К вопросу выбора технологии обеззараживания сточных вод
Ужесточение природоохранного законодательства в части сброса хлора и хлорорганических соединений побуждает к использованию современных безопасных и эффективных бесхлорных методов обеззараживания сточных вод. Применение обеззараживания ультрафиолетовым излучением позволяет удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к технологии обеззараживания сточных вод, при этом не нанося никакого ущерба окружающей среде. Применение такой технологии исключает возможность начисления штрафов за загрязнение окружающей среды хлором и хлорорганическими соединениями.
Ключевые слова: сточные воды, обеззараживание, хлорирование, дехло- рирование, ультрафиолет, плата за сбросы.
Защита окружающей среды и создание благоприятных условий для жизни и работы человека всегда является одной из главных задач любого развитого государства или социума. Для актуализации задач экологического развития и обеспечения экологической безопасности президентом Российской Федерации был подписан указ о проведении Года экологии в 2017 году. Обеспечение поддержания водных объектов в экологически благоприятном безопасном для водопользования состоянии и является как раз одной из таких задач.
Коммунальные сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний различной природы, представляют собой источник эпиде6 миологической опасности и не могут сбрасываться в водный объект без соответствующей очистки и обеззараживания до определенных индикаторных показателей [1]. То есть стадия обеззараживания является обязательной при очистке сточных вод, что нашло отражение не только в природоохранном законодательстве, но и в правилах для проектирования и строительства сооружений канализации (Свод правил СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редак6 ция СНиП 2.04.03685»).
Методы обеззараживания сточных вод
Существует несколько основных принципиальных методов обеззараживания сточных вод:
1. Обеззараживание хлорсодержащими реагентами:
- хлором (жидкий хлор или хлор-газ);
- гипохлоритом.
2. Обеззараживание ультрафиолетовым излучением.
3. Обеззараживание нехлорсодержащими реагентами.
4. Озонирование.
Озонирование не нашло практического применения для обеззараживания коммунальных сточных вод, так как является весьма затратным методом, требующим как сложного комплекса оборудования, так и высоких энергозатрат. Результаты многолетних исследований, проведенных МГУП «Мосводоканал», показали, что для выполнения требований государственных российских нормативов необходимо использование озона дозой не менее 12 мг/л для доочищенных и 18620 мг/л для очищенных сточных вод [2].
Использование нехлорных реагентов также мало распространено, к тому же и применяется только для небольших сооружений [3], так как применение сильных окислителей, входящих в состав таких реагентов, приводит к образованию различных побочных продуктов, в том числе и таких, на которые отсутствуют гигиенические нормативы и методики их определения. А, в соответствии с п. 4.1.1 СанПиН 2.1.5.980600, сброс сточных вод, содержащих такие вещества, запрещен [1].
В связи с этим предлагается обсудить две основные технологии обеззараживания сточных вод - обеззараживание различными хлорреагентами и обеззараживание УФ-излучением.
Аспекты обеззараживания хлорсодержащими реагентами
Для обеззараживания хлорреагентами в подавляющем большинстве случаев используется один из двух реагентов - жидкий хлор (хлор-газ) или гипохлорит натрия. Положительные и отрицательные аспекты обеззараживания хлорреагентами в целом уже не раз освещались в литературе [4, 5], поэтому в рамках данной статьи рассмотрим аспект влияния хлорирования на состояние окружающей среды.
В настоящее время в РФ обеззараживание хлорсодержащими реагентами применяется практически на двух третях очистных сооружений, на которых десятки тысяч тонн хлора и гипохлорита натрия в год расходуются на обеззараживание сточных вод. Все эти хлорагенты в результате попадают в реки, озера, подземные горизонты, так как на подавляющем большинстве сооружений, насколько известно авторам статьи, не производится дехлорирование обеззараженных хлорреагентами сточных вод. Законодательно сточные воды, прошедшие хлорирование, должны пройти стадию дехлорирования. Это указывается в МУ 2.1.5.800699 «Организация госсанэпиднадзора за обеззараживанием сточных вод. Методические указания» и в уже упомянутом Своде правил СП 32.13330.2012.
В качестве экономического рычага для перехода на современные, эффективные и безопасные технологии существует система штрафов за выбросы и сбросы загрязняющих веществ в окружающую среду.
