Кузнецов А.Е., Градова Н.Б., Лушников С.В. и др. Прикладная экобиотехнология. Учебное пособие. В 2-х томах

ленными в отстойниках. Регулированием этих рециклов поддерживаются оптимальные технологические условия эксплуатации установки. Избыточная смесь активного ила с осадком также эрлифтом удаляется из внутреннего рецикла на иловые площадки или обезвоживается соответствующими устройствами при доукомплектовании установки.

Рис. 1.104. Схема компактной установки «МосводоканалНИИпроект» производительностью 200–1200 м3/сут для глубокой биологической очистки сточных вод: 1 – сорбер; 2 – отстойник; 3 – нитрификатор; 4 – денитрификатор; 5 – постаэратор; 6 – вторичный отстойник; 7 – биореактор; 8 – УФ-обеззараживатель; 9 – механический перемешиватель; 10 – исходная вода; 11, 19 – избыточный ил + осадок; 12 – рецикл активного ила; 13 – рецикл осадка; 14 – плоскостная загрузка; 15 – объемная загрузка; 16 – очищенная вода; 17 – доочищенная вода; 18 – обеззараженная вода; 20 – активный ил

В этом же институте разработаны установки полной биологической очистки сточных вод производительностью 10–50 м3/сут контактного типа с подземным размещением (рис. 1.105).

Очистка включает дробление грубодисперсных примесей на насосе с измельчающим колесом, биологическую очистку с удалением биогенных элементов в процессе нитрификации-денитрификации и удалением фосфора, доочистку с использованием иммобилизованной микрофлоры и обеззараживание УФ-излучением. Установка обслуживается одним оператором в смену.

Станции биологической очистки сточных вод типа «Биокомпакт» производительностью от 1,0 до 10 000 м3/сут, разработанные научно-исследователь- ским институтом коммунального водоснабжения и очистки воды (НИИКВОВ, г. Москва), обеспечивают полное окисление с аэробной стабилизацией избыточного активного ила, а также нитрификацию-денитрификацию стока с содержанием загрязнений на выходе по БПКп и взвешенным веществам не более 3–4 мг/л. Они предназначены для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод населенных пунктов с количеством жителей от 5 до 50 000 человек. Установки «Биокомпакт» производительностью от 1 до 100 м3/сут выполнены в виде блокконтейнера, включающего технологические отделения и оборудование обра-

ботки сточных вод. Контейнер транспортируется к месту эксплуатации автомобильным транспортом. Станции «Биокомпакт» производительностью от 1000 до 10 000 м3/сут конструктивно представляют собой единый блок технологических отделений, выполненных из унифицированных модульных элементов, и отделения энергосилового оборудования и коммуникаций, обеспечивающих весь комплекс процессов очистки сточных вод и обработки осадков.

Рис. 1.105. Схема установки «МосводоканалНИИпроект» с подземным размещением: 1 – поступающая вода; 2 – вывод избыточного ила; 3 – очищенная вода; 4 – иловая вода (в приемный колодец); I – приемный колодец; II – реактор очистки; III – реактор доочистки; IV – иловый колодец

Блок-контейнер производительностью от 200 м3/сут состоит из двух отделений:

1)блок биологической очистки, доочистки сточных вод (2 секции);

2)блок технологического оборудования, в состав которого входят: машинное отделение и хлораторная.

Аэрация сточной воды эжекторная. Активный ил из отстойных зон возвращается в аэрационные зоны насосами. Обеззараживание сточных вод осуществляется хлорированием с использованием хлорной извести. Минерализованный избыточный активный ил удаляется из установки и вывозится ассенизационной машиной в места складирования, согласованные с санитарными службами.

Технические характеристики блок-контейнеров «Биокомпакт» приведены в табл. 1.36.

