Анализ альтернативных решений. Анализ альтернативных вариантов СОСК1. 4 Методы очистки городских сточных вод
 Скачать 99.08 Kb.
|
|
4.8.3. Биологическая очистка в аэротенках от органических веществ и азота, с биологическим удалением фосфора Общее техническое описание От БНД принципиально отличается наличием еще одной технологической зоны – так называемой анаэробной. Эта зона часто называется зоной биологического удаления фосфора, хотя сущность процессов в ней прямо противоположна. Данная зона конструктивно может быть расположена как часть прямоугольного аэротенка, либо выделена в отдельную емкость, называемую фосфорным бассейном. В циклических реакторах вместо анаэробной зоны используется анаэробная стадия процесса в едином объеме сооружения. Большая часть схем удаления фосфора реализуют с выполнением стадий нитри- и денитрификации по предвключенной технологии, «карусельной» (циркуляционной) или симультанной технологии. Благодаря наличию указанной зоны технология реализуется благодаря сочетанию четырех микробиологических процессов, осуществляемых одним илом: аэробное окисление органических загрязнений растворенным кислородом. В данном процессе производится двумя различными функциональными группами микроорганизмов. Первая – обычные гетеротрофы, потребляющие различные органические соединения. Вторая – фосфораккумулирующие микроорганизмы (ФАО), способные потреблять только летучие жирные кислоты (ЛЖК). Их специфический механизм запасания энергии в клетках работает за счет накопления в ней полифосфатов в количествах до 20-30 % фосфора от сухого вещества клеток данных бактерий и до 5-7 % от сухого вещества ила в целом; анаэробное поглощение ФАО летучих жирных кислот с преобразованием их во внутриклеточное полимерное соединение, с выделением при этом в жидкую фазу фосфатов. Они выделяются в результате распада полифосфата, дающего клеткам ФАО энергию на поглощение и биохимическую трансформацию ЛЖК. Окисление органических соединений, образующихся в анаэробных условиях, производится позже, при попадании иловой смеси в аэробные условия; аэробное окисление аммонийного азота до нитратов (нитрификация); аноксидное окисление органических загрязнений кислородом нитратов, с восстановлением нитратного азота до молекулярного (денитрификация). Данный процесс может также производится специфическими ФАО. В простейшем виде технология функционирует следующим образом: возвратный активный ил попадает в анаэробную зону, куда поступает сырая сточная вода, затем иловая смесь поступает в блок БНД, после чего на стадию илоразделения. Важным условием эффективного биологического удаления фосфора является предотвращение попадания в анаэробную зону существенных концентраций азота нитратов, так как в их присутствии ЛЖК, находящиеся в сточной воде, будут потребляться не ФАО, а денитрификаторами. Особенностью процесса БНД является весьма существенное содержание азота нитратов в возвратном активном иле – до 6-9 мг/л. В условиях, как правило, невысокой концентрации БПК в сточных водах в России и, соответственно, невысокого содержания ЛЖК вышеописанная технология с подачей возвратного ила сразу в анаэробную зону работает плохо. Для обеспечения низкого содержания нитратов в подаваемом в нее иле его вначале подвергают денитрификации, либо внутри технологии БНД, либо в отдельной зоне. В зависимости от используемой разновидности метода используется подача в анаэробную зону иловой смеси, прошедшей предварительную денитрификацию. С этой целью используют рециркуляционные насосы. Присутствие растворенного кислорода в анаэробной зоне недопустимо. Организация процесса БНД, аэрация и перемешивание производятся аналогично описанию для БНД. Анаэробную зону перемешивают только мешалками. БНДБФ не могут быть эффективно применены на любой ГСВ. Необходимым условием является наличие минимально необходимого соотношения в этой ГСВ величин БПК и общего фосфора. При меньших значениях сточная вода не будет содержать достаточно органического вещества, чтобы его хватило и для денитрификации, и для роста ФАО. Важно также содержание ЛЖК, однако при достаточном количестве БПК на его увеличение можно влиять. При дальнейшей обработке избыточного активного ила с повышенным содержанием фосфора не должно допускаться образование в нем анаэробных условий, и в особенности, при наличии доступного органического вещества, так как в этом случае ФАО в соответствии со своим метаболизмом быстро выделят фосфор. Преимущества для окружающей среды Позволяет удалять органические загрязнения с эффективностью до 96-98 % – до 5-8 мг/л, соединения азота – до 90 %, общий