Очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод. Очистка от фосфатов

Все то, что сливают жители столицы в раковины и унитазы, в конечном итоге превращается в миллионы кубометров сточных вод. Сбрасываются они вот уже много лет в Москва-реку. Для их очистки в городе построены две крупные станции аэрации: в Люберцах и в районе Печатников. При этом Курьяновские очистные сооружения, действующие в ЮВАО (юго-восточном автономном округе), являются старейшими и самыми крупными.

Общее описание объекта

В районе, обслуживаемом станцией, проживает просто огромное количество людей — более 6 млн человек. К тому же поблизости расположено несколько производственных предприятий. Поэтому ежедневно станция принимает поистине колоссальное количество стоков — порядка 1.8 млн м 3. Из них 20% приходится на жилой сектор, а 80 % - на производственный. Расположена Курьяновская станция в в промзоне района Печатники, в левобережной пойме Москвы-реки. К настоящему времени этот важный объект является одним из крупнейших в Европе.

Всего в состав этого комплекса входит три блока (НКОС), каждый из которых может использоваться для обработки 1 млн м 3 стоков в сутки. Таким образом, в общей сложности Курьяновские очистные сооружения рассчитаны на нагрузку в 3 млн м 3 за 24 часа.

Немного истории

Первые объекты на этой станции были возведены в 1939 г. Однако из-за начавшейся ВОВ работы были надолго приостановлены. Состоялся пуск Курьяновских очистных сооружений только в 1950 году. В то время станция, как и любой другой комплекс подобного назначения, находилась очень далеко от города — среди степей и лесов, рядом с несколькими некрупными заводами. Однако постепенно площадь Москвы увеличивалась, и в конце концов станция оказалась внутри ее границ. Причем окружена она уже была не только промышленными предприятиями, по-прежнему функционирующими в этой местности, но и жилыми кварталами.

Конечно же, увеличение нагрузки сделало первоначальную проектную мощность этого объекта недостаточной. Поэтому в 70-х годах прошлого века «Мосводоканал» очистные сооружения в районе Печатников решил расширить. В непосредственной близости от старого комплекса была возведена Новокурьяновская станция, состоящая уже из двух, более современных блоков. Одновременно с их возведением был протянут и новый отводящий канал.

Конечно же, со временем морально устарели конструкции и новой станции. Поэтому в 2011 г. началась их масштабная модернизация. К настоящему времени эти работы уже закончены.

Район Печатники (Москва)

Площадь этой части столицы в общей сложности составляет 17.89 км 2 . Состоит район Печатники из 30 улиц. К настоящему времени в непосредственной близости от Курьяновских очистных сооружения проживает порядка 75 тыс. человек.

Для проживания район Печатники на данный момент считается подходящим очень неплохо. Инфраструктура здесь развита очень хорошо, к примеру, имеются две станции метрополитена и четыре — курского направления МЖД. Еще недавно покупать квартиры в районе Печатники никто особенно не хотел. Все дело было в отвратительном запахе, распространявшимся с очистных сооружений. Однако совсем недавно эта проблема была полностью решена. О том, как именно, поговорим чуть ниже.

Конструкция станции

Курьяновский комплекс, таким образом — это самые крупные Начинается процесс обработки стоков на этом объекте с одной из трех приемных камер, напрямую связанных с коллекторами городской канализации. Отсюда поток нечистот по подземным трубопроводам распределяется по НКОС станции (через здание решеток). Сегодня стоки в основном поступают в один из двух блоков новой станции. Каждая сточная магистраль, подающая стоки на НКОС, может перекрываться собственной Перед тем как поступить на блок очистки, стоки подаются в Здание решеток для первичной механической обработки. Затем они перекачиваются в песколовки. Далее стоки поступают последовательно:

в первичные отстойники;

аэротенки;

во вторичные отстойники;

в выпускную камеру.

Воздух в аэротенки подается из огромного машинного зала, оборудованного турбодувками большой мощности. Ил из отстойников поступает в специальный метантенки, где происходит его брожение. Выделившийся в результате этого процесса газ используется на построенной рядом небольшой ТЭС. Такое интересное техническое решение позволило обеспечить Курьяновские очистные сооружения собственной электроэнергией на 60 %. На заключительном этапе уже полностью очищенная вода поступает по отводному каналу в Москву-реку. По всей территории станции стоки проходят самотеком. Для этого каждый последующий комплекс очистного оборудования располагается чуть ниже предыдущего.

Как происходит механическая очистка

Собственно сама технология обработки стоков инженерами ООО «Водоканал» (Москва) была продумана до мелочей. В Здании решеток проходят первичную обработку. Здесь из них удаляются крупные механические примеси. Для этого их пропускают через специальные решетки. Последние представляют собой нечто вроде большого контейнера, закрепленного непосредственно в потоке воды. Отобранный крупный мусор — мятый пластик, пробки от бутылок, куски полиэтилена, листва, трава и т. д. — по конвейерной ленте направляют на утилизацию. Как ни странно, больше всего проблем работникам этого цеха доставляют обычные ватные палочки для ушей. Размеры у них в поперечном направлении очень небольшие, а поэтому они легко проходят сквозь решетки контейнеров.

Здание первичной механической очистки разделено на две части. Каждая из них обслуживает свой блок новой станции. После Здания решеток сточные воды поступают в специальные песколовки для очистки от мелкого механического мусора. Отделенная от стоков нерастворимая минеральная взвесь в дальнейшем отмывается и поставляется на заводы, занимающиеся изготовлением строительных смесей, тротуарной плитки и т. д.

Биологическая очистка

Конечно же, для качественного очищения воды удалить из нее обычный мусор и разного рода механические примеси недостаточно. Курьяновские станции аэрации — современный комплекс, стоки на котором подвергаются еще и биологической очистке. После песколовок они поступают в первичные отстойники. Здесь оставшиеся в воде взвешенные частицы под действием силы тяжести оседают на дно. На каждом блоке НКОС оборудовано по 8 таких бассейнов.

