Каналізаційні очисні споруди: питання експлуатації, економіки, реконструкції

  1. ВАЖЛИВІСТЬ РЕКОНСТРУКЦІЇ АБО БУДІВНИЦТВА очисних споруд НА ПІДПРИЄМСТВІ
  2. ТЕХНОЛОГІЯ FBAS
  3. ВИСНОВКИ

Виробниче підприємство, якість стічних вод якого не задовольняє нормативам на скидання, зобов'язана мати в своєму складі локальні споруди очистки стічних вод, які повинні забезпечувати необхідну якість очищеної води за затвердженими параметрами. Причому в залежності від того, як утилізується вода після очищення (скидання в міську каналізаційну мережу, скидання в природні водойми, повторне використання на підприємстві), кількісні показники цих параметрів можуть істотно варіюватися.

Штатна робота очисних споруд і забезпечення необхідних якісних показників очищення води (згідно закладеним у проекті) - це зона відповідальності служби експлуатації очисних споруд, в якій, як правило, є інженер-технолог. Контроль необхідних якісних показників, взаємодія з природоохоронними державними контролюючими органами, екологічні платежі і штрафи - зона відповідальності інженера-еколога підприємства.

ВАЖЛИВІСТЬ РЕКОНСТРУКЦІЇ АБО БУДІВНИЦТВА очисних споруд НА ПІДПРИЄМСТВІ

До недавнього часу питання якості очищення води на локальних спорудах [1] , З точки зору керівництва підприємства, не вимагали постійної пильної уваги. Вибудувана свого часу схема відповідальності ( «керівництво підприємства - інженер-еколог - інженер-технолог - служба експлуатації») функціонувала в плановому режимі, екологічні платежі і незначні за мірками бюджету підприємства екологічні штрафи виплачувалися, осад вивозився і т.д. Але з тих пір (минуло вже 20-30 років), як очисні споруди були запроектовані на якісні нормативи знову ж 20-30-річної давності, сталося багато змін:

  • з розвитком виробництва істотно змінилися кількісні та якісні характеристики стічних вод підприємства, що надходять на очистку;

  • вимоги до якості очищеної води за багатьма показниками були серйозно скориговані;

  • контроль з боку природоохоронних структур та розміри штрафних санкцій зросли в рази аж до загрози припинення діяльності або закриття підприємства.

Слід зазначити важливість і значимість для власника (керівника) підприємства наступних моментів:

  • екологічний імідж підприємства: на тлі чіткого позначення державних пріоритетів в області екології взагалі і уваги до використання водних ресурсів зокрема екологічна візитна картка підприємства може відігравати визначальну роль в його розвитку, залучення інвестицій і ін .;

  • істотне збільшення витрат на експлуатацію існуючих застарілих очисних споруд: зростання вартості енергоспоживання, різке зростання екологічних штрафів внаслідок неможливості забезпечити на існуючих очисних спорудах необхідну якість очищення води, зростання вартості утилізації осадів;

  • дефіцит і дорожнеча площ для нарощування потужностей очисних споруд, що неминуче при розвитку / модернізації виробництва;

  • непривабливий зовнішній вигляд традиційних каналізаційних очисних споруд, специфічні запахи (звідси існуючі вимоги до великих розмірів санітарно-захисної зони). Такі очисні споруди залишаються «плямою» на тлі зміненого в останні роки зовнішнього вигляду багатьох сучасних підприємств. Питання техноестетікі грають не останню роль для працівників підприємства, впливають на настрій людей і їх відношення до організації, в якій вони проводять чималу частину часу.

Рішення всіх цих питань полягає в розробці програми чітких і конкретних пропозицій щодо виведення системи очищення стічних вод підприємства на сучасний якісний рівень. Тезово таку програму можна описати таким чином:

  • проведення незалежного технічного і технологічного обстеження існуючих каналізаційних очисних споруд підприємства з метою проаналізувати і оцінити їх поточний технічний стан, технологічну ефективність їх роботи, виявити проблеми та визначити причини невідповідності параметрів, закладених в проекті, і реальних даних і розробити заходи щодо досягнення необхідної ефективності роботи діючих споруд;

  • здійснення власними силами на підставі висновків і рекомендацій оптимізаційних заходів з налагодження роботи існуючих очисних споруд, що дозволить досягти ефективності їх роботи, близькою до максимально можливої;

  • якщо ці заходи не призводять до результату, що задовольняє вимогам сьогоднішнього (і завтрашнього) дня (а найчастіше це так і є, і причини цього - застаріле обладнання, застаріла технологічна схема, межа проектної потужності, застаріле конструктивне виконання і ін.), необхідно запропонувати власнику (керівництву) підприємства принципово розглянути (і закласти в перспективний бюджет підприємства) питання про реконструкцію / будівництво каналізаційних очисних споруд підприємства.

