Реконструкция очистных сооружений канализации. Современные методы

Прежде чем говорить о методах проведения реконструкции очистных сооружений, рассмотрим основные понятия, касающиеся этих мероприятий. Выделяют следующую группу понятий:

• Техническое перевооружение – повышение технического уровня очистных сооружений, связанного с внедрением новой техники и технологий. Здесь происходит обновление активной части основных фондов (машины, оборудование, технологические линии) и не подразумевается проведение большого объема строительно-монтажных работ
• Расширение - увеличение размеров существующих объектов при наличии свободных территорий с целью появления дополнительных производственных площадей
• Капитальный ремонт – совокупность действий по восстановлению работоспособности оборудования, коммуникаций, объектов водоснабжения и водоотведения. Проводится с заменой любых составных частей
• Реконструкция - операции по глобальному переустройству, смена изначальных строительных решений. Преследуется цель повысить технический уровень, технико-экономические показатели, создать новые условия эксплуатации и охраны окружающей среды

Необходимость реконструкции очистных сооружений канализации

Реконструкция очистных сооружений канализации особенно актуальна в наши дни. И вот почему.

В период развития социализма и построения коммунистического общества происходило активное развитие очистных сооружений в РФ. До перестройки Водопроводно-канализационный комплекс развивался одинаково интенсивно как для регионов с малой плотностью населения, так и для густонаселенных районов. По статистике, в 1960-1980 гг. строилось по 1000 очистных сооружений канализации в год. Типовое проектирование для объектов ВКХ функционировало в полном объеме, присутствовали различные модификации основных схем очистки сточных вод и способы обработки образующегося осадка. Готовая база типовых решений могла позволить «привязать» схемы очистки к конкретному объекту, в то же время, имелась возможность включать в проект индивидуальные особенности.

В связи с кризисом, после перестройки в развитие очистных сооружений канализации значительно сократились финансовые вложения. Характерными явлениями были капремонт имеющихся сооружений, перевооружение за счет внедрения новой техники и технологий, реконструкция  установленных блоков емкостей, расширение станций очистки сточных вод.

Все усилия направлялись на обеспечение задач по реконструкции находящихся в эксплуатации очистных сооружений.

• Необходим ремонт объектов механической и биологической  очистки, поскольку гарантированный  30 летний период  эксплуатации  давно истёк
• Для обеспечения глубокой биологической очистки, удаления азота и фосфора, доочистки сточных вод требуется новое строительство блоков ёмкостных сооружений
• Требуется замена устаревшего и износившегося оборудования: силового, механического, электрического и технологического на более современное, обладающее высоким КПД и управляемостью

Реформа коммунального хозяйства в России не улучшила положения, наоборот, после того как большинство очистных сооружений перешли к муниципальным образованиям ухудшилось их состояние. На это есть ряд причин:

1. Нет квалифицированных специалистов в сфере очистки сточных вод
2. Низкая квалификация обслуживающего персонала по системам эксплуатации в муниципалитетах
3. Выделение денежных средств на строительство новых объектов с применением зарубежных технологий, которые зачастую не обеспечивают должное качество очистки и требуют высоких денежных и материальных вливаний
4. Нет производственной базы по выпуску оборудования, российских средств контроля, автоматизации процессов очистки стоков
5. Низкий уровень государственных и частных инвестиций в разработки современных технологий и решений в сфере очистки сточных вод и необходимого для этого оборудования
6. Некомпетентные руководители на ведущих инженерных должностях, например, при передаче бывших водоканалов под ведомство предприятий из энергетической сферы
7. Система паспортизации и мониторинга размытые
8. Отсутствует рациональная программа реконструкции и модернизации систем водоснабжения, водоотведения и водоочистки

Реконструкция очистных сооружений канализации проводится для достижения следующих целей:

• уменьшение затрат на эксплуатацию
• увеличение пропускной способности
• введения новых технологий в технологический цикл
• повышение качества очистки
• повышение безопасности

Для достижения поставленных целей, прежде всего, необходимо тщательно оценить текущее состояние подлежащих реконструкции очистных сооружений:

• степень износа технологических ёмкостей, резервуаров и строений
• степень износа коммуникаций
• возможность, или невозможность замены отдельных узлов агрегатов