После отстойников вода подается в аэротенки. Так называют специальные емкости, содержащие биологически активный ил. Живущие в нем бактерии начинают активно перерабатывать оставшуюся в воде грязь. По сути, такой же процесс происходит и в естественных водоемах. Однако на станции процедура очистки выполняется гораздо быстрее. Технология биологической обработки на КОС предусматривает подачу в аэротенки сильного потока воздуха. Он и является естественным стимулятором активности бактерий. Комплекс очистки сточных вод на станции включает в себя, как уже упоминалось, и построенный для этой цели машинный зал. Именно отсюда в аэротенки и поступает необходимый бактериям воздушный поток.

Основной сложностью этого этапа очистки является необходимость обеспечения бесперебойной работы трубодувок. Дело в том, что без воздуха живущие в иле аэротенков бактерии могут погибнуть в течение всего нескольких часов. Восстанавливается же их популяция очень долго — на протяжении нескольких месяцев.

После аэротенков уже практически чистая вода поступает во вторичные отстойники. На этом этапе происходит удаление из нее остатков уже самого активного ила. На дне каждого вторичного отстойника работает специальный механизм — илосгребатель. Этот инструмент собирает осадок в большой лоток. Далее ил вывозится на специальные полигоны, расположенные в 60 км от столицы.

Использование метана

Находящийся в аэротенках ил постоянно размножается. Образующиеся излишки частично консервируются. В последующем они могут использоваться вторично. Основную же часть «лишнего» ила направляют на сбраживание в специальные полуподземные резервуары — метантенки. Здесь ил разогревают до 54 о С, в результате чего в нем начинает происходить реакция с выделением газа. Образовавшийся метан поступает на ТЭС для выработки электроэнергии.

ТЭС

ТЭС Курьяновской очистной станции (район Печатники, Москва) является сооружением поистине уникальным. Аналогов подобного сооружения нет нигде в мире. Построить этот объект решили в 2005 году, после крупной аварии, в результате которой обесточенной оказалась половина Москвы, в том числе и машинный зал КОС. В тот день бактерии в аэротенках не получали необходимого им воздуха около трех часов. Постройка ТЭС полностью исключила возможность повторения такой неприятной ситуации.

Как проводится анализ сточных вод

Конечно же, качество сбрасываемой в Москву-реку воды на станции периодически проверяется. Механические исследования проводятся поэтапно, по следующим параметрам:

цветности;

температуре;

• степени прозрачности.

Первый параметр измеряется в градусах платинокобальтовой шкалы. Температура, запах и прозрачность — по шрифту. Химический анализ сточных вод выполняется на реакцию pH и доли различных примесей. По последнему признаку сточные воды могут подразделяться на четыре категории:

коммунальные стоки (сухой остаток — менее 500 мг/л);

Химический и микробиологический состав стоков, сбрасываемых Курьяновской станцией в районе ЮВАО (Москва), полностью соответствует нормативам СанПиН 2.1.5.980-00.

Куда деваются отходы

Из вторичного отстойника уже полностью очищенная вода поступает в выпускную камеру. Далее она подается в отводящий канал, соединенный с Москвой-рекой, общая длина которого составляет 700 м. Еще недавно на этом очистка стоков завершалась. Но несколько лет назад на канале было построено новое здание дезинфекции. Здесь дополнительно обеззараживают с помощью ультрафиолета. После такой обработки в воде погибают разного рода патогенные микроорганизмы. То есть в Москву-реку воду Курьяновские очистные сооружения теперь сбрасывают не только хорошо очищенной, но и полностью обеззараженной. Это способствует значительному улучшению экологической обстановки в столице.

Рыба в канале

Качество стоков на Курьяновской станции, деятельность которой контролирует ООО «Водоканал» (Москва), действительно находится на самом высоком уровне. Об этом говорит хотя бы тот факт, что в отводящем канале комплекса живет просто огромное количество рыбы. Когда-то ее ловом занимались многие местные жители. Однако не так давно вход на станцию для посторонних закрыли. За порядком здесь теперь следят охранники, не пуская на территорию не только любителей рыбной ловли, но и местных мальчишек.

Запах

К настоящему времени каких-либо проблем, связанных с очистными сооружениями, москвичи, выбравшие для проживания район Печатники, не испытывают. Но еще совсем недавно с территории этого объекта по всей округе распространялся крайне неприятный резкий запах. В 2012 году, после неоднократных обращений жителей в администрацию района и Москвы, было принято решение о реконструкции станции. В результате приемные камеры, расположенные на входе, почти по всей поверхности были закрыты

Предотвратить распространение запаха от первичных отстойников также решили с помощью крышки. Но в этом случае были использованы металлические листы. К настоящему времени эти емкости закрыты сразу двумя крышками — плавающей понтонной и верхней консольной. Курьяновские станции аэрации — единственный в мире комплекс, на котором используются подобные эффективные и недорогие конструкции. Некоторые уже частично разрушившиеся отстойники в ходе модернизации были ликвидированы.

Каждый российский город располагает системой специальных сооружений, которые предназначены для очистки сточных вод, имеющих в своем составе самые различные минеральные и органические соединения до такого состояния, при котором возможен их сброс в окружающую среду без ущерба для экологии. Современные очистные сооружения для города, которые разрабатываются и выпускаются компанией «Флотенк», представляют собой довольно сложные в техническом отношении комплексы, состоящие из нескольких отдельных блоков, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.

