Экономическая эффективность применения коагулянта на насосно-фильтровальной станции г. Самары

Аннотация

Представлены результаты исследований по применению коагулянта полиоксихлорида алюминия на насосно-фильтровальной станции № 1 г. Самары. За счет упрощения реагентного хозяйства, высвобождения техники и механизмов повышены технико-экономические показатели работы сооружений насосно-фильтровальной станции № 1, улучшены условия труда, снижены амортизационные, энергетические и другие затраты. Общие затраты на реагенты в 2010 г. сокращены на 16%. Комбинированная схема водоподготовки с использованием сульфата алюминия и полиоксихлорида алюминия повышает стабильность процесса реагентной очистки маломутных вод Саратовского водохранилища.

Ключевые слова

коагулянт , флокулянт , насосно-фильтровальная станция , экономическая эффективность

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

В настоящее время значительно ужесточаются требования к качеству питьевой воды и очищенных сточных вод. Государственная политика России в водной сфере направлена в первую очередь на обеспечение бесперебойного и качественного водоснабжения и канализования в целях охраны здоровья населения и улучшения качества жизни, а также на охрану окружающей среды путем экономного потребления воды и энергоресурсов, применения наилучших доступных технологий.

Для решения этих задач предприятия водопроводно-канализационного хозяйства проводят технико-экономическую оценку общедоступных технологий, в том числе и физико-химических способов очистки природных и сточных вод. Одним из широко применяемых методов очистки поверхностных вод на водопроводных очистных сооружениях является коагуляционная обработка воды. При обеспечении соответствующих оптимальных условий протекания процесса коагуляции, помимо решения основной технологической задачи – очистки воды от коллоидно-дисперсных загрязнений, можно добиться удаления некоторых истинно растворенных примесей и улучшить санитарно-гигиенические показатели обрабатываемой воды.

Основной тенденцией использования коагулянтов в России является переход от сернокислого алюминия к оксихлоридам (ОХА) или полиоксихлоридам алюминия (ПОХА). Преимущества оксихлоридов алюминия заключаются в первую очередь в меньшей токсичности и коррозионной активности по сравнению с водными растворами сульфатов и хлоридов алюминия и железа. По сравнению с сульфатом алюминия полиоксихлорид более эффективен при низких температурах, предварительно гидролизован, вследствие чего его полный гидролиз протекает гораздо быстрее, чем у средних солей. Это приводит к ускорению процесса коагуляции при низких температурах. Полиоксихлориды алюминия имеют полимерную структуру, что усиливает электростатические взаимодействия между его положительно заряженными молекулами и отрицательно заряженными коллоидными частицами или растворенными веществами. ПОХА требует меньшее количество щелочи для достижения оптимальной величины рН, так как является частично нейтрализованным веществом, а также обеспечивает лучшую коагуляцию и меньшее содержание остаточного алюминия в воде по сравнению с сернокислым алюминием [1; 2].

Лабораторные испытания оксихлоридов алюминия проводились в 2006–2009 годах в разные климатические периоды и при различном качестве воды источника водоснабжения (Саратовского водохранилища). В 2009 г. на основании полученных данных руководство МП г. Самары «Самараводоканал» приняло решение о проведении промышленного испытания полиоксихлорида алюминия «АКВА-АУРАТ™30» для коагуляции воды в процессе водоподготовки на насосно-фильтровальной станции № 1 [3; 4]. Цель проведения промышленных испытаний – совершенствование реагентного метода обработки воды и повышение эффективности технологических процессов водоподготовки за счет улучшения физико-химических показателей очистки.

По итогам промышленных испытаний составлен отчет, который был рассмотрен и утвержден техническим советом предприятия и направлен в Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Самарской области. Полученные технологические результаты позволили сделать вывод, что обработка воды полиоксихлоридом алюминия «АКВА-АУРАТ™30» в зимний период и во время весеннего паводка в сочетании с флокулянтом Magnafloc LT20 улучшает показатели качества воды по перманганатной окисляемости, содержанию остаточного алюминия, цветности, мутности. Также была выявлена хорошая обеззараживающая способность полиоксихлорида алюминия, особенно при низкой температуре исходной воды, что позволило снизить дозу хлора при первичном хлорировании. На основании отчета принято решение о введении с 1 июня 2009 г. постоянного коагулирования реагентом «АКВА-АУРАТ™30» на пятой технологической линии НФС-1 и с 1 октября 2009 г. – на шестой линии. Общая производительность двух технологических линий составляет ≈ 220 тыс. м³/сут.

По итогам применения полиоксихлорида алюминия в процессе водоподготовки на НФС-1 за период с 1 июня 2009 г. по 31 декабря 2010 г. проведены сравнительные расчеты по материальным затратам при использовании различных реагентов с учетом фактических показателей производственной программы.

1. За анализируемый период при комбинированной (прерывистой) схеме применения реагентов – сульфата алюминия на седьмой, ПОХА на пятой (с 1 июня 2009 г.) и шестой (с 1 октября 2009 г.) технологических линиях снижен плановый и фактический расход коагулянта.

