15 мая 2016г.
Город Нефтекамск расположен на северо-западе Республики Башкортостан в 220 км от г.Уфы. В городе проживает около 115 тыс. человек. Город застроен в основном пяти-девятиэтажными домами и частично сохранена трехэтажная застройка со всеми коммунальными удобствами, функционируют ряд крупных промышленных предприятий машиностроения, легкой и пищевой промышленности, получила дальнейшее развитие строительная индустрия и нефтедобыча. Комплекс очистных сооружений канализации производительностью 40 тыс. м3/сутк построен в 1977г. по проекту, разработанному институтом «СоюзводоканалНИИпроект». Технологический процесс биологической очистки сточных вод имеет следующие стадии: механическое отстаивание сточных вод в первичных отстойниках; биологическая очистка в аэротенках; отстаивание очищенных стоков; хлорирование очищенных сточных вод в резервуарах-усреднителях и транспортировка их в р. Кама. Состав очистных сооружений: приемная камера; аэрируемые песколовки; первичные горизонтальные отстойники; аэротенки- смесители с регенераторами, с пневматической системой аэрации; вторичные горизонтальные отстойники; усреднители (контактные резервуары). Для обезвоживания осадка первичных отстойников и избыточного ила предусмотрены иловые карты с поверхностным отводом воды.
С 2006 г. по сегодняшний день МУП «Нефтекамскводоканал» проводит работы по техническому перевооружению и реконструкции БОС в целях по улучшению эффективности очистки. При разработке проекта реконструкции существующих биологических очистных сооружений канализации г.Нефтекамска на основании технического задания и данных генерального плана приняты сроки строительства и расчетная численность населения: расчетный срок (2017 г.) – 160 тыс. человек, перспективный срок (2027 г.) – 200 тыс. человек. Расчетные расходы сточных вод: суточный – 43351м3/сут; средний – 37883 м3/сут; часовой максимальный – 2603 м3/час; средний – 1578 м3/час; секундный максимальный – 0,723 м3/сек.
Проведение технических мероприятий по расширению и реконструкции действующих очистных сооружений канализации (БОС) обусловлено необходимостью изменения следующих основных технологических показателей: увеличение производительности БОС; увеличение окислительной мощности, обеспечивающей более глубокое снижение БПК очищенной воды; увеличение степени удаления соединений азота; увеличение эффективности изъятия соединений фосфора; замена системы обеззараживания хлорированием на обработку УФ облучением; уменьшение объемов осадков путем применения системы механического обезвоживания. Изменения указанных параметров можно достичь двумя путями: проведением мероприятий по интенсификации работы действующих сооружений; строительством дополнительных технологических сооружений.
Методом интенсификации можно решить поставленную задачу при меньших капитальных затратах, но при этом увеличиваются эксплуатационные затраты в большей степени, чем при варианте строительства дополнительных технологических сооружений. При этом приведённые затраты (основной показатель экономической эффективности) меняются в зависимости от производительности БОС. Это обусловлено тем, что при простом увеличении объемов емкостных технологических сооружений стоимость единицы строительного объема уменьшается, а при использовании любых методов интенсификации стоимость капиталовложений растет прямо пропорционально увеличению мощности ОСК. В связи с этим при данной мощности очистных сооружений следует идти по пути увеличения объемов технологических сооружений, используя при этом современные технологические решения, позволяющие увеличить эффективность процессов наиболее экономичным способом.
Возможны как минимум два варианта принципиальных решений:
- первый вариант рассчитывается на прямое увеличение объемов сооружений путем дополнительного строительства отдельных секций, блоков и систем перекачек;
- второй вариант рассматривает возможность работы сооружений по двухступенчатой схеме с предварительной неполной биологической очисткой.
По первому варианту рассмотрена технология совместного удаления органических загрязнений с процессами нитрификации, денитрификации и дефосфации, сооружения биологической очистки (аэротенки) имеют по ходу движения воды аноксидную, анаэробную и аэробную зоны. Вначале исходная вода попадает в аноксидную зону, в которую подается из вторичного отстойника рециркулирующий поток возвратного ила, содержащий высокие концентрации нитратов. В отсутствии растворенного кислорода и при избытке органического субстрата в исходной воде происходит окисление последнего кислородом нитратов и нитритов, которые восстанавливаются до молекулярного азота, осуществляя тем самым процесс денитрификации. В анаэробной зоне при отсутствии растворенного кислорода и нитратов происходят преимущественно анаэробные процессы, целью которых является создание благоприятных условий для культивирования биоценоза, способного ассимилировать соединения фосфора в значительно большей степени, чем биоценоз обычных сооружений биологической очистки. При этом достигается увеличение степени изъятия фосфора из стока до 80 % только биологическим методом. Поддержание активного ила во взвешенном состоянии в этих зонах осуществляется тихоходными мешалками. Затем иловая смесь поступает в зону аэротенка-нитрификатора, где при пониженных нагрузках на ил осуществляется процесс полного окисления (продленной аэрации) органических загрязнений и глубокая нитрификация – окисление азота аммонийного до нитритов и далее до нитратов, часть которых в количестве, равном соответствующей степени рециркуляции возвратного ила, удаляется из системы в зоне денитрификации. Осветленная во вторичных отстойниках вода насосной станцией подается на сооружения доочистки с каркасно- засыпными фильтрами. Конструктивно такие фильтры аналогичны обычным скорым, но имеют комбинированную загрузку из гравия (каркаса) и обычного песка нормальной фракции. Такая конструкция позволяет помимо основного процесса фильтрации проводить дополнительно биологическую доочистку от органики благодаря способности частиц активного ила, выносимых из вторичных отстойников, формировать на развитой поверхности гравийного каркаса биопленку, аналогичную биопленке биофильтров. Работая как затопленный анаэробный биофильтр, такое сооружение окисляет остаточную органику за счет кислорода нитратов и одновременно отфильтровывает взвесь из воды, обеспечивая качество фильтрата по взвешенным веществам на 80 % и по БПКпол на 70 %, что значительно эффективнее, чем при использовании обычных скорых фильтров. Для улучшения технологических показателей работы фильтров предусмотрено исходную воду предварительно очищать на современных напорных самопромывающихся микрофильтрах, оборудованных микросетками с прозорами 40 мкм. Это обеспечивает предварительное снижение загрязнений по взвешенным веществам на 50 % и БПКполн. на 30 %, увеличивая продолжительность фильтроцикла основных сооружений и расход промывной воды. После фильтров дочищенная вода насосной станцией подается на установку обеззараживания ультрафиолетовым излучением и далее на выпуск. Удаление избыточного активного ила предусмотрено из аэротенка с подачей иловой смеси насосной станцией на механический сгуститель. Сгущенный до влажности 95 %, активный ил насосной станцией совместно с осадком, из первичных отстойников подается на мехобезвоживание. Применение такой схемы, по сравнению с типовой, предусматривающей сгущение избыточного ила из вторичного отстойника на гравитационных уплотнителях, имеет ряд преимуществ: иловая вода с механического сгустителя возвращается непосредственно в аэротенк, не вызывая перегрузки остальных сооружений, как это бывает в случае применения гравитационных уплотнителей с возвратом иловой воды в голову сооружений; сгущение ила на механических сгустителях в аэробных условиях позволяет одновременно реализовать схему дополнительного удаления фосфора по технологии Phostrip с максимально возможным эффектом.
По второму варианту рассмотрен технологический процесс с использованием в качестве основного сооружения неполной очистки биофильтра с пластмассовой плоскостной загрузкой. Выбор типа сооружения обоснован чем, что он может работать без предварительного первичного отстаивания с подачей воды на него сразу после песколовок и при неполной очистке нет ограничений по БПКполн. исходной воды, т.е. не требуется рециркуляция и в качестве вторичных отстойников используются первичные отстойники перед аэротенками второй ступени. В состав сооружений биологической очистки II ступени входят аэротенки-нитрификаторы с аноксидно-анаэробными зонами для проведения процессов нитрификации-денитрификации с процессами биологической дефосфации.
Оба варианта имеют общие полностью идентичные сооружения: предварительной очистки (решетки, песколовки), первичные и вторичные отстойники, сооружения доочистки на фильтрах и обеззараживание УФ- излучением, систему удаления и обезвоживания осадков, реагентное хозяйство и т.п. Поэтому расчет второго варианта выполняется по основному блоку биологической очистки, позволяющему провести технико- экономическое сравнение вариантов. По первому варианту рассчитанные объемы сооружений позволяют разместить на имеющихся площадях только дополнительный блок биологической очистки с отстойниками. На сооружения доочистки на фильтрах и дополнительных насосных станций свободных площадей нет. По второму варианту на имеющихся площадях размещаются все дополнительные сооружения. По экономическим показателям второй вариант дешевле в среднем на 20 % по капитальным затратам и требует меньшей мощности насосно- компрессорного оборудования.