фосфор – до 90 %, фосфор фосфатов – до 95 %. Наряду с удалением органических загрязнений, определяемых по БПК5, удаляет, благодаря физико-химическим взаимодействиям, значительную часть тяжелых металлов. Также окисляет многие специфические техногенные загрязнители, такие как нефтепродукты, СПАВ, а также сероводород. Технология (с использованием технологий обработки и утилизации осадка) позволяет осуществить существенную рекуперацию фосфора из сточных вод. Это имеет важное значение в условиях конечности запасов фосфорных руд. Межсредовые воздействия Аналогичны описанным для БО и БНД, кроме повышенной эмиссии летучих веществ в воздушную среду из анаэробных зон. Не требуя использования реагентов, метод минимизирует образование потенциальных отходов. Повышая удобрительную ценность осадка, технология увеличивает его привлекательность как удобрения. Применимость Метод применим как заключительная стадия очистки на очистных сооружениях от небольших и выше. Причиной ограничений является относительная сложность эксплуатации технологии. Применение метода требует дополнительного объема на 1,5-2 ч пребывания сточной воды, что требует увеличения объема, необходимого для БНД, примерно на 20 %. Затраты на электроэнергию не возрастают. Увеличение количества избыточного активного ила пренебрежимо мало. Метод не может быть рассчитан на достижение концентрации общего фосфора менее 1 мг/л, что соответствует 0,6-0,8 мг/л фосфора фосфатов. На практике достижимы (в отдельные продолжительные периоды) концентрации до 0,2 мг/л. Таким образом, он позволяет достичь практически тех же результатов, что и БНДХФ, но без применения дорогостоящих реагентов. В развитых странах происходит постепенное вытеснение группой технологий БНДБФ методов с химическим осаждением фосфатов. Факторы, влияющие на возможность реализации Один из наиболее сложных методов биологической очистки из находящих массовое распространение. Требует для своей реализации использования дополнительного оборудования (мешалки, насосы рециркуляции). Корректная разработка технологической части проекта и наладка процесса во многих случаях представляют сложность и требуют привлечения квалифицированных специалистов. В отдельные периоды из-за колебаний состава сточных вод, условий эксплуатации, а также субъективных факторов эффективность биоудаления фосфора может снижаться, в эти периоды фосфор фосфатов возрастает до 1,0-1,5 мг/л. Отказ от использования первичного осветления может повысить надежность метода, однако существенно увеличивает объем аэротенков и потребность в электроэнергии. Способность фосфора, биологически поглощенного активным илом, очень быстро выделяться в жидкую фазу при попадании ила в анаэробные условия во избежание формирования на очистных сооружениях мощного рецикла фосфатов накладывает существенные ограничения на проведение процессов обработки осадка и требует применения специальных технологических приемов. Следует отметить, что в процессе анаэробного сбраживания, несмотря на наличие анаэробных условий, выделение биологически поглощенного фосфора не превышает 15-20 %. 4.8.4. Биологическая очистка в аэротенках от органических веществ и азота, с химико-биологическим удалением фосфора Техническое описание Технологические схемы процесса, далее сокращенно именуемого БНДБХФ, отличаются от БНДБФ только добавлением реагента. В дополнение к тому или иному варианту технологии БНДБФ для повышения глубины и надежности удаления фосфора в дополнение к биологической дефосфотации используются реагенты (коагулянты), аналогично БНДХФ. Данный процесс называется биолого-реагентным, или биолого-химическим удалением фосфора. Возможны различные точки введения реагента (описаны выше для БНДХФ). Применимость Использование биолого-химического удаления фосфора применимо при любых масштабах сооружений, так как использование реагента позволяет компенсировать неоптимальное биологическое удаление фосфора. Недостатки метода БНДХФ выражены в этом методе пропорционально доле химического процесса в удалении фосфора. Если разновидность технологии биоудаления фосфора применена правильно и служба эксплуатации уделяет должное внимание биологической составляющей процесса удаления, то на долю химического удаления приходится от 0 % до 25 % общего удаления фосфора. При ошибках в выборе процесса и ненадлежащей эксплуатации доля реагентного удаления достигает 80 %. 4.8.5. Нулевой вариант Нулевой вариант (отказ от деятельности) не возможен в виду глобального ухудшения экологической обстановки в р. Волге. 