2. На пятой и шестой технологических линиях за анализируемый период снижена доза флокулянта Magnafloc LT20 (растворимость ПОХА лучше при приготовлении растворов меньших объемов и концентраций, отсутствуют сгустки и комки, возрастает флокулирующая способность). Общий расход флокулянта по НФС-1 за 2009 г. сокращен на 50%, за 2010 г. – на 80%.

3. За время применения ПОХА в процессе водоподготовки на пятой и шестой технологических линиях снижена доза хлора при первичном хлорировании. Общий расход хлора при первичном и вторичном хлорировании за 2009 г. по НФС-1 снижен на 15%, за 2010 г. – на 26,4%.

На НФС-1 при комбинированной схеме водоподготовки с использованием сульфата алюминия иполиоксихлорида алюминия общая сумма затрат на реагенты (хлор, коагулянт, флокулянт) составила: в 2009 г. – 6 312 298,27 руб. (снижение на 16,4%); в 2010 г. – 5 945 135,36 руб. (снижение на 15,8%).

4. В рамках реализации Федерального закона от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» снижены энергетические затраты на производство.

После перехода на коагулирование полиоксихлоридом алюминия проведена корректировка технологических параметров пятой и шестой линий фильтровальных сооружений: сокращено время на приготовление коагулянта (энергозатраты на работу воздуходувок мощностью 30 кВт) и перекачивание реагента, в результате чего затраты электроэнергии в 2010 г. снижены на 63 450 кВт.

В целях обеспечения рационального использования природных ресурсов и снижения антропогенного воздействия на природную среду, в соответствии с нормативами в области охраны окружающей среды и Федеральным законом от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды», сокращен объем промывных вод по пятой и шестой технологическим линиям на 30% (время промывки фильтров снижено с 8 до 4–5 минут). Продлевается и срок службы электрооборудования (электродвигателей, насосов, воздуходувок, коммуникаций) за счет меньших концентраций реагента и снижения рабочей нагрузки. Также сокращено время транспортирования реагента и погрузо-разгрузочных работ.

5. В соответствии с «Межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации водопроводно-канализационного хозяйства», утвержденными Постановлением Министерства труда и социального развития РФ от 16 августа 2002 г. № 61, и Трудовым кодексом Российской Федерации (Федеральный закон от 30 декабря 2001 г. № 197-ФЗ), улучшены условия труда на рабочих местах персонала очистных сооружений за счет уменьшения трудоемкости технологического процесса коагулирования и флокулирования на пятой и шестой линиях НФС-1.

Применение новых реагентов требует современного подхода к процессу водоподготовки с внедрением автоматизированных систем управления, что повышает квалификацию рабочих и инженерно-технических работников станций водоподготовки.

Выводы

1. Обработка воды коагулянтом «АКВА-АУРАТ™30» в зимний период и во время весеннего паводка дозой 6–9 мг/л в сочетании с флокулянтом Magnafloc LT20 дозой 0,05 мг/л улучшает показатели качества воды по перманганатной окисляемости, содержанию остаточного алюминия, цветности, мутности (аналогичные показатели достигаются при дозе сульфата алюминия 60 мг/л и флокулянта 0,1–0,2 мг/л). Это позволило создать определенный запас качества, рассчитанный на процессы вторичного загрязнения воды при транспортировке по разводящей сети до потребителя. Расход сульфата алюминия сократился на 50%, при этом общая сумма затрат на коагулянт осталась прежней (≈ 8 млн. руб.). Расход флокулянта Magnafloc LT20 по НФС-1 был сокращен за 2009 г. на 50%, а за 2010 г. – на 80%.

2. Эффективность обеззараживания воды при коагуляционной обработке полиоксихлоридом алюминия «АКВА-АУРАТ™30» оказалась в 1,5–2 раза выше, чем сульфатом алюминия, что позволило снизить дозу хлора при первичном обеззараживании и соответственно возможность образования хлорорганических соединений. Расход хлора на НФС-1 был сокращен за 2009 год на 15%, а за 2010 г. – на 26%(257,9 т стоимостью 4201,182 тыс. руб.). Общие затраты на реагенты в 2010 г. сокращены на 16%.

3. В 2009 и 2010 годах повышены технико-экономические показатели работы сооружений НФС-1 за счет упрощения реагентного хозяйства, высвобождения техники и механизмов, также улучшены условия труда, снижены амортизационные, энергетические и другие затраты.

Список цитируемой литературы

Драгинский В. Л., Алексеева Л. П., Гетманцев С. В. Коагуляция в технологии очистки природных вод. – М., 2005.
Линевич С. Н., Гетманцев С. В. Коагуляционный метод водообработки. Теоретические основы и практическое использование. – М.: Наука, 2007.
Романико А. Н., Егорова Ю. А., Ерчев В. Н. и др. Совершенствование реагентного метода обработки воды коагулянтами на МП г. Самары «Самараводоканал» // Водоснабжение и сан. техника. 2009. № 9.
Егорова Ю. А., Ерчев В. Н., Гетманцев С. В., Овчинников В. П. Экономическое обоснование применения современных коагулянтов при очистке поверхностных вод / Технологии очистки воды «ТЕХНОВОД–2009»: Материалы V Междунар. научно-практ. конф. «Технология очистки воды», посвященной 120-летию ОАО «АУРАТ». – Кисловодск, Южно-Российский государственный технический университет, 2009.