• +7 (812) 571-81-30

Публикации

Технологические инновации в области очистки сточных вод

Крючихин Е.М., Николаев А.Н., Жильникова Н.А., Большаков Н.Ю.

ЗАО «КРЕАЛ», Санкт-Петербург, Россия

В последние годы загрязнение поверхностных вод вызывает все большую тревогу во многих странах. Угрожающие размеры приобрел процесс эвтрофикации, который происходит вследствие нарушения баланса питательных веществ.

При этом повышается температура воды, появляются привкусы и запахи, ухудшается цвет воды, усиливается развитие фитопланктона, особенно сине-зеленых водорослей, нарушается жизнедеятельность рыб. Загрязнения биогенными элементами, которые попадают в водоемы, в том числе и со сточными водами, приводят к ускорению эвтрофикации. Установлено, что массовое развитие водорослей в первую очередь происходит при наличии азота и фосфора. При благоприятных условиях 1 мг/л фосфора и 5 – 10 мг/л азота могут продуцировать 50 – 150 мг/л водорослей, при отмирании которых образуются загрязнения в количестве 5 – 25 мг/л. Наиболее целесообразно бороться с эвтрофикацией путем сведения к минимуму концентрации азота и фосфора в системах очистки сточных вод, сбрасываемых в водоемы.

Эффективное удаление азота достигается с помощью технологии нитрификации и денитрификации. Фосфор из городских сточных вод удаляется реагентными и безреагентными методами. Применение реагентов позволяет достигнуть более низкой концентрации фосфора в очищенной воде (0,2 – 0,3 мг/л по фосфору общему), но связано с высокими эксплуатационными затратами, и кроме того, является причиной дополнительного загрязнения водных бассейнов. Поэтому, с экономических и экологических позиций, предпочтительнее безреагентные методы, основанные на биологической очистке от фосфатов. При этом, существующие способы очистки требуют технологических инноваций для повышения эффективности удаления фосфора.

Компанией «КРЕАЛ» (Санкт-Петербург), имеющей большой успешный опыт в разработке и внедрении современных методов очистки стоков, создана новая технология биологической очистки городских сточных вод от органических веществ, азота и фосфора. Данная технология основана на результатах реконструкции очистных сооружений СПб (Центральная станция аэрации, Северная станция аэрации, гг. Пушкина, Колпино, Кронштадта, Петродворца и др.) с использованием аэрационной системы «КРЕАЛ» и схем нитриденитрификации. Задачей усовершенствования являлось повышение эффективности биологической очистки от фосфора.

По сравнению с традиционной технологией нитриденитрификации и биологической дефосфотации инновация от «КРЕАЛ» имеет ряд особенностей:

  • вместо механических перемешивающих устройств и циркуляционных насосов (оборудование западных компаний) используются перфорированные аэраторы «КРЕАЛ» и высокопроизводительные эрлифты;
  • в аэротенк вводится плоскостная загрузка и интенсифицируется процесс биологической очистки от соединений азота и фосфора (допустимая гидравлическая нагрузка на аэротенк выше на 20 – 50% в сравнении с традиционной технологией);
  • применяется более низкий процент рециркуляции активного ила (30 – 60 %);
  • стоимость реконструкции аэротенка снижается более чем в 2 раза.

Модернизация аэротенков производится одновременно с заменой системы аэрации и включает выделение анаэробных, аноксидных и аэробных зон с помощью двух типов аэраторов «КРЕАЛ» (пористых и перфорированных) и различной интенсивности аэрации.

В выделенных анаэробных зонах размещаются блоки плоскостной загрузки, что позволяет интенсифицировать процесс кислотного сбраживания в этих зонах, благодаря развитию в биопленке специфического микробного ценоза. Биопленка, вырастающая на загрузке, содержит, преимущественно, анаэробные гетеротрофные бактерии, адаптированные к поступающим в анаэробную зону органическим веществам и обеспечивающие их быстрое сбраживание. При этом, в сравнении с другими технологиями биологической очистки от фосфора, в активном иле доля бактерий, способных производить кислотное сбраживание органических веществ, уменьшается. Соответственно, растет доля бактерий, участвующих в очистке от азота. В результате, интенсификация анаэробного сбраживания в анаэробной зоне вызывает увеличение скорости денитрификации в аэробной зоне аэротенка в расчете на 1 г активного ила.

В традиционной аэробной биологической очистке содержание фосфора в активном иле составляет около 1,5 %. С переходом на технологию биологической дефосфотации доля фосфора в активном иле возрастает до 6 % за счет развития фосфор-аккумулирующих бактерий, накапливающих фосфор в количестве 20 – 40 % от сухой массы клеток.

Технологические схемы биологической очистки разрабатываются для каждого конкретного объекта на основе математического моделирования [1, 2] с учетом характеристик поступающей сточной воды, требования к качеству очищенных сточных вод, а также конструктивных особенностей аэротенка, подлежащего реконструкции.

При лимитировании процессов денитрификации и биологической дефосфотации по концентрации органических веществ (БПК) в сточной воде используются схемы, где в начале аэротенка размещаются бескислородные зоны (аноксидные зоны и анаэробные зоны). При избытке органических веществ по отношению к азоту и фосфору допустимо использование схем, где в начале аэротенка располагается аэробная зона (зона нитрификации), а затем размещаются бескислородные зоны.

Новая технология «КРЕАЛ» впервые была внедрена в 2005 году на Центральной станции аэрации (ЦСА) Санкт-Петербурга в одной из шести секций аэротенка первой очереди. Даже такое частичное усовершенствование увеличило степень очистки от фосфатов с 10% до 30 – 40% по всей первой очереди очистных сооружений ЦСА при одновременном обеспечении нормативного сброса азота и сокращении расхода воздуха на аэрацию более чем на 20 %.

В конце 2005 г. реконструирована еще одна секция аэротенков на Центральной станции аэрации. В связи с остановом основной части очистных сооружений на период ремонтных работ, возникла возможность проводить биологическую очистку небольшого объема поступающих стоков только на секциях, модернизированных по технологии «КРЕАЛ». Несмотря на нестабильность режима степень биологической очистки сточных вод от фосфатов увеличилась до 70 – 80 %.

В том же году реконструированы аэротенки очистных сооружений г. Колпино и г.Пскова. Подтверждена высокая эффективность новой технологии, а также устойчивое протекание процессов нитрификации/денитрификации и биологической дефосфотации даже при низких температурах сточной воды (до 10 – 12 0С).

На КОС г. Пскова при входной концентрации аммонийного азота 15 мг/л, эффект его удаления составляет 95,9 %. Выходная концентрация общего азота составляет менее 4 мг/л. При этом съем фосфора фосфатов находится на уровне 1 – 1,8 мг/л (в среднем 1,4 мг/л), а удаление общего фосфора в аэротенке составляет 1,6 мг/л.

В аэротенке КОС г. Колпино достигнуто удаление фосфатов на уровне 80 - 90 %, при эффекте очистки от аммонийного азота 97 – 98 %. Качество очищенных сточных вод по соединениям азота и фосфора отвечает требованиям ХЕЛКОМа и российским нормативам на сброс в водоем.

Полученные положительные результаты показывают перспективность применения новой технологии «КРЕАЛ» на городских очистных сооружениях.

Адрес

РОССИЯ, 190000, Санкт-Петербург, пер. Антоненко, 10; телефон/факс: +7 (812) 571-81-30.