Курьяновская станция аэрации.

Экспериментальный блок комплекс­ной очистки воды. Курьяновская станция аэрации расположена на юго-вос­токе Москвы, в излучине Москвы-реки. Площадь занима­емой территории составляет 160 га. Кроме того, на тер­ритории Московской области размещены иловые пло­щадки общей площадью 380га (рис. 7).

Проектная производительность станции - 3, 125 млн. м³ в сутки. На станцию направляются стоки северо-западно­го, западного, южного, юго-восточного районов Москвы и части прилегающих районов Подмосковья. Бассейн канализования КСА охватывает около 60% территории го­рода. Две трети поступающего объема - это бытовые сточные воды и треть - промышленные.

Курьяновская станция аэрации - один из самых мощных в Европе природоохранных комплексов, включающий в себя четыре самостоятельно функционирующих блока по очистке сточных вод, каждый из которых может рас­сматриваться как самостоятельная станция аэрации: Старый блок, I-й и II-й блоки Новокурьяновской станции аэрации (НКСА) и Экспериментальный блок комплекс­ной очистки воды (ЭБКО). Осадок со всех 4-х блоков поступает на единый комплекс по обработке осадка.

Обработка осадка. Сбраживание осадка осуществляется в метантенках различного конструктив­ного исполнения.

Метантенки Старого блока представляют собой круглые заглубленные в землю резервуары диаметром 24 м из монолитного железобетона с жест­ким сферическим перекрытием и конусным днищем. Каждый метантенк оборудован пропеллерной мешалкой, паровым инжектором производитель­ностью 2 т/час и системой аварийного перелива.

Метантенки НКСА - круглые наземные резервуары диаметром 18 м с конус­ным монолитным днищем, плоским перекрытием и стенами из сборного, предварительно напряженного железобетона. Каждый метантенк оборудован инжектором производительностью 4 т/час и системой аварийного перелива. Для перемешивания осадка в семи метантенках установлены пропеллерные мешалки, в пяти метантенках перемешивание осуществляется с помощью газолифтов. Для рекуперации тепла части объема сброженного осадка установлен спиральный теп­лообменник с поверхностью нагрева 440 м².

Все метантенки работают по проточной схеме. В них поддерживается термофильный процесс сбраживания при температуре +50 - +53° С. Осадок подогревается острым паром с помощью паро­струйного инжектора. Загружаемая в метантенки смесь осадка и избыточного активного ила имеет влажность 96, 4% и зольность 38, 3%, выгружае­мый осадок - 97, 3% и 44% соответственно. Доза загрузки по фактической влажности составляет 12-16%.

Выделяющийся при брожении газ отводится в га­зовую сеть для последующего сжигания в местной котельной. Для поддержания необходимого давле­ния газа в сети имеются два " мокрых" газгольдера емкостью 3 тыс. м³ каждый. Выход биогаза с 1 м³ загружаемой смеси составляет 5-6 м³.

Прошедший метантенки сброженный осадок подвергается промывке с последующим уплотнением. Промывка осуществляется в специальных резервуарах путем смешения его с технической водой в соотношении 1: 3. Для интенсификации процесса промывки производится барботаж смеси воздухом. Приблизительно половина осадка, поступающего на сооружения промывки и уплотнения, подвергается предварительному процеживанию на механизированных решетках с прозорами 8 мм.

Задержанные отбросы (0, 5-3, 0 м³/сут) вывозятся на специальный полигон.

Промытый сброженный осадок распределяется по радиальным илоуплотнителям гравитационного типа диаметром 33 м, по конструкции аналогичным отстойникам. Продолжительность отстаивания колеблется в пределах 15-30 час.

Уплотненный промытый сброженный осадок влажностью 95-96, 5% на­правляется в отделение механического обезвоживания и на иловые площадки. Сливная вода - в голову сооружений.

Обезвоживание осадка осуществляется двумя способами- механическим на фильтр-прессах и сушкой в естественных условиях на иловых площадках.

Механическое обезвоживание осадка осуществляется на восьми фильтр-прессах. Предварительно осадок подвергается реагентному кондиционированию флокулянтами. Влажность обезвоженного осадка колеблется в пределах 69-72%. Цех механического обезвоживания осад­ка способен пропустить 55-60% обра­зующегося на станции осадка. Осталь­ной осадок распределяется по иловым площадкам, расположенным на терри­тории Московской области. Иловые площадки относятся к каскад­ному типу с поверхностным отводом иловой воды. Сброс иловой воды осу­ществляется в городскую канализаци­онную сеть. Общая площадь иловых площадок –380 га.

Система транспорта осадка и иловой воды протяженностью около 70 км вклю­чает в себя сеть илопроводов диамет­ром от 300 до 500 мм, 3 насосные стан­ции по перекачке осадка и 5 насосных станций по перекачке осадка.

Дальнейшее развитие мощностей обезвоживания осадка Курь­яновской станции будет осуществляться не на ее основной территории, а непосредственно у мест депонирования - на иловых площадках, расположенных в Подмосковье (Ванюшина, 2002).

Рис.7. Cхема сооружений Курьяновской станции аэрации (Курьяновская станция…, 2004).

9. Утилизация осадков сточных вод. Утилизация осадков сточных вод позволяет не толь­ко активно содействовать природоохранным целям, но также получить много ценных продуктов и материалов для народного хозяйства (рис.8):

1) в области сельского хозяйства:

· использовать осадки как ценное удобрение;

· превращать песчаные почвы с помощью осадков в плодородные участки (Губанов, 2004);

· использовать активный ил как белково-витаминный корм для животных и птиц или получать полноценную кормовую смесь, состоящую из кормовых дрожжей и ак­тивного ила;

Активный ил характеризуетсявысокой кормовой ценностью. В активном иле содержится много бел­ковых веществ (37—52% в пересчете на абсолютно сухое вещество), почти все жиз­ненно важные аминокислоты (20—35%), микроэлементы и витамины группы В: тиамин (В₁), рибофлавин (В₂), пантотеновая кислота (В₃), холин (В₄), никотиновая кислота (В₅), пиродоксин (В₆), минозит (В₈), цианкобаламин (В₁₂). Из активного ила путем механической и термической переработки получают кормо­вой продукт «белвитамил» (сухой белково-витаминный ил), а также приготовляют пи­тательные смеси из кормовых дрожжей с активным илом. Использование этих кормо­вых продуктов в рационе птиц, свиней, те­лят, пушных зверей и рыб дает значитель­ный экономический эффект (Журавлева, 2002).

Вермикультура. В сутки образуется 17 м³ обезвоженного до влажности 86% стабилизированного осадка. В цехе по обезвоживанию и подготовке к утилизации весь осадок обрабатывается червями и из него получается 10 м³ биогумуса 500 кг биомассы червей. Биогумус используется в сельском хозяйстве, а биомасса червей после стерилизации предлагается для скармливания сельскохозяйственным животным.

В 2001 году на МУП «Водоканал» г. Череповец внедрена комплексная технология переработки осадков методом окислительно-гидролитической деструкции в щелочной среде при повышенной температуре и давлении. В процессе гидролиза органического вещества биогенных отходов происходит превращение их в гуминовые кислоты с образованием диоксида углерода, воды и растворимых в воде высокомолекулярных кислот, которые переходят в жидкую фазу (оксидат).

После упаривания и сушки получается конечный продукт – «Агрокор», предназначенный для применения в качестве активного стимулятора растений. Нерастворимая часть осадка, представляющая собой смесь различных гидроксидов и щелочных солей, может использоваться при производстве строительных материалов.

Таким образом, с применением данной технологии решается вопрос утилизации канализационных осадков с получением товарных продуктов.

2) в области промышленного производства:

· утилизировать жировые вещества для получения тех­нического жира и консистентных смазок;

· использовать осадки сточных вод производственных предприятий в строительных и дорожных работах;

· получать технический витамин В₁₂ для комбикормо­вой промышленности;

· получать белковые вещества и аминокислоты;

· применяя сухую перегонку осадков, получать ценные химические продукты (Хансен, 2001).

Утилизация осадков сточных вод в качестве материала для изоляции ТБО.

Материалами для изоляции отходов в условиях полигона выступают природные грунты.

Природных грунтов на месте складирования ТБО недостаточно, особенно на полигонах, устраиваемых в отработанных карьерах, где уже имеется котлован, и грунт для пересыпки ТБО отсутствует. В этом случае его приходится доставлять из карьеров, расположенных на значительном удалении от полигона, тем самым, увеличивая транспортные расходы.

Заменителями дорогостоящих привозных грунтов могут выступать биотермически обработанные компосты на основе осадков сточных вод. На кафедре водоснабжения и водоотведения СамГАСА разработана технология утилизации осадков сточных вод по следующим направлениям:

· производство изолирующего материала для засыпки уплотненных слоев ТБО;

· использование в качестве азотсодержащей ферментообразующей затравки, вводимой вместе с ТБО и ускоряющей их разложение в толще полигона;

· производство искусственных восстановителей почвенного покрова на полигоне (заменитель привозного чернозема) (Чертес, 2001).

Использование осадков сточных вод в производстве кирпича.

В производстве кирпича добавка ила должна быть ограничена 5-10% по сухому веществу, чтобы избежать больших колебаний в свойствах изделия. Обычно прочность уменьшается с увеличением содержания ила. Органическая часть будет выжжена в процессе производства кирпича, делая его более пористым. Этот эффект используется в производстве теплоизолирующих кирпичей, а также в производстве блоков для дорожного покрытия (Справочник по очистке…, 1994).

Использование осадков сточных вод в производстве цемента.

В производстве цемента количество добавляемого ила должно быть ограничено, чтобы избежать ухудшения его качества. Важным является достаточно низкое содержание фосфора, поскольку это влияет на прочность и время схватывания цемента. Использование осадка в производстве цемента было проверено в Дании. Цементный завод в Aalborq Portland начал промышленное производство цемента с добавлением высушенного ила (Справочник по современным технологиям…).

Использование осадков сточных вод в производстве керамзита.

Анализ сырьевой базы природных глинистых месторождений ряда регионов России показал существенное снижение, вплоть до истощения, запасов качественного сырья.

Разработана обжиговая технология, позволяющая использовать некондиционные мало- и среднепластичные глины, а также техногенное сырьё – запесоченную вскрышную глинистую породу совместно с многокомпонентными отходами станций аэрации. Эти отходы – осадки городских сточных вод и ранее не употреблявшиеся осадки поверхностных сточных вод, включающие коагулянты (флокулянты) и другие составляющие, осуществляют комплексное корректирование свойств пористых заполнителей, способствуя получению низкой насыпной плотности и улучшенных эксплуатационных характеристик керамзита.

Данные санитарно-гигиенического, радиационно-гигиенического и спектрального анализов подтвердили достигнутоепри обжиге обезвреживание патогенной микрофлоры, перевод токсичных и особо токсичных соединений (в том числе тяжелых металлов: кадмия, цинка, никеля, меди, хрома) в стабильную, не выщелачиваемую, не оказывающую вредного воздействия на окружающую среду форму, т.е. достигнута экологическая чистота керамзита (Чертес, 2001).

Использование в качестве сырья для получения сорбента.

В этом случае органическая фракция подвергается пиролизу. Удельная поверхность получаемого из осадка сорбента на 30-40 % ниже, чем у промышленно выпускаемого активированного угля (Хансен, 2001).

3) в области использования газа метантенков:

· получать тепловую, механическую и электрическую энергию;

· использовать газ для бытовых нужд или превращать его в заменитель бензина;

· получать химические продукты.

Рис. 8. Схема утилизации осадков сточных вод.