Интенсивное развитие промышленного сектора неизбежно приводит к нарушению естественных процессов происходящих в природе, к истощению природных ресурсов, загрязнению окружающей среды и ухудшению её экологического состояния. Сегодня промышленность является одним из самых главных потребителей водных ресурсов и одновременно основным источником загрязнения поверхностных вод. Крупнейшими загрязнителями водных объектов по объему сброса загрязненных сточных вод считаются целлюлозно-бумажное, химическое, металлургическое производства и производство нефтепродуктов. Для того чтобы сохранить водные ресурсы от неизбежного истощения и загрязнения необходимо стремиться к их рациональному использованию. Так при реализации промышленных проектов следует предусматривать строительство локальных очистных сооружений, системы оборотного водоснабжения с повторным использованием очищенных сточных вод, а также отдавать предпочтение ресурсосберегающим и экологически чистым технологиям.
Качество воды, используемой в промышленности, устанавливается в зависимости от требований технологических процессов и должно соответствовать действующим санитарным правилам и нормам. Поэтому в системах промышленной водоподготовки помимо различной физико-химической и биологической очистки важнейшей задачей является их обеззараживание.
С таким объемом загрязненной воды простые кассетные фильтры конечно же не справятся. Тут нужно что то более мощное. Выбор в пользу УФ технологии в большинстве случаев основывается на её преимуществах как наиболее экономически выгодной и экологически безопасной по сравнению с другими известными технологиями обеззараживания: УФ облучение эффективно против вирусов и спор простейших, в том числе хлороустойчивых ; не приводит к образованию вредных побочных продуктов в отличие от окислительных технологий, даже в случае многократного превышения требуемой для обеззараживания дозы; УФ излучение не ухудшает органолептические свойства воды; УФ излучение не меняет свойства обрабатываемой воды, а именно, нет изменений по содержанию общего органического углерода, pH, коррозионной активности; на процесс УФ обеззараживания не влияют pH и температура воды; время обеззараживания при УФ облучении составляет 1-10 секунд, осуществляется в проточном режиме, поэтому отсутствует необходимость в создании контактных емкостей; метод УФ обеззараживания принципиально более безопасен и экологичен по сравнению с химическими технологиями; при применении УФ технологии не возникает проблем, связанных с коррозией технологического оборудования; УФ оборудование компактно, требует минимальных площадей, легко встраивается в уже существующие водоочистные сооружения; его внедрение в действующие технологические процессы очистки возможно без их остановки, с минимальными объемами строительно-монтажных работ.
За рубежом УФ обеззараживание воды широко применяется в водооборотных системах различных промышленных предприятий (машиностроительная, химическая, целлюлозно-бумажная и др. промышленности). Например, в горнодобывающей промышленности УФ технология используется для обеззараживания шахтных вод, как сточных, так и в системах подготовки воды для пылеудаления; в других добывающих отраслях для обеззараживания воды перед закачкой в пласт в случае наличия нормативных требований.
Повторное использование сточных вод
Повторное использование коммунальных, промышленных и других типов сточных вод становится все более актуальной задачей в индустриально развитом мире, как в экономическом, так и в экологическом аспектах, особенно с учетом все возрастающего дефицита водных запасов.
Использование сточных вод разрешается при условии, если будет обеспечена их полная экологическая безопасность, а также исключен всякий риск для местного населения в санитарно-гигиеническом отношении. Таким образом, очень важно, чтобы в рамках любого подобного проекта тщательно соблюдались требования действующих нормативных документов в части охраны здоровья и безопасности, а также действующие отраслевые нормы и правила для промышленности и сельского хозяйства.
Очищенные сточные воды можно использовать в системах технического водоснабжения (мойка мостовых и тротуаров, водоснабжение отопительных сетей), для орошения, в промышленных системах (системы пожаротушения, производственные контуры охлаждения, моечных систем, термические циклы производственных процессов, транспортировка механических и растворенных примесей, для растворения технологических продуктов и реагентов).
Требования нормативной документации в отношении использования сточных вод в разных странах разные и имеют более или менее ограничительный характер. В России основным нормативным документом является МУ 2.1.5.1183-03 «Санитарно-эпидемиологический надзор за использованием воды в системах технического водоснабжения промышленных предприятий». В Европе основным документом является Европейский регламент 91/271. Нормативные требования к качеству воды, регенерированной для вторичного использования в различных областях деятельности, составлялись несколькими органами. Это, в первую очередь, основные направления, определяющие предельно допустимые параметры: регламенты WHO (Всемирная организация здравоохранения), ЕЕА (Европейское агентство по вопросам окружающей среды), ЕРА (Агентство по охране окружающей среды).
В России существует требование о недопустимости необоснованного использования воды питьевого качества (из централизованных систем питьевого водоснабжения и подземных источников) для технического водоснабжения.
Орошение доочищенными сточными водами сельскохозяйственных культур находит все большее место в мировой практике, особенно в регионах, где наблюдается дефицит воды: страны Средиземноморья, малой Азии, некоторые регионы Китая, Центральной и Северной Америки и т.д. В различных странах нормативные требования к обеззараживанию этих вод различны в зависимости от регионов и типов орошаемых культур (пищевое назначение, технические культуры, зеленых насаждений). В большинстве случаев не рекомендуется применение окислительных технологий, в частности хлорирования, поэтому для этих задач часто используют ультрафиолетовое обеззараживание. В зависимости от требований диапазон применяемых УФ доз – широк (от 30 до 110 мДж/см2). Например, в соответствии с калифорнийским стандартом США NWRI для УФ обеззараживания воды до 2,2 ОКБ/100мл для ирригации необходима нормативная УФ доза 100 мДж/см2.