4.8.6. Вариант, примененный в проекте Проектом предусмотрена технология биологической очистки в аэротенках от органических веществ и азота, с химико-биологическим удалением фосфора, т.к. полным образом обеспечивает требуемое качество очистки, имеет относительно малые капитальные и эксплуатационные затраты. Технологичность Метод применим при любых масштабах сооружений, так как использование реагента позволяет компенсировать неоптимальное биологическое удаление фосфора. Недостатки метода БНДХФ выражены в этом методе пропорционально доле химического процесса в удалении фосфора. Если разновидность технологии биоудаления фосфора применена правильно и служба эксплуатации уделяет должное внимание биологической составляющей процесса удаления, то на долю химического удаления приходится от 0 % до 25 % общего удаления фосфора. Затраты на электроэнергию возрастают не значительно. Увеличение количества избыточного активного ила пренебрежимо мало. Метод может быть рассчитан на достижение концентрации фосфора фосфатов до 0,2 мг/л. Преимущества для окружающей среды Позволяет удалять органические загрязнения с эффективностью до 96-98 %, соединения азота – до 90 %, общий фосфор – до 98 %. Наряду с удалением органических загрязнений, определяемых по БПК5, удаляет, благодаря физико-химическим взаимодействиям, значительную часть тяжелых металлов. Также окисляет многие специфические техногенные загрязнители, такие как нефтепродукты, СПАВ, а также сероводород. Технология (с использованием технологий обработки и утилизации осадка) позволяет осуществить существенную рекуперацию фосфора из сточных вод. Экономичность Требуется значительно меньшее количество реагентов по сравнению с методом химического удаления фосфора, при одинаковой эффективности очистки. Затраты на электроэнергию возрастают не значительно (по сравнению с БНДБФ). Увеличение количества избыточного активного ила пренебрежимо мало. 4.8.7. Варианты технологического оборудования Основными требованиями достижения технологии биологической очистки сточных вод в аэротенках с удалением биогенных элементов являются следующие: обеспечение потребности в кислороде воздуха – определяется системами аэрации и воздуходувными агрегатами; обеспечение перемешивания иловой смеси – определяется системами аэрации и мешалками; обеспечение перекачивания иловой смеси и ила – определяется насосным оборудованием. Системы аэрации. Рассмотрено использование следующих типов: мембранные торообразные, мембранные дисковые, трубчатые полимерные. Проектом предусмотрены мембранные торообразные по следующим причинам: обладают наибольшим коэффициентом массопередачи кислорода при наибольшей производительности, обладают эрлифтным эффектом, за счет чего лучше перемешивают иловую смесь; наилучшим способом приспособлены к автоматическому регулированию подачи воздуха. Система аэрации, предусмотренная проектом, экономична из-за своих расходно-функциональных характеристик. Требует меньше воздуха для обеспечения потребности системы в кислороде. Воздуходувные агрегаты. Рассмотрено использование следующих типов: многоступенчатые, одноступенчатые редукторные, высокоскоростные безредукторные, роторные (винтовые). Проектом предусмотрены высокоскоростных центробежных турбовоздуходувок на воздушном подшипнике. Основные преимущества: высокоскоростные двигатели на постоянных магнитах, аэродинамические подшипники, 100% безмасляная технология, регулировка потока посредством изменения скорости (инвертор), низкий уровень шума и практически отсутствие вибрации, объектно-ориентированная структура продукта (удобное использование, установка и обслуживание), энергосбережение более 30%, продолжительный срок службы. Насосное оборудование. Рассмотрено использование следующих типов: осевые, погружные, погружные «мешалка в трубе». Проектом предусмотрены погружные, погружные «мешалка в трубе». Основные преимущества: компактность, простой монтаж, надежность работы (неприхотливость в обслуживании), возможность регулирования производительности, энергосбережение более 15%, не требуется охлаждение двигателя, продолжительный срок службы. Погружные мешалки. Рассмотрено использование следующих типов: горизонтальные, вертикальные, мешалки-толкатели. Проектом предусмотрены погружные горизонтальные мешалки. Основные преимущества: высокая эффективность перемешивания иловой смеси, простой монтаж, надежность работы (неприхотливость в обслуживании), продолжительный срок службы, энергосбережение более 10%, не требуется охлаждение двигателя. 