Подавляющее большинство действующих КОС запроектированы и построены в тот период, когда требования к очистке сточных вод от загрязняющих веществ предъявлялись только по органическим загрязнениям (БПК) и взвешенным веществам, как правило, на уровне 15 мг/л по обоим показателям. Аэротенки этих КОС были рассчитаны по объему только на окисление органических веществ, воздуходувки – на подачу соответствующего количества воздуха, а вторичные отстойники – на отделение ила с хорошей осаждаемостью (иловый индекс 80-100 см3/г).
С 2019 г. начнут действовать требования Федерального закона № 219-ФЗ о переходе всех КОС, на которые поступает свыше 20 тыс. м3/сут., на нормирование по комплексным экологическим разрешениям. В части очистки сточных вод от них будет требоваться достижение технологических показателей наилучших доступных технологий (НДТ), установленных в Информационно-техническом справочнике по НДТ (ИТС 10-2015). Для большинства сооружений (в зависимости от их масштаба и водных объектов, куда идет сброс), потребуется достижение концентраций, не превышающих приведенные в таблице.
Таблица: наиболее «жесткие» технологические показатели НДТ для сооружений биологической очистки
| Показатель | Значение, мг/л |
| Концентрация взвешенных веществ | 10 |
| Концентрация БПК5 | 8 |
| Концентрация аммонийного азота | 1 |
| Концентрация азота нитратов | 9 |
| Концентрация азота нитритов | 0,1 |
| Концентрация фосфора фосфатов | 0,7 |
Требования ИТС 10-2015 к большинству показателей ощутимо мягче, чем необходимые в настоящее время рыбо-хозяйственные ПДК. Однако надежное достижение технологических показателей требует качественно рассчитанных и оснащенных сооружений необходимого объема, работающих по современным технологиям.
Что очень важно, эти показатели достижимы при использовании сооружений биологической очистки, без дополнительной доочистки. ИТС 10-2015 установил технологические показатели, требующие обязательной доочистки, только для ситуаций сброса в особо охраняемые водные объекты. Это обусловлено тем, что эколого-экономический эффект от доочистки как дополнительной стадии, в среднем в 15 раз ниже, чем от модернизации биологической очистки.
В статье Д.А. Даниловича и С.В. Харькина «Пути достижения технологических показателей НДТ в объемах существующих сооружений биологической очистки городских сточных вод», опубликованной в журнале «НДТ» № 1 за 2017 г. показано, что по параметру дозы ила возможна и необходима оптимизация соотношения объемов аэротенков и вторичных отстойников. Приведены результаты оптимизационных расчетов соотношений объемов аэротенков и вторичных отстойников.
Проведенный расчет дал весьма интересные результаты:
- оптимум объемов находится в области 4-5 г/л для биологического удаления фосфора и 5-6 г/л для химического удаления фосфора, что несколько больше, чем обычно применяют на современных сооружениях, и больше, чем получилось по расчетам для использованных в примере старых КОС;
- оптимум достигается при существенно более высоком соотношении объемов вторичных отстойников и аэротенков (от 1:2 до 1:1), чем это было принято в старых проектах.
- Таким образом, при переводе старых КОС на новые технологии в наибольшем дефиците будут именно вторичные отстойники.
Авторы утверждают, что на основании полученных данных об оптимальной дозе ила для заданных условий внедрения технологий удаления азота и фосфора (в том числе иловый индекс и вынос взвеси), можно рассчитать, каким может быть минимальное соотношение необходимых объемов сооружений биологической очистки (также сумму объемов аэротенков и вторичных отстойников) для различных современных технологий и классической полной биологической очистки. На рисунке показано соотношение требуемых объемов.
Рис. Соотношение требуемых объемов биологической очистки при различных технологиях
Статья содержит следующие выводы.
Основным техническим решением по достижению технологических показателей НДТ может и должна быть реконструкция КОС, как существенно более дешевое мероприятие. Технологической сутью реконструкции должен быть переход в одних и тех же емкостях аэротенков с реализации единственного процесса окисления органических соединений к гармонично взаимодействующей друг с другом совокупности четырех процессов (окисление органических соединений, нитрификация, денитрификация, биологическое или биолого-химическое удаление фосфора). Такой процесс потребует существенно большего времени очистки сточной воды, чем предусмотрено старыми проектами КОС.
Несмотря на выраженное снижение притока на большинство КОС, существующих объемов сооружений будет недостаточно для реализации технологии удаления азота и фосфора. Это объясняется недостаточностью объема существующих вторичных отстойников в условиях неизбежного увеличения дозы ила (до 3,0 -3,5 г/л) в аэротенках и двукратного роста илового индекса, обусловленного новыми технологиями. Эти факторы приведут к резкому увеличению содержания взвешенных веществ в очищенной воде.
Существуют как старые (флототенки), так и новые (мембранные биореакторы) технологии, исключающие гравитационное илоразделение как таковое, и позволяющие решить проблему недостаточности объемов существующих аэротенков. Однако стоимостные параметры и более высокая сложность эксплуатации пока ограничивают их массовое применение. Апробировано немало решений по интенсификации работы вторичных отстойников, однако, все они не дали необходимого технологического и/или экономического результата. В таких условиях без использования новых подходов становится неизбежным дорогостоящее строительство новых аэротенков и/или вторичных отстойников для достижения требуемых технологических показателей.
В качестве нового подхода предложено перейти от рассмотрения гравитационных и фильтрационных подходов к илоразделению, как альтернативных, к использованию их как взаимодополняющих, в едином процессе илоразделения. Речь идет не о доочистке, а о соблюдении требуемого на уровне НДТ для биологической очистки содержания взвешенных веществ в очищенной воде. Предлагается использовать для разделения концентрированных иловых смесей (с дозой 5-7 г/л) существующие вторичные отстойники как первую ступень (без увеличения их количества), ориентируясь на вынос из них 30-40 мг/л взвешенных веществ как допустимый. На второй ступени предлагается использовать современные эффективные и максимально экономичные решения, разработанные для доочистки.
Опыт проведенных промышленных исследований позволяет с высокой долей уверенности предположить, что в ходе постепенного повышения дозы ила будет происходить снижение илового индекса, что значительно уменьшит вынос взвеси. При реализации двухступенчатого илоразделения следует производить реагентное удаление фосфора после вторичных отстойников, а удержанный на стадии фильтрации ил выводить из системы как часть избыточного.
Прочитать статью полностью можно, направив запрос по адресу: ndt@vodexp.com