Совершенствование технологии механической очистки сточных вод на очистных сооружениях канализации города Хабаровска

Размещено на http://www.allbest.ru

ТОГУ, г. Хабаровск, Россия

Совершенствование технологии механической очистки сточных вод на очистных сооружениях канализации города Хабаровска

Бурьев П.А., Костюк О.В., Шевцов М.Н.

Абстракт

Статья посвящена различным способам реконструкции механической очистки сточных вод - одного из этапов технологического процесса на очистных сооружениях канализации города Хабаровска. Важность данного исследования состоит в улучшении экологической ситуации реки Амур - основного источника водопотребления для миллионов людей, а также одной из важнейших экосистем Дальнего Востока. В статье рассмотрено существующее положение на очистных сооружениях канализации города Хабаровска, проблемы, возникающие в процессе очистки, максимально эффективные и наименее затратные способы их решения.

Ключевые слова: механическая очистка, реконструкция, решетки, песколовки, первичные отстойники.

Abstract

Bur'ew Р. A., Kostyuk О. V., Shevtsov М. N.

PNU, Khabarovsk, Russia

IMPROVING THE TECHNOLOGY OF MECHANICAL WASTEWATER TREATMENT AT SEWAGE TREATMENT PLANTS IN THE CITY OF KHABAROVSK

The article is devoted to various ways of reconstruction of mechanical wastewater treatment - one of the stages of the technological process at the sewage treatment plants in the city of Khabarovsk. The importance of this study is to improve the ecological situation of the Amur river - the main source of water consumption for millions of people, as well as one of the most important ecosystems in the Far East. The article considers the current situation at the sewage treatment plants in the city of Khabarovsk, the problems that arise in the process of cleaning, the most effective and least expensive ways to solve them.

Keywords: mechanical cleaning, reconstruction, grates, sand traps, primary settlingtanks.

1. Экологические и экономические аспекты очистки сточных вод населенных пунктов на реке Амур

Очистка сточных вод занимает одно из важнейших мест в обеспечении стабильной экологической ситуации в окружающей природе. Современные реалии таковы, что, помимо экологической составляющей, данный процесс должен приносить максимально положительный экономический эффект. Открытия и исследования, проведенные в последнее время для модернизации и совершенствования очистки сточных вод, показывают серьезные перспективы для улучшения экологической ситуации, а также для минимизации финансовых затрат при тщательно продуманном и хорошо организованном процессе.

Из-за губительного влияния человека река Амур сегодня находится на грани экологической катастрофы. Отдельные участки мелеют с каждым годом, при этом русла притоков становятся более полноводными, расширяются и углубляются. Ухудшается и качество пресной воды из-за обилия промышленных предприятий, в том числе принадлежащих Китаю. Регулярные проверки фиксируют критическое содержание фенола и нитратов в воде. Но река это источник жизни для большинства населенных пунктов, расположенных по обоим берегам. Общая численность населения в речной долине (вместе с Китаем) составляет порядка 70 000 000 человек. Китайские власти в начале нового века приняли решение о строительстве 200 очистных сооружений канализации на берегу реки Амур с финансированием около 30 миллиардов юаней из федерального бюджета. В Хабаровском крае по самым скромным подсчётам для очистки 100% сточных вод, поступающих в Амур, необходимо более 12 миллиардов рублей.

2. Технологический процесс механической очистки сточных вод на ОСК города Хабаровска

Очистные сооружения канализации расположены в © Бурьев П. А., Костюк О. В., Шевцов М. Н., 2020

Краснофлотском районе города Хабаровска. Они были введены в эксплуатацию в 1983 году, заработали на полную мощность в 1987 году. Проектная мощность сооружений 220 тыс. м3/сутки, 80300 тыс. м3/год. Очистка сточных вод состоит из трех этапов - механическая, полная биологическая и обеззараживание, с обработкой и утилизацией обезвреженных отходов производства. Очищенная сточная вода ОСК сбрасывается в реку Амур, который является водоемом рыбохозяйственного назначения высшей категории. Сточные воды с главной насосной станции по двум напорным коллекторам диаметром 1400 мм (рабочий и резервный) поступают в приемную камеру очистных сооружений. Далее начинается этап механической очистки. Сточная вода из приемной камеры поступает в здание решеток, где распределяется на три канала (размеры каждого: ширина 2,2 м; высота 2 м). В здании установлены: 3 ступенчатые решетки RS 27-140-5, спиральный транспортер U 320 и плунжерный гидропресс RP 30-60. Характеристики оборудования приведены в таблице 1.

Табл. 1 Характеристики оборудования решеток

Весь комплекс оборудования работает в автоматическом режиме от заданных вручную временных промежутков. Период времени между включениями решеток, транспортера и гидропресса устанавливается сменным мастером в зависимости от количества поступающих со сточной водой загрязнений. Отбросы, задерживаемые на решетках, поднимаются по полотну решеток и падают в спиральный транспортер, который перемещает их к гидропрессу, где они прессуются и обезвоживаются до влажности 50-60 %. От гидропресса по трубе диаметром 300 мм уплотненные отбросы поступают в накопительный бункер, где установлен шнековый транспортер U-700 для выгрузки отбросов в самосвал. Еженедельно отбросы автотранспортом вывозятся на городскую свалку.

После решеток сточная вода поступает на 3 аэрируемые песколовки, проектная производительность каждой 80 тыс. м3/сутки, размеры 15x4,5x4 м, рабочая глубина 2,6 м, площадь живого сечения 10,5 м2, интенсивность аэрации 5 м3/м2-ч, удаление песка производится при помощи гидроэлеваторов марки 30/55 мм. Вода на гидросмыв песка подается насосом 1 К 100-65-250 (производительность 150 м3/ч, давление - 5 кг/см2), на удаление песка - насосом К 90/85 (производительность 90 м3/ч, давление - 10 кг/см2), которые установлены в машинном отделении здания решеток, вода забирается из трубопровода отвода осветленной воды после первичного отстойника № 1. Для лучшего смыва с песка органики и увеличения времени пребывания сточной воды в песколовках, в них постоянно подается воздух, за счет чего создается дополнительное поперечное движение воды, в качестве аэраторов применены перфорированные трубы диаметром 50 мм, расположенные вдоль одной стены каждой из песколовок. Под аэраторами расположен лоток для сбора и транспортировки песка в бункер, где установлен гидроэлеватор. Смыв песка осуществляется спрысками трубопровода гидросмыва, расположенного посередине лотка.

Сточная вода после песколовок поступает на четыре первичных отстойника радиального типа. Диаметр отстойников 40 м, глубина 4 м, рабочая глубина 3.6 м, высота зоны осаждения 0.35 м, объем отстойника 5024 м3, время отстаивания 1,8 ч. Осадок и плавающие вещества собираются илоскребами ИПР-40, эффект очистки составляет: по взвешенным веществам 60-75 %; БПК5 50-60 %.

В первичных отстойниках происходит удаление из сточной воды взвешенных и плавающих веществ, которые оседают на дно отстойника под действием силы тяжести или всплывают на поверхность отстойника. Вода между отстойниками распределяется при помощи распределительной чаши. Сточная вода поступает в центральную часть отстойника и движется радиально от центра к водосборным лоткам, осветленная вода собирается в сборный кольцевой лоток через водосливы, затем поступает в выпускную камеру и отводится в аэротенки для биологической очистки. Осевший на дно осадок сточных вод с помощью скребков илоскреба собирается в приямок в центре отстойника, откуда насосами СМ 150- 125-315а/4 (производительность 180 м3/ч, давление - 3 кг/см2), расположенными в станции сырого осадка, перекачивается на иловые площадки.

Плавающие вещества собираются полупогружной доской с поверхности отстойника в бункер, откуда поступают в жиросборник, затем насосами также перекачиваются на иловые площадки.

3. Способы модернизации процессов механической очистки

На всех этапах механической очистки сточных вод на очистных сооружениях канализации города Хабаровска имеются проблемы. Среди основных можно отметить устаревание частей зданий и сооружений. Ежегодно проводимые планово-предупредительные ремонты не могут полностью решить данные проблемы. Решение возникающих задач возможно при тщательной разработке и детальном разборе всех возможных вариантов. В то же время отмечается положительный эффект от реконструкции сооружений и замены оборудования.

Решетки с прозорами 16 мм были заменены на решетки «Rotoscreen» RS 27-140-5 с прозорами 5 мм, что позволило на стадии процеживания более чем в 3 раза увеличить число извлекаемого мусора. Конечно, данные решетки по опыту работы имеют следующие недостатки: скатывание мусора вниз при подъеме, из-за чего образуются валки мусора в каналах и слабые нижние пластины, через которые проскакивает мусор, затрудняющий последующие этапы очистки. Решением данных проблем может стать модернизация решеток с усилением нижних пластин и наплавление на движущиеся механизмы специальных накладок для удержания мусора. Вторым вариантом можно рассмотреть установку в каналах перед этими решетками, других с более крупными прозорами от 25 мм и выше для задержания крупного мусора. Очистку этих решеток можно производить вручную с периодичностью, установленной опытным путем. Для механизации процесса есть возможность использования кран-балки в здании решеток.

Рис. 1 Поперечный разрез аэрируемой песколовки с насосом для удаления осадка из пескового лотка: 1 --зона улавливания песка; 2 -- щелевидная перегородка; 3 --зона улавливания жира и нефтепродуктов; 4 -- подача воздуха; 5 -- откачка песка насосом из пескового лотка; б -- лоток отвода песковой пульпы; 7 -- трубопровод отвода жира

Горизонтальные аэрируемые песколовки с выгрузкой песка через пульпопровод на песковые площадки имеют ряд недостатков. Возможно выпадение песка в песковом лотке, либо вынос песка из песколовок с оседанием в первичных отстойниках и аэротенках, что ухудшает процессы выгрузки сырого осадка и биологической очистки. Для устранения этого рекомендуется улучшить систему гидросмыва посредством увеличением длины трубопроводов в песколовках, либо установкой более мощных насосов. Песок, задерживаемый в горизонтальных песколовках, содержит до 30-80% органических включений. Наилучшие доступные технологии предусматривают методы его отмывки, которые позволяют сократить содержание органических веществ до 1-3 %. Это уровень, который допустим международными нормами для складирования песка и его повторного использования в качестве почвенного грунта и строительного материала. Эксплуатационные преимущества метода отмывки песка, помимо значительного снижения объёма и предотвращения процессов гниения органики при складировании песка на песковых площадках, заключаются также в снижении затрат по его транспортировке [2, стр.64].

Для отмывки песка в лабораторных и полевых условиях были проведены испытания на гидроциклоне, которые показали целесообразность использования данного оборудования в технологическом процессе.

Аэрируемые песколовки наряду со своим основным назначением могут использоваться и для улавливания всплывающих загрязнений (жиров, нефтепродуктов и др.), поскольку эта проблема актуальна в связи с запрещенными залповыми сбросами. При этом целесообразно вдоль всей песколовки пристраивать специальное отделение для выделения и накопления на поверхности воды всплывающих загрязнений (рис. 1), которое отделяется от пескоулавливающего отделения полупогруженной решетчатой перегородкой. В этом отделении из практически спокойного потока эффективно отделяются всплывающие загрязнения и не попадают на последующие сооружения. Для их удаления отделение оборудуется периодически затопляемым бункером и отводящим трубопроводом [3, стр.170- 171].

Улучшение работы первичных отстойников возможно в нескольких направлениях. Учитывая, что среда эксплуатации механизмов и конструкций первичного отстойника агрессивна по отношению к металлическим изделиям, исполнение их должно быть из нержавеющих материалов, устойчивых к коррозионному износу. Это требование также относится и к стакану-отражателю отстойника, и к гребенчатым переливам, которые рекомендуется выполнять из полимерных материалов.

При необходимости повышения эффективности отстаивания, в основном по такому показателю, как взвешенные вещества, в существующих отстойниках возможно применение тонкослойного отстаивания. При данном процессе отстойники дополняются тонкослойными модулями, располагаемыми в реконструируемом отстойнике перед водосборным устройством.

Имеющийся резерв при проектировании гидравлической нагрузки на первичные отстойники позволяет рассмотреть вопрос о проектировании в них биореактора-ацидофикатора, который позволит с наименьшими затратами улучшить удаление фосфора из сточных вод на стадии биологической очистки.

Заключение

Рассмотренные технологические процессы и оборудование позволяют осуществить совершенствование технологии механической очистки сточных вод на одном из крупнейших очистных сооружениях на Дальнем Востоке России. Грамотное внедрение нового оборудования и реконструкция существующих сооружений механической очистки сточных вод позволят улучшить экологическую ситуацию реки Амур с наименьшими финансовыми затратами.

механический очистка сточный канализация

Библиографические ссылки на источники

1. Технологический регламент очистных сооружений канализации МУП «Водоканал» г.Хабаровска. 4-й выпуск.

2. Методика разработки реестра наилучших доступных технологий (НДТ) систем водоснабжения и водоотведения. Издание официальное в 2-х томах, том 2 «Водоотведение, очистка сточных вод и обработка осадка». М: 2014 г. - 399 с.

3. Воронов Ю.В., Алексеев Е.В., Саломеев В.П., Пугачев Е.А. Водоотведение: Учебник. - М.: ИНФРА-М, 2007 - 415 с.

Размещено на Allbest.ru