4.9. Подпроцесс № 7. Подача сжатого воздуха Назначение – обеспечение подпроцесса биологической очистки необходимым количеством кислорода. Для протекания биохимических процессов в аэротенках и затопленных биофильтрах, а также некоторых процессов доочистки, концентрация растворенного кислорода не должна быть менее установленных величин. Для обеспечения биореакторов биологической очистки (аэротенков, затопленных биофильтров) кислородом для проведения процессов окисления загрязнений применимы различные методы: пневматическая, механическая, струйная аэрация и др. Однако на подавляющем большинстве существующих в РФ объектов используется пневматическая аэрация, подразумевающая подачу сжатого воздуха. Для подачи воздуха на дно сооружений необходимо сжать большие объемы воздуха до избыточного давления 0,5-0,8 атм. Так как подача воздуха в аэротенки является основной статьей энергозатрат процесса очистки ГСВ, то важной задачей данного подпроцесса является подача в биореакторы оптимально необходимых объемов воздуха с целью экономии расходуемой энергии. Перечень наиболее распространенного оборудования для подачи воздуха в аэротенки и затопленные биофильтры согласно ИТС 10-2015, Раздел 2.1.2: центробежные нерегулируемые компрессоры (воздуходувки), центробежные регулируемые компрессоры (воздуходувки), компрессоры (воздуходувки) объемного действия. 4.9.1. Центробежные нерегулируемые воздуходувки Краткое описание Воздух, разгоняемый лопатками рабочего колеса, движется от центра к внешнему краю. Попадая в диффузор, он создает в нем давление. Технологические характеристики Высокий КПД. Малая возможность регулирования. Применимость Применимы начиная с небольших ОС. 4.9.2. Центробежные регулируемые воздуходувки Краткое описание Производительность вышеописанной конструкции регулируется при постоянном давлении с помощью направляющих аппаратов с управляемой геометрией на потоке воздуха (на входе и на выходе). Технологические характеристики Высокий КПД. Возможность регулирования расхода до 40% от максимального при небольшой потере КПД. Применимость Применимы начиная со средних ОС. 4.9.3. Воздуходувки объемного действия Краткое описание Вращающиеся парные роторы захватывают, сжимают и передавливают порции воздуха в напорный воздуховод. Технологические характеристики Невысокий КПД. Возможность регулирования расхода до 40% от максимального при небольшой потере КПД. Применимость Применимы начиная со сверхмалых ОС. Использование на ОС выше больших экономически нецелесообразно. 4.9.4. Нулевой вариант Нулевой вариант (отказ от деятельности) неприемлем, СОСК имеют большую потребность в воздухе, а эксплуатация существующих устаревших нерегулируемых агрегатов приводит в высоким затратам электроэнергии. 4.9.5. Вариант, примененный в проекте Проектом предусмотрены центробежные регулируемые турбовоздуходувки. Основные преимущества: высокоскоростные двигатели на постоянных магнитах, аэродинамические подшипники, 100% безмасляная технология, регулировка потока посредством изменения скорости (инвертор), низкий уровень шума и практически отсутствие вибрации, объектно-ориентированная структура продукта (удобное использование, установка и обслуживание), энергосбережение более 30%, продолжительный срок службы. 4.10. Подпроцесс № 8. Отделение очищенной воды от биомассы, вынесенной из биореактора После окончания биохимических процессов очистки в аэротенке необходимо отделить от активного ила очищенную воду, и вернуть основную часть активного ила в аэротенк обратно. После окончания очистки в биофильтре очищенная вода содержит частицы вынесенной отмершей биопленки, которую необходимо отделить и направить на обработку. Для этих обеих целей применяют гравитационное илоразделение. Перечень наиболее распространенного оборудования для илоразделения согласно ИТС 10-2015, Раздел 2.1.2: для отделения биопленки: вторичные отстойники, для разделения иловой смеси: вторичные отстойники, мембранное илоразделение, флотационное иилоразделение. Для вторичных отстойников используются все конструкции отстойников, описанные для подпроцесса №5. Применяется практически на всех ОС. Существенное отличие – могут применяться как илоскребы, так и илососы. Остаточное содержание взвешенных веществ в очищенной воде – не более 15 мг/л. Илоразделение в отдельно расположенных вторичных отстойниках не является обязательным. Этот же процесс осуществляют в зонах отстаивания, встроенных в единый аэротенк-отстойник, что позволяет отказаться от использования систем сбора осевшего ила, и, в ряде случаев, его рециркуляции. Этот принцип использован в различных конструкциях компактных установок. В современных технических решениях илоразделение интенсифицируется за счет использования взвешенного слоя оседающего ила. Мембранное илоразделение, реализуемое с помощью вакуумной фильтрации очищенной воды через ультрафильтрационные мембраны, реализовано на нескольких ОС ГСВ поселений производительностью до 1000 м3/сут. Флотационное илоразделение также применяется на нескольких объектах. Однако данные о таких объектах в ходе работы над справочником не были получены. В проекте применены вторичные радиальные отстойники по причине высокой производительности ОССК и в связи с тем, что вторичные радиальные отстойники используются на СОСК в настоящее время. Предусмотрена их реконструкция. 