Вболее современных станциях «Ручей», разработанных НИИКВОВ на смену станциям «Биокомпакт», используется двухступенчатая биологическая очистка с биотенком на первой ступени и биофильтром на второй. Повышенное по сравнению с аэротенком содержание ила в биотенке обеспечивает более полное удаление органических загрязнений, а также азота – за счет процессов нитрификации-денитрификации, проходящих на биопленке, и фосфора – за счет увеличения биомассы. Биопленка устойчива к перерывам в подаче сточных вод и прекращению аэрации, что позволяет быстрее восстановить нормальную работу станции. Биофильтр на второй ступени выполняет доочистку сточных вод с низкой концентрацией загрязнений. Для механического удаления крупногабаритного мусора и взвешенных веществ станции «Ручей» комплектуются решетчатой корзиной, песколовкой, аэротенками-отстойниками и тонкослойными элементами для отстаивания активного ила. Тонкослойное отстаивание позволяет уменьшить размеры зоны вторичного отстаивания и повысить скорость осветления очищенных сточных вод. При повышенных требованиях к удалению органических загрязнений, азота и фосфора станция доукомплектовывается анаэробным биофильтром-денитрификатором и аэробным фильтромбиореактором, в котором осуществляется дополнительная обработка сточной воды с использованием реагентов и закрепленных на ершовом наполнителе и зернистой загрузке микроорганизмов, а также адсорбером с гранулированным активным углем. Для обезвреживания очищенной воды предусмотрено озонирование. Для более полного использования и увеличения срока службы активного угля предусмотрена возможность введения озона непосредственно перед обработкой сорбентом. Озонирование улучшает сорбционные свойства образующихся в процессе окисления продуктов и в то же время регенерирует уголь.

Всостав станции входят производственно-вспомогательное здание, в котором размещены воздуходувки, узел приготовления озона, пульт управления и вспомогательные помещения, а также песковые и иловые площадки. Все сооружения и элементы станции выполнены в виде блок-контейнеров с размерами, позволяющими перевозить их любым видом транспорта и легко монтировать

ввыбранном месте.

Втабл. 1.37 приведены технические характеристики станций «Ручей» различной производительности для очистки сточных вод малых населенных пунктов. Эти станции можно использовать для очистки стоков предприятий пищевой промышленности: на молочных заводах, мясокомбинатах и т. п. после дооборудования станций узлами предочистки.

Таблица 1.37.

Технические характеристики станций «Ручей»

264 Глава 1

Окончание таблицы 1.37.

Научно-производственное предприятие «Экотехника» серийно производит очистные сооружения на базе установки «Биодиск» (рис. 1.106) для населенных пунктов, коттеджных поселков, баз отдыха и других объектов с численностью населения до 1000 человек. Они могут транспортироваться как по железной дороге, так и автотранспортом.

Рис. 1.106. Установка «Биодиск» для очистки сточных вод

В состав очистных сооружений «Биодиск» входят:

насосная станция, состоящая из металлического резервуара с утепленным покрытием, самовсасывающих насосов в утепленном блок-боксе или погружных насосов и оборудования для их спуска-подъема;

тангенциальная песколовка в утепленном блок-боксе (с производительностью 200 м3/сут);

установка с биодисками, состоящая из металлического резервуара с первичным и вторичным отстойниками, биозоны в виде многосекционного желоба, ротора с полиэтиленовыми дисками, электропривода, утепленного укрытия;

блок доочистки в виде металлического резервуара с утепленным укрытием, ершовой загрузкой, электроприводным механическим аэратором; блок обеззараживания, щитовая, пульты управления и вспомогательное

оборудование, размещенные в утепленных блок-боксах.