Если взглянуть на хронологическую последовательность принятия законодательных и подзаконных актов, то становится понятно, что в будущем вопросу взимания штрафов будет уделяться гораздо больше внимания, нежели ранее. В постановлении Правительства Российской Федерации №344 от 12 июня 2003 года был установлен норматив платы за сброс одной тонны хлора, равный чуть более 27,5 млн. руб. В 2015 году (через 12 лет) утверждается новый перечень контролируемых загрязняющих веществ. Этот перечень приведен в распоряжении Правительства РФ №13166р от 8 июля 2015 года «Об утверждении перечня загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды». Здесь к хлору уже добавляются хлорорганические соединения, показывающие то, что государство начинает активную политику по ужесточению сброса различных побочных продуктов обеззараживания, связанных с применением хлора и хлорсодержащих реагентов. И в подтверждение этому в 2016 году публикуется постановление Правительства РФ №913 от 13 сентября 2016 года «О ставках платы за негативное воздействие на окружающую среду и дополнительных коэффициентах», заменяющее ПП РФ №344, и в котором устанавливаются ставки платы за загрязнение веществами, приведенными в перечне 2015 года.
Величина платы косвенным образом характеризует, насколько опасным и вредным считается данный загрязнитель для окружающей среды. Плата за сброс одной тонны «хлора свободного, растворенного и хлорорганических соединений» по ПП РФ
№913 составляет 73 553 403 руб. Это самая высокая ставка во всем документе, аналогичная плата взимается, например, за сброс одной тонны чистой ртути. По нашему частному мнению, величина штрафа является крайне завышенной, так как в одну штрафную ставку объединены совершенно разные по вредности воздействия вещества, а их методическая неопределенность (например, хлорорганические соединения - какие?) может создавать почву для манипуляций со стороны контролирующих органов.
Необходимо отметить, что нормирование по хлорорганическим соединениям, введенное в перечень в 2015 году, будет актуально при использо6 вании обоих хлорсодержащих реагентов, так как и хлор, и гипохлорит при попадании в сточную воду образуют хлорорганические соединения как побочные продукты обеззараживания. Причем дехлорирование не устраняет возможность начисления штрафов, так как удаляет только остаточный хлор, но не уже образовавшуюся хлорорганику.
УФ-обеззараживание
Ультрафиолетовое излучение для обеззараживания сточных вод (УФ- обеззараживание) уже давно и широко применяется и в мире, и на территории нашей страны. По нашим данным, более 20% очистных сооружений канализации в РФ используют станции УФ-обеззараживания.
Достоинствами УФ-обеззараживания являются:
1. Эффективное обеззараживание в отношении всех типов индикаторных и патогенных микроорганизмов, в то время как хлорсодержащие реагенты зачастую не обеспечивают достаточной эффективности по вирусам и простейшим.
2. При обеззараживании УФ-излучением не образуются побочные продукты - нет негативного воздействия на водные объекты, а значит, нет и штрафов.
3. Нет опасности передозировки.
4. Легкий и простой контроль над процессом обеззараживания - нет необходимости в системе дозирования и дополнительным системам контроля.
5. Независимость эффекта обеззараживания при колебаниях качества сточных вод в пределах проектных параметров - не требует постоянной подстройки под текущее качество сточных вод.
6. Минимальная занимаемая площадь - нет нужды в дополнительных сооружениях (таких как контактный резервуар для дехлорирования).
7. Возможность «вписаться» в уже существующие здания или сооружения - например, при модернизации ОСК и замене хлорирования на УФ-обеззараживание.
8. Низкие эксплуатационные расходы - только на замену ламп раз в полтора-два года и электроэнергию.
При обеззараживании сточных вод даже условные недостатки УФ-обеззараживания (отсутствие эффекта «последействия») становятся достоинствами - нет никакого воздействия на биоценоз водоема и окружающую среду в целом.
Выбор метода обеззараживания
Исходя из реальной ситуации, при выборе метода обеззараживания для новых очистных сооружений альтернатива невелика: либо гипохлорит, либо ультрафиолет. Жидкий хлор, в силу своей опасности и связанными с этим требованиями Ростехнадзора, в основном используется на уже действующих сооружениях как изначально заложенная в них технология. При модернизации существующих сооружений в большинстве своем переходят на УФ-обеззараживание, что отмечено в справочнике НДТ для городских очистных сооружений [3].
