bbk 000000

УДК 628.3.004.69

Модернизация и реконструкция очистных сооружений канализации МУП «Водоканал» города-курорта Анапы

Аннотация

Описаны особенности очистки сточных вод в курортных городах. Рассматриваются пути повышения эффективности работы очистных сооружений канализации МУП «Водоканал» города-курорта Анапы. Приведена краткая характеристика двух вариантов модернизации очистных сооружений. Первый вариант, предусматривающий частичную замену оборудования, позволяет сократить расходы и повысить эффективность очистки сточных вод на наиболее неудовлетворительно работающих участках технологической схемы. По второму варианту необходимы значительные капитальные вложения, изменение технологической схемы и замена оборудования, при этом достигается экономическая эффективность и требуемое качество очистки сточных вод по всем показателям.

Ключевые слова

обеззараживание , очистные сооружения , биологическая очистка , канализация , нитри-денитрификация , технологическая схема , доочистка

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

Благоприятные климатические условия и наличие месторождений минеральных вод и лечебных грязей, а также протяженные песчаные пляжи обеспечивают высокую популярность города-курорта Анапы. В 2010 г. город стал лидером по количеству принятых российских туристов, число которых достигло 2,6 млн. человек. При населении 57,328 тыс. чел. Анапа одновременно способна принять около 135 тыс. отдыхающих, т. е. в «высокий» сезон наблюдается увеличение численности населения втрое. С ростом потребности в воде питьевого качества соответственно увеличивается объем поступающих на очистку сточных вод.

Услуги по обеспечению города питьевой водой, а также отведению и очистке сточных вод осуществляет МУП «Водоканал» г. Анапы. Основной объем сточных вод поступает на очистные сооружения канализации (ОСК) от санаторно-курортных комплексов, предприятий общественного питания и пищевой промышленности. Фактический расход поступающих сточных вод составляет 28 тыс. м³/сут в зимний период и 48 тыс. м³/сут – в летний. Помимо увеличения объема сточных вод для летнего периода также характерно повышение концентраций загрязняющих веществ (таблица).

В соответствии с технологической схемой, сточные воды поступают в приемную камеру очистных сооружений и далее направляются по открытому каналу, в котором последовательно установлены две механизированные решетки. Задержанные на решетках отбросы собираются в сборный лоток и вручную складируются в контейнеры. Далее сточные воды подаются на горизонтальные песколовки, которые удовлетворительно работают в зимнее время, а летом из-за увеличения потока жидкости не обеспечивают достаточное осаждение мелкодисперсных частиц кварцевой пыли. После песколовок сточные воды подаются в первичные отстойники, основной проблемой которых является неравномерное поступление потока сточных вод в водосборный лоток. Осадок первичных отстойников собирается скребками и направляется в минерализатор, а собранные плавающие вещества – на иловые площадки.

После механической очистки сточная вода подается в аэротенки, два из которых оборудованы фильтросными плитами и два – трубчатыми аэраторами. Во всех аэротенках из-за износа аэрационных систем наблюдается неравномерное распределение воздуха, что вызывает явно выраженные «буруны». Рассчитанное количество воздуха, подаваемого в аэротенки, недостаточно для обеспечения требуемой концентрации растворенного кислорода.

Иловая смесь разделяется во вторичных отстойниках, после чего возвратный активный ил эрлифтами направляется в аэротенки, а часть подается в минерализатор. После биологической очистки сточные воды обеззараживаются с применением газообразного хлора и сбрасываются в Анапский залив.

Осадки сточных вод после стабилизации и уплотнения направляются для механического обезвоживания на центрифуги. Технологическая схема очистки сточных вод не позволяет достигать в летний период предельно допустимых концентраций азотсодержащих соединений и взвешенных веществ, установленных нормативами для сброса в водоем.

Для улучшения экологической обстановки в акватории Анапского залива было принято решение о необходимости реконструкции и модернизации очистных сооружений канализации г. Анапы. Первым шагом стало техническое обследование очистных сооружений, для проведения которого была привлечена научно-производственная фирма «ЭКОТОН». В результате обследования предложены два варианта модернизации очистных сооружений. Первый вариант предусматривает замену оборудования на отдельных участках при сохранении существующей технологической схемы, второй вариант – изменение схемы и подбор необходимого для его реализации оборудования.

В рамках первого варианта на участке механической очистки рекомендуется оснастить первичные отстойники полимерными гребенчатыми водосливами для равномерного распределения воды по длине водосборного лотка и выравнивания гидравлических нагрузок в группе отстойников. Это должно повысить эффективность использования отстойников. Также предусмотрена замена изношенных щитовых затворов, которые не обеспечивают герметичность перекрытия канала.

На участке биологической очистки предусмотрена поэтапная замена фильтросных плит и аэраторов эффективными трубчатыми мелкопузырчатыми аэраторами. Это обеспечит улучшение массообменных характеристик и достижение требуемых показателей очистки по аммонийному и нитритному азоту. Однако из-за отсутствия в аэротенках бескислородных зон реконструкция участка биологической очистки при сохранении имеющейся технологической схемы не обеспечит требуемое качество очистки сточных вод по нитратам.

Замена аэрационных систем позволит на 30% снизить объем подаваемого воздуха, однако для повышения экономической эффективности рекомендуется также заменить воздуходувки и установить центробежные погружные насосы для перекачивания возвратного активного ила вместо эрлифтов. Замена воздуходувок позволит сократить расход электроэнергии на подачу сжатого воздуха в аэротенк. А за счет возможности регулирования объемов иловой смеси, возвращаемой в аэротенк, в зависимости от концентрации поступающих органических загрязнений, сократится расход электроэнергии на перекачивание ила. По предварительным подсчетам, замена аэрационной системы, включая воздуходувки, обеспечит за летний период экономию электроэнергии 11 143 000 руб.