Реконструкція (або нове будівництво) - довгий процес, що вимагає серйозного фінансування. Навіть після прийняття позитивного принципового рішення з даного питання на час реалізації процесу реконструкції потрібно забезпечити максимально ефективну роботу очисних споруд, тому вищевикладені заходи в будь-якому випадку необхідні і свідомо економічно виправдані.

У розробці пропозицій по реконструкції (або будівництва нових) каналізаційних очисних споруд ініціатива і провідна роль повинна, на наш погляд, належати інженеру-еколога, інженеру-технологу і керівнику служби експлуатації. І тут найважливіше - вибір технологічної схеми очищення стічних вод і на її основі - технологічне, технічне і конструктивне проектування сучасних очисних споруд з урахуванням всіх значущих чинників, а саме:

  • величина капітальних витрат;

  • величина майбутніх експлуатаційних витрат;

  • збільшення продуктивності споруд без додаткових площ забудови;

  • питання утилізації (комерційного використання) осаду;

  • питання повторного використання очищеної води на підприємстві;

  • питання зменшення розмірів санітарно-захисної зони;

  • техноестетіка і привабливий дизайн очисних споруд.

Слід особливо підкреслити, що при оцінці капітальних витрат на реконструкцію та майбутніх експлуатаційних витрат первинний вибір технології, технологічної схеми і інжинірингових рішень. Сучасні технології біологічного очищення стічних вод [2] , Реалізовані і які отримують в останні роки все більше визнання у служб експлуатації, дозволяють значно вигравати в економічних результатах.

ДО ВІДОМА

Сучасні технології очищення стічних вод відповідають основним вимогам, що пред'являються до очисних споруд:

  • стабільне забезпечення необхідної якості очищених вод;

  • зменшення обсягів і, відповідно, площ, відведених під очисні споруди;

  • мінімізація кількості осадів стічних вод;

  • скорочення енерговитрат;

  • вирішення проблеми неприємних запахів;

  • сучасні рішення техноестетікі.

Однією з таких сучасних технологій є технологія FBAS (біомаса, прикріплена на фіксованій завантаженні). Зупинимося докладніше на описі цієї технології, в т.ч. її переваг в порівнянні з традиційною технологією ASP ( «аеротенк + вторинний відстійник»), прикладах конструктивної реалізації очисних споруд, що працюють за технологією FBAS.

ТЕХНОЛОГІЯ FBAS

При реалізації на промислових спорудах технологій видалення біогенних елементів обсяг аеротенків повинен бути в 1,7-2,5 рази більше обсягу аеротенків при використанні старих технологій, спрямованих тільки на окислення органічних сполук. Це пояснюється тим, що для видалення крім органічних речовин сполук азоту та фосфору в аеротенках повинні бути створені умови для культивування і підтримки необхідних умов для мікроорганізмів, що реалізують процеси окислення амонійного азоту до нітритів і потім нітратів, відновлення окислених форм азоту (нітритів і нітратів) до газоподібного азоту, і (в схемах біологічного видалення фосфору) фосфораккумулірующіх мікроорганізмів, що відповідають за видалення з системи фосфору.

На рис. 1 і 2 наведено схеми аеротенків, що працюють за технологією окислення тільки органічних сполук і за технологією окислення органічних речовин, біологічного видалення азоту (нітріденітріфікаціі) і хімічного осадження фосфору (ПО - первинний відстійник, ВО - вторинний відстійник).

1 і 2 наведено схеми аеротенків, що працюють за технологією окислення тільки органічних сполук і за технологією окислення органічних речовин, біологічного видалення азоту (нітріденітріфікаціі) і хімічного осадження фосфору (ПО - первинний відстійник, ВО - вторинний відстійник)

При плануванні споруд, що реалізують технології видалення біогенних елементів, обсяг зони денітрифікації розраховують на основі швидкості денітрифікації та кількості нітритів, яке необхідно відновити для досягнення необхідної якості очищення. Розрахунок обсягу зони нітрифікації розраховують виходячи з необхідності забезпечення в аеротенках певного значення аеробного віку активного мулу.