Рис. 1. Станция УФ обеззараживания сточной воды в г.
Рис. 2. Станция УФ обеззараживания сточной
воды Jiu Xian Qiao (Китай) для полива и
технических нужд.
Подпитка доочищенными сточными водами широко применяется в оборотных систем водоснабжения в промышленности, в том числе на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической отрасли. Нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) относятся к промышленным предприятиям с большим потреблением воды. Очищенные производственные сточные воды НПЗ, как правило, используются повторно в системах промышленного водоснабжения предприятия, либо выпускаются в поверхностные водоемы – приемники сточных вод. Во всех случаях актуальным является обеззараживание сточных вод, необходимое как для обеспечения нормативных требований СанПиН 2.1.5.980−00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод», так и для повышения эпидемиологической безопасности сточных вод, используемых в открытых и закрытых системах промышленного водоснабжения. Высокие требования к микробиологическим показателям качества повторно используемых сточных вод также предъявляются МУ 2.1.5.1183−03 «Санитарно-эпидемиологический надзор за использованием воды в системах технического водоснабжения промышленных предприятий», введенными в действие в 2003 г.
Рис. 3. Станция УФ обеззараживания оборотной воды на Ачинском НПЗ для подпитки оборотной воды в циклах технического водоснабжения
Рис. 4. УФ станции на ОСК Куйбышевского НПЗ г. Самара (слева) и на ОСК НПЗ г. Плоешти, Румыния (справа).
Также в настоящее время промышленные станции УФ обеззараживания производства НПО «ЛИТ» внедрены и успешно эксплуатируются на ряде нефтеперерабатывающих заводах : НПЗ г. Сызрань (26 000 м3/сут), ОСК «Киришинефтеоргсинтез» г. Кириши (41 000 м3/сут), ОСК АНХК г. Ангарск (250 000 м3/сут), ОСК НПЗ г. Рязань (320 000 м3/сут), ОСК НПЗ г. Мозырь, Беларусь (54 000 м3/сут), ОСК НПЗ г. Плоешти, Румыния (36 000 м3/сут) (Рис. 5.4.5).
УФ обеззараживание в промышленных системах водоснабжения
Энергетическая отрасль становится все более крупным потребителем УФ систем , например, для обеззараживания подпиточной воды в системах горячего и технического водоснабжения: УФ станции на Минусинской ТЭЦ (24 000 м3/сут.), Среднеуральской ГРЭС (до 7 200 м3/сут.), на объектах Тепловодоканала г. Нерюнгри (общей производительностью до 90 000 м3/сут.), Южноуральской ГРЭС (до 14 000 м3/сут.), Солнечнодольской ГРЭС, Сургутской ГРЭС и др.
Можно выделить следующие два направления применения УФ обеззараживания на энергетических предприятиях России: для технологических целей и на объектах инфраструктуры. Внедрение УФ станций для технологических целей энергообъектов, а также для обеззараживания воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения и сточных вод на объектах инфраструктуры (ведомственных городков и посёлков) и производственных площадках часто позволяет исключить необходимость применения хлора и хлорсодержащих веществ.
В энергетике (в тепловодоснабжении) встречаются задачи, когда необходимо обеззараживать горячую воду с температурой до 60-70 ˚С. Для этого применяют модификации УФ оборудования, использующие специальные лампы (например, модификации амальгамных ламп с максимальным КПД при этих температурах).
В фармацевтической промышленности обеспечение химической и микробиологической безопасности воды является важнейшей задачей. Поэтому к обработке воды предъявляют специальные требования по физико-химическим и микробиологическим показателям качества «воды очищенной» и «воды для инъекций»: в России согласно ФС-2619-97 и ФС-2620-97, в США – USP 25 (United States Pharmacopeia). Для подготовки воды в фармацевтике используют комплексные подходы, когда комбинируются различные методы очистки и обеззараживания воды, применяемой при производстве лекарственных препаратов и в других вспомогательных производственных процессах. Применение химических методов обеззараживания (хлор, озон и др.) при подготовке воды для фармакологических целей ограничено, так как они могут повлиять на химический состав конечных продуктов. По этим причинам в фармацевтической промышленности широкое применение нашел метод ультрафиолетового обеззараживания воды, который в сочетании с известными методами очистки воды (микро-, нано-фильтрация; обратный осмос и др.) не изменяет физико-химического состава воды в применяемых дозах и позволяет достигнуть максимально высокий уровень обеззараживания (обеспложивания) воды. При этом чаще всего УФ оборудование располагается на выходе технологической линии подготовки воды. К конструктивному исполнению этих УФ установок применяются специальные требования: минимум сварных соединений; отсутствие потенциальных мест скопление загрязнений (стыки, мест подключения к трубопроводу); низкая шероховатость поверхностей контактирующих с водой; высокоточный контроль за УФ интенсивностью и др.
Авторы: Грудинкин А.П., Прудников Б.Ю., Парилов П.С., ООО ТД «ЛИТ»