ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ МОДЕРНИЗАЦИИ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ СТОЧНЫХ ВОД И АНАЛИЗ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

АННОТАЦИЯ

Экологическое загрязнение от сточных вод привлекает большое внимание во всём мире. В статье исследованы технологии модернизации очистных сооружений сточных вод и их эксплуатационная эффективность. На примере одного из очистных сооружений Лоэхэ описаны технологическая схема очистки, качество входных и выходных вод, а также подробно изложены технология и ход модернизации.

Ключевые слова: очистные сооружения сточных вод, модернизация, сследование технологий, ксплуатационная эффективность.

1 Введение

Очистка сточных вод имеет важное социальное значение для жизнедеятельности населения. С развитием социально-экономического уровня объемы бытовых и промышленных сточных вод постоянно увеличиваются, что обусловливает сложность задач по борьбе с загрязнением водной среды. В настоящее время сохраняются проблемы неполноты развития канализационных сетей, а также нестабильного соответствия качества очистки нормативным требованиям на сооружениях централизованной очистки сточных вод. На примере одного из очистных сооружений города Лоохэ показано, что модернизация очистных сооружений играет ключевую роль в решении задач водоочистки, позволяет обеспечить сплошное покрытие территории канализационной сетью и гарантировать стабильную работу централизованных очистных сооружений с соблюдением действующих нормативов сброса.

2 Описание технологической схемы очистных сооружений сточных вод

2.1 Общие сведения о технологии одного из очистных сооружений города Лоохэ

По механизму воздействия методы очистки сточных вод делятся на три группы: физические, химические и биологические. Физические методы основаны на удалении взвешенных загрязнителей за счёт физического воздействия; к наиболее распространённым сооружениям относятся решётки, аэрируемые пескоуловители, отстойники и др. К основным химическим методам относятся окислительно-восстановительный метод, нейтрализация, электродиализ и другие. Биологические методы включают технологию активного ила, SBR, A₂/O и другие разновидности.

Производительность одного из городских очистных сооружений сточных вод города Лоохэ составляет 40 000 м³/сутки. В качестве основного метода вторичной биологической очистки применяется модифицированная технология MSBR. Технологическая схема включает горизонтальный пескоуловитель, модифицированный реактор периодического действия MSBR и ультрафиолетовое обеззараживание сточных вод.

Система онлайн-мониторинга качества сточных вод включает онлайн-анализатор ХПК, аммиачного азота, водородного показателя pH, общего азота и общего фосфора. На входе и выходе очистных сооружений организованы пункты контроля. По данным наблюдений проводится комплексный анализ качества воды; отбор проб выполняется каждый час. Автоматическое измерение и анализ показателей осуществляются системой онлайн-мониторинга, полученные данные передаются в систему управления очистных сооружений и государственным природоохранным органам, обеспечивая достоверную и оперативную информацию о процессе очистки.

2.2 Характеристики принимаемых сточных вод

По данным онлайн-контроля притока сточных вод максимальный суточный объём приёма составляет 98,0% от проектной производительности, минимальный – 54,8%, среднегодовая эксплуатационная нагрузка – 86,3%. Среднесуточный приток составляет 29044,4т, режим поступления воды в целом стабильный.

За период с января по декабрь 2018 года среднемесячные концентрации загрязнителей на входе сооружений имели следующие пределы:ХПК – от 115мг/л до 371мг/л;БПК₅ – от 11,8мг/л до 333мг/л;взвешенные вещества – от 18мг/л до 947мг/л;аммиачный азот – от 8,93мг/л до 82,76мг/л;общий фосфор – от 0,59мг/л до 7,14мг/л;общий азот – от 9,11мг/л до 18,4мг/л.Основные показатели загрязнений в целом соответствуют нормативам приёма сточных вод[1,c.122].

В настоящее время допустимые концентрационные нормативы поступающих сточных вод на очистные сооружения составляют: ХПК – 400 мг/л, БПК5 – 160 мг/л, аммиачный азот – 30 мг/л, общий азот – 40 мг/л, общий фосфор – 4,0 мг/л.

2.3 Анализ качества воды на выходе очистных сооружений

На выпуске очистных сооружений установлено оборудование онлайн-контроля для наблюдения за показателями pH и ХПК очищенных стоков с целью соблюдения нормативов сброса.При превышении концентрации загрязнителей автоматически перекрывается запорная арматура, сточные воды перекачиваются в сборный резервуар для повторной очистки до полного соответствия нормативным требованиям.

Таблица 1.

Нормативы качества сбросных вод очистных сооружений сточных вод

В октябре 2018 года система онлайн-мониторинга качества воды очистных сооружений выявила сильные колебания лабораторных показателей качества сточных вод, отдельные значения которых превышали нормативы качества сбросных вод очистных сооружений. Технический персонал предприятия провёл анализ полученных данных и проверку технологического оборудования, в результате чего определены средние значения показателей воды на выходе: средняя концентрация ХПК – 13,53мг/л, взвешенных веществ – 6,39мг/л, общего азота – 10,18мг/л, общего фосфора – 0,25мг/л, аммиачного азота – 2,16мг/л. Было установлено, что показатели взвешенных веществ и аммиачного азота превышали действующие нормативы сброса. В связи с этим на очистных сооружениях проведена модернизация с оптимизацией технологической схемы очистки сточных вод[2].

3 Исследование модернизации очистных сооружений сточных вод

3.1 Технологическая схема проекта модернизации

При реализации проекта модернизации при сохранении основной технологической схемы с учётом фактических условий работы очистных сооружений дополнительно введён блок глубокой очистки по схеме «микрофлокуляция + фильтрация с денитрификацией + обеззараживание», что позволяет повысить степень удаления взвешенных веществ и аммиачного азота. Обработка избыточного ила осуществляется по схеме уплотнение – механическое обезвоживание с последующим вывозом за пределы территории объекта для утилизации.

3.2 Планировочное размещение зданий и сооружений проекта реконструкции

В условиях крайне ограниченной земельной площади при реализации реконструкции невозможно размещать отдельные технологические сооружения по стандартной схеме, поэтому принято решение о совместном строительстве части объектов. В первую очередь совместно размещены промежуточная насосная станция подъёма воды, глубинный фильтр, резервуар чистой воды, резервуар сточных вод и помещение установки промывки фильтров. Во вторую очередь основное сооружение модернизации – денитрификационный глубинный фильтр – размещено на резервной земельной площади к востоку от высокоплотного отстойника.

3.3 Модернизация блока глубокой очистки

Для приведения качества очищенных стоков в соответствие с нормативами сброса необходимо после вторичной биологической очистки организовать блок глубокой очистки, обеспечивающий дополнительное удаление азота, фосфора, взвешенных веществ и других загрязнителей.

Существует широкий выбор технологических схем глубокой очистки в зависимости от поставленных целей и требований к качеству воды. В рамках проекта модернизации принята последовательность технологических этапов: микрофлокуляция (флокуляция) – фильтрация с денитрификацией – обеззараживание – сброс очищенных вод, позволяющая значительно повысить эффективность удаления взвешенных веществ и аммиачного азота. В качестве фильтрующего сооружения используется денитрификационный глубинный фильтр, обладающий рядом существенных преимуществ.

На поверхности фильтрующей загрузки формируется биоплёнка; подача дополнительного углеродного источника на входе в фильтр обеспечивает высокую эффективность биологической денитрификации. Технология также обеспечивает хорошее удаление фосфора и взвешенных веществ, при этом содержание взвешенных веществ в очищенной воде стабильно поддерживается ниже 5мг/л. Денитрификационные глубинные фильтры обычно выполняются по конструкции из фильтрующих кирпичей, что превосходит технику длинностержневых фильтрующих насадок и плит, снижает объёмы монтажных и ремонтных работ. Расход воды на обратную промывку фильтров невелик и составляет всего 2–4% от производительности. Глубинный фильтр допускает режим микрофлокуляционной фильтрации, что позволяет отказаться от сложной системы коагуляции и осаждения и сократить капитальные вложения. Кроме того, данная технология отличается гибкостью эксплуатации, относительно низкими инвестициями и эксплуатационными расходами, а также накопленным положительным опытом эксплуатационного управления.

В качестве метода обеззараживания применено ультрафиолетовое облучение, которое характеризуется высокой эффективностью обеззараживания, коротким временем воздействия, низкой опасностью эксплуатации и отсутствием вторичного загрязнения. Применяемая схема «микрофлокуляция – денитрификационная фильтрация – обеззараживание – сброс стоков» обеспечивает высокую степень удаления взвешенных веществ, ХПК, аммиачного азота и других показателей, гарантируя соответствие качества очищенных стоков действующим нормативам сброса.

4 Итоги

После реализации мероприятий по модернизации по данным системы онлайн-мониторинга качества воды средняя концентрация ХПК в сбросных водах составила 74мг/л, взвешенных веществ – 2,7мг/л, общего азота – 7,4мг/л, общего фосфора – 0,06мг/л, аммиачного азота – 0,09мг/л. Все контролируемые показатели загрязнителей на общем выпуске очистных сооружений соответствуют нормативам качества сбросных вод, что подтверждает высокую эффективность проведённой модернизации.

Список литературы:

1. Чжоу Ялян, Хуан Дунюэ. Оптимизация работы технологий модернизации городской станции очистки сточных вод на юге Китая / Чжоу Ялян, Хуан Дунюэ // Китайское водоснабжение и водоотведение. 2020. № 8. С. 121–126.
2. Ван Цяохун. Исследование технологий модернизации станций очистки сточных вод / Ван Цяохун // Комплексное использование ресурсов Китая. 2020. № 8.