Cовершенствование технологий очистки сточных вод

Анализ состояния водных объектов показывает, что практически все водные источники, как поверхностные, так и подземные, подвергаются антропогенному и техногенному воздействию, хотя и с различной степенью интенсивности.

Основным источником загрязнений является сброс сточных вод. По данным Государственного водного кадастра, в 2003 г . в поверхностные водные объекты было сброшено 19 млрд м³ загрязненных сточных вод, что составляет 36,2% от общего объема стоков.

Значительные объемы загрязненных (недостаточно очищенных либо вовсе без очистки) сточных вод сбрасываются пред приятиями промышленности, жилищно-коммунального и сельского хозяйства. В промышленности основными загрязнителями водных объектов являются предприятия химической, нефтехимической и целлюлозно-бумажной отраслей.

На предприятия жилищно-коммунального хозяйства приходится более 80% от общего объема сброса таких загрязняющих веществ, как фосфор общий (85,4%), азот аммонийный (83,3%), нитраты (82,0%), азот общий (77,4%).

Наибольшую сложность в биологической очистке сточных вод представляет достижение нормативных требований на сброс в водоемы. Чтобы обеспечить нужную степень очистки, необходимо применять современные высокоэффективные технологии и оборудование.

Поэтому основные усилия научно-производственных природоохранных фирм направлены на совершенствование существующих технологий очистки сточных вод с целью обеспечения требований российских экологических стандартов.

Предлагаемое АО «КРЕАЛ» оборудование включает пористые и перфорированные трубчатые аэраторы.

Пористые аэраторы выполняются в виде трубы из стеклоткани, пропитанной композицией из термореактивных смол с последующей ее полимеризацией и имеющей упорядоченную микропористую структуру с заданным расстоянием между порами. Они обеспечивают мелкопузырчатую аэрацию с высокой эффективностью массопередачи кислорода из воздуха в воду.

Перфорированные аэраторы используются как перемешивающие устройства для создания в аэротенке аноксидных зон, необходимых для удаления нитратов в процессе денитрификации. Они изготавливаются из тех же материалов и имеют те же размеры, что и пористые трубчатые аэраторы, но стенки перфорированных аэроторов непроницаемы для воздуха и содержат отверстия. Эффективность массопередачи кислорода в 3-3,5 раза ниже, чем у пористых аэраторов. При низкой интенсивности аэрации (2-2,5 м³ /м²/ч) это позволяет создавать в аэротенке практически бескислородные условия (С0< 0,05 мг О2/л), необходимые для реализации современных биотехнологий очистки от азота и фосфора.

Размещение аэраторов в аэротенках производится в составе аэрирующих модулей, которые располагаются в несколько рядов с интервалом до 1,1 м , образуя широкую аэрируемую полосу, соответствующую ширине аэрируемого сооружения, что дополнительно повышает эффективность использования кислорода и позволяет поддерживать активный ил во взвешенном состоянии даже при низкой интенсивности аэрации (до 2 м³/ч воздуха на 1 м² площади поверхности аэротенка).

Изменение шага между аэраторами и интервала между модулями дает возможность изменять интенсивность аэрации в широком диапазоне, обеспечивая в аэротенке оптимальный кислородный режим.

Образованная таким образом система аэрации делает возможным создание в аэротенке аэробных, аноксидных и анаэробных зон с помощью двух типов аэраторов «КРЕАЛ» и различной интенсивности аэрации. На этой основе разработаны и успешно внедряются технологии очистки сточных вод технологии очистки сточных вод от азота и фосфора (технологии нитри- денитрификации и биологической дефосфатации) при одновременном сокращении расхода воздуха на аэрацию.

Компания «КРЕАЛ» — одна из первых фирм, взявшихся за реконструкцию аэротенков очистных сооружений Санкт-Петербурга с целью повышения эффективности биологической очистки и снижения затрат на нее.

За период с 1994 по 2004 г. выполнена на реконструкция очистных сооружений Центральной станции аэрации, Северной станции аэрации, гг. Пушкина, Колпино, Кронштадта, Петродворца и других с внедрением системы мелкопузырчатой аэрации на базе аэраторов «КРЕАЛ» и технологии нитриденитрификации и биологической дефосфатации. В результате существенно улучшено качество очищенных сточных вод и сокращены затраты на аэрацию. В частности:

• На Центральной станции аэрации (производительностью 1,5 млн м³/сут) модернизация существующей аэрационной системы позволила вдвое сократить расход сжатого воздуха и почти в 2 раза уменьшить сброс азота, достигнув требований ХЕЛКОМ (10 мг/л);
• На Петродворцовой станции аэрации в результате внедрения аэрационной системы «КРЕАЛ» общий расход воздуха на аэрацию сокращен в 1,26 раза при одновременном увеличении концентрации кислорода в очищенной воде в 3,7 раза и снижении сброса азота (сброс аммонийного азота снижен в 8,2 раза; нитритного — в 2,9 раза).

В начале 2005 г . на Центральной станции аэрации внедрена новая технология, разработанная АО «КРЕАЛ». Она предназначена для эффективной биологической очистки сточных вод от азота и фосфора и имеет ряд особенностей по сравнению с традиционной технологией нитриденитрификации и биологической дефосфотации:

• Вместо перемешивающих устройств и циркуляционных насосов (оборудование западных компаний) используются перфорированные аэраторы «КРЕАЛ» и высокопроизводительные эрлифты;

Вначале эта технология была внедрена только в одной из шести секций аэротенка первой очереди схемы нитриденитрификации и биологической дефосфотации. Даже такое частичное усовершенствование увеличило степень очистки от фосфатов с 10 до 30-40% по всей первой очереди очистных сооружений ЦСА при одновременном обеспечении нормативного сброса азота и сокращении расхода воздуха на аэрацию более чем на 20%.

Нормативная очистка сточных вод от взвешенных и органических веществ невозможна без доочистки стоков на фильтрах с зернистой загрузкой. Фирмой «КРЕАЛ» предложено принципиально новое технологическое решение, предусматривающее вместо строительства отдельных дорогостоящих сооружений до очистки реконструкцию существующих вторичных отстойников в отстойники-фильтры.

Это решение предусматривает размещение (в проточной зоне отстойника) фильтра с плавающей зернистой полимерной загрузкой, работающего в режиме медленного безнапорного фильтрования, с периодической промывкой загрузки без перерыва в подаче сточных вод. Разработанная конструкция «отстойник-фильтр» успешно реализована в промышленном масштабе на очистных сооружениях производительностью 120 тыс. м³/сут одного из предприятий целлюлозно-бумажной промышленности — Соликамского ЦБК. Размещение во вторичных радиальных отстойниках диаметром 40 м фильтров с плавающей зернистой полимерной загрузкой позволило в 5 раз снизить содержание взвешенных веществ в очищенных сточных водах без увеличения эксплуатационных расходов и при капитальных затратах в 10 раз ниже, чем в случае строительства отдельной фильтровальной станции.

Рассмотренные выше технологии нашли применение в модульных, блочно-модульных и сборных установках типа БТФ и широко используются на городских очистных сооружениях. Разработаны различные модификации установок в зависимости от состава сточных вод и климатических условий.

Модульные установки производительностью от 10 до 150 м³/сут отвечают современным гигиеническим нормам и предназначены для очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод до требований на сброс в водоемы хозяйственно-питьевой, культурно-бытовой и рыбохозяйственной категорий водопользования.

Базовая модель установки БТФ обеспечивает механо-биологическую очистку, фильтрационную доочистку и обеззараживание сточной воды. Вода очищается от грубодисперсных взвешенных и эмульгированных примесей в отстойнике, который одновременно служит уплотнителем образующегося осадка, откачиваемого эрлифтом на обработку. Основная часть растворенных органических веществ, азот и фосфор удаляются из стоков в биореакторе с плоскостной загрузкой, который может работать в режиме биотенка или затопленного аэрофильтра.

В режиме биотенка происходит непрерывная откачка осадка из вторичного отстойника на вход установки, и в биореакторе наряду с биопленками развивается активный ил. При низком содержании в стоках органических веществ используется режим затопленного аэрофильтра, при котором откачка идет периодически, и осадок задерживается в первичном отстойнике, не поступая в биореактор. Соответственно активный ил практически отсутствует, биологическую очистку обеспечивают только микроорганизмы биопленок. Доочистка стоков осуществляется в отстойнике-фильтре, а обеззараживание — на установках ультрафиолетового облучения. При необходимости установка БТФ комплектуется модулем обработки осадка. При объеме сточных вод свыше 150 м³/сут из отдельных модулей собираются блочно-модульные очистные сооружения.

Научно-исследовательский подход к совершенствованию технологий очистки сточных вод позволяет разработкам компании «КРЕАЛ» находить широкое применение в различных регионах России на очистных сооружениях предприятий ЖКХ, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности.

Е. М. Крючихин, А. Н. Николаев, Н. А. Жильникова, Н. Ю. Большаков

АО «КРЕАЛ»

Статья опубликована в журнале «Экология производства» №9, 2005 г.