4.11. Подпроцесс № 9. Доочистка Применяется для повышения качества очистки сточных вод глубже возможностей биологической очистки по взвешенным веществам, фосфатам, БПК, аммонийному азоту. Основные сооружения, используемые для доочистки, согласно ИТС 10-2015, Раздел 2.1.2: зернистые фильтры; дисковые фильтры; биофильтры; когезионно-окислительные фильтры; биопруды доочистки. На небольшом количестве объектов применяются также такие методы доочистки от взвешенных веществ, как ультрафильтрационные мембраны, дисковые (зажимные) механические фильтры и др. Однако данные о таких объектах отсутствуют. 4.11.1. Зернистые фильтры Краткое описание Очищенная вода фильтруется через слой зернистого загрузочного материала. Загрузка регенерируется (промывается) фильтрованной водой периодически или постоянно (в зависимости от конструкции). Технологические характеристики Достижение концентрации взвешенных веществ не более 5 мг/л. Достижение концентрации фосфора фосфатов не более 0,5 мг/л (при использовании реагента). При эксплуатации зернистых фильтров возникает ряд труднорешаемых проблем, к основным из которых относятся: необратимая кольматация загрузки (с использованием обычных методов промывки); недостаточно эффективная работа дренажных систем; потеря загрузки при водно-воздушной промывке, когда вода и воздух подаются одновременно. Применимость Использование данного типа оборудования применимо при любых масштабах сооружений. 4.11.2. Дисковые фильтры Краткое описание Очищенная вода фильтруется изнутри наружу через тонкую сетку, имеющую ячейки размерами менее 10 микрон, натянутую на диски. Диски постоянно промываются фильтрованной водой под напором, промывная вода отводится. Используют также для снижения концентрации фосфора с добавлением реагента перед фильтрами. Технологические характеристики Достижение концентрации взвешенных веществ не более 5 мг/л. Достижение концентрации фосфора фосфатов не более 0,5 мг/л (при использовании реагента). Применимость Использование данного типа оборудования применимо при любых масштабах сооружений. 4.11.3. Биофильтры Краткое описание Очищенная вода проходит через емкость биофильтра, заполненную загрузкой, на которой происходит развитие биопленки. Емкость может быть незатопленной и затопленной. Для некоторых конструкций затопленного биофильтра периодически проводят регенерацию путем усиленной аэрации. Технологические характеристики Снижение БПК5 до 3,0 мг/л. Достижение концентрации азота аммонийного не более 1 мг/л. Достижение концентрации азота нитритов не более 0,1 мг/л. Применимость Использование данного типа оборудования применимо при любых масштабах сооружений. 4.11.4. Когезионно-окислительные фильтры Краткое описание Очищенная вода проходит через аэрируемую емкость биофильтра, заполненную загрузкой, которая одновременно используется для задержания взвешенных частиц активного ила и развития биопленки. Периодически фильтр подвергают регенерации путем усиленной аэрации. Технологические характеристики Снижение БПК5 до 5,0 мг/л. Достижение концентрации азота аммонийного не более 1 мг/л. (при подаче на фильтр частично нитрифицированной воды с содержанием аммонийного азота не более 3 мг/л) Достижение концентрации взвешенных веществ не более 8 мг/л. Применимость Использование данного типа оборудования применимо при любых масштабах сооружений. 4.11.5. Биопруды доочистки Краткое описание Очищенная вода подвергается естественной биологической доочистке в емкостях, рассчитанных на пребывание в течение как минимум нескольких суток. Аэрация может быть естественной, либо искусственной. При использовании биопрудов с высшей водной растительностью большую роль в очистке играют также процессы фильтрации и биосорбции. Технологические характеристики Снижение БПК5 до 5,0 мг/л. Достижение концентрации азота аммонийного не более 2 мг/л. Достижение концентрации взвешенных веществ не более 8 мг/л. Применимость Использование данного типа оборудования применимо при любых масштабах сооружений. 