Для заказа и расчета очистных сооружений отправьте запрос на E-mail: или позвоните по бесплатному телефону 8 800 700-48-87 Или заполните опросный лист:

КНС:

Преимущества городских очистные сооружения производства компании «Флотенк»

Разработка, производство и монтаж очистных сооружений является одной из основных специализаций компании «Флотенк». Ее системы имеют, как показывает практика, немало преимуществ перед аналогичной продукцией, выпускаемой многими другими отечественными и зарубежными фирмами. Среди них следует отметить высокую эффективность городских очистных сооружений от «Флотенк», которая обусловлена тщательно рассчитанной, отлично продуманной и прекрасно реализованной конструкцией. Кроме того, они отличаются повышенной надежностью и длительным сроком службы, поскольку основные их компоненты изготавливаются из прочного и устойчивого к различного рода неблагоприятным воздействиям стеклопластика.

Каким образом осуществляется очистка сточных вод города?

Очистка сточных вод города осуществляется поэтапно. Стоки, поступающие по канализационной системе на очистные сооружения, первым делом попадают в блок, где осуществляется отделение содержащихся в них механических включений. После этого сточные воды следуют на биологическую очистку, в ходе которой из них удаляется большая часть органических соединений, а также соединения азота. В следующем, третьем по счету блоке, происходит доочистка сточных вод, а также их обеззараживание или хлором, или обработкой ультрафиолетовым излучением. Попадая в последний блок, городские сточные воды отстаиваются, и из них выделается осадок, который подлежит дальнейшей обработке.

Очистные сооружения, которые разрабатываются и выпускаются компанией «Флотенк» для городов, имеют блоки механической очистки стоков, в которых для удаления достаточно крупного мусора устанавливаются специализированные сетки ячейками совсем небольших размеров. Кроме того, эти блоки оборудуются также пескоуловителями. Они представляют собой емкости достаточно большого объема, в которых за счет резкого снижения скорости потока сточных вод под действием гравитации происходит осаждение песка. Эти резервуары изготавливаются на собственных производственных мощностях компании «Флотенк», имеют несколько составных частей и собираются уже непосредственно на месте установки.

Биологическая очистка городских сточных вод также осуществляется в специальных резервуарах, которые именуются аэротенками. В них к стокам добавляется такой компонент, как активный ил, содержащий в себе микроорганизмы, разлагающие различные вещества органического происхождения. Для того чтобы процесс биологической очистки шел быстрее, в аэротенки при помощи компрессоров нагнетается воздух.

Вторичные отстойники, в которые сточные воды направляются после биологической очистки, необходимы для того, чтобы выделить содержащийся в них активный ил, который потом снова направляется в аэротенки. Кроме того, в этих емкостях осуществляется обеззараживание стоков, которые по окончании этого процесса направляются в места сброса (чаще всего таковыми являются открытые водоемы).

→ Решения комплексов очистных сооружений

Примеры очистных сооружений крупнейших городов

Прежде чем рассматривать конкретные примеры очистных сооружений, необходимо определить, что означают понятия крупнейший, крупный, средний и малый город.

С определённой долей условности можно классифицировать города по числу жителей или с учётом профессиональной специализации по количеству сточных вод, поступающих на очистные сооружения. Так для крупнейших городов с населением более 1 млн. чел количество сточных вод превышает 0,4 млн. м3/сут, для крупных городов с населением от 100 тыс. до 1 млн. чел количество сточных вод составляет 25-400 тыс. м3/сут. В средних городах проживает 50-100 тыс. человек, а количество сточных вод 10-25 тыс. м3/сут. В малых городах и посёлках городского типа число жителей от 3-50 тыс. человек (с возможной градацией 3-10 тыс. чел; 10-20 тыс. чел; 25-50 тыс. чел.). При этом расчётное количество сточных вод изменяется в достаточно широком диапазоне: от 0,5 до 10-15 тыс. м3/сут.

Доля малых городов в Российской Федерации составляет 90% от общего числа городов. Необходимо также учитывать, что система водоот-ведения в городах может быть децентрализованной и иметь несколько очистных сооружений.

Рассмотрим наиболее показательные примеры крупных очистных сооружений в городах Российской Федерации: Москва, Санкт-Петербург и Нижний Новгород.

Курьяновская станция аэрации (КСА) г. Москва. Курьяновская станция аэрация – старейшая и крупнейшая станция аэрации в России, на её примере можно достаточно наглядно изучить историю развития техники и технологии очистки сточных вод в нашей стране.

Площадь, занимаемая станцией, составляет 380 га; проектная производительность – 3,125 млн. м3 в сутки; из них почти 2/3 составляют хозяйственно-бытовые и 1/3 промышленные сточные воды. В составе станции имеются четыре самостоятельных блока сооружений.

Развитие Курьяновской станции аэрации началось в 1950 г. после введения в эксплуатацию комплекса сооружений пропускной способностью 250 тыс. м3 в сутки. На этом блоке была заложена промышленно-экспериментальная технологическая и конструктивная база, которая явилась основанием для разработок практически всех станций аэрации в стране, а также была использована при расширении самой Курьяновской станции.

На рис. 19.3 и 19.4 приведены технологические схемы очистки сточных вод и обработки осадков Курьяновской станции аэрации.

Технология очистки сточных вод включает следующие основные сооружения: решетки, песколовки, первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, сооружения для обеззараживания сточных вод. Часть биологически очищенных сточных вод проходит доочистку на зернистых фильтрах.

