Новый подход к повышению качества очистки хозяйственно-бытовых сточных вод

Жуков И.В., Казаков А.В.
Северо-Западный государственный заочный технический университет,
Россия, г. Санкт – Петербург

Расширением масштабов производства любого производства, неизбежно приводит к образованию различных видов отходов, а ограничение негативного антропогенного воздействия на окружающую среду и рациональное использование природных ресурсов рассматривается в настоящее время большинством стран, как важнейшая экологическая и экономическая проблема.

В последние годы фактическое состояние многих водоемов существенно ухудшилось при общем возрастающем дефиците чистой воды. Кроме того, вода является компонентом большинства промышленных технологий и энергетических установок, поэтому основными источниками загрязнений водоемов и водостоков являются сточные воды промышленных предприятий. Следовательно, требуется повысить контроль над качеством сточных вод сбрасываемых в естественные водоемы табл. 1.

Нормированный показатель сброса в водоемы биогенных элементов в России

Таблица 1

Биогенные элементы	Нормативы, мг/л
Биогенные элементы	Культурно-бытового водоем	Рыбо- хозяйственных водоем
Азот аммиак (N)	2	0,05
Азот аммонийный (N)	-	0,39
Азот нитритов (N)	0,8	0,02
Азот нитратов (N)	10,2	9,1
Фосфаты (Р)	-	0,2

В задачи ООО «КИНЕФ» входит не только поддержание очистных сооружений в рабочем состоянии, но и совершенствование технологии очистки, замена отдельных узлов, оснащение современным оборудованием. Этот непрерывный процесс направлен на достижение одной цели — улучшение качества очистки сточных вод.

Очистные сооружения канализации предназначены для приема и переработки хозяйственно-бытовых сточных вод города Кириши, поселка Пчева, сточных вод от установки обезвоживания избыточных илов и осадка, а так же от участка по ремонту запорной арматуры предприятия.

В состав очистных сооружений канализации входят следующие узлы очистки:

- механической;

- биологической;

- станция обеззараживания сточных вод;

- доочистки сточных вод на буферных прудах;

- установка по обезвоживанию илов и осадков.

Сооружениям биологической очистки отводится главенствующая роль в общем, комплексе сооружений очистки. В результате процессов биологической очистки сточная вода может быть очищена от многих органических и некоторых неорганических примесей. Процесс очистки осуществляет сложное сообщество микроорганизмов - бактерий, простейших, ряда высших организмов - в условиях аэробиоза, т.е. наличия в очищаемой воде растворённого кислорода. Загрязнения сточных вод являются для многих микроорганизмов источником питания, при использовании которого они получают всё необходимое для их жизни - энергию и материал для конструктивного обмена (восстановления распадающихся веществ клетки, прироста биомассы). Изымая из воды питательные вещества (загрязнения), микроорганизмы очищают от них сточную воду, но одновременно они вносят в неё новые вещества - продукты обмена, выделяемые во внешнюю среду.

Рис.1 Схема очистки хозяйственно-бытовых сточных города Кириши

В результате проведенной реконструкции введены эксплуатацию процессы нитрификации и денитрификации, каждый из аэротенков разделили на 4 секции (зоны дефосфотации, денитрификации и нитрификации).

1-я секция (зона) анаэробная имеет длину коридора - 6,5 м.

2-я секция (зона) анаэробная имеет длину коридора - 6,5 м.

3-я секция (зона) анаэробная имеет длину коридора - 82 м.

4-я секция (зона) аэробная имеет длину коридора - 67 м.

Дефосфатация (включает первую и вторую секции).

Всего три линии дефосфатации. Общий объем камер дефосфатации 1050 м³, в каждой технологической линии 350 м³. Данный объем аэротенка разделен на две следующие друг за другом камеры: 175 м³ + 175 м³ = 350 м³, это соотношение БПК : Р изменяемое и неблагоприятное. Поэтому обеспечивается возможность двухфазной дефосфатации длина каждой камеры 6,5 м. Разделение произведено легкой перегородкой, которая имеет проходное отверстие в нижней ее части 800 х 1500 мм. Проходное отверстие несколько смещено от центра. В каждой из камер установлена погружная мешалка для перемешивания возвратного ила (иловой суспензии после вторичных отстойников) и входящих стоков для приведения массы в однородное состояние. Мешали (миксеры) фирмы KSB, горизонтальные погружные мешалки модель Amamix 400 – 424/48.

В зону дефосфатации вводится иловая суспензия из иловой камеры через три параллельно работающих расходомера. Объем возвращаемой иловой суспензии составляет от 1.33 до 2 Q (объемов поступающего жидкостного потока). Возврат осуществляется в первую камеру дефосфатации. Каждая технологическая линия управляется отдельно.

Денитрификация (третья секция)

После дефосфатации жидкостной поток поступает в камеру денитрификации. Движение жидкостного потока в зоне денитрификации предусмотрено по системе «карусель». Общая длина коридора денитрификации 82 м. Зону денитрификации разделяет перегородка аэротенка, которая имеет сквозные проемы. Размер проема внутри аэротенка составляют 5,87 м. Движение жидкостного потока по кругу направляют погружные мешалки (миксеры). В камере денитрификации установлены восемь погружных мешалок. Мешалки устанавливаются в начале и конце коридора по две штуки с обеих сторон коридора. Модель мешалок фирмы KSB, горизонтальные погружные мешалки модель Amaprop 88 - 1400/4 4 URG/YRG. В камеру денитрификации предусмотрен возврат иловой суспензии из камеры нитрификации (конец коридора нитрификации).

Нитрификация (камера четыре - аэрационная).

После денитрификации биомасса поступает в камеру нитрификации. Разделение этих камер проводится перегородкой с проходным отверстием в ее нижней части с размером 800 х1500 мм. Длина коридора нитрификации 67 м. Камера аэрируемая. Подача и распределение воздуха осуществляется через поперечную донную аэрационную систему с мелко-пузырьковыми соплами (Nopol PIK 300) . По всей длине коридора прокладывается 6 рядов аэраторов (ширина коридора 5,7м.), то есть через 815 мм от центра до центра аэратора или по 0,5 м между «блинами» аэратора. Расстояние от стенки 800 мм с учетом конического днища. Диаметр блина аэратора 300 мм. При необходимости может работать та или иная система. Данный прием позволяет увеличивать или уменьшать дополнительно зону денитрификации. В конце камеры нитрификации установлен рециркуляционный насос, при помощи которого рециркуляционный шлам отводится в начало денитрификационной камеры.

В аэрационном резервуаре установлен датчик растворенного кислорода Endress + Hauser - один датчик на каждый резервуар, всего 3 датчика. Расход воздуха на последнем этапе нитрификации регулируется на основании результатов измерения. Управление производится основной системой автоматизации. Расход воздуха регулируется при помощи автоматического клапана на воздуховоде. На одну рабочую линию предусмотрен один клапан автоматического регулирования, всего 3 клапана. В каждой камере нитрификации устанавливается один датчик измерения рН и температуры. Всего 3 измерительных блока. Управление производится основной системой автоматизации.

Блок вакуумирования ила (BIOGRADEX®).

Вакуумирование осуществляется в каждой технологической линии всего три установки. Пропускная способность каждого блока по стокам и рециркуляционному илу составляет примерно 24000 м³ /сутки. Увеличение пропускной способности предполагается во время периодических остановок одной из линий. В таких условиях, пропускная способность достигнет примерно 36000 м³/сутки с максимальными суточными и почасовыми колебаниями.

Иловая смесь забирается напрямую из камеры нитрификации и после вакуумирования сбрасывается в выходной коридор аэротенка.

Вторичные отстойники (осветление).

Активный шлам и вода после биологической очистки разделяются в круглых резервуарах финишного осветления горизонтального типа. Всего четыре резервуара. Шлам осаждается гравитационно на дно резервуара и чистая вода с поверхности резервуара выводится из процесса через каналы перелива. Возвратный шлам отводится через автоматически регулируемый затвор на участок измерения расхода. Измерение возвратного шлама производится электромагнитными расходомерами - по одному на каждый осветлитель, всего четыре расходомера Endress+Hauser Promag 50W. После измерения расхода возвратный шлам поступает на насосную станцию. При помощи центробежных насосов он поступает на переднюю часть резервуаров дефосфатации.

В результате проведенной модернизации получили следующее:

- аэротенк переведен из режима биологической очистки с нитрификацией в режим нитрификации-денитрификации по схеме с предшествующей денитрификацией и рециклом иловой смеси с выхода зоны нитрификации на вход зоны денитрификации;

- снижена потребность в кислороде (за счет биоокисления части органических веществ не молекулярным кислородом, а нитратами в процессе денитрификации);

- стабилизацию и повышение эффективности очистки, в частности от нитратного азота.

В современной практике применяются различные способы и схемы биологического удаления азота и фосфора, на очистных сооружениях ООО «КИНЕФ» используется «Процесс А₂О». Он подтвердил высокую эффективность и надежность биологического удаления азота и фосфора. Вместе с тем выявлены особенности упомянутой схемы, связанные со средними объемами емкостей и повышенной чувствительностью к рециклам в зону Анокс и возвратного активного ила.

Основой биологической очистки сточных вод является инженерное управление развитием и сохранением полезного биоценоза и в создании надлежащих условий для его существования.

Список литературы

1. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.: АКВАРОС, 2003. – 512 с.

2. Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Зенков В.В., Соловьев Г.С. Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов. - М.: Химия, 1985. - 352 с.

3. Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. Учебное пособие. – М.: Ассоц. строительных вузов, 2006. – 656 с.

4. Проектирование современных комплексов биологической очистки сточных вод Баженов В.И., Денисов А.А. // Экология и промышленность России. - М., февраль, 2009г.

Назад к списку