Аеробний вік активного мулу (Ваер) являє собою відношення кількості біомаси, що знаходиться в аеробній зоні, де реалізуються процеси нітрифікації, до кількості активного мулу, що відводиться із системи:

Ваер = аеро × V аеро) / (Q ІАІ × Х ІАІ),

де Х аеро - доза активного мулу в аеробній зоні аеротенках;

V аеро - обсяг аеробного зони аеротенках;

Q ІАІ - витрата надлишкового активного мулу;

Х ІАІ - доза надлишкового активного мулу.

При проектуванні споруд мінімальний аеробний вік активного мулу розраховується з урахуванням якісних характеристик надходять на біологічне очищення стічних вод, температури в аеробній зоні аеротенках та вимог по амонійного азоту і азоту нітритів в очищеній воді. Розрахунковий мінімальний вік активного мулу при цьому в кілька разів більше, ніж вік активного мулу, необхідний для реалізації процесів тільки окислення органічних сполук, що веде до відповідного збільшення обсягу аеробного зони аеротенках.

Необхідно відзначити, що при експлуатації навіть коректно спроектованого споруди підтримання необхідного аеробного віку активного мулу не завжди є здійсненним завданням. При залповому скиданні на очисні споруди висококонцентрованих стічних вод спостерігається підвищений приріст активного мулу. Для запобігання підвищеного виносу зважених речовин з вторинних відстійників служби експлуатації змушені збільшувати витрати надлишкового активного мулу. При цьому, як видно з вищенаведеної формули, відбувається різке зниження значення аеробного віку активного мулу (так званий «зрив аеробного віку активного мулу»), що призводить до вимивання з системи нитрифицирующих мікроорганізмів і, як наслідок, до зриву процесу нітрифікації. Відновлення необхідного аеробного віку активного мулу і якості очищеної води по амонійного азоту і азоту нітритів займає мінімум 2-3 тижні. Тобто основною проблемою реалізації процесу нітріденітріфікаціі на спорудах, що працюють за технологією «аеротенк + вторинний відстійник», є забезпечення мінімального для нитрифицирующих мікроорганізмів значення аеробного віку активного мулу. Убезпечити себе від виникнення ситуації зриву аеробного віку активного мулу службам експлуатації не представляється можливим.

Дана проблема вирішується при використанні завантаження, на якій культивується біомаса. В цьому випадку мікроорганізми, які беруть участь в процесах нітрифікації, прикріплюються до завантаження, що знаходиться в аеротенках, і підвищений їх приріст в зв'язку з залповим надходженням висококонцентрованих стічних вод не веде до зриву аеробного віку активного мулу і концентрація амонійного азоту та азоту нітритів в очищеній воді стабільно підтримується на заданому рівні.

Реалізація технології FBAS дозволяє збільшити кількість біомаси в 3-5 разів у порівнянні з технологією ASP, при якій біомаса (активний мул) знаходиться в підвішеному стані; збільшення концентрації біомаси в аеротенках веде до суттєвих збільшень обсягів вторинних відстійників. Доза активного мулу 2,0-3,5 г / л розраховується з оптимуму сумарного обсягу аеротенків і вторинних відстійників. В технології FBAS даної проблеми не існує, що дозволяє підтримувати кількість біомаси по сухому вазі до 10-16 г / л.

НА ЗАМІТКУ

Реалізація технології FBAS дозволяє відмовитися від вторинних відстійників і зменшити обсяги аеротенків в 3-5 разів.

Застосування технології FBAS в реакторах-витискувачі, якими є основна частина аеротенків, експлуатованих в Росії, дозволяє в кожній зоні аеротенках культивувати співтовариство мікроорганізмів, оптимальне для стічної води, що знаходиться в даній точці. Тобто співтовариство мікроорганізмів на завантаженні в аноксидних зоні, що реалізують процес денітрифікації, відрізняється від співтовариства мікроорганізмів, що виросли на завантаженні в аеробній зоні і реалізують процес нітрифікації. При цьому на початку, середині і наприкінці аеробного зони співтовариства мікроорганізмів також різняться. Це відноситься і до зони денітрифікації. Розподіл мікроорганізмів відповідно до якості стічної води по довжині споруди (рис. 3) призводить до істотного збільшення окислювальної потужності споруди в цілому і, як наслідок, до зниження обсягів споруди і підвищенню стабільності та якості очищення.