Справочник ИТС 1062015 по применению НДТ, который и был создан для облегчения выбора применяемых технологий при очистке сточных вод, в качестве наилучшей доступной технологии для обеззараживания приводит именно использование ультрафиолета. УФ-облучение - это технология, в полной мере отвечающая требованиям и определениям наилучшей доступной технологии: она универсальна, эффективна, без воздействия на окружающую среду и уже применяется на территории России.
Нормы для проектирования СП 32.13330.2012 также предписывают использование УФ-обеззараживания, В п. 9.2.11.2 которых указано: «Обеззараживание сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, рекомендуется производить ультрафиолетовым излучением». Далее указывается, что допускается обеззараживание хлорсодержащими реагентами «при обеспечении обязательного дехлорирования обеззараженных сточных вод перед сбросом в водный объект».
Учитывая рост интереса со стороны контролирующих органов за сбросом хлорорганических соединений, связанный, в том числе, и с потенциальными колоссальными штрафами за загрязнение окружающей среды, видится правильным использовать технологию, не допускающую образования таких соединений, то есть УФ- обеззараживание.
Экономическое сравнение двух методов обеззараживания (применение гипохлорита или УФ-излучения) также показывает значительную эксплуатационную выгоду при внедрении УФ-обеззараживания. Годовая экономия в эксплуатационных расходах составляет 50% и более при сопоставимых капитальных затратах [5].
Еще большую динамику по тотальному отказу от хлорирования сточных вод и переходу на физические методы обеззараживания мы наблюдаем в последние десятилетия в США, Европе и индустриально развитых странах Азии. Так, в США более 70% действующих и практически все проектируемые очистные сооружения канализации применяют УФ-обеззараживание. В Южной Корее успешно завершилась государственная программа по отказу от хлорирования сточных вод и переходу на УФ-обеззараживание. Сейчас все очистные сооружения канализации в стране оснащены станциями УФ-обеззараживания.
Решение не только технологических, но и экологических задач при проектировании и строительстве очистных сооружений канализации становится все более актуальным в нашей стране. Природоохранное законодательство фокусируется на применении экологически безопасных технологий, в том числе и при обеззараживании сточных вод. В таких условиях именно переход на использование бесхлорных технологий обеззараживания, не приводящих к образованию хлорорганических загрязнителей, является адекватным решением.
Литература:
1. Санитарные правила и нормы СанПин 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. - М., Минздрав России, 2000.
2. Загорский В. А., Козлов М. Н., Данилович Д. А. Методы обеззараживания сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1998. №2
3. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 10-2015. Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов. - М., Бюро НДТ, 2015.
4. Бреслов Б. Е., Бивалькевич А. И., Смирнов А. Д., Стрелков А. К. Эффективность и экономическая целесообразность промышленных методов обеззараживания сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2012. №1
5. Бивалькевич А. И., Смирнов А. Д. Ультрафиолетовая технология - самый актуальный способ обеззараживания сточных вод. // Водоснабжение и канализация. 2015. №1.
About the choosing of wastewater disinfection technology
Tightening environment protection legislation for chlorine and chlorine by-products discharge drives to implement modern environment-safe and effective chlorine-free technologies for wastewater disinfection. UV disinfection is effective and environment friendly technology for wastewater disinfection. Its implementation eliminates fees for discharge of chlorine and chlorine by-products.
Keywords: wastewater, disinfection, chlorination, dechlorination, ultraviolet, fee for discharge.
Alexander Smirnov, Doctor of Technical Sciences, Chief Researcher, ECC NII VODGEO 119435, Russia, Moscow, B. Savvinsky per., 9, p. 1.
E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Alexander Strelkov, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department «Water Supply and Wastewater», Samara State University of Architecture and Civil Engineering 443001, Russia, Samara, Molodogvardeyskaya Str., 194. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Andrey Tkachev, Deputy General Director for Technology, LIT, 107076, Russia, Moscow, Krasnobogatyrskaya ul., 44. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Журнал «Вода Magazine», №10 (122), 2017 г.
