Разработка и внедрение мобильной пилотной станции глубокой очистки промышленных и городских сточных вод

Разработка и внедрение мобильной пилотной станции глубокой очистки промышленных и городских сточных вод выполнены совместно НИКТИ ГХ и Канадской фирмой Конестога-Роверс и Ассоциации (Conestoga-Rovers and Associates, CRA, Waterloo, Ontario, Canada).

Новая технология глубокой биологической очистки сточных вод разработана совместно институтами НИКТИ ГХ и НИИ ВОДГЕО. Основными особенностями данной технологии являются объединение биологического окисления органических загрязнений, удаления биогенных соединений (азота и фосфора) и разделения активного ила и очищенной воды в едином глубоком реакторе.

Энергия вихревых потоков используется для образования последовательных взвешенных слоев активного ила, высокой концентрации активного ила, что одновременно повышает концентрацию активной биомассы и обеспечивает биодеструкцию, а также образует среду для фильтрации очищаемой воды через взвешенные слои активного ила. Биореакторы с использованием комбинации взвешенного активного ила и закрепленных микроорганизмов защищены рядом патентов (№№ 7903522; 7907418; 604287; 1530573; 1638122; 1721028). Детальное описание проекта биореактора представлено в статье (Water Quality International, November/December 1997, стр. 47-48).

Данная технология имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными системами с активным илом:

- Компактность, как результат сокращения необходимой земельной площади до 80-90%;

- Повышения эффективности использования кислорода результате увеличения глубины погружения в воду;

- Ликвидации дорогих отдельных вторичных отстойников и рециркуляционных станций перекачки, а также снижения капитальных и эксплуатационных затрат, в результате низкой потребляемой энергии и сокращения прироста активного ила.

Разработаны два основных типа проектов этой технологии: колонного типа и коридорного типа. Биореакторы колонного типа со взвешенными слоями активного ила (БКТ) используются в круглых реакторах колонного типа высотой до 20 м. В результате большой глубины, высокой концентрации биомассы и повышения эффективности массопереноса кислорода, биореакторы колонного типа могут сократить необходимую земельную площадь до 80%. С другой стороны, биореакторы коридорного типа используются в прямоугольных резервуарах, глубиной до 5-6 м и требуют на 20% меньше необходимой земельной площади по сравнению с традиционными станциями.

Технология получает развитие путем добавления специфических реагентов для увеличения концентрации биомассы и повышения эффективности очистки. Эта технология будет иметь название: Биореактор со взвешенными слоями активного ила с повышением химическими реагентами (БВСПХР).

Основные цели Проекта:

· Строительство прототипа биореактора колонного типа с комбинацией процессов биологического удаления биогенных соединений, удаления углеродсодержащих веществ и органических загрязнений, для создания критериев проектирования процессов очистки для специфических местных условий, в соответствии с требованиями повышения качества очищенных сточных вод.

- Проектирование, изготовление и внедрение принципиально новых многостадийных биологических и комбинированных биологических и реагентных технологий в мобильной пилотной установке многоразового использования.

- Получение на установке необходимых данных на реальных станциях очистки промышленных и городских сточных вод, в соответствии с местными условиями и требованиями.

- Использование мобильной установки по определению параметров для оптимизации качества очистки сточных вод на существующих очистных сооружениях. Оптимизация позволит раз работать параметры по углублению удаления загрязнении по всем показателям и сокращению прироста избыточной массы активного ила.

- Использование мобильной установки для испытания и получения преимуществ различных видов реагентов для процесса очистки сточных вод.

- Использование мобильной установки для обеспечения обучения на местах эксплуатационного персонала на новых и существующих очистных сооружениях.

- Демонстрация международного сотрудничества Украинских и Канадских природоохранных компаний, которое обеспечит модель дальнейшего сотрудничества для развития экологического предпринимательства и экологического обучения специалистов и населения Украины.

Результаты Проекта:

- Разработаны концептуальный и детальный проекты мобильной пилотной установки.

- Мобильная пилотная установка запроектирована на производительность 25 – 100 м³/сут и включает глубокую биологическую очистку и доочистку, камеру для приготовления и дозирования реагентов, а также сооружения для сохранения ила. Проектная схема пилотной установки изображена на рисунке 1.

- Полная система очистки является компактной и имеет размеры помещения для сооружений 5 м х 3, 2 м, и помещения для персонала и контрольно-измерительного оборудования 4, 2 м х 3, 2 м.

- Мобильная пилотная станция построена для возможности ее транспортирования на объект испытания и многоразового использования.

- Эксплуатационные исследования технологических процессов пилотной станции выполнены на экспериментальной базе НИКТИ ГХ на Киевской станции очистки сточных вод (БСА).

- Эксплуатационные исследования пилотной станции выполнены в соответствии с разработанной детальной программой испытаний и отбора проб по всем контролируемым параметрам. Анализ технологических параметров выполнялся с помощью портативных аналитических приборов, таких которые обеспечиваются системой HACH, а также химико-аналитическими методами

- Технология в биореакторах со взвешенными слоями активного ила с повышением процессов химическими реагентами получила развитие путем добавления специфических реагентов для увеличения концентрации биомассы и повышения эффективности очистки. Оптимизация данной технологии достигнута через эксплуатационные модификации, такие как установление и контроль возраста активного ила, добавления химических реагентов, таких как сернокислый алюминий или хлорное железо для удаления фосфора.

- Мобильная пилотная станция предназначена для достижения эффективности глубокой биологической очистки сточных вод. Качество очищенных сточных вод отвечает нормативным требованиям для их выпуска в водоемы хозяйственно–питьевого и рыбохозяйственного назначения. Средние значения концентрации по БПК_повн, ХПК, взвешенным веществам, аммонийному азоту, азоту нитритов и нитратов, нефтепродуктам, фосфору составляет, соответственно — 3 мг/л; 40-50 мг/л; 3 мг/л; 0, 3-0, 4 мг/л; 0, 02 мг/л; до 6 мг/л; 0, 05 мг/л, 0, 7-0, 8 мг/л.

- Благодаря увеличению концентрации биомассы и углублению процессов биологической деструкции загрязнений, достигнуто сокращение в два раза прироста избыточной массы активного ила, удельный прирост биомассы составляет 0, 2-0, 3 г ила/г БПК_повн.

- В результате ликвидации дорогих вторичных отстойников, рециркуляционных насосных станций, сокращения земельных площадей, капитальных и эксплуатационных затрат достигается существенное снижение стоимости станции очистки сточных вод.

Потребители и сферы внедрения и распространения результатов проекта:

- Основными потребителями мобильной модульной очистной станции являются промышленные предприятия и муниципалитеты в бассейне реки Днепр и др.

- Станция испытывалась в г. Киеве для потребностей ГОССТРОЯ, а также для нужд местной промышленности, которые сбрасывают сточные воды с недопустимыми концентрациями загрязнений в городские канализационные системы или напрямую в реку Днепр или его притоки или др. реки.

- Предложено использование результатов испытания на Киевской станции очистки сточных вод с целью повышения качества очистки сточных вод, в том числе, по соединениям азота и фосфора и сокращения прироста активного ила.

- Мобильная пилотная станция многоразового использования предложена для практического внедрения для городских и промышленных станций очистки сточных вод.

- Мобильная пилотная станция также используется для обучения и тренинга эксплуатационного персонала.

- Мобильная пилотная станция также предложена для использования в качестве испытательной лаборатории для тестирования реагентов и флокулянтов.

- Пилотная станция является базовой основой для разработки модульных установок полного заводского изготовления больших производительностей в диапазоне 100 – 1000 м³/сут.