Рис. 19.3. Технологическая схема очистки сточных вод Курьяновской станции аэрации:
1 – решётка; 2 – песколовка; 3 – первичный отстойник; 4 – аэротенк; 5 – вторичный отстойник; 6 – плоское щелевое сито; 7 – скорый фильтр; 8 – регенератор; 9 – главное машинное здание ЦБО; 10 – илоуплотнитель; 11 – гравитационный ленточный сгуститель; 12 – узел приготовления раствора флокулянта; 13 – сооружения промводопровода; 14 – цех обработки песка; 75 – поступающая сточная вода; 16 – промывная вода со скорых фильтров; 17 – песковая пульпа; 18 – вода из цеха песка; 19 – плавающие вещества; 20 – воздух; 21 – осадок первичных отстойников на сооружения по обработке осадка; 22 -циркуляционный активный ил; 23 – фильтрат; 24 – обеззараженная техническая вода; 25 – техническая вода; 26 – воздух; 27 – сгущенный активный ил на сооружения обработки осадка; 28 – обеззараженная техническая вода в город; 29 – очищенная вода в р. Москва; 30 – доочищенная сточная вода в р. Москва

На КСА установлены механизированные решетки с прозорами 6 мм с непрерывно двигающимися скребковыми механизмами.

На КСА эксплуатируются песколовки трех типов – вертикальные, горизонтальные и аэрируемые. После обезвоживания и обработки в специальном цехе, песок можно использовать при строительстве дорог и для других целей.

В качестве первичных отстойников на КСА используют отстойники радиального типа диаметрами 33, 40 и 54 м. Проектная продолжительность отстаивания составляет 2 ч. Первичные отстойники в центральной части имеют встроенные преаэраторы.

Биологическая очистка сточных вод осуществляется в четырехко-ридорных аэротенках-вытеснителях, процент регенерации составляет от 25 до 50%.

Воздух для аэрации в аэротенки подаётся через фильтросные пластины. В настоящее время для выбора оптимальной системы аэрации в ряде секций аэротенков проходят испытания трубчатые полиэтиленовые аэраторы фирмы «Экополимер», тарельчатые аэраторы фирм «Грин-фрог» и «Патфил».

Рис. 19.4. Технологическая схема обработки осадков Курьяновской станции аэрации:
1 – загрузочная камера метантенка; 2 – метантенк; 3 – выгрузочная камера метантенков; 4 – газгольдер; 5 – теплообменник; 6 – камера смешения; 7 – промывной резервуар; 8 – уплотнитель сброженного осадка; 9 – фильтр-пресс; 10 – узел приготовления раствора флокулянта; 11 – иловая площадка; 12 – осадок первичных отстойников; 13 – избыточный активный ил; 14 – газ на свечу; 15 – газ брожения в котельную станции аэрации; 16 – техническая вода; 17 – песок на песковые площадки; 18 – воздух; 19 – фильтрат; 20 – сливная вода; 21 – иловая вода в городскую канализацию

Одна из секций аэротенков реконструирована для работы по одно-иловой системе нитри-денитрификации, в которой также предусмотрена система удаления фосфатов.

Вторичные отстойники, так же как первичные, приняты радиального типа, диаметрами 33, 40 и 54 м.

Доочистке подвергается около 30% биологически очищенных сточных вод, которые сначала проходят очистку на плоских щелевых ситах и далее на зернистых фильтрах.

Для сбраживания осадка на КСА используются заглубленные ме-тантенки диаметром 24 м из монолитного железобетона с земляной обсыпкой, наземные диаметром 18 м с термоизоляцией стен. Все метантенки работают по проточной схеме, в термофильном режиме. Выделяющийся газ отводится в местную котельную. После метантенков сброженная смесь сырого осадка и избыточного активного ила подвергается уплотнению. Из общего количества смеси 40-45% направляется на иловые площадки, а 55 -60% направляется в цех механического обезвоживания. Общая площадь иловых площадок составляет 380 га.

Механическое обезвоживание осадков осуществляется на восьми фильтр-прессах.

Люберецкая станция аэрации (ЛбСА) г. Москва. Более 40% сточных вод г. Москвы и крупных городов Московской области очищаются на Люберецкой станции аэрации (ЛбСА), расположенной в п. Некрасовка Московской области (рис. 19.5).

ЛбСА была построена в довоенные годы. Технологический про-цесс очистки заключался в механической очистке сточных вод и после-дующей очистке на полях орошения. В 1959 г. по решению правительства на месте Люберецких полей орошения было начато строительство станции аэрации.

Рис. 19.5. План очистных сооружений Люберецкой и Новолюберецкой станций аэрации:
1 – подача сточных вод на ЛбСА; 2 – подача сточных вод на НЛбСА; 3 – ЛбСА; 4 – НЛбСА; 5 – сооружения по обработке осадка; б – выпуски очищенных сточных вод

Технологическая схема очистки сточных вод на ЛбСА практически не отличается от принятой схемы на КСА и включает следующие сооружения: решетки; песколовки; первичные отстойники с преаэраторами; аэротенки-вытеснители; вторичные отстойники; сооружения по обработке осадка и обеззараживания сточных вод (рис. 19.6).

В отличие от сооружений КСА, большинство которых было построено из монолитного железобетона, на ЛбСА широко использовались сборные железобетонные конструкции.

После строительства и пуска в 1984 г. первого блока, а впоследствии и второго блока очистных сооружений Новолюберецкой станции аэрации (НЛбСА) проектная пропускная способность ЛбСА составляет 3,125 млн. м /сут. Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадка на ЛбСА практически ничем не отличается от классической схемы, принятой на КСА.

Однако в последние годы на Люберецкой станции проводят большие работы по модернизации и реконструкции очистных сооружений сточных вод.

На станции установлены новые зарубежные и отечественные мелкопрозорные механизированные решётки (4-6 мм), а также проведена модернизация существующих механизированных решёток по разработанной в МГП «Мосводоканал» технологии с уменьшением величины прозо-ров до 4-5 мм.

Рис. 19.6. Технологическая схема очистки сточных вод Люберецкой станции аэрации:
1 – сточная вода; 2 – решётки; 3 – песколовки; 4 – преаэраторы; 5 – первичные отстойники; 6 – воздух; 7 – аэротенки; 8 – вторичные отстойники; 9 – йлоуплотнители; 10 – фильтр-прессы; 11 – площадки хранения обезвоженного осадка; 12 – реагентное хозяйство; 13 – уплотнители сброженного осадка перед фильтр-прессами; 14 – узел подготовки осадка; 15 – метантенки; 16 – бункер песка; 17 – классификатор песка; 18 – гидроциклон; 19 – газгольдер; 20 – котельная; 21 – гидропрессы для обезвоживания отбросов; 22 – аварийный выпуск

Наибольший интерес вызывает технологическая схема II блока НЛбСа, которая представляет собой современную одноиловую схему нит-ри-денитрификации с двумя ступенями нитрификации. Наряду с глубоким окислением углеродсодержащих органических веществ происходит более глубокий процесс окисления азота аммонийных солей с образованием нитратов и снижением фосфатов. Внедрение данной технологии позволяет в ближайшее время получить на Люберецкой станции аэрации очищенную сточную воду, которая бы отвечала современным нормативным требованиям для сброса в водоёмы рыбохозяйственного назначения (рис. 19.7). Впервые, около 1 млн. м3/в сут сточных вод на ЛбСА подвергается глубокой биологической очистке с удалением биогенных элементов из очищенных сточных вод.

Практически весь сырой осадок из первичных отстойников, перед сбраживанием в метантенках, проходит предварительную обработку на решётках. Основными технологическими процессами обработки осадков сточных вод на ЛбСА являются: гравитационное уплотнение избыточного активного ила и сырого осадка; термофильное сбраживание; промывка и уплотнение сброженного осадка; полимерное кондиционирование; механическое обезвреживание; депонирование; естественная сушка (аварийные иловые площадки).

Рис. 19.7. Технологическая схема очистки сточных вод на ЛбСА по одноиловой схеме нитри-денитрификации:
1 – исходная сточная вода; 2 – первичный отстойник; 3 – осветлённая сточная вода; 4 – аэротенк-денитрификатор; 5 – воздух; 6 – вторичный отстойник; 7 – очищенная сточная вода; 8 – рециркуляционный активный ил; 9 – сырой осадок

Для обезвоживания осадка установлены новые рамные фильтр-прессы, позволяющие получать кек с влажностью 70-75%.

Центральная станция аэрации, г. Санкт-Петербург. Очистные сооружения Центральной станции аэрации г. Санкт-Петербург находятся в устье р. Невы на искусственно намытом острове Белом. Станция введена в эксплуатацию в 1978 г.; проектная пропускная способность – 1,5 млн. м в сутки была достигнута в 1985 г. Площадь застройки составляет 57 га.

Центральная станция аэрации г. Санкт-Петербург принимает и обрабатывает около 60% бытовых и 40% промышленных сточных вод города. Санкт-Петербург – самый большой город в бассейне Балтийского моря, это возлагает особую ответственность за обеспечение его экологической безопасности.

Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадков Центральной станции аэрации г. Санкт-Петербург представлена на рис. 19.8.

Максимальный расход сточной воды, перекачиваемой насосной станцией в сухую погоду, составляет 20 м3/с и в дождливую – 30 м /с. Сточные воды, поступающие из входного коллектора городской водоотводящей сети, перекачиваются в приемную камеру механической очистки.

В состав сооружений механической очистки входят: приемная камера, здание решеток, первичные отстойники с жиросборниками. Первоначально сточная вода проходит очистку на 14 механизированных решетках грабельного и ступенчатого типа. После решеток сточная вода поступает на песколовки (12 шт.) и далее через распределительный канал отводится к трем группам первичных отстойников. Первичные отстойники радиального типа, в количестве 12 штук. Диаметр каждого отстойника 54 м при глубине 5 м.

Рис. 19.8. Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадков Центральной станции г. Санкт-Петербург:
1 – сточные воды из города; 2 – главная насосная станция; 3 – подводящий канал; 4 – механизированные решётки; 5 – песколовки; 6 – отбросы; 7 – песок; 8 – песковые; площадки; 9 – первичные отстойники; 10 – резервуар сырого осадка; 11 – аэротенки; 12 – воздух; 13 – нагнетатели; 14 – возвратный активный ил; 15 – иловая насосная, станция; 16 – вторичные отстойники; 17 – камера выпусков; 18 – река Нева; 19 – активный ил; 20 – илоуплотнители; 21 – приёмный резервуар;
22 – центрипрессы; 23 – кек на сжигание; 24 – сжигание осадка; 25 – печь; 26 – зола; 27 – флокулянт; 28 – сливная вода илоуплотнителей; 29 – вода; 30 – раствор
флокулянта; 31 – фугат

В состав сооружений биологической очистки входят аэротенки, радиальные отстойники и главное машинное здание, включающее в себя блок воздуходувных агрегатов и иловые насосы. Аэротенки состоят из двух групп, каждая из которых представляет собой шесть параллельных трехко-ридорных аэротенков длиной 192 м с общим верхним и нижним каналами, ширина и глубина коридоров соответственно 8 и 5,5 м. Подача воздуха в аэротенки осуществляется через мелкопузырчатые аэраторы. Регенерация активного ила составляет 33%, при этом возвратный активный ил из вторичных отстойников подается в один из коридоров аэротенка, служащий регенератором.

Из аэротенков очищенная вода направляется в 12 вторичных отстойников для выделения активного ила из биологически очищенной сточной воды. Вторичные отстойники, также как и первичные, приняты радиального типа диаметром 54 м при глубине зоны отстаивания 5 м. Из вторичных отстойников активный ил поступает под гидростатическим давлением в иловую насосную станцию. После вторичных отстойников через камеру выпусков очищенная вода сбрасывается в р. Неву.

В цехе механического обезвоживания осадков обрабатывается сырой осадок из первичных отстойников и уплотненный активный ил из вторичных отстойников. Основным оборудованием этого цеха является десять центрипрессов, оборудованных системами предварительного подогрева смеси сырого осадка и активного ила. Для повышения степени влагоотдачи смеси в центрипрессы подаётся раствор флокулянта. После обработки в центрипрессах влажность кека достигает 76,5%.

В цехе сжигания осадка установлены 4 печи с псевдоожиженным слоем (французской фирмы OTV ).

Отличительной особенностью этих очистных сооружений является, что в цикле обработки осадка отсутствует предварительное сбраживание в метантенках. Обезвоживание смеси осадков и избыточного активного ила происходит непосредственно в центрипрессах. Сочетание центрипрессов и сжигание уплотненных осадков резко снижает объем конечного продукта -золы. По сравнению с традиционной механической обработкой осадков, образующейся золы в 10 раз меньше, чем обезвоженного кека. Использование метода сжигания смеси осадка и избыточного активного ила в печах с псевдоожиженным слоем гарантирует безопасность в санитарном отношении.

Станция аэрации г. Нижний Новгород. Нижегородская станция аэрации – комплекс сооружений, предназначенный для полной биологической очистки бытовых и производственных сточных вод г. Нижний Новгород и г. Бор. В технологическую схему включены следующие сооружения: блок механической очистки – решетки, песколовки, первичные отстойники; блок биологической очистки – аэротенки и вторичные отстойники; доочистка; сооружения по обработке осадков (рис. 19.9).

Рис. 19.9. Технологическая схема обработки сточных вод на Нижегородской станции аэрации:
1 – приёмная камера сточных вод; 2 – решётки; 3 – песколовки; 4 – песковые площадки; 5 – первичные отстойники; 6 – аэротенки; 7 – вторичные отстойники; 8 – насосная станция избыточного активного ила; 9 – эрлифтная камера; 10 – биологические пруды; 11 – контактные резервуары; 12 – выпуск в р. Волга; 13 – илоуплотнители; 14 – насосная станция сырого осадка (из первичных отстойников); 75 – метантенки; 16 – иловая насосная станция; 17 -флокулянт; 18 – фильтр-пресс; 19 – иловые площадки

Проектная пропускная способность сооружений составляет 1,2 млн. м3/сут. В здании установлены 4 механизированные решетки производительностью – 400 тыс. м3/сут каждая. Отбросы с решеток перемещаются с помощью транспортеров, сбрасываются в бункеры, хлорируются и выводятся на полигон для компостирования.

Песколовки включают два блока: первый состоит из 7 горизонтальных аэрируемых песколовок производительностью 600 м7ч каждая, второй – из 2 горизонтальных щелевых песколовок производительностью 600 м3/ч каждая.

На станции построены 8 первичных радиальных отстойников, диаметром 54 м. Для удаления плавающих загрязнений отстойники оборудованы жиросборниками.
В качестве сооружений биологической очистки используются 4-коридорные аэротенки-смесители. Рассредоточенный впуск сточных вод в аэротенки позволяет изменять объем регенераторов от 25 до 50%, обеспечивать хорошее смешение поступающей воды с активным илом и равномерное потребление кислорода по всей длине коридоров. Длина каждого аэротенка составляет 120 м, общая ширина – 36 м, глубина – 5,2 м.

Конструкция вторичных отстойников и их размеры аналогичны первичным, всего на станции построено 10 вторичных отстойников.

После вторичных отстойников вода направляется на доочистку в два биологических пруда с естественной аэрацией. Биологические пруды построены на естественном основании и обвалованы земляными дамбами; площадь зеркала воды каждого пруда – 20 га. Время пребывания в биологических прудах составляет 18-20 ч.

После биопрудов очищенная сточная вода обеззараживается в контактных резервуарах с использованием хлора.

Очищенная и обеззараженная вода через лотки Паршаля поступает в водоотводящие каналы и после насыщения кислородом в водосбросном перепадном устройстве поступает в р. Волга.

Смесь сырого осадка из первичных отстойников и уплотненного избыточного активного ила направляется в метантенки. В метантенках поддерживается термофильный режим.

Сброженный осадок частично подаётся на иловые площадки, а частично на ленточный фильтр-пресс.

Городские очистные сооружения

1. Назначение.
Водоочистное оборудование предназначено для очистки городских сточных вод (смесь бытовых и производственных стоков объектов коммунального хозяйства) до нормативов сброса в водоем рыбо-хозяйственного назначения.

2.Область применения.
Производительность очистных сооружений составляет от 2500 до 10000 куб.м/сут, что эквивалентно расходу сточных вод от города (поселка) с населением от 12 до 45 тысяч человек.

Расчетный состав и концентрация загрязняющих веществ в исходной воде:

• ХПК – до 300 – 350 мг/л
• БПКполн – до 250 -300 мг/л
• Взвешенные вещества – 200 -250 мг/л
• Азот общий – до 25мг/л
• Азот аммонийный – до 15мг/л
• Фосфаты – до 6 мг/л
• Нефтепродукты – до 5мг/л
• ПАВ – до 10мг/л

Нормативное качество очистки:

• БПКполн – до 3,0 мг/л
• Взвешенные вещества – до 3,0 мг/л
• Азот аммонийный – до 0,39 мг/л
• Азот нитритов – до 0,02 мг/л
• Азот нитратов – до 9,1 мг/л
• Фосфаты – до 0,2 мг/л
• Нефтепродукты – до 0,05 мг/л
• ПАВ – до 0,1мг/л

3. Состав очистных сооружений.

В состав технологической схемы очистки сточных вод входит четыре основных блока:

• блок механической очистки – для удаления крупных отбросов и песка;
• блок полной биологической очистки – для удаления основной части органических загрязнений и соединений азота;
• блок глубокой доочистки и обеззараживания;
• блок обработки осадков.

Механическая очистка сточных вод.

Для удаления грубодисперсных примесей используются механические процеживатели, обеспечивающие эффективное удаление загрязнений с размером более 2 мм. Удаление песка осуществляется на песколовках.
Удаление отбросов и песка полностью механизировано.

Биологическая очистка.

На стадии биологической очистки применяются аэротенки нитри-денитрификаторы, что обеспечивает параллельное удаление органических веществ и соединений азота.
Нитри-денитрификация необходима для обеспечения нормативов на сброс по соединениям азота, в частности, его окисленным формам (нитритам и нитратам).
Принцип работы такой схемы основан на рециркуляции части иловой смеси между аэробной и аноксичными зонами. При этом окисление органического субстрата, окисление и восстановление соединений азота происходит не последовательно (как в традиционных схемах), а циклически, небольшими порциями. В результате процессы нитри-денитрификации протекают практически одновременно, что позволяет удалять соединения азота без использования дополнительного источника органического субстрата.
Эта схема реализуется в аэротенках с организацией аноксичных и аэробных зон и с рециркуляцией иловой смеси между ними. Рециркуляция иловой смеси осуществляется из аэробной зоны в зону денитрификации эрлифтами.
В аноксичной зоне аэротенка нитри-денитрификатора предусмотрено механическое (погружными мешалками) перемешивание иловой смеси.

На рис.1 представлена принципиальная схема аэротенка нитри-денитрификатора, когда возврат иловой смеси из аэробной зоны в аноксичную осуществляется под гидростатическим давлением по самотечному каналу, подача иловой смеси из конца аноксичной зоны в начало аэробной производится эрлифтами или погружными насосами.
Исходная сточная вода и возвратный ил из вторичных отстойников подаются в зону дефосфатации (бескислородную), где происходит гидролиз высокомолекулярных органических загрязнений и аммонификация азотсодержащих органических соединений в отсутствии какого-либо кислорода.

Принципиальная схема аэротенка нитри-денитрификатора с зоной дефосфатации
I – зона дефосфатации; II – зона денитрификации; III – зона нитрификации, IV- зона отстаивания
1- сточная вода;

2- возвратный ил;

4- эрлифт;

6- иловая смесь;

7- канал циркуляционной иловой смеси,

8- очищенная вода.

Далее иловая смесь поступает в аноксичную зону аэротенка, где также происходит изъятие и деструкция органических загрязнений, аммонификация азотсодержащих органических загрязнений факультативными микроорганизмами активного ила в присутствии связанного кислорода (кислорода нитритов и нитратов, образующихся на последующей стадии очистки) с одновременной денитрификацией. Далее иловая смесь направляется в аэробную зону аэротенка, где происходит окончательное окисление органических веществ и нитрификация азота аммонийного с образованием нитритов и нитратов.

Процессы, протекающие в этой зоне, обуславливают необходимость интенсивной аэрации очищаемых сточных вод.
Часть иловой смеси из аэробной зоны поступает во вторичные отстойники, а другая – вновь возвращается в аноксичную зону аэротенка для денитрификации окисленных форм азота.
Эта схема в отличие от традиционных позволяет наряду с эффективным удалением соединений азота повысить эффективность изъятия соединений фосфора. За счет оптимального чередования аэробных и анаэробных условий при рециркуляции способность активного ила аккумулировать соединения фосфора возрастает в 5 -6 раз. Соответственно возрастает и эффективность его удаления с избыточным илом.
Однако в случае повышенного содержания фосфатов в исходной воде, для удаления фосфатов до величины ниже 0,5-1,0 мг/л, потребуется проведение обработки очищенной воды железо- или алюминий содержащим (например, оксихлорид алюминием) реагентом. Ввод реагента наиболее целесообразно производить перед сооружениями доочистки.
Осветленная во вторичных отстойниках сточная вода направляется на доочистку, затем на обеззараживание и далее в водоем.
Принципиальный вид комбинированного сооружения – аэротенка нитри-денитрификатора представлен на рис. 2.

Сооружения доочистки.

БИОСОРБЕР – установка для глубокой доочистки сточных вод. Более подробно описание и общие виды установок.
БИОСОРБЕР – см. в предыдущем разделе.
Применение биосорбера позволяет получить воду, очищенную до норм ПДК рыбохозяйственного водоема.
Высокое качество очистки воды на биосорберах позволяет использовать для обеззараживания стоков УФ установки.

Сооружения по обработке осадков.

Учитывая значительный объем осадков образующихся в процессе очистки стоков (до 1200 куб.м/сут), для уменьшения их объема необходимо использовать сооружения обеспечивающие их стабилизацию, уплотнение и механическое обезвоживание.
Для аэробной стабилизации осадков используются сооружения аналогичные аэротенкам со встроенным илоуплотнителем. Подобное технологическое решение позволяет исключить последующее загнивание образующихся осадков, а так же приблизительно в два раза уменьшить их объем.
Дальнейшее уменьшение объема происходит на ступени механического обезвоживания, предусматривающее предварительное сгущение осадков, их реагентную обработку, а затем обезвоживание на фильтр-прессах. Объем обезвоженного осадка для станции производительностью 7000 куб.м/сут составит приблизительно 5-10 куб.м/сут.
Стабилизированный и обезвоженный осадок направляется на хранение на иловых площадках. Площадь иловых площадок в этом случае составит приблизительно 2000 кв.м (производительность очистных сооружений 7000 куб.м/сут).

4.Конструктивное оформление очистных сооружений.

Конструктивно очистные сооружения механической и полной биологической очистки выполнены в виде комбинированных сооружений на базе нефтяных резервуаров диаметром 22 и высотой 11 м, закрытых сверху крышей и оборудованных системами вентиляции, внутреннего освещения и отопления (расход теплоносителя минимален, поскольку основной объем сооружения занимает исходная вода, имеющая температуру в пределах не ниже 12-16 град.).
Производительность одного подобного сооружения – 2500 куб.м/сут.
Аналогично выполнен аэробный стабилизатор со встроенным илоуплотнителем. Диаметр аэробного стабилизатора – 16 м для станций производительностью до 7,5 тыс куб.м/сут и 22 м – для станции производительностью 10 тыс. куб.м/сут.
Для размещения ступени доочистки – на базе установок БИОСОРБЕР БСД 0,6 , установок обеззараживания очищенных стоков, воздуходувной станции, лаборатории, бытовых и подсобных помещений требуется здание шириной 18 м, высотой 12 м и длинной для станции производительностью 2500 кубм/сут – 12 м, 5000 куб.м/сут – 18, 7500 – 24 и 10000 куб,м/сут – 30 м.

Спецификация зданий и сооружений:

1. комбинированные сооружения – аэротенки нитри-денитрификаторы диаметром 22м – 4 шт.;
2. производственно- бытовое здание 18х30 м с блоком доочистки, воздуходувной станцией, лабораторией и бытовыми помещениями;
3. комбинированное сооружение аэробный стабилизатор со встроенным илоуплотнителем диаметром 22м – 1 шт.;
4. галерея шириной 12 м;
5. иловые площадки 5 тыс. кв.м.

Система утилизации отходов, является неотъемлемой частью любого города. Именно она обеспечивает жилому массиву, нормальное функционирование и соблюдение санитарных норм в городских условиях. Сточные воды, которые проникают в городские очистные сооружения, в своём составе содержат очень разнообразные органические и минеральные соединения, способные нанести окружающей среде колоссальный урон, если не будут утилизированы должным образом.

В состав очистного сооружения входит четыре специальных очистных блока. Для удаления песка и крупного мусора служит первый механический блок очистки (как правило, крупные отходы, отсеянные ещё на первом этапе утилизировать гораздо проще). Затем, на следующем этапе, в другом блоке происходит полная биологическая очистка, и при этом удаляются соединения азота и максимально возможное количество органических соединений. После этого, в третьем блоке, уже происходит дальнейшая доочистка отходов - они очищаются на более глубоком уровне и обеззараживаются. И в четвёртом блоке, происходит процесс обработки оставшихся осадков. Далее, чтобы лучше понять суть процесса, мы рассмотрим более детально то, как именно это происходит.

Благодаря механической, физико-химической и биологической обработке, из загрязнённых вод выделяют осадок, который потом отсеивается в специально разработанных для этих целей отстойниках, а затем, когда образуется активный ил, он переходит во вторичные отстойники. Активный ил - это очень вязкое вещество, которое содержит в своём составе различные простейшие организмы, бактерии и хлопья, образовавшиеся из разнообразных химических соединений. Ил, отсеиваемый отстойниками, обладает почти стопроцентной влажностью, но удалить излишнюю влагу невероятно сложно, поскольку вещества сильно связаны между собой и обладают низкой влагоотдачей. С помощью специальных илоуплотнителей, ил обрабатывают и уплотняют на два-три процента.

К сожалению, образовавшееся вещество, нельзя использовать как удобрение, потому как, несмотря на то, что калий, азот и фосфор присутствуют в активном иле, они плохо усваиваются растениями, а помимо опасных для человека микроорганизмов в его составе также содержатся и яйца гельминтов. Далее рассмотрим подробнее виды и принципы работы сооружений для очистки городских сточных вод. В очистных сооружениях для механической очистки вод, для удаления песка и крупного мусора, используются специализированные сетки или процеживатели с ячейками не больше двух миллиметров. Для более мелкого песка используются песколовки. Это полностью механизированная процедура. Выглядят сооружения для механической очистки, как высокие одиннадцати метров и диаметров до двадцати двух метров, резервуары, созданные на основе нефтяных. Сверху они закрываются крышками и оснащены системой вентиляции. В освещении и отоплении такие сооружения нуждаются в минимальных количествах, так как наибольший объём в нём занимают сточные воды, для которых не требуется повышать температуру (она должна быть в пределах примерно двенадцати-шестнадцати градусов).

В биологической очистке задействованы сложные химические процессы, способствующие окислению и расщеплению жидкостей, при использовании насосов, которые транспортируют загрязнённую воду из одной зоны в другую. Кроме того, система оснащена анаэробным стабилизатором, который содержит илоуплотнитель. В настоящее время, в городской черте используются различные виды очистных сооружений, локальные, которые рассчитаны на частные и загородные дома и промышленные, необходимые для того, чтобы очистить воды от промышленных отходов.

С особенной строгостью соблюдения экологических норм, относятся к предприятиям выпускающий какой-либо вид продукции (особенно тех, от деятельности которых остаются отработанные тяжёлые металлы и химические соединения). Поэтому только после предварительной очистки, отходы промышленных предприятий, связанных с выпуском химической, лёгкой, нефтеперерабатывающей и другой промышленностью, можно сбрасывать в систему центральной канализации или использовать вторично. То, какие процессы должны производиться при очистке вод с промышленного предприятия, определяется отраслью промышленности. Участок, который используется для постройки крупных , обязательно выбирается с учётом удобного подъезда автотранспорта, наличия водоёма, в который планируется сбрасывать уже очищенные воды и особенности рельефа местности (в частности, состав грунта и уровень грунтовых вод).

Поскольку станция очистки является сооружением, способным оказывать непосредственное влияние на окружающую среду, оно должно соответствовать строго определённым стандартом и нормам. Периметр станции служащей для очистки сточных вод всегда должен огораживаться забором, а на самой территории станции используются только резервуары городского изготовления. Кроме того, очистные сооружения подлежат строгому контролю министерства экологии и биоресурсов, которые устраивают проверку всех сооружений на станции.