Первый вариант предусматривает также замену устаревшего оборудования на участке механического обезвоживания осадка. Учитывая присутствие в осадке частиц кварцевой пыли, целесообразна замена центрифуг ленточными фильтр-прессами, которые менее чувствительны к воздействию абразивных включений. Установка фильтр-прессов позволит также сократить эксплуатационные расходы и затраты на электроэнергию, флокулянт и ремонт оборудования. Только на электроэнергии, по предварительным подсчетам, предприятие сможет экономить 227 тыс. руб. в год.

Второй вариант предусматривает реконструкцию существующих очистных сооружений с заменой оборудования и внедрением новых технологических решений. Технологическая схема очистных сооружений МУП «Водоканал» г. Анапы после реконструкции представлена на рис. 1.

Предлагаемая технологическая схема предусматривает замену механизированных решеток и изменение их расположения в каналах, поскольку существующее последовательное размещение решеток в канале является нецелесообразным. Механизированные решетки комплектуются винтовым конвейером и отжимным прессом, что позволит автоматизировать работу комплекса механической очистки и компенсировать увеличившиеся объемы собранного решетками мусора.

Для нормальной эксплуатации и обслуживания комплекса механической очистки потребуется также строительство здания решеток, оборудованного кран-балкой.

Для осаждения мелкодисперсной кварцевой пыли, содержащейся в поступающих на очистку сточных водах, необходимо обеспечить меньшие скорости движения жидкости в песколовках. Для эффективной работы сооружений предлагается установить дополнительную песколовку на летнее время.

Для достижения требуемых концентраций по нитратам на участке биологической очистки сточных вод предусмотрено внедрение технологии нитри-денитрификации. Технологическая схема биологического удаления биогенных элементов представлена на рис. 2. Для ее реализации будут использоваться имеющиеся аэротенки и вторичные отстойники. Моделирование процессов биологической очистки было проведено при помощи лицензионной программы BioWin 3,0. Осветленные сточные воды по распределительному лотку подаются в аноксидные зоны первого и второго коридора аэротенка, где протекают процессы денитрификации. Необходимость подачи сточных вод непосредственно в аноксидные зоны продиктована требованием эффективного использования органических веществ, содержащихся в сточных водах. В аноксидных зонах для окисления органических веществ используется кислород в химически связанном виде в форме нитратов, где и происходит превращение нитратов в газообразный азот.

После аноксидных зон сточные воды подаются в аэробные зоны, оборудованные мелкопузырчатыми аэраторами. В аэробных зонах протекают процессы нитрификации, в ходе которых аммонийный азот превращается в нитриты и затем – в нитраты. Пройдя последовательно аноксидные и аэробные зоны аэротенка, иловая смесь подается на разделение во вторичные отстойники. Для оптимального прохождения процессов денитрификации в технологической схеме предусмотрено два рецикла. Из вторичных отстойников и из аэробной зоны второго коридора аэротенка организована подача возвратного активного ила в аноксидную зону первого коридора. Изменения концентрации азота и фосфора на этапе очистки в аэротенке приведены на рис. 3.

Помимо соединений азота данная технологическая схема позволяет осуществлять биологическое удаление фосфора. Эффективность очистки сточных вод после внедрения нитри-денитрификации составила: по взвешенным веществам 88%, БПК_полн 98%, общему азоту 73%, фосфору фосфатов 73%.

По предварительным подсчетам, замена аэрационной системы, включая воздуходувки, с внедрением технологии глубокого удаления азота обеспечит за летний период экономию электроэнергии 14 428 000 руб. Экономическая эффективность будет также достигнута за счет снижения платы за сброс загрязняющих веществ в водный объект, которая в курортный период сократится втрое.

Для достижения требуемой концентрации взвешенных веществ предложено внедрение комплекса доочистки сточных вод на дисковых тканевых фильтрах.

Второй вариант реконструкции очистных сооружений канализации с изменением технологической схемы предусматривает также замену технологии обеззараживания очищенных сточных вод с использованием газообразного хлора ультрафиолетовым облучением, которое эффективнее и безопаснее хлорирования.

Для обработки осадков предлагается реконструкция цеха механического обезвоживания с заменой устаревших центрифуг ленточными фильтр-прессами, как в первом варианте, или внедрение технологии анаэробного сбраживания осадков. Последнее решение обеспечит использование биогаза для производства тепловой и электрической энергии, а стабилизированного осадка после анаэробного сбраживания – в качестве удобрения.

Выводы

На основании проведенного обследования и соответствующих расчетов, а также руководствуясь целесообразностью и необходимостью оптимизации расходов на процесс очистки сточных вод, специалисты компании «ЭКОТОН» предложили два варианта реконструкции очистных сооружений канализации на МУП «Водоканал» г. Анапы.

Первый вариант (бюджетный) предусматривает частичную замену оборудования, неудовлетворительная работа которого наиболее негативно сказывается на процессе очистки сточных вод и влечет за собой неоправданно высокие эксплуатационные затраты. По этому варианту технологическая схема не меняется, поэтому не обеспечивается достижение нормируемых показателей по нитратам и взвешенным веществам.

Второй вариант требует более значительных капитальных вложений, однако предусматривает изменение существующей технологии и замену оборудования. Это позволит не только обеспечить требуемое качество очистки по всем показателям, но и оптимизировать суммарные затраты всех технологических участков. При реализации варианта предприятие существенно сократит эксплуатационные расходы, в первую очередь за счет снижения потребления электроэнергии и платы за сброс загрязняющих веществ. Кроме того, сократится число сбоев в работе оборудования и ремонтов.