Система подготовки воды питьевого качества из технической воды
на основе мембранной технологии.

Назначение мероприятия.
Получение воды питьевого качества из технической воды, получаемой на буровых из водяных скважин, с целью снижения затрат на оплату питьевой воды, доставляемую на буровые автотранспортом.

Описание мероприятия.
Существующие способы очистки воды: коагуляция и флокуляция с последующим осветлением и фильтрацией на песчаных фильтрах, как правило, не обеспечивают необходимого качества очистки сильнозагрязненных поверхностных вод и требуют значительных текущих затрат. Возрастающая потребность в питьевой воде стабильного качества требует существенного повышения эффективности и надежности работы установок и сооружений при сокращении их габаритных характеристик. В качестве альтернативы традиционным процессам водоочистки особый интерес представляет использование микро-ультрафильтрации.
Использование мембранной технологии (микро-ультрафильтрации) является наиболее перспективным способом очистки пресных поверхностных или артезианских вод. Данный метод очистки широко используется в настоящее время за рубежом (Франция, Германия, Норвегия и др.). Мембранная технология способна дать целый ряд новых достоинств (компактность, отсутствия большого количества реагентов), а также гарантировать стабильное и более высокое качество питьевой воды независимо от качества воды в источнике.
Краткое описание схемы очистки.
Принципиальная схема очистки воды приведена на рис. 1. Исходная вода проходит предварительную фильтрацию от взвешенных частиц более 20 мкм на фильтре Ф, и далее поступает на мембранный модуль УФМ, укомплектованный рулонными элементами с ультрафильтрационной мембраной. Под действием рабочего давления исходный поток делится на две части: очищенная от вредных примесей вода, прошедшая через мембрану, которая подвергается последующей дополнительной обработке и концентрат, обогащенный примесями, отправляемый на слив. Слив концентрата не превышает 20% исходного потока, а при правильной наладке схемы установки может составлять 5 - 7 %.
Работа модуля организована так, что рабочий режим фильтрации исходной воды на мембране автоматически чередуется с периодической гидравлической мойкой мембраны исходным потоком в течение 10 - 15 сек. И обратной промывкой небольшим количеством ультрафильтрата из емкости Е1. Это позволяет осуществлять работу модуля в постоянном режиме при стабильном качестве очищенной воды. Загрязненный концентрат возможно использовать в качестве технической воды, расход которой на буровых значительно превышает расход питьевой. Поэтому небольшие дозы концентрата будут разбавляться значительным расходом технической воды.
Для доведения качества питьевой воды в соответствии с СанПиН 2.1.4.559-96 очищенная в мембране вода далее проходит дополнительный адсорбер АД. С целью предотвращения вторичного биопоражения вода проходит обработку ультрафиолетовой лампой УФЛ.
Для стабильной работы установки при переменном водоразборе предусмотрена буферная емкость для сбора очищенной воды, откуда может производится ее раздача потребителю.
Периодически (не чаще одного раза в квартал) установка подвергается мойке химическими и дезинфицирующими реагентами.
Обеззараживание питьевой воды при помощи ультрафиолетового излучения ограничено во времени, так как в воде через некоторое время опять начинают развиваться бактерии, особенно если трубопроводы с питьевой воды выполнены из стальных труб и в воду постоянно могут попадать окислы железа. Учитывая небольшой расход питьевой воды на буровой буферную емкость для сбора и запаса очищенной воды не должна превышать 3 - 5 м3. Так как питьевую воду на буровые доставляют автотранспортом, то подобная емкость, только чуть большего объёма, на буровых имеется.
Из анализа водопотребления питьевой воды на буровых, можно сделать вывод, что на каждой буровой необходимо установить по одной водоочистительной станции приготовления питьевой воды Лисскон 101-5 производительностью 5 м3/сут или 200 л/ч.
Таблица 1 - Технические характеристики установки

 

Установка должна располагаться в отапливаемом помещении, снабженном подводом исходной воды при давлении не менее 0,2 МПа, канализацией.
Питание установки осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В 50 Гц.
Установка имеет Гигиенический сертификат Государственного комитета санитарно-эпидемиологического надзора по Саратовской области.
Разработчиком проекта установки приготовления воды питьевого качества из речной воды на основе мембранной технологии является НПП Лисскон и ООО Поволжская энергетическая компания г. Саратов. Данные предприятие производят изготовление установки её монтаж на площадках Заказчика, наладку и согласование в органах Санэпиднадзора Министерства Здравоохранения того региона, где производится монтаж установки.
Заказчик несет свои затраты на подготовку помещения для установки, изготавливает и устанавливает бак запаса воды (если он отсутствует) объёмом 3 - 5 м3. Здесь необходимо отметить, что для обеспечения необходимого качества питьевой воды на все последующее время работы установки и целесообразно провести замену системы питьевых трубопроводов по буровой со стальных на полиэтиленовые.
Стоимость самой установки с учетом ее изготовления, монтажа, пуско-наладки и сертификации в органах Санэпиднадзора Министерства Здравоохранения области составляет 250 тыс. руб.
Перечень устанавливаемого оборудования и его стоимость уточняется при непосредственном проектировании и сильно зависит от качества исходной воды. Так, например, при наличии в воде соединений железа более 0,3 - 0,8 мг/кг, необходимо устанавливать дополнительно фильтр обезжелезования, а при жесткости более 10 мг-экв/кг необходимо дополнительно устанавливать автоматический Na-катионитовый фильтр.

Технико-экономические показатели мероприятия.
Эксплуатационные затраты складываются из затрат на электроэнергию, амортизационных отчислений, затрат на техническую воду, а также затрат на отмывку мембран.
Затраты на электроэнергию:
Зэ= Nэ Кс р Сэ = 1,5 0,7 1500 0,79 = 1,24 тыс. руб/год,
где Nэ = 1,5 кВт - потребляемая мощность насосов и ультрафиолетовой лампы; Кс = 0,7 - коэффициент спроса электроэнергии; р = 1500 час/год - среднее время работы установки в году, так как она работает периодически по мере расходования воды из бака аккумулятора (производительность установки примерно в 8 раз превышает фактическую часовую потребность буровой); Сэ = 0,79 руб/(кВт ч)- стоимость электроэнергии по одноставочному тарифу.
Амортизационные отчисления складываются из замены мембраны (1 раз в 15 лет с учетом периодичности работы установки), замены ультрафиолетовой лампы (1 раз в 5 лет), замены активированного угля (1 раз в 5 лет) и техническое обслуживание установки:

Затраты на замену мембран:
Зм = Цм Zм = 1,76 1 = 1,76 тыс. руб/год,
где Цм = 26,4 / 15 = 1,76 тыс. руб/год - годовые приведенные затраты по замене одной мембраны (1 раз в 5 лет); Zм = 1 - число работающих мембран в установке.
Затраты на замену ультрафиолетовой лампы, гарантийный срок службы которых 12000 часов:
Зуф = Цуф Zуф (1/nуф) = 990 1 (1/5) = 0,2 тыс. руб/год,
где Цуф = 30$ 33 = 990 руб - стоимость одной лампы в комплекте ультрафиолетового стерилизатора УДВ 11; Zуф =1 шт. - число ультрафиолетовых ламп в одном комплекте УДВ 11; nуф = 5 лет - гарантийный срок службы ультрафиолетовых ламп.
Затраты на замену активированного угля АГ3 в угольных фильтрах OSMONIC -1054 :
Зу = Gу Су (1/nу) = 20 75 (1/5)= 0,3 тыс. руб/год,
где Gу = 20 кг - вес активированного угля в 1 угольном фильтре; Су = 75 руб/кг - стоимость 1 кг активированного угля АГ3; nу =5 лет - гарантийный срок службы одной засыпки угольного фильтра.
Затраты на техническое обслуживание установки включают в себя затраты на поверку и замену манометров, ревизию насосов и арматуры, обслуживание системы автоматики и др. и составляют примерно Зто = 0,3 тыс. руб/год.
Итого суммарные амортизационные отчисления составят:

За = Зм + Зуф + Зк + Зу + Зто = 1,76 + 0,2+ 0,3 + 0,3 = 2,56 тыс. руб/год,
Суммарные ежегодные затраты на химические и дезинфицирующие реагенты для очистки мембран (HCl, Na(OH), фугуцид - полигексаметиленгуанидин (ПГМГ), щавелевая кислота) Зоч = 0,375 тыс. руб/год.
Зск = Gск Сск = 3 5 = 15 руб/год,
где Gск = 3 кг - годовой расход соляной кислоты на установку; Сск = 5 руб/кг - стоимость соляной кислоты.
ЗNa(OH) = GNa(OH) CNa(OH) = 6 20 = 120 руб/год,
где GNa(OH) = 6 кг - годовой расход Na(OH) на установку; CNa(OH) = 20 руб/кг - стоимость Na(OH).
Зф = Gф Сф = 3 60 = 180 руб/год,
где Gф = 3 кг - годовой расход дезинфицирующей жидкости фугуцид - полигексаметиленгуанидин (ПГМГ); Сф = 60 руб/кг - стоимость ПГМГ.
Зщ = Gщ Сщ = 0,5 120 = 60 руб/год,
где Gщ = 0,5 кг - годовой расход щавелевой кислоты; Сщ = 120 руб/кг - стоимость щавелевой кислоты

Годовые затраты на техническую воду подлежащей очистке в установке и используемой для отмывки фильтров:
Зтв = Ств Gтв р = 2 0,22 1500 = 0,66 тыс. руб/год,
где Ств = 2 руб/м3 - стоимость собственной технической воды из водяной скважины; Gтв = 0,22 м3/час - суммарный часовой расход потребляемой технической воды; р = 1500 час/год - среднее число часов работы установки в году с учетом периодической эксплуатацией с баком аккумулятором.
Суммарные годовые эксплуатационные затраты на очистку собственной технической воды без учета стоимости самой воды:
Зочис =Зэ+За+Зоч+Ззп +Зтв = 1,24 + 2,56 + 0,375 = 4,175 тыс.руб/год
Суммарные годовые эксплуатационные затраты на приготовление питьевой воды с учетом стоимости самой воды:
З =Зэ+За+Зоч+Ззп +Зтв = 4,175 + 0,66 = 4,835 тыс.руб/год

Годовое количество очищаемой воды:
Gводгод = Gчас р = 0,2 1500 =300 м3/год
Себестоимость одного кубометра питьевой воды без учета стоимости исходной воды
Спит = З Gводгод = 4175/300 = 13,9 руб/м3
Себестоимость одного кубометра питьевой воды с учетом стоимости исходной воды
Спит = З Gводгод = 4835/300 =16,1 руб/м3
Существующие ежегодные затраты на буровых на хоз-питьевую воду Зсущ определяются стоимостью воды Звод и затратами на доставку её на буровую автотранспортом Здос. На примере "Астраханьбургаз" эти затраты равны:
Зсущ = Звод + Здос = Gгод Спит + L bуд Стоп nрейс + зуд L nрейс = 300 27,4 + 160 0,6 9 40 + 5 160 40 = 8,22 + 34,56 + 32= 74,78 тыс. руб/год
где Gгод = 300м3/год - годовая потребность питьевой воды; Спит = 27,4 руб/м3 - стоимость питьевой воды поставляемой на предприятие; L = 160 км - среднее расстояние от водозабора питьевой воды до буровой; bуд = 0,6 л/км - удельный расход топлива на автомобиле типа Урал ; nрейс = 40 - среднее годовое число рейсов машины с питьевой водой на буровую; Стоп = 9 руб/л - стоимость бензина Аи 93; зуд = 5 руб/км - амортизационные затраты на автомобиль типа Урал

Ежегодная экономия затрат от внедрения установки по подготовке питьевой воды на одной буровой составит:
Э = Зсущ - З = 74,78 - 4,835= 69,95 70 тыс. руб/год
Срок окупаемость данного проекта составит:
Ток = К/Э = 250 / 70 = 3,5 лет
где К = 250 тыс. руб - капитальные затраты в предлагаемую установку.
Необходимо отметить, что установка может монтироваться в специальном контейнере, который можно перевозить с одной буровой на другую.

Стоимость подобной станции очень сильно зависит от производительности и наличия вредных примесей в исходной воде.
Приведенная схема очистки воды применима практически для всех поверхностных и артезианских вод, в которых соединения железа и солей жесткости находятся практически на допустимом уровне. Стоимость стандартных станций приготовления питьевой воды приводится в таблице 2.
Таблица 2 - Стоимость станций приготовления воды питьевого качества
в стандартной комплектации

Наименование станции	Производительность, м3/сут. (т/ч)	Стоимость с НДС, тыс. руб
Лисскон – 2,4	2,4 (0,1)	140,0
Лисскон – 5,0	5 (0,2)	250,0
Лисскон – 101-10	10 (0,4)	345,0
Лисскон – 101-20	20  (0,8)	415,0
Лисскон – 101-25	25 (1,0)	485,0
Лисскон – 101-50	50 (2,0)	650,0
Лисскон – 101-75	75  (3,0)	925,0
Лисскон – 101-100	100 (4,0)	1020,0
Лисскон – 101-125	125 (5,0)	1300,0
Лисскон – 101-150	150 (6,0)	1550,0
Лисскон – 101-200	200 (8,0)	2020,0
Лисскон – 101-250	250 (10,0)	2450,0

Станции приготовления питьевой воды большей производительностью изготавливаются по отдельному проекту или как сумма нескольких стандартных установок.

В данную стоимость включены согласование проекта с органами СЭС, монтажные работы, пуско-наладочные работы и обучение обслуживающего персонала.

Стоимость установки может изменяться в зависимости от состава примесей в исходной воде и дополнительной комплектации с учетом инфляции. Для определения точной стоимости на момент покупки оборудования необходимо предоставить полный анализ исходной воды.

По желанию Заказчика ООО ”ПО ПЭК” и НПП ”Лисскон” выполняет работы по сервисному обслуживанию оборудования. Стоимость сервисного обслуживания составляет 2 – 5% от стоимости контракта и в стоимость оборудования не входит.

С уважением,

Главный инженер ”ПО ПЭК”, к.т.н. А.В. Васильев

 

<<<назад::

Контакты: 410004, Россия, Саратов, ул. Чернышевского, 59 т/ф: (845-2) 295-203, 294-639, 295-206 Коммерческий отдел: enercom@rol.ru penercom@rol.ru Научный отдел: untcpec@rol.ru