Согласно многих отчетов по инженерно-техническому обследованию существующих зданий и сооружений на площадках КОС выявлено, что в основном очистные сооружения работают неудовлетворительно или они вообще отсутствуют. Технологическая схема не в состоянии обеспечить качество очистки до нормативных показателей.
На данный момент в проектировании очистных сооружений можно выделить несколько очень серьезных проблем, впрочем, вполне решаемых нами технически:
1. Проектирование ведется, за редким исключением, на основе проектных решений 70-80-х годов, основными проблемами которых являются:
1.1. Применение самих железобетонных резервуаров-аэротенков:
Даже визуально демонстрирует технологическую отсталость, само по себе исключает возможность аппаратного типа технологического процесса, возможность обеспечения оптимальной технологической цепи и автоматизации.
ООО «Аватар» предлагает к проектированию и монтажу оборудование, которое принципиально меняет не только технологический процесс, используя современные высокоэффективные технические решения, но и саму концепцию технического оснащения и управления процессом. Технологический резервуарный парк представляет собой набор модульных конструкций из полимерных материалов наземного исполнения, сочетающий высокую технологичность, долговечность и эстетичность. Технологические процессы полностью автоматизированы. Ручной труд применяется только при выполнении операций технического обслуживания. Разделение комплекса очистки сточных вод на независимые технологические линии позволяет наращивать производительность очистных сооружений за счет присоединения новых линий, обеспечить очистку 75% поступающей сточной воды до нормативных требований в случае вывода в ремонт оборудования одной из ступеней (согласно требований СНиП 2.04.03-85). Кроме того, позволяет производить опорожнение и профилактический осмотр емкостей без остановки очистных сооружений. Блоки предочистки (решетки, песколовки), доочистки(механические и сорбционные фильтры, УФ-установки), воздуходувное и насосное оборудование, блоки дозирования реагентов, оборудование для обезвоживания осадка являются общими для линий.
1.1.1. Каждая линия включает в свой состав первичный отстойник, с тонкослойным модулем, биореактор, вторичный отстойник, с тонкослойным модулем. Каждый биореактор, работающий параллельно, состоит из четырех конусообразных сообщающихся емкостей, разделенных вертикальными переливными перегородками и выполненных из полимерных материалов методом ротоформования серийного заводского изготовления с унифицированными узлами для подключения входа-выхода сточной воды, системы аэрации, дозирования реагентов, элементов автоматизации технологического процесса.
Коническая конструкция днища в каждой емкости с нижним сливом позволяет исключить образование застойных зон и скопление в них гниющего избыточного ила, тем самым сохранить биологическое равновесие в аэротенке, что невозможно сделать в аэротенках Ж/Б с плоским дном. Слив из конуса емкости обеспечивается гидростатическим давлением в резервуаре и не требует применения капризных и энергозатратных эрлифтных систем.
1.1.2 Игнорирует главный принцип эффективности микробиологического процесса – формирование трофической цепи гидробионтов. Микробиологический процесс не достигает оптимальных показателей, оставляя владельцу процесса возможность довольствоваться достижениями микробиологической науки 60-70-х годов прошлого века, предложившей повсеместно применяемую в последние 30-40 лет идею аэротенка – некоего единого микробиологического «котла» с активным илом. На самом деле эффективная трофическая цепь гидробионтов формируется в других условиях – при использовании биореакторов, последовательно включенных в технологическую цепочку, часть из которых реализуют анаэробный процесс, часть – аэробный.
1.1.2. В российских климатических условиях железобетонные резервуары использовать просто нельзя – герметичность недостижима буквально в первые годы эксплуатации, разрушение бетона на границе раздела фаз, особенно в зимний период, потребность в дорогостоящих регулярных капитальных ремонтах с полной остановкой аэротенка – а это резкое снижение производительности и, как следствие, серьезный экологический ущерб.
1.2. Игнорирование бионосителей.
1.21. Описанная выше старая идея единого микробиологического «котла» – аэротенка имеет ещё один серьёзный недостаток – активный ил в старых технологических решениях свободноплавающий. Это ведет к его выносу из аэротенков и снижению концентраций активного ила. Поэтому производят рециркуляцию (перекачивание ила из вторичных отстойников в голову очистных сооружений), что приводит к высоким затратам на электроэнергию.
1.2.2.В десятки-сотни раз меньшая концентрация активного ила, а значит и меньшая эффективность микробиологического процесса.
1.2.3.Возраст свободноплавающего ила в среднем не более 2 сут по сравнению с 8 сут для иммобилизованного, что также не способствует достижению эффективных микробиологических параметров.
1.2.4.Иммобилизованный (прикрепленный) ил обеспечивает высокую устойчивость к неблагоприятным внешним воздействиям на очистные сооружения аварийного характера – кратковременные сбросы загрязнителей сверх допустимых среднесуточных показателей не приводит к отмиранию и выносу активного ила из очистных сооружений.
1.2.5.Бионоситель должен обладать:
1.2.5.1.Максимально большей поверхностью на единицу объёма. Патент на изобретение №2369564 «Устройство для иммобилизации микроорганизмов при биологической очистке сточных вод», автор и патентообладатель Левин Е.В.) Бионоситель плоскоспиральный БПС-100-60. Площадь поверхности иммобилизации – до 1000 см2/л. Устройство включает в себя насадку, выполненную из полимерного материала в виде винтовой плоскорифлёной спирали, причем полимерный материал принят из ряда материалов, обладающих пружинящими свойствами. Верхняя часть насадки прикреплена к верхнему блоку, имеющему среднюю удельную плотность меньше, чем у сточной воды, а нижняя часть насадки прикреплена непосредственно к дну водоема или к нижнему блоку, имеющему среднюю удельную плотность больше, чем у сточной воды. Изобретение позволяет увеличить удельную поверхность обрастания микроорганизмами без снижения эффективной циркуляции сточных вод, а также обеспечивает возможность учитывать изменение уровня сточных вод в емкости, где расположено устройство.
1.2.5.2.Максимальной доступностью для аэрации иммобилизованного ила. Активный ил должен получать необходимое количество кислорода, поэтому недопустимо образование его плотных скоплений, что обычно наблюдается у бионосителей, имеющих точки соприкосновения, обычно забивающихся илом, который в отсутствие кислорода начинает гнить. Гнилостные процессы нарушают биологическое равновесие и ингибируют аэробный процесс нитрификации. Решением этой проблемы является предлагаемый для проектирования бионоситель.
1.3. Применение неэффективной аэрации.
1.3.1. Традиционно применяются различные варианты мелкопузырчатой аэрации с размером пузырька воздуха 2-5 мм. (фильтросные пластины, трубы из сшитых полимерных волокон и т.п.). Нередки случаи применения крупнопузырчатой аэрации – комментировать такие решения бессмысленно, приходится только удивляться некомпетентности технологов-проектировщиков.
1.3.2. Уменьшение размеров пузырька воздуха до 50 мкм – примерно в 100 раз – соответственно в 100 раз увеличит соотношение площади его поверхности к объёму, при том же объёме воздуха, подаваемого на аэрацию, площадь границы раздела фаз увеличивается стократно. Увеличивается скорость растворения кислорода в воде – с учётом эффекта схлопывания микропузырьков фактическая эффективность аэрации возрастает в 5-10 раз – соответственно для достижения требуемого результата по насыщению сточной воды кислородом воздуха в 5-10 раз потребуется меньше воздуха, а соответственно и электроэнергии для его подачи. Учитывая то, что затраты на аэрацию вносят основной вклад в себестоимость процесса очистки стоков, такое сокращение затрат принципиально меняет экономику процессов очистки сточных вод. Такую возможность даёт применение микропузырчатых аэраторов из спеченного порошка титана.
1.4. Неэффективное обеззараживание и утилизация осадка, складирование, захоронение и сжигание осадка. За счет сбора ила на иловых площадках, площадках компостирования увеличивается количество вредных выбросов в атмосферу, большая санитарно-защитная зона. Увеличение площади очистных сооружений.
1.5. Очистные сооружения закрытого аппаратного типа, расположенные в зданиях из легких металлоконструкций с «Сэндвич» панелями, с выполнением централизованного выброса позволяют сократить СЗЗ до 50м.
1.6. Ограниченные возможности автоматизации технологических процессов и регистрации контрольных параметров.
1.7. Неэффективная технология прокладки трубопроводов магистральных и квартальных.
1.8. Технологическая и экономическая неэффективность. Предпосылки для бизнеса на строительстве и эксплуатации очистных сооружений.
1.9. Ограниченность применения старых технологий для очистки концентрированных и промышленных сточных вод.
1.10. Ограниченность в возможности наращивания (уменьшения) производительности очистных сооружений, а также в их передислокации.
1.11. Ограниченность в возможности адаптации к изменяющемуся составу подаваемых на очистку сточных вод, а также в изменении требований к качеству очищенной сточной воды.
1.12. Длительные нормативные сроки строительства.
1.13. Конические емкости для линий удешевляют доставку оборудования на объекты.В одной «Скании» с прицепом помещаются 24 емкости, что соответствует 4 линиям .
1.14. Ограниченные возможности в дроблении по очередям строительства.
2. Типизация современных проектных решений, оптимально устраняющих недостатки устаревших проектов по п.1, способствует:
2.1. Удешевлению проектных работ
2.2. Сокращению сроков проектирования Снижению вероятности допущения ошибок в проектировании
Таблица 1 – Сравнительные показатели новых разработок и традиционных аэротенков.
| Наименование показателя | Технология LBBR | Технология традиционныхаэротенков |
| Ценаза кубометр производительности | $ 650-850 | $ 900-1200 |
| Сроки строительства | 8 месяцев, включая проектирование | 18-24 месяца |
| Удельные затраты на очистку одного кубометра стоков | 4-5 рублей | 12-20 рублей |
| Ремонтопригодность | Все узлы и агрегаты, а также емкости взаимозаменяемы, заводского изготовления. | Заменяемы только агрегаты компрессорного и насосного оборудования |
| Возможность поэтапного увеличения производительности | В любой комбинации, кратно 150-500 кубометрам производительности | Отсутствует |
| Сокращение санитарно-защитной зоны | До 50 м (организованный источник выброса в атмосферу) | До 400 м (организованный источник выброса отсутствует) |
| Автоматизация технологических процессов | Все процессы автоматизированы за счет обеспечения аппаратного типа технологического процесса | Частичная, крайне низкая. |
| Удельная площадь очистных сооружений | 0,1-0,2 м2 | 0,8-2 м2 |