bbk 000000

УДК 628.32.004.69

Багаев Ю. Г., Вешкурцев В. М., Гундырева Т. М., Хуторнюк Г. Н.

Модернизация очистных сооружений канализации

Аннотация

Приведены основные технические решения и описание нового оборудования, внедряемого на очистных сооружениях канализации г. Новосибирска. Рассказано об используемых методах ремонта трубопроводов и емкостных сооружений. Модернизация проводится на всех этапах очистки: на главной насосной станции, сооружениях механической и биологической очистки, обработки осадка. Проводимые мероприятия позволяют повысить качество очистки сточных вод, снизить сбросы загрязняющих веществ с очищенными сточными водами в реку Обь. Модернизация действующих очистных сооружений за счет применения современного оборудования позволила повысить надежность работы всего комплекса в целом, сократить объем осадков, подлежащих дальнейшей утилизации, снизить негативное воздействие на окружающую среду и улучшить экологию города.

Ключевые слова

отстойник , модернизация , интенсификация , центрифуга , фильтр-пресс , очистные сооружения канализации , решетка , песколовка , метантенк , обезвоживание осадка , сгуститель

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

Общегородские очистные сооружения канализации г. Новосибирска эксплуатируются с 1981 г. (рис. 1). Классическая схема очистки сточных вод, принятая в 1970-е годы, не соответствует современным требованиям по качеству очистки и энергоэффективности. Эксплуатация сооружений в течение тридцати лет сопровождается постоянной реконструкцией и заменой старого оборудования новым, более эффективным, прогрессивным, качественным.

Главнаянасоснаястанцияявляется неотъемлемой частью очистных сооружений, обеспечивает перекачку хозяйственно-бытовых стоков города на производственную площадку. Техническое перевооружение насосной станции ведется постоянно. Установка электроприводов на затворы в приемно-распределительной камере позволила регулировать открытие затворов в зависимости от числа работающих насосов. Восемь основных насосов ЗОФВ-17 последовательно заменены более мощными агрегатами СДВ 9000/45. Коэффициент неравномерности подачи стоков на очистные сооружения при этом удалось снизить до 1,25–1,3. Вместо решеток марки МГ с прозорами 40 мм установлены автоматизированные решетки фирмы «Экотон» с прозорами 30 мм. Это позволило увеличить количество задерживаемых отбросов и снизить забивание решеток мусором. Масляные выключатели заменены современными вакуумными.

Выполнен ремонт двух (из трех) напорных коллекторов, идущих от главной насосной станции, с нанесением цементно-песчаной изоляции. Протяженность каждого коллектора 7,5 км, диаметр труб 1400 мм. С целью исключения аварийного сброса неочищенных сточных вод с главной насосной станции (даже в период паводка) в 2008 г. построен и запущен в работу резервный напорный коллектор. Благодаря проведенным мероприятиям не допускался аварийный сброс неочищенных сточных вод в реку Обь.

Зданиерешеток.Решетки МГ с прозорами 20 мм заменены более эффективными решетками фирмы «Экотон» с прозорами 8 мм, установлены винтовые конвейеры и пресс-уплотнители отбросов (рис. 2). Количество задерживаемых отбросов значительно возросло, но за счет прессования их вывоз сократился в 2,5 раза.

Горизонтальныеаэрируемыепесколовкизадерживали только крупный песок (фракции более 0,2 мм) из-за относительно малой их длины – 21 м. Более мелкий песок оседал в первичных отстойниках, что приводило к ускоренному износу насосов, трубопроводов и накоплению песка в метантенках. Реконструкция песколовок заключалась в установлении на входе «успокоительного» щита с отверстиями, снижающего струйность потока в поперечном сечении, организации перед ним зоны отмывки песка, устройства в песколовке гидросмыва в поперечном ее сечении и дополнительном монтаже щита с водосливом на выходе из каждой песколовки. Это позволило вдвое снизить содержание песка в сыром осадке – с 13–15 до 7–8%.

Первичныеотстойники.По разработкам специалистов очистных сооружений канализации вместо затапливаемого бункера с противовесом для сбора плавающих веществ установлен стационарный бункер с гибкой (резиновой) приемной стенкой. В момент наезда фермы на бункер стенка отгибается, и плавающие вещества сливаются в жировой колодец. Количество воды, отводимой с плавающими веществами, значительно уменьшилось. Ферма отстойника по проекту имела пневмоколесный ход. Из-за проскальзывания на наледи, а также периодической утечки воздуха из колеса система часто выходила из строя. Колеса поменяли на цельнолитые, заполненные полиуретаном. В результате срок службы колес увеличился, потребность в ремонте фермы снизилась.

Удаление осадка из первичных отстойников по проекту обеспечивалось плунжерными насосами, которые часто выходили из строя. Затем на протяжении ряда лет откачка производилась центробежными насосами марки СД, что привело к увеличению влажности и объема откачиваемого сырого осадка. В настоящее время установлены винтовые насосы «Seepex» (Германия) производительностью 130 м³/ч, напором 40 м вод. ст., оснащенные частотным электроприводом. За счет регулируемой производительности насосов влажность и объем осадка сократились в 1,5 раза.

Аэротенки. В зависимости от времени внедрения аэрационные системы были смонтированы из разных материалов: фильтросных керамических пластин, дырчатых металлических и пластмассовых труб. В настоящее время аэрационные системы реконструированы – уложены мелкопузырчатые трубчатые аэраторы фирмы «Экотон». Это позволило увеличить концентрацию растворенного кислорода в аэротенках и повысить энергоэффективность работы сооружений биологической очистки. В ходе дальнейшей модернизации систем аэрации планируется применение современных дисковых мембранных аэраторов, позволяющих регулировать подачу воздуха в оптимальных заданных пределах. В конце 2010 г. первая система с дисковыми аэраторами марки AFD350 фирмы «Ins. SSI» (США) введена в эксплуатацию в аэротенке № 10.

Вторичныерадиальныеотстойники.Реконструирован центральный узел, удерживающий ферму. За счет дополнительных стоек и крестовины удалось создать прочную опору центральной части, увеличив срок безаварийной эксплуатации фермы и соответственно отстойника.

Контактныйрезервуар.Не останавливая работу сооружения, по методу выделения последовательно отдельных участков, отсекаемых шандорными щитами, выполнен капитальный ремонт отводящего канала контактного резервуара размером 3Ч300Ч3,8 м с восстановлением герметичности и несущей способности стен дополнительным армированием изнутри. Для разделения единого потока на две части в начале сборного канала смонтирован перепускной щитовой затвор. Это позволило провести ремонт сооружения в летний период, последовательно выключая из работы по два вторичных отстойника, что не вызвало снижения качества очистки сточных вод в целом.

Участоксооруженийобработкиосадкаявляется одним из самых энергоемких и ресурсозатратных, поэтому его техническое перевооружение наиболее целесообразно.

Метантенки. Резервуары объемом по 4500 м³ выполнены полностью в надземном варианте с теплоизоляционной «рубашкой» из кирпича. Кирпичные стены со временем разрушаются, поэтому ведется полная реконструкция и ремонт емкостей с применением современных защитных покрытий. Впервые крепление теплоизоляционного материала снаружи резервуара выполнено на клеевой основе – емкости становятся менее громоздкими, а за счет защитного покрытия еще и красочнее (рис. 3). В нижней части метантенка смонтирован ремонтный люк-лаз. Применен новый инжектор пара игольчатой конструкции. Газовый колпак заменен новым, с клапанами регулирования отвода биогаза. Установлена новая мешалка лопастного типа малой энергоемкости с расположением двигателя вверху на газовом колпаке, что удобнее в случае ремонта. В результате отпадает необходимость перемешивания осадка в емкостях мощными насосами. Нововведения обеспечивают стабильность и глубину процесса сбраживания осадка, высокий выход биогаза.

Цехмеханическогообезвоживанияосадка.Установленные по проекту неэффективные и не обеспечивающие обезвоживание всего объема осадка, образующегося при очистке сточных вод, вакуум-фильтры заменены центрифугами. При этом ликвидировано громоздкое реагентное хозяйство для приготовления и дозирования извести, хлорного железа и полиакриламида.

Реконструкция цеха производилась поэтапно: в 1994 г. установлена центрифуга S4-1 фирмы «Гумбольдт» (Германия), в 1995 г. – центрипресс СР1-1.4, в 2001 г. – еще три центрипресса СР4-1Д. Влажность обезвоженного осадка на центрифугах составляла 75–78% при концентрации 10–15 г/л взвешенных веществ в фугате. Возврат загрязненного фугата в «голову» сооружений осложнял их работу по очистке сточных вод. Кроме того, наличие песка в осадке приводило к повышенному истиранию лопастей шнека и отверстий выгрузки кека.

Для проведения ремонта ежегодно одна из центрифуг на полгода выключалась из работы. Все это вынуждало проводить поиск нового оборудования, которое меньше изнашивается от абразивного воздействия песка и обеспечивает более «чистый» фугат при обезвоживании. Выбор был остановлен на ленточных фильтр-прессах. Началась постепенная замена выработавших свой ресурс центрифуг фильтр-прессами. Одновременно внедрялась технология обезвоживания избыточного активного ила на ленточных сгустителях фирмы «Andritz».

В настоящее время в цехе работают два сгустителя, одна центрифуга и пять фильтр-прессов (три фильтр-пресса фирмы «Экотон» и два фильтр-пресса фирмы «Andritz»). Фильтрат после фильтр-прессов и сгустителей содержал не более 1 г/л взвешенных веществ. Фильтр-прессы хорошо зарекомендовали себя при обезвоживании сырого осадка, поскольку выдерживают предельную паспортную нагрузку (рис. 4). Добавление к сырому осадку части избыточного ила (после сгустителей) приводит к снижению производительности фильтр-пресса на 25–40%.

Для обезвоживания осадков одновременно испытывались различные флокулянты («Праестол», «Суперфлок», «Кемира» и др.). Был выбран реагент «Zetag 8180» как наиболее эффективный и универсальный для состава осадков, поступающих в цех механического обезвоживания. Расход флокулянта при сгущении избыточного ила составляет 4–6 кг/т по сухому веществу, при обезвоживании смеси осадков – 3–4,5 кг/т. Приготовление растворов флокулянтов и их дозирование качественно влияют на процесс обезвоживания осадка. Наиболее проблемным является узел смешения сухого флокулянта с водой. В настоящее время в цехе действуют две современные автоматические установки импортного производства «AlltexContifloc 1200» и «Fab 5000», позволившие повысить качество приготовления и дозирования рабочих растворов реагента.

Управлениеоборудованием.Успешно и оперативно управлять технологическими процессами возможно только при наличии контрольно-измерительных приборов и автоматизированных систем, позволяющих своевременно и плавно изменять режимы работы оборудования. Для очистных сооружений канализации в целом проработана принципиальная система диспетчеризации и автоматизации. В соответствии с административным делением производственного подразделения, созданы узлы связи на основе Центрального диспетчерского пункта (ЦДП) и пяти местных диспетчерских пунктов (МДП) технологических участков: главной насосной станции, механической очистки, биологической очистки, обработки осадка и паро-силового. Сеть передачи данных между МДП и ЦДП принята на основе существующих линий связи через модемы SHDSL. На очистных сооружениях ведется постепенное внедрение АСУ отдельных технологических процессов (АСУ ТП) и сооружений.

Так, процесс откачки сырого осадка из первичных отстойников в насосных станциях контролируется с помощью установок частотного управления на насосах Seepex и расходомеров. На автоматический режим работы с возможностью ведения постоянного мониторинга с ЦДП переведено 4 общепроизводственных насосных станции дренажных вод. В воздуходувной станции проведена замена шкафов управления, технологического и аварийного контроля за воздухонагнетателями, аналоговая система возбуждения электродвигателей заменена цифровой (ЦРВБ). Надежность работы и аварийной защиты нагнетателей повысилась.

В цехе механического обезвоживания на уровне МДП и МП (местных пунктов управления) автоматизированы смежные объекты и основные технологические процессы: подача уплотненного сырого осадка в цех (насосная станция «Плунжерная»), подача осадка и растворов флокулянта в заданных пределах на все машины, откачка дренажных вод (фугата, фильтрата), перекачка сгущенного избыточного ила (аварийный уровень) в общий расходный бак смеси осадков. Все это позволяет осуществлять регулировку и учет работы оборудования, а также потоков обезвоживаемых сред. В планах развития очистных сооружений единая диспетчеризация участков и автоматизация всех технологических процессов.

Лаборатория.Постоянный контроль качества сточных вод на всех стадиях очистки, в том числе и анализ по осадкам, возложен на лабораторию. Как правило, от ее работы и оснащенности современным оборудованием и приборами зависит оперативность принимаемых эксплуатационных решений и эффективность работы очистных сооружений в целом. Поэтому модернизации лаборатории уделяется особое внимание, нововведения поощряются.

Так, для определения растворенных органических субстанций приобретена система StamoSensCSM 750/CSS70 («Endres» + «Hauser»), позволяющая определять ХПК в поступающей сточной воде при сокращении времени анализа в 16 раз и сохранении точности, требуемой действующими стандартами.

С помощью портативного переносного кислородомера USJ-550 (США) измерение концентрации кислорода производится непосредственно в каждом аэротенке, в любом месте и за короткое время, что дает возможность оперативно регулировать распределение подачи воздуха на аэротенки.

Анализаторы влажности MS-70, Эвлас-2М (концентратомеры) позволяют на месте быстро и достоверно определять количество взвешенных веществ в осадке и кеке.

Устройство для экспонирования рачков позволило освоить новую методику по биотестированию сточной воды, время анализа сократилось вдвое. На самом высоком уровне ведется микробиологический анализ активного ила. Кроме общепринятых химико-физических показателей, оценка работы и состояния сооружений биологической очистки ведется по методу биоэстимации индикаторов активного ила (метод О. Г. Никитиной).

Выводы

Проводимая модернизация действующих очистных сооружений канализации г. Новосибирска за счет применения современного оборудования способствует повышению надежности и безаварийности работы всего комплекса в целом, сокращению объема осадков, подлежащих дальнейшей утилизации, снижению негативного воздействия на окружающую среду и улучшению экологического состояния города. Реконструкция действующих сооружений сопровождается также строительством дополнительно отдельных сооружений биологической очистки из перспективного второго блока второй очереди. Достроен один аэротенк, начато строительство двух вторичных отстойников диаметром 40 м. Интенсификация сооружений биологической очистки позволяет повысить эффективность очистки сточных вод по биогенным элементам и снизить в целом сбросы загрязняющих веществ в реку Обь.