Современное состояние и перспективы модернизации систем очистки сточных вод в г. Самаре Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

DOI: 10.24411/9999-010A-2019-10032

Т.А. ГОРШКОВА

Самарский государственный технический университет, г. Самара, Россия

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В Г. САМАРЕ

В настоящее время очистка сточных вод - одно из самых важных мероприятий, позволяющее уменьшить загрязнение источников водоснабжения. Основными проблемами низкого качества поставляемой питьевой воды в здания являются загрязненность водных объектов, а также мало эффективные технологии водоподготовки. В данной работе рассматривается структура системы водоотведения городского округа Самара и мероприятия, направленные на модернизацию существующей системы очистки сточных вод.

Система водоотведения предназначена для сбора, транспортировки, очистки, обеззараживания сточных вод, поступающих от населения и промышленных предприятий города, и для возврата очищенной сточной воды в Саратовское водохранилище (Структура водоотведения..., 2019). Принципиальная схема водоотведения представлена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема водоотведения

В состав системы водоотведения входят:

- канализационные сети;

- канализационные насосные станции перекачки (КНС);

- напорно-самотечные коллекторы;

- городские очистные канализационные сооружения.

© 2019 Горшкова Татьна Алексеевна, [email protected]

Пропуск сточных вод обеспечивают сети канализационных насосных станций (КНС), которые подают сточные воды на очистные сооружения, если рельеф местности не позволяет отводить эти воды самотеком. Применение КНС позволяет также избежать большого заглубления коллекторов.

Рис. 2. Принципиальная схема ГОКС

Все сточные воды, как бытовые, так и промышленные, поступают на городские очистные канализационные сооружения (ГОКС), где и происходят процессы очистки. Повышение качества воды напрямую зависит от технологий, применяемых на ГОКС.

Принципиальная схема ГОКС, применяемая в настоящее время, представлена на рис. 2.

Очистка вод осуществляется посредством комбинирования различных методов (Луканин, 2017):

- механическая очистка;

- биологическая очистка;

- обработка осадков;

- обеззараживание стоков.

Механическая очистка начинается с подачи стоков на площадку очистных сооружений, которая осуществляется тремя насосными станциями в приемные камеры первой и второй очереди, по напорным коллекторам.

Из приемной камеры сточные воды поступают в открытый канал, пройдя водоизмерительный лоток Паршаля, который представляет собой сужающее устройство с прямоугольным и криволинейным вырезами, обеспечивающими линейную зависимость расхода от уровня жидкости в лотке. При увеличении объема свыше установленного уровня камеры имеют клапаны аварийного выпуска.

Далее стоки транспортируются в аэрируемые горизонтальные песколовки, где происходит осаждение минеральных и крупных органических примесей. Песколовки имеют камеры гашения скорости, которые организованы с целью предотвращения выноса песка из них. Песок собирается в песковом канале, осаждение механических примесей осуществляется под действием сил тяжести, периодически по дну проходит скребок, удаляя осажденные частицы. Затем, из приямка песколовок, осажденные минеральные примеси гидроэлеваторами удаляются на песковые площадки для подсушивания.

После песколовок сточные воды, через распределительную галерею, попадают в первичные радиальные отстойники - цилиндрические емкости с рабочим объемом 11,5

3 л

тыс. м . В них взвешенные вещества под действием гравитационных сил оседают на дно или всплывают на поверхность отстойника. С помощью илоскребов сырой осадок со дна сгребается в приямок, а плавающие вещества удаляются в жиросборник. Из приямка осадок плунжерным насосом перекачивается в резервуар сырого осадка и избыточного активного ила, оттуда насосами смесь осадка и уплотненного избыточного активного ила перекачивается на иловые карты. Жироподобные и плавающие вещества с поверхности первичных отстойников удаляются в жиросборник, а затем откачиваются для обработки совместно с сырым осадком.

После первичных отстойников наступает этап биологической очистки, вода, освободившись от взвешенных веществ, металлов, ПАВ, нефтепродуктов, поступает на аэротенки. На ГОКСе 12 таких сооружений, каждый состоит из 4-х коридоров, длина -120 м, ширина - 36 м, глубина - 5,2 м, рабочий объем одного аэротенка 22,5 тыс. м3. По дну аэротенка расположена перфорированная система аэрации. Эффективность очистки напрямую зависит от качества аэрации.

В аэротенках при помощи активного ила и кислорода воздуха происходит биологическая очистка. Воздух в систему аэрации аэротенков подается с помощью нагнетателей, расположенных в воздуходувной станции. Воздух перемешивает обрабатываемую сточную воду с активным илом и насыщает ее кислородом, необходимым для жизнедеятельности бактерий. Большая насыщенность сточной воды активным илом (высокая доза) и непрерывное поступление кислорода обеспечивают интенсивное биохимическое окисление органических веществ.

Основная функция воздуходувной станции - обеспечение сжатым воздухом аэротенков, эрлифтов песколовок, эрлифтных камер вторичных отстойников.

Воздуходувная станция находится в неудовлетворительном состоянии. Необходима замена манометров, установленных после воздуходувок, так как по ним невозможно определить значения давлений. Автоматизированная подача воздуха, путем открывания и закрывания шибера на воздуходувках находится в нерабочем состоянии, необходима замена элементов. Также отсутствует частотный привод двигателя воздуходувок, в зависимости от температуры воздуха и количества стоков, необходима установка.

Этап обработки осадков начинается с поступления иловой смеси из аэротенков во вторичные радиальные отстойники. Здесь происходит разделение иловой смеси на очищенную воду и активный ил. Принцип действия аналогичен первичным отстойникам. Очищенная вода из отстойников самотеком отводится в камеру выпуска сточных вод.

Активный ил, осевший во вторичных отстойниках, разделяется на два потока -возвратный активный и избыточно активный ил. Возвратный активный ил перекачивается с помощью эрлифтов в генератор аэротенка, а избыточно активный ил направляется в илоуплотнители. После илоуплотнителей активный ил поступает в резервуар сырого осадка и избыточного активного ила. Обезвоженный осадок автомашинами вывозится на иловые поля и отвалы. Иловые поля представляют собой спланированные участки земли, площадью 0,87 га каждый, с естественным основанием без дренажа.

Обеззараживание сточных вод перед сбросом в р. Волга происходит методом хлорирования, контакт хлора со сточной водой происходит непосредственно в коллекторах выпуска сточных вод. Данный метод не всегда эффективно убивает вредные микроорганизмы из вод, а также, иногда, дает побочный эффект вредный для организма человека и экосистемы в целом (Белоконев, 2012).

Предлагается произвести замену системы очистки воды с применением хлора на УФ очистку (рис. 3). Ультрафиолетовая очистка осуществляется УФ лучами с длиной

волны от 200 до 295 мкм - бактерицидный диапазон длин волн. Метод основывается на фотохимической реакции в структуре молекулы ДНК и РНК под действием УФ лучей -рис.3. Данное излучение приводит к разрушению структуры мембран и клеточных стенок микроорганизмов, что в конечном итоге приводит их к гибели. УФ очистка -это наиболее безопасный и выгодный метод очистки по сравнению с любым химическим методом ввиду того, что при обработке воды УФ лучами в ней не образуются новые химические соединения, нет необходимости содержать специальные системы безопасности хранилищ химических реагентов, не требуется специального обслуживающего персонала. Скорость очистки воды ультрафиолетовым излучением гораздо выше, чем при других методах, что позволяет повысить количество очищаемой воды и сократить финансовые расходы на очистку.

поток боды

кборцобый чехол } ЩШ упраблвния УФ лампа

стальной корпус

QGO1—1 ВЦ

я.

1

1

поток боды * =220В

Рис. 3. Принцип действия УФ очистки сточных вод

Для повышения качества воды в этап биологической очистки рекомендуется включить метатенки. Для очистки вод в них, как правило, в отличие от аэротенков, подается не сама сточная жидкость, а уже концентрированный осадок, который выпал в отстойниках. В метатенке процесс очистки происходит за счет брожения. В условиях отсутствия кислорода из органических веществ образуются жирные кислоты, которые в дальнейшем при брожении превращаются в метан и углекислый газ. Для ускорения процесса брожения резервуар метатенка подогревают водяными или паровыми радиаторами, а содержимое перемешивают. Сброженный ил высокой влажности удаляется из нижней части метатенка и направляется на иловые поля. Образовавшийся газ, содержащий около 70% метана, отводится через трубы в кровле метатенка. Отметим, что после очистки полученной смеси газов от примесей, метан можно использовать в качестве топлива для получения медицинских препаратов, создания полимеров в химической промышленности.

Список литературы

Белоконев Е.Н. Водоотведение и водоснабжение. М.: Феникс, 2012. 366 с.

Луканин А.В. Инженерная экология: процессы и аппараты очистки сточных вод и переработки осадков. Уч. пос. М.: ИНФРА-М, 2017. 205 с.

Структура водоотведения. Самарские коммунальные системы. [Электронный ресурс]. URL: https://samcomsys.ru/struktura_vo (дата обращения: 28.01.2019)