3) призводить до істотного збільшення окислювальної потужності споруди в цілому і, як наслідок, до зниження обсягів споруди і підвищенню стабільності та якості очищення

FBAS-технологія використовує як синтетичну стаціонарну завантаження, так і частково коріння рослин (рис. 4), які, з одного боку, є натуральною стаціонарної завантаженням, а з іншого - використовують органічні сполуки, а також сполуки азоту і фосфору в якості поживних речовин. Це дозволяє ще більше інтенсифікувати біохімічні процеси очищення.

Це дозволяє ще більше інтенсифікувати біохімічні процеси очищення

Резюмуємо переваги технологічного рішення FBAS перед традиційною технологією ASP, викладені вище:

  • висока стійкість до різких змін параметрів стічних вод;

  • значне зменшення обсягу очисних споруд і, відповідно, площі забудови, що скорочує капітальні витрати на реконструкцію / будівництво;

  • скорочення експлуатаційних витрат (енерговитрати і витрати на утилізацію меншої кількості утворюється осаду) завдяки високій дозі та віком активного мулу;

  • можливість конструктивної реалізації очисних споруд у вигляді компактного закритого комплексу, що вирішує проблему неприємних запахів.

На рис. 5 представлені економічні дані порівняння очисних споруд, що працюють за технологією FBAS і традиційною технологією ASP.

Крім технологічних переваг підкреслимо важливість привабливого зовнішнього вигляду комплексу очисних споруд, який органічно вписується в загальний Технодизайн території сучасного підприємства. Конструктивна реалізація очисних споруд по FBAS-технології змінює склалося уявлення про їх зовнішній вигляд. Своєрідний «ботанічний сад» (рис. 6) може стати екологічною візитівкою підприємства.

У компактному єдиному закритому комплексі розташовуються всі основні технічні та технологічні компоненти комплексу очисних споруд:

  • приміщення механічної очистки;

  • контейнери для вивозу осаду;

  • приміщення повітродувок;

  • кімната управління, комп'ютер з оригінальним програмним забезпеченням для моніторингу та управління процесом очищення;

  • приміщення для обладнання мікрофільтрації;

  • мулонакопичувач і обладнання для зневоднення осаду;

  • приміщення «парника», де розташована послідовність біореакторів.

Таке техноестетіческое виконання, крім привабливого зовнішнього вигляду «ботанічного саду», в рази зменшує площу санітарно-захисної зони і прекрасно вписується як в міський пейзаж, так і в пейзаж промислової забудови. Приклади реалізованих об'єктів наведені на рис. 7.

Таким чином, сучасні технології очищення стічних вод і реалізовані на їх основі каналізаційні очисні споруди на промисловому підприємстві повинні відповідати таким критеріям: стабільне забезпечення необхідної якості очищеної води і привабливість зовнішнього конструктивного виконання.

ВИСНОВКИ

На підставі всього вищесказаного можна зробити наступні висновки:

1. Експлуатація застарілих споруд очистки стічних вод супроводжується великими експлуатаційними витратами і не відповідав сучасним вимогам до якості очищеної води. Крім того, такі споруди не дозволяють повторно використовувати даний ресурс.

2. Вибір сучасної технологічної схеми очищення стічних вод є первинним і основним питанням при прийнятті рішення про інвестиції в реконструкцію / будівництво каналізаційних очисних споруд.

3. У порівнянні з традиційним технологічним рішенням впровадження сучасних технологій дає відчутну економію як капітальних, так і наступних експлуатаційних витрат.

4. Час повернення інвестицій в реконструкцію / будівництво каналізаційних очисних споруд безпосередньо залежить від вибору сучасної енергоефективної технології, що забезпечує задану якість очищеної води, і економічно грамотної подальшої експлуатації.

5. Сучасні очисні споруди, що забезпечують необхідну якість очищення стічних вод і мають привабливий зовнішній виконання, можуть стати екологічною візитівкою підприємства.

[1] Про контроль за якістю стічних вод див .: О.А. Ситникова. Виробничий контроль за обсягом і якістю стічних вод, що надходять в міську каналізаційну мережу // Довідник еколога. 2013. № 3. С. 12-18.

[2] Про впровадження біологічних технологій очищення стічних вод див .: Н.Ю. Большаков. Математичне моделювання та впровадження ефективних біотехнологій очищення стічних вод від азоту і фосфору на діючих очисних спорудах каналізації // Довідник еколога. 2013. № 7. С. 81-89.

С.В. Харькін, директор компанії «Архітектура Водних Технологій» (м.Москва)

© 2008 — 2012 offroad.net.ua . All rights reserved. by nucleart.net 2008