4.11.6. Нулевой вариант Нулевой вариант (отказ от деятельности) неприемлем, т.к. биологическая очистка без доочистки не способна обеспечит нормативные требования на сброс по таким показателям, как БПК и фосфор фосфатов. 4.11.7. Вариант, примененный в проекте Проектом предусмотрены дисковые фильтры как самый современный и эффективный способ доочистки. Основные преимущества: непрерывная работа; малые потери напора; низкие эксплуатационные расходы; низкая потребляемая мощность; полная автоматизация; меньшие габариты по сравнению с другими методами доочистки; стабильность работы; простота монтажа. 4.12. Подпроцесс № 10. Приготовление и дозирование растворов реагентов Необходим для получения и дозирования в нужном количестве растворов реагентов, применяемых для: интенсификации первичного осветления; удаления фосфора; интенсификации доочистки; обезвоживания осадка; обеззараживания. На СОСК приготовление и дозирование растворов реагентов предусмотрено для химического осаждения фосфатов (коагулянт) и обезвоживания осадкой при сгущении и механическом обезвоживании (флокулянт). Основное оборудование для приготовления и дозирования растворов реагентов согласно ИТС 10-2015, Раздел 2.1.2: растворные баки, насосы-дозаторы растворов реагентов. Все их перечисленных элементов предусмотрены как неотъемлемая часть реагентного оборудования (станции приготовления и дозирования). 4.13. Подпроцесс № 11. Обеззараживание очищенной воды Служит для достижения санитарно-гигиенических требований к сбрасываемой воде по содержанию микробиологических загрязнений. Перечень основного оборудования для обеззараживания согласно ИТС 10-2015, Раздел 2.1.2: – № 11А – системы обеззараживания хлором, – № 11Б – системы обеззараживания гипохлоритом натрия, – № 11В – обеззараживание УФ-облучением. 4.13.1. Варианты технологических схем обеззараживания сточных вод Данные варианты обеззараживания сточных вод определены нормативными документами: СП 32.13330.2018, п.9.2.11.2 Обеззараживание сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, рекомендуется производить ультрафиолетовым излучением. Допускается обеззараживание хлором или другими хлорсодержащими реагентами (хлорной известью, гипохлоритом натрия, получаемым в виде продукта с химических предприятий, электролизом растворов солей или минерализованных вод, прямым электролизом сточных вод и др.) при обеспечении обязательного дехлорирования обеззараженных сточных вод перед сбросом в водный объект. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 10-2015 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов»: Обеззараживание очищенных вод хлором или хлор-реагентами (Раздел 4.2.2.1); Обеззараживание очищенных вод УФ-облучением (Раздел 4.2.2.2). 4.13.2. Обеззараживание очищенных вод хлором или хлор-реагентами Общее техническое описание В очищенную воду дозируется раствор хлора в воде, приготавливаемый в хлораторе в результате испарения жидкого хлора, либо раствор гипохлорита натрия, после чего вода в течение не менее 0,5 ч должна находиться в контактном резервуаре при концентрации растворенного хлора не менее 1,5 мг/л. В качестве источника активного хлора может использоваться привозной или приготовленный на месте гипохлорит натрия. На малых объектах используется хлорная известь. Влияние на окружающую среду Метод обеспечивает обеспечение санитарно-гигиенических требований по обеззараживанию. Одновременно с этим метод наносит прямой и очевидный вред окружающей среде за счет сброса в водный объект обеззараженной воды с остаточным содержанием активного хлора, хлораминов, хлорорганических соединений. Это наносит ущерб всем гидробионтам, а также приводит к накоплению хлорорганических соединений в пищевой цепи и в донных отложениях. Межсредовые воздействия Постоянное воздействие на воздух и почвы, шумовое, тепловое и другие виды загрязнения отсутствуют. Расход электроэнергии небольшой при использовании жидкого хлора, существенный – при получении гипохлорита электролизом. Применимость При любом масштабе сооружений. Жидкий хлор целесообразно применять только на средних и больших сооружениях, гипохлорит может применяться (получаться) на сооружениях любого масштаба. Факторы, влияющие на возможность реализации Использование хлора создает существенные риски отравлений при авариях в системе приема, хранения и дозирования, а также при террористическом нападении. Все хлорсодержащие обеззараживающие реагенты весьма коррозионны. Очищенные сточные воды, в отличие от питьевой воды, характеризуются весьма высоким хлорпоглощением при достижении требуемой величины 1,5 мг/л активного хлора. Существенно, что данный