ППРК-Сервис
ППРК-Сервис
Архив номеров / Архив в электронном виде / СТО 02/43/АПРЕЛЬ 2016 / Очистка воды: новые решения «старых» проблем
Очистка воды: новые решения «старых» проблем

Очистка воды: новые решения «старых» проблем

Применение доказавших эффективность принципов реконструкции объектов водопроводно-канализационного хозяйства обеспечивает доступность современных технологий очистки воды и позволит модернизировать системы водоснабжения и водоотведения на территории нашей страны.

Обеспечение населения России качественной питьевой водой и очистка сточных вод являются одной из важнейших государственных задач, напрямую связанных с качеством жизни населения и решением экологических проблем.
Особенно острая ситуация сложилась в малых населенных пунктах, где проживает значительная часть населения России. Более 60% очистных сооружений здесь не функционируют вообще, остальные не удовлетворяют современным требованиям к сбросу очищенной сточной воды в открытые водоемы.

Причины этих и иных проблем во многом обусловлены особенностями длительного предшествующего этапа функционирования систем водоснабжения и водоотведения. Большинство сооружений построено и введено в эксплуатацию в 1970–1980 годы, морально и физически устарело или стало неработоспособным. 

Назрела острая необходимость существенной модернизации водопроводно-канализационного хозяйства таких населенных пунктов, направленной прежде всего на обеспечение населения требуемым качеством воды и улучшение экологического состояния водоемов.

Опыт компании ООО «Альянс Электро» по реализации проектов в этой сфере позволил обобщить и систематизировать основные принципы нашей дальнейшей деятельности по модернизации объектов водопроводно-канализационного хозяйства. 

1. Проведение модернизации всего комплекса очистных сооружений, а не их отдельных элементов.
Проводя аналогию с так называемым «ямочным» ремонтом, можно убедиться, что полумеры лишь продлевают процесс «агонии» и не дают желаемого результата. В течение жизненного цикла работы сооружений постоянно проявляются новые слабые места, которые требуют повышенного внимания и постоянных затрат на восстановление работоспособности. Кроме того, существует проблема совместимости существующих и новых технологий. В результате порой приходится жертвовать функциональностью нового решения при интеграции нового оборудования в работу комплекса.
2. Применение современных технологий с обязательным учетом местных условий и условий эксплуатации очистных сооружений.
При всей кажущейся схожести задачи очистки воды существенно дифференцируются, что обусловливает необходимость в тщательной проработке и индивидуальном подходе к выбору технологических решений. Для малых населенных пунктов характерна существенная неравномерность поступления сточных вод на очистные сооружения – как по объему, так и по химическому составу. Важным аспектом является сбор достоверных исходных данных об объекте водоснабжения и водоотведения до начала модернизации. Кроме того, необходимо учитывать возможность будущей качественной эксплуатации объекта. В отдельных случаях целесообразно применять более упрощенные технические решения, позволяющие быстро восстановить работу очистных сооружений в случае возникновения нештатной ситуации.
3. Стандартизация технологических решений.
Классификация очистных сооружений по типам в зависимости от особенностей объектов водоснабжения и водоотведения позволяет разрабатывать и применять типовые технологические решения конкретных задач.
На определенном этапе, после практической апробации и при наличии подтвержденной эффективности технологий очистки, неизбежно встанет вопрос о включении их в справочник НДТ (наилучшие доступные технологии), являющийся на сегодняшний день практически единственным стандартом по использованию технологий очистки воды. Анализ предлагаемых решений и процесс их стандартизации крайне актуальны. Это существенно облегчит выбор способа очистки, отсечет непрофессиональные решения и, что несомненно важно, позволит организовать производство российского оборудования для очистки воды в требуемых объемах с приемлемой себестоимостью производства. При этом, в свою очередь, могут применяться как типовые технологические решения в целом, так и отдельные типовые технологические узлы.
4. Использование модульного принципа к конструктивным решениям очистных сооружений.
Подход на основе модульного принципа позволяет оперативно и гибко изменять технологическую схему в зависимости от возникающих задач (например, при увеличении потребности в очистке воды или при «плавающей» нагрузке на очистные сооружения) за счет возможности подключения/отключения дополнительных модулей.
5. Организация процесса эксплуатации и дистанционного контроля работы очистных сооружений после их модернизации.
Одним из важных факторов при проектировании очистных сооружений является возможность их дальнейшей работы, не требующей наличия обслуживающего персонала высокой квалификации или постоянного присутствия персонала на сооружениях. Современные технологии очистки позволяют проводить модернизацию подобным образом, однако для продолжительной и надежной работы очистных сооружений необходим их дистанционный контроль. Это позволяет не только оперативно реагировать на внештатные ситуации, но и оптимизировать процесс очистки, контролировать потребление энергоресурсов.
В процессе выполнения работ по проектированию, строительству и техническому обслуживанию очистных сооружений малых населенных пунктов компании ООО «Альянс Электро» удалось подтвердить эффективность технологий биологической очистки сточных вод с повышенным содержанием биомассы.
Сформировались основные группы очистных сооружений сточных вод по применяемым технологиям и производительности. Так, для очистных сооружений с производительностью до 1500 кубометров в сутки мы считаем наиболее эффективной технологию погружных вращающихся биороторов; с производительностью от 1500 до 25 000 кубометров в сутки – технологию с применением мембранных биореакторов (MBR) и биореакторов с плавающей загрузкой (МBBR), с производительностью свыше 25 000 кубометров в сутки – полную биологическую очистку сточных вод с процессами нитри-денитрификации в аэротенках.
В технологии вращающихся биороторов основная стадия очистки осуществляется в многосекционной биозоне, в которой конструктивно объединены денитрификатор, отстойник, биозона с полупогружными биороторами и вторичный отстойник. Процесс биологической очистки стоков протекает в биопленке на поверхности медленно вращающихся дисков, без использования воздуходувок. Избыточная биопленка осаждается во вторичном отстойнике. Для удаления фосфора применяется реагентная обработка. Очищенная вода обеззараживается на установке УФ-обеззараживания.
Выбор технологии очистки в данном случае обусловлен следующими ее достоинствами:
– надежность работы, устойчивость к кратковременным гидравлическим перегрузкам и залповым нагрузкам по загрязнениям путем усреднения в течение 12–24 часов и одновременного разбавления стоков циркулирующей водой;
– саморегуляция нарастания и отрыва биопленки, допустимость длительных перерывов в подаче стоков и электроэнергии, возможность работы КОС без постоянного присутствия обслуживающего персонала;
– низкое энергопотребление за счет использования естественных условий аэрации (отсутствуют воздуходувки), простота конструкции.
Эффективность очистки сточных вод по технологии погружных вращающихся биороторов подтверждается лабораторными анализами действующих очистных сооружений.

Такая технологическая схема очистки бытовых сточных вод реализована:
– при реконструкции канализационных очистных сооружений острова Валаам, производительностью 400 кубометров в сутки. Сброс очищенных сточных вод осуществляется в Ладожское озеро;
– при строительстве канализационных очистных сооружений для населенного пункта Мельниково Ленинградской области, производительностью 500 кубометров в сутки. Сброс очищенных сточных вод осуществляется в реку Вуокса.
С применением данной технологии в настоящее время разрабатывается проектно-сметная документация для очистных сооружений еще четырех объектов. Эта технология вполне может стать стандартной для поселений с численностью жителей до 5000 человек.
При увеличении производительности очистных сооружений свыше 1500 кубометров в сутки количество линий биороторов значительно увеличивается, что приведет к увеличению площадей застройки. Для очистных сооружений с такой производительностью целесообразно использовать технологии, позволяющие повышать окислительную мощность технологических процессов за счет увеличения концентрации биомассы. При этом существенно уменьшаются объемы сооружений.
В качестве такого примера можно привести использование мембранной технологии (MBR) очистки сточной воды. В мембранных биореакторах протекают те же процессы биохимического окисления, что и в «традиционной» схеме очистки. В отличие от традиционного процесса очистки с использованием вторичного отстойника, в технологии МВR активный ил отделяется с помощью мембраны.
Уникальной особенностью применяемых мембран является их работа при очень низком трансмембранном давлении. Это означает, что загрязненные сточные воды, проходящие через мембрану, не накапливаются и не оседают на ее поверхности. Такой принцип работы заметно снижает интенсивность образования отложений. Ранее этот фактор был одним из основных препятствий на пути применения мембранных биореакторов. Данная технология используется при реконструкции канализационных очистных сооружений поселка Молодежное Ленинградской области, производительностью 2500 кубометров в сутки (сброс осуществляется в Финский залив).
Применение мембранных биореакторов позволило в несколько раз, по сравнению с традиционными технологиями «аэротенк – вторичный отстойник», сократить объемы сооружений и отказаться от вторичных отстойников и сооружений доочистки. Активное развитие мембранных технологий в последнее время позволило решить устоявшуюся проблему – высокую стоимость эксплуатации мембран.
Аналогичный опыт накоплен нашей компанией при реализации проектов в сфере водоснабжения с использованием воды из поверхностных источников с высокими показателями цветности, окисляемости и малой минерализацией, низким щелочным резервом и низкой среднегодовой температурой.
Для очистки воды с такими характерными показателями применяется технология быстрого осветления с использованием утяжелителей (микропесок). По этой технологии выполнена станция очистки воды на острове Валаам (300 кубометров в сутки), строятся сооружения в поселке Мельниково Ленинградской области (500 кубометров в сутки).
Для внедрения современных технологий очистки наша компания разработала, сертифицировала и производит комплексы очистных сооружений:
– «Альянс-Эко» для водоподготовки по технологии быстрого осветления;
– «АльянсБио» для очистки сточных вод по технологии вращающихся биороторов.
Эффективность современных технологий очистки воды еще не означает их применения на практике. В настоящее время обостряется противоречие между потребностью в обновлении сооружений по очистке воды и финансовой недоступностью современных технологий для малых населенных пунктов. Особенно на это повлияло удорожание импортного технологического оборудования при отсутствии должных условий для производства доступных по стоимости российских аналогов или новых разработок. Кроме того, возникают проблемы в применении современных технологий в связи с недостаточной подготовкой, а то и отсутствием на рынке труда квалифицированных специалистов в области очистки воды, слабым взаимодействием между научно-исследовательскими организациями и производственными компаниями.

В целях предотвращения развития ситуации по негативному сценарию важно своевременно решать эти проблемы, тем самым обеспечивая доступность современных эффективных технологий для российских потребителей. Для этого, как свидетельствует наш опыт, есть все возможности.

Александр Краснопеев, руководитель направления»Технологии водоподготовки и водоочистки»