6.1 ВВЕДЕНИЕ

В настоящей методологии, оценка выбросов парниковых газов от обработки и сброса сточных вод включает выбросы от следующих категорий источников:

- выброс CH₄ от очистки бытовых сточных вод;

- выброс CH₄ от очистки промышленных стоков;

- выброс N₂O от сточных вод.

Выбросы от отстоя сточных вод, утилизированных путем захоронения на СТО, компостирования и сжигания, рассматриваются в соответствующих главах 3 "Захоронение отходов", 4 "Биологическая переработка отходов" и 5 "Сжигание отходов";

В методических рекомендациях не учитываются следующие выбросы:

- выбросы CO₂ из очищаемых сточных вод, так как углерод в таких выбросах имеет биогенное происхождение;

- выбросы CО₂ и N₂O при рекуперации и сжигании биогаза от систем очистки сточных вод;

- выбросы N₂O от систем нитрификации и денитрификации сточных вод на очистных сооружениях.

Под сточными водами в России понимаются воды, образующиеся в результате хозяйственно-бытовой деятельности людей (бытовые сточные воды, в том числе сток с территорий) и деятельности производств (производственные сточные воды). Сточные воды могут быть удалены в необработанном виде в окружающую среду, а могут подвергнуться обработке, снижающей ее загрязненность. И в том и в другом случае стоки могут быть предварительно собраны через систему водоводов или нет.

Коллекторы для сбора стоков (в некоторых случаях и сброса) могут быть открытого или закрытого типа. Считается, что закрытые системы в виде трубопроводов и закрытых каналов являются незначительным источником CH₄. С открытыми коллекторами в виде каналов и канав дело обстоит иначе, поскольку они подвергаются воздействию солнечных лучей, в них вода может застаиваться, тем самым позволяя CH₄ выделяться в анаэробных условиях.

Для снижения вредного воздействия стоков на окружающую среду и здоровье человека, сточные воды собирают и пропускают через специальные системы очистки сточных вод. Состав таких сооружений зависит от характеристики и количества поступающих на очистку стоков, требуемой степени их очистки, метода обработки осадка и местных условий. При создании анаэробных условий в сточных водах они могут стать источником метана (CH₄), а также закиси азота (N₂O). Выбросы диоксида углерода (CO₂) из них в секторе "Отходы" не учитываются, поскольку имеют биогенное происхождение.

Системы сбора, очистки и сброса сточных вод могут отличаться в разных регионах, а также в сельских и городских населенных пунктах и на отдельных предприятиях в зависимости от доступного технического оснащения и необходимого уровня очистки стоков. В отдельных случаях, возможен сброс (в том числе несанкционированный) стоков в водные объекты без очистки.

Наиболее распространенным методом очистки стоков является использование централизованных аэробных водоочистных сооружений и отстойников для бытовых и промышленных сточных вод. Для очистки высоко загрязненных промышленных стоков используют специализированные установки (в том числе анаэробные) в зависимости от уровня и состава загрязнений. Централизованные водоочистные системы обычно организованы в населенных пунктах как комплекс инженерных и биологических сооружений для сбора, очистки и отведения бытовых сточных вод в водные объекты. В эту систему очистки могут приниматься и стоки промышленных предприятий, отвечающие по их физико-химическим характеристикам правилам их приема в системы канализации этих населенных пунктов.

Промышленные предприятия могут как организовывать свою систему очистки стоков (в том числе для предварительной очистки стоков перед их сбросом в бытовую канализационную систему), так и передавать стоки в коммунальную систему очистки. Сточные воды, не загрязненные в процессе производства, используются в системах производственного водоснабжения предприятия или передаются другому потребителю.

Бытовые сточные воды от одного или нескольких домашних хозяйств так же могут очищаться на локальных системах септической очистки, состоящих из анаэробных подземных резервуаров и дренажной области для сточных вод из них.

Очищенные стоки могут быть переданы для вторичного использования или поступают в водные объекты, как поверхностные, так и подземные, а также фильтруются в почву.

Для очистки сточных вод применяют 3 основных метода обработки: механический, биологический (основан на способности биологических организмов разлагать загрязняющие вещества) и химический (с применением реагентов), а также их комбинации. При механической обработке физически устраняют более крупные твердые загрязнители и макрочастицы. Биологическая обработка состоит из комбинации различных анаэробных и аэробных процессов, способствующих разложению загрязняющих веществ с помощью микроорганизмов. На третьем этапе проводится доочистка и дезинфекция стоков от оставшихся загрязнений различными методами.

На всех этапах очистки сточных вод возможно образования осадка (отстоя) сточных вод. Его обычно подвергают дальнейшей обработке перед утилизацией, в том числе стабилизации, высушиванию и некоторым другим методам. Отстой, содержащий большое количество биологически разложимых веществ (образованный при вторичной и третичной обработке) подвергают анаэробному сбраживанию в метантенках либо анаэробному в реакторах перед его утилизацией. На сооружениях очистки сточных вод используют различные конструкции метантенков, в том числе оснащенные системами отведения, сбора и утилизации биогаза.

Выбросы при сжигании биогаза в факелах не являются значительными, так как выбросы CO₂ имеют биогенное происхождение и не входят в отчетность сектора "Отходы", а выбросы CH₄ и N₂O очень малы, поэтому эффективная практика раздела "Отходы" не предполагает их оценки.

На рисунке 6.1 показаны различные пути очистки и сброса сточных вод.

Рисунок 6.1 - Основные системы очистки

сточных вод и пути сброса <*>

--------------------------------

<*> Выбросы, указанные в блоках, выделенных жирной линией, учитываются в данной главе. Для промышленных стоков весь цикл очистки может проходить в рамках одного крупного предприятия. На любом этапе обращения со стоками может быть задействован экспорт/импорт стоков из другого региона.

Выделение метана (CH₄)

Сточные воды, а также компоненты их отстоя при анаэробном распаде могут выделять CH₄. Объем выделяемого метана в первую очередь зависит от количества разлагаемых органических материалов в стоках, температуры и особенностей системы обработки. При повышении температуры увеличивается также и количество выделяемого метана, а при температуре ниже 15 °C значительные выделения CH₄ маловероятны.

Стандартными характеристиками для измерения количества органического компонента в сточных водах являются Биохимическая потребность в кислороде (БПК) и Химическая потребность в кислороде (ХПК). Концентрация БПК указывает только на количество углерода, способного к аэробному биологическому разложению. Стандартным методом измерения для определения БПК является пятидневный тест, обозначенный как БПК₅. Термин "БПК" в данной главе относится к БПК₅. ХПК измеряет общее количество материала, доступного для химического окисления (как разлагаемого, так и неразлагаемого) <5>. Как правило, БПК используется для бытовых сточных вод, а ХПК для промышленных.

--------------------------------

<5> В настоящем руководстве ХПК понимается как химическая потребность в кислороде, измеренная бихроматным методом.

Выделение закиси азота (N₂O).

Закись азота (N₂O) сопутствует распаду азотных компонентов в сточных водах, таких как мочевина, соль азотной кислоты и белок. Прямые выбросы N₂O могут возникать на очистных станциях с удалением биогенных элементов, а косвенные - в водоемах, принимающих стоки. Бытовые сточные воды включают сточные воды, полученные в результате деятельности человека, смешанные с другими хозяйственными отходами, которые могут включать отходы из душевых водостоков, сливных систем, стиральных машин и т.д. Прямые выбросы N₂O могут возникать как в ходе нитрификации, так и в ходе денитрификации присутствующего азота. Оба эти процесса могут происходить как на очистных станциях, так и в водоемах, принимающих стоки. Нитрификация является аэробным процессом, преобразовывающим аммиак и другие азотные соединения в соль азотной кислоты, в то время как денитрификация происходит при аноксических условиях (без свободного кислорода), и включает биоконверсию соли азотной кислоты в молекулярный азот. Закись азота может стать продуктом обоих процессов, но чаще его ассоциируют с процессом денитрификации.

Системы очистки и сброса и потенциал выработки CH₄ и N₂O

Системы очистки и различные пути сброса органических загрязняющих веществ, которые обеспечивают анаэробные условия, как правило, выделяют CH₄, в то время как системы, обеспечивающие аэробные условия, как правило, выделяют незначительное количество CH₄, или вообще не выделяют его. В таблице 6.1 представлены основные системы очистки и сброса и их потенциал к выделению CH₄, выделяемые по главным сооружениям.

Основное количество CH₄ выделяется в процессе биологической очистки стоков и обработки осадков при деятельности метанообразующих микроорганизмов в анаэробной среде. При этом сооружения аэробной биологической очистки (в том числе аэротенки, отстойники и др.) применяют как основные для очистки сточных вод от органических загрязнений, поддающихся биохимическому разложению, и соединений азота. Для сточных вод, высококонцентрированных по органическим загрязнениям, используют сооружения анаэробной биологической очистки. Выделяющийся CH₄ в составе биогаза может быть рекуперирован и сожжен, снизив общее его выделение в атмосферу.

Выбросы N₂O от из загрязненных стоков, сбрасываемых в водные объекты, считаются более значительными, чем выбросы от очистных станций (из-за их незначительности они не рассматриваются в методологических рекомендациях).

Таблица 6.1

ПОТЕНЦИАЛ ВЫБРОСОВ CH₄ И N₂O ДЛЯ СИСТЕМ ОЧИСТКИ И СБРОСА

СТОЧНЫХ ВОД И ОТСТОЯ (МЕЖПРАВИТЕЛЬСТВЕННАЯ, 2006)

Выбросы от сточных вод, повторно используемых (в т.ч. для орошения) и в водооборотных системах в методике не рассматриваются. Выбросы от захоронения, компостирования и инсинерации отстоя сточных вод не включаются в категорию "Очистка и сброс сточных вод", а рассматриваются в главе 3 ("Захоронение твердых отходов"), главе 4 ("Биологическая переработка твердых отходов") и в главе 5 ("Сжигание отходов") соответственно.