параметр зависит от содержания аммонийного азота в воде (образующего хлорамины), которое может колебаться в широких пределах. Действующие экологические и инженерные требования требуют проведения дехлорирования после хлорирования. Процесс дехлорирования осуществляется введением в хлорированную воду веществ, способных связывать избыточный хлор. В качестве таких веществ можно применять гипосульфит-натрия (серноватисто-кислый натрий Na2S2O3), сернистый газ SO2, сульфит натрия Na2SO3 и др. Для дехлорирования применяют также фильтрование через активированный уголь. На загрузке происходит восстановление активного (растворенного) хлора до аниона Cl, а также сорбируются токсичные продукты хлоролиза органических загрязнений. Ресурс работы угля в таком режиме значительно выше, чем при сорбции органики. Однако, так как поверхность зерен угля после некоторого времени его работы покрывается слоем сорбированных веществ, препятствующих работе фильтра, требуется его промывка водой. Также может потребоваться регенерация горячим щелочным раствором. Сооружения хлорирования с дехлорированием достаточно сложны и требуют квалифицированной эксплуатации. Применимость Согласно технологии НДТ 4з-к (табл.5.3, Раздел 4 ИТС 10-2015), применимость обеззараживания сточных вод хлором и хлор-реагентами:
4.13.3. Обеззараживание очищенных вод УФ-облучением Общее техническое описание Очищенная вода подвергается облучению, проходя рядом с УФ-лампами, помещенных в проницаемые для излучения чехлы. В результате воздействия УФ-излучения (для обеззараживания очищенных сточных вод применяются только лампы низкого давления с длиной волны 254 нм) разрушаются участки ДНК бактерий и патогенных простейших, а также РНК вирусов, что препятствует их размножению. Аппараты УФ-обеззараживания могут быть корпусными (напорными) и канальными (открытыми). Первые применяют до уровня больших сооружений, вторые – на крупных и выше. Преимущества для окружающей среды Метод обеспечивает обеспечение санитарно-гигиенических требований по обеззараживанию без прямого негативного воздействия на окружающую среду. Межсредовые воздействия Воздействия на воздух и почвы, шумовое, тепловое и другие виды загрязнения отсутствуют. Метод требует существенного расхода электроэнергии на работу УФ-ламп (обычно 15 -20% от затрат на аэрацию в аэротенках и до 30% – при полностью оптимизированных, сокращенных энергозатратах на биологическую очистку). Эти затраты не рекуперируемы. Применимость При любом масштабе сооружений. Факторы, влияющие на возможность реализации Сооружения достаточно компактны. Чем меньше содержание взвешенных веществ в очищенной воде, тем ниже энергозатраты на УФ-обеззараживание и выше эффективность метода. При длительной транспортировке обеззараженной воды по каналам (трубопроводам) длиной несколько километров возможен существенный эффект вторичного роста бактерий, в том числе и за счет бактериальных обрастаний на стенках, приводящий к увеличению их содержания свыше санитарных требований. Это обстоятельство должно учитываться при назначении мощности облучения, а также при определении необходимости и выборе метода третичной очистки в зависимости от условий отведения обеззараженной воды в водный объект. Вторичный рост индикаторных бактерий отнюдь не тождественен росту содержания патогенных организмов, подавляющее большинство которых не способно к размножению вне организма человека, однако, данное обстоятельство применительно к УФ-обеззараживанию изучено не достаточно. 4.13.4. Нулевой вариант Нулевой вариант (отказ от деятельности) не возможен в виду глобального ухудшения экологической обстановки в р. Волге. 4.13.5. Вариант, примененный в проекте Обеззараживание гипохлоритом натрия или иными хлорреагентами без дехлорирования – неприменим для СОСК (применим на существующих объектах до больших включительно, 10-40 тыс. м3/сут.). Объект реконструкции относится к категории «крупнейние» и «сверхкрупные». Обеззараживание гипохлоритом натрия или иными хлорреагентами с надлежащим дехлорированием – неприменим, так как требует дополнительно: Строительство контактных резервуаров; Строительство резервуаров дехлорирования сточных вод с системой барботировани воздухом; Реализация станции реагентной обработки. В вязи с отсутствием необходимых площадей и повышением эксплуатационных затрат, данный вариант отклонен. 4.13.6. Варианты технологического оборудования УФ-установки. Рассмотрены варианты использования ультрафиолетовых моделей различных производителей: ОАО «ЛИТ», Wedeco, Grundfos. Экологические и энергетические аспекты применяемого оборудования идентичны. По причине доступности, стоимости, возможности сервисного и ремонтного обслуживания, и фактора импортозамещения, в проекте предусмотрено использование оборудования компании ОАО «ЛИТ». 4.14. Подпроцесс № 12. Концентрирование жидких осадков Избыточный активный ил, представляющий собой часть потока возвратного активного ила, выгружаемого из вторичных отстойников, имеет слишком низкую концентрацию (4-8 кг сухого вещества/м3). Для оптимизации большинства последующих подпроцессов необходимо повысить его концентрацию до 30-60 кг/м3. В ряде вариаций технологии уплотнению подвергают смесь осадка первичных отстойников и избыточного активного ила. Иногда используют технологии с отдельным уплотнением осадка первичных отстойников. Основное оборудование для уплотнения и сгущения осадка согласно ИТС 10-2015, Раздел 2.1.2: 12А – уплотнители избыточного активного ила (осадков), 12Б – механические сгустители избыточного активного ила (осадков), 12В – флотационные сгустители избыточного активного ила. 4.14.1. Уплотнители избыточного активного ила (осадков) Краткое описание Избыточный активный ил (или иные варианты осадков) в условиях гравитационного уплотнения в проточном (как правило) уплотнителе разделяется на уплотненный осадок и сливную воду. Последняя переливается через водослив. Осадок уплотняется на дне сооружения и затем отводится на обработку. Технологические характеристики Достигается содержание сухого вещества до 30 кг/м3 для избыточного активного ила, до 60 кг/м3 для осадка первичных отстойников и промежуточные значения при уплотнении их смеси. Применимость Универсальная технология. Применение недопустимо при биологическом или биолого-реагентном удалении фосфора. 4.14.2. Механические сгустители избыточного активного ила (осадков) Краткое описание Избыточный активный ил (осадок) обрабатывается флокулянтом и подвергается сгущению либо путем гравитационного стекания отделившейся воды на фильтрующих лентах (вращающихся ситах), либо в центробежном поле (в сгущающих центрифугах). Технологические характеристики Достигается содержание сухого вещества до 60 кг/м3. Применимость Универсальная технология. 4.14.3. Флотационные сгустители избыточного активного ила Краткое описание Избыточный активный ил смешивается с рабочей жидкостью (иловой водой), предварительно подвергнутой насыщению воздухом под давлением. Образующиеся при выделении растворенных газов пузырьки воздуха флотируют частицы активного ила к поверхности сооружения, где они собираются скребковым механизмом. Иловая вода отводится. Технологические характеристики Достигается содержание сухого вещества до 60 кг/м3. Применимость Универсальная технология. 4.14.4. Нулевой вариант Нулевой вариант (отказ от деятельности) неприемлем. При эксплуатации существующих илоуплотнителей аккумулированный при биологической очистке фосфор минерализуется обратно в сточные воды, что потребует для его удаления значительных затрат реагентов. 4.14.5. Вариант, примененный в проекте Проектом предусмотрено аппаратное сгущение активного ила. Применение данной технологии позволит: снизить количество осадка в 2 раза, и тем самым нагрузку на последующее механическое обезвоживание; не допустить минерализации из осадка фосфора и азота; снизить нагрузку на СОСК возвратных потоков от узла концентрирования осадков; снизить выбросы в атмосферу дурнопахнущих веществ. 4.15. Подпроцесс № 13. Стабилизация жидких осадков Разложение легкоразлагаемых органических веществ в аэробных или анаэробных условиях, снижение запаха при последующей обработке или использовании, получение биогаза. Основные сооружения для стабилизации жидких осадков согласно ИТС 10-2015, Раздел 2.1.2: 13А – аэробные стабилизаторы, 13Б – метантенки. 4.15.1. Аэробные стабилизаторы Краткое описание Открытые емкости, конструктивно подобные аэротенкам (№5Б). Часть органического вещества смеси осадков (или только избыточного активного ила) окисляется в результате аэробного биохимического процесса, осуществляемого бактериями активного ила. Технологические характеристики Распад органического вещества осадка не превышает 20-25 %. Высокое энергопотребление (около ½ потребности на полную биологическую очистку). Применимость Применяется обычно на крупных ОС ГСВ. Не применимы при биологическом и биолого-химическом удалении фосфатов. 4.15.2. Метантенки Краткое описание Закрытые емкости без доступа воздуха, перемешиваемые мешалками (предпочтительно) и насосами. Содержимое метантенков нагревают паром (реже – в теплообменниках) до 53°C (термофильный процесс), либо до 35°C (мезофильный процесс, в два раза медленнее). |