В состав сооружений входят также иловая площадка и контактный резервуар, сооружаемые заказчиком. Если на объекте невозможно разместить иловые площадки, предусмотрено оборудование для механического обезвоживания осадка. В зависимости от рельефа местности очистные сооружения заглубляются в грунт или обваловываются. Сточные воды от объекта поступают в резервуар насосной станции, откуда подаются в установку «Биодиск» (рис. 1.106), состоящую из железобетонного или металлического резервуаров, включающих первичный и вторичный отстойники, биозоны, внутри которой осуществляется биологический процесс очистки, дисковых биофильтров, приводной системы и утепленной крышки. Исходная сточная вода проходит через первичный отстойник, в котором осаждается 50–70% взвешенных веществ, и поступает в биозону. Биозона с помощью вертикальных перегородок разделена на пять-семь одинаковых секций, в каждой из которых находится по нескольку десятков дисков, выполненных из полиэтиленовой сетки, закрепленных на роторе и приблизительно на 40% диаметра погруженных в сточную воду. Ротор приводится во вращение от электродвигателя через червячный редуктор и цепную передачу.

На дне двух первых секций биозоны находятся продольные прорези, обеспечивающие поступление падающей с дисков избыточной биопленки в первичный отстойник. По мере перемещения через биозону жидкость и избыточная биопленка с третьей и последующих секций поступают во вторичный отстойник. Во вторичном отстойнике твердые частицы и избыточная биопленка осаждаются, после чего вода поступает в блок доочистки.

Блок доочистки разделен на две секции, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных камер. В первой расположен механический поверхностный аэратор для насыщения воды кислородом воздуха. Далее вода поступает в камеру, заполненную ершовой загрузкой, на которой происходит иммобилизация микрофлоры. Вода фильтруется через загрузку и поступает во вторую секцию, где происходит такая же доочистка, что и в первой. Периодически, с интервалом 2–7 сут осуществляют водо-воздушную промывку ершовой загрузки с помощью компрессора.

Из блока доочистки очищенная вода поступает в контактный резервуар, куда из блока обеззараживания подается дезинфицирующий раствор гипохлорита натрия. Дезинфектант готовится из раствора поваренной соли на малогабаритной электролизной установке, его расход автоматически корректируется с расходом поступающей воды.

Избыточный ил из вторичного отстойника установки по мере его заполнения (один раз в три-четыре месяца) откачивается насосом на иловые площадки или вывозится ассенизационной машиной.

Оборудование НПП «Экотехника» выпускается трех типов и размеров (табл. 1.38).

Таблица 1.38.

Техническая характеристика установок «Биодиск» НПП «Экотехника»

Очистные сооружения допускают работу при нагрузке от 30 до 150% от номинальной. Для более крупных объектов на одной площадке монтируются параллельно несколько линий из установок «Биодиск» и блоков доочистки с общими насосной станцией и комплексом обеззараживания.

Для меньших объектов и отдельных домов НПП «Экотехника» предлагает компактные моноблочные установки «Биодиск» производительностью от 1 до 6 м3/сут.

Установки типа «Биосервис» производительностью 25, 50, 250 и 400 м3/сут, разработанные научно-исследовательским и конструкторско-технологическим институтом водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (НИИ ВОДГЕО), предназначены для глубокой очистки сточных вод фермерских хозяйств, коттеджных поселков, домов отдыха,

населенных пунктов с числом жителей до 1500 человек. Также они могут применяться для очистки сточных вод предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции и пищевых предприятий.

Станция «Биосервис» представляет собой комплекс оборудования в ком- плектно-блочном исполнении полной заводской готовности, в состав которого входят:

комбинированная установка с биофильтром – сооружение полной биологической очистки сточных вод, совмещающее в одном корпусе песковой лоток, первичный и вторичный отстойники, зону биологической очистки и две септические камеры для стабилизации осадка. Для биологической очистки применяется технология с использованием прикрепленных иммобилизованных микроорганизмов на пластмассовой загрузке биофильтров роторного типа;

установка для глубокой доочистки сточных вод типа «Биосорбер», с биоадсорбером с псевдоожиженным слоем активированного угля;

установка обеззараживания сточных вод с использованием ультразвука;

здание из быстровозводимых трехслойных утепленных элементов типа «сэндвич».

По сравнению с другими малыми установками применение в установках «Биосервис» иммобилизованных микроорганизмов с псевдоожиженным слоем гранулированной загрузки позволяет сократить время обработки сточных вод в 8–10 раз.

Канализационные очистные блочные комплексы (КОБК) фирмы «Эконикс», производительностью 150, 300, 600 м3/сут, предусматривают реагентную коагуляцию, напорную флотацию, фильтрацию, совмещенную с биологическим процессом, и озонирование сточных вод.

Биофильтры типа АФП3-4М, КВ-240, Компакт-6 и водоочистные станции на их основе, разработанные Научно-техническим центром «ФОНСВИТ», предназначены для обезжелезивания, удаления фтора, аммонийного азота из подземных вод, осветления и обесцвечивания (с применением реагентов) поверхностных речных вод, доочистки биологически и физико-химически очищенных сточных вод. В одном корпусе совмещены от 2 до 5 технологических процессов. В биофильтрах используется легкая загрузка с удельной массой 50–100 кг/м3.

Станции биологической очистки сточных вод типа ВВ, производимые ООО НПП «Би-ТЭК», г. Екатеринбург, включают блоки механической и полной анаэробно-аэробной биологической очистки, ультрафиолетового обеззараживания очищенных сточных вод, обезвоживания песка, минерализации и обезвоживания ила. В составе станции имеются бытовые и технические помещения, лаборатория, аналитическое оборудование для экспресс-анализов, санузел с душевой кабиной. Основой конструкции станции является мобильный блок-контейнер, а в северном исполнении — сборно-разборный модуль, устанавливающийся на бетонный фундамент.

Биологические очистные станции ЭЛА-25 и ЭЛА-100 польско-литовского предприятия «Hobud» устанавливаются в небольших населенных пунктах, школах, больницах, гостиницах, на предприятиях по переработке сельхозпродук-

В третьей секции, контактном аэротенке, загрязнения окисляются активным илом, в четвертой, осадочной секции микроорганизмы удаляются из воды. Затем осветленная вода дезинфицируется и сбрасывается.

Вотличие от большинства комплектных установок заводского изготовления, собираемых на месте из отдельных модулей или контейнеров, монтаж сооружений биологической очистки (с зонами аэрации, аноксидной, вторичного отстаивания), выполненных по технологии «BIOLAK» (Германия), предусматривает их размещение в земляном котловане, дно которого застилается высокопрочным полиэтиленом. Воздух в зону аэрации подается через мембранные аэраторы, плавающие на глубине 0,2 м от дна. В аноксидной зоне сооружений на плавающих плотах устанавливаются мешалки для поддержания ила во взвешенном состоянии. Доочистка сточных вод осуществляется в траншее с водной растительностью. Для удаления фосфора предусматривается добавление в воду железосодержащего реагента. Такие сооружения быстро возводятся, не требуют проведения бетонных работ и устройства фундаментов, однако занимают достаточно большие площади и не подходят для эксплуатации в северных регионах.

Вбольшинстве выпускаемых малых блочно-модульных установок биологическая очистка проводится в аэротенке, разделенном перегородками на несколько секций (на зоны: аэробную, аноксидную, анаэробную, отстаивания) без загрузки или с загрузкой, чтобы обеспечить удаление из хозяйственно-быто- вых стоков не только органических загрязнений, но и азота и фосфора. Перетекание иловой смеси из секции в секцию осуществляется через придонные окна. Такие решения не всегда приводят к желаемому результату. Из-за малых размеров секций и интенсивного перемешивания иловой смеси воздухом возможен проскок неочищенной сточной воды между зонами и попадание во вторичный отстойник. Денитрификация протекает недостаточно эффективно из-за того, что для снижения стоимости очистки механические мешалки на сооружениях малой производительности не используются, а перемешивание осуществляется при помощи крупнопузырчатой аэрации. Со временем аэраторы на основе пористых металлических, керамических или полимерных фильтров засоряются, блочная загрузка забивается отмершей биомассой, образуются застойные зоны, потоком очищаемой воды продолжает омываться лишь небольшая часть загрузки, что приводит к значительному сокращению рабочего объема зон очистки. Из-за малых размеров проходов между оборудованием и самого оборудования часто сложно удалить избыточную биомассу в труднодоступных местах и промыть загрузку, провести обслуживание и ремонт. Кроме того, малые размеры основных емкостей мобильных установок, обусловленные ограничениями при транспортировке и желанием производителей снизить себестоимость продукции, часто не позволяют организовывать очистку в низконагружаемом режиме,

т.е. с реализацией нитрификации-денитрификации и удалением азота.

На многих малых очистных сооружениях избыточный ил удаляется редко, сооружения работают в режиме самоокисления ила. Удалять фосфор биологическим методом на таких сооружениях невозможно. Для этого используется реагентный метод. Дозирование коагулянта при этом должно быть пропорцио-

нально притоку поступающих на очистку сточных вод, что достаточно сложно автоматизировать на очистных сооружениях малой производительности.

Характерной чертой работы сооружений малой производительности является резкая сезонная и суточная неравномерность режима подачи сточной воды, ее расхода, температуры, возможно поступление токсичных веществ. Из-за нестабильности нагрузки на ил снижается эффективность очистки, возрастает индекс ила, он выносится из вторичных отстойников.

Количество осадка и избыточного ила (особенно в очистных сооружениях, работающих в режиме продленной аэрации, самоокисления ила) незначительное, осадки и ил обрабатываются периодически, с интервалом от нескольких недель до нескольких месяцев. Такой режим удаления избыточного ила приводит к повышенному выносу его из вторичных отстойников.

Из-за относительно малого количества образующегося осадка, а также своей высокой стоимости центрифуги и фильтр-прессы редко используются для обезвоживания осадка на малых установках. Для этого применяют, в частности, конструкции типа мешков, в которые подается предварительно обработанный флокулянтом избыточный ил. Но чаще избыточный ил вывозится на близлежащие очистные сооружения или на иловые площадки ассенизационной машиной.

Сооружения малой производительности эксплуатируются в режиме периодического технологического контроля и обслуживания оборудования. Нередко из технологических показателей очистки контролируется лишь объемное содержание ила, что обусловлено отсутствием на сооружениях лаборатории аналитического контроля и достаточно квалифицированного персонала.

К установкам, предназначенным для очистки сточных вод индивидуальных жилых домов, относятся автономные очистные сооружения для коттеджей и дач «Осина» (разработчик НИИ сантехники), установки «Биодиск» (НПП «Экотехника»), установки Московского ООО «ЛИГА-Б» (комплекс очистки сточных вод «Коттедж-БИО»), ЦНИИЭП инженерного оборудования, фирмы «Эйкос»,

ООО «ЭКОЛАЙН» (г. Тольятти), ЮБАС (группа компаний «Национальный экологический проект»), ряда фирм Северной Америки, Западной Европы и Японии. Потребность в системах очистки бытовых сточных вод небольших домохозяйств постоянно возрастает по мере расширения масштабов строительства индивидуальных домов, коттеджей, вводимых в эксплуатацию в местах, где отсутствуют централизованные системы водоснабжения и канализации.

Установка «Осина» НИИ сантехники состоит из анаэробного реактора (септика) и биофильтра, объединенных в монолитном железобетонном корпусе, изготовленном в заводских условиях.

Сточная вода поступает самотеком по трубам из дома в первую камеру септика. Все твердые оседающие фракции скапливаются на дне в виде осадка. В первой секции реактора улавливаются жир, плавающие пленки, неосаждаемые частицы. С течением времени эти вещества образуют корку. Анаэробные условия в септике обеспечиваются гидрозатворами на входе и выходе. Избыток образующихся газов «пробулькивает» с водой в биофильтр и уходит через продух наружу. Осветленные стоки из септика поступают порциями в биофильтр, заполненный загрузкой из пористых материалов (керамзита, шунгезита). Для