреагентами приведены фактические затраты, т. е. дехлорирование, которое требуется для перехода на НДТ от объектов 2−5, не учтено.
При применении обязательного этапа дехлорирования на сооружениях категории «крупные» годовая экономия при переходе на УФ-обеззараживание станет еще ощутимее. Данные об оценке эксплуатационных затрат на дехлорирование тиосульфатом натрия представлены в Таблице 3:
Следует учитывать, что в табл. 2 для обеззараживания хлором и хлорреагентами приведены фактические затраты, т. е. дехлорирование, которое требуется для перехода на НДТ от объектов 2−5, не учтено.
При применении обязательного этапа дехлорирования на сооружениях категории «крупные» годовая экономия при переходе на УФ-обеззараживание станет еще ощутимее. Данные об оценке эксплуатационных затрат на дехлорирование тиосульфатом натрия представлены в Таблице 3:
Видно, что при соблюдении требований ИТС 10−2015 и применении хлорирования совместно с обязательным внедрением этапа дехлорирования, экономия эксплуатационных средств при переходе к УФ-обеззараживанию достигает 76%, что позволит окупить капитальные вложения на смену технологии обеззараживания в кратчайшие сроки.
Сравнение затрат на обеззараживание в США при переходе от существующей технологии обеззараживания гипохлоритом натрия к технологии обеззараживания ультрафиолетом, опубликовано в [2]. В работе рассмотрены очистные сооружения производительностью 40 тыс. м3/сут и 140 тыс. м3/сут. Сравнение показало, что переход на УФ позволит сэкономить на эксплуатации и техническом обслуживании станций обеззараживания соответственно 55 и 90 тыс. долларов США в год. Данные о сооружениях приведены в Таблице 4:
Сравнение затрат на обеззараживание в США при переходе от существующей технологии обеззараживания гипохлоритом натрия к технологии обеззараживания ультрафиолетом, опубликовано в [2]. В работе рассмотрены очистные сооружения производительностью 40 тыс. м3/сут и 140 тыс. м3/сут. Сравнение показало, что переход на УФ позволит сэкономить на эксплуатации и техническом обслуживании станций обеззараживания соответственно 55 и 90 тыс. долларов США в год. Данные о сооружениях приведены в Таблице 4:
Низкие эксплуатационные затраты на УФ-обеззараживание позволяют окупать капитальные затраты, связанные с переходом на УФ, в приемлемые сроки (от 5 до 10 лет).
Также в [3] приведен прогноз эксплуатационных затрат на 20 лет работы станций обеззараживания на действующих ОСК г. Нью-Джерси (США) мощностью 45 тыс. м3/сут (рис. 2). Из графика видно, что внедрение УФ-станции окупится через 5 лет, и за срок службы в 20 лет суммарные эксплуатационные затраты на хлорирование будут почти в 2 раза больше, чем все расходы на УФ-обеззараживание (эксплуатационные + капитальные).
Также в [3] приведен прогноз эксплуатационных затрат на 20 лет работы станций обеззараживания на действующих ОСК г. Нью-Джерси (США) мощностью 45 тыс. м3/сут (рис. 2). Из графика видно, что внедрение УФ-станции окупится через 5 лет, и за срок службы в 20 лет суммарные эксплуатационные затраты на хлорирование будут почти в 2 раза больше, чем все расходы на УФ-обеззараживание (эксплуатационные + капитальные).
Вывод
Затраты на хлорирование и обеззараживание УФ сопоставимы, с некоторым преимуществом в пользу УФ. При необходимости использования дехлорирования выигрыш становится очень выраженным.
Картина, наблюдаемая при переходе с обеззараживания хлорреагентами на ультрафиолет, схожа даже для столь различных рынков, как рынки России и США: низкие эксплуатационные расходы на проведение УФ-обеззараживания позволяют окупать капитальные затраты и получать ощутимую экономию средств. Кроме экономических преимуществ, внедрение экологически чистого метода обеззараживания позволяет реализовывать социальную ответственность организаций, эксплуатирующих очистные сооружения.
Затраты на хлорирование и обеззараживание УФ сопоставимы, с некоторым преимуществом в пользу УФ. При необходимости использования дехлорирования выигрыш становится очень выраженным.
Картина, наблюдаемая при переходе с обеззараживания хлорреагентами на ультрафиолет, схожа даже для столь различных рынков, как рынки России и США: низкие эксплуатационные расходы на проведение УФ-обеззараживания позволяют окупать капитальные затраты и получать ощутимую экономию средств. Кроме экономических преимуществ, внедрение экологически чистого метода обеззараживания позволяет реализовывать социальную ответственность организаций, эксплуатирующих очистные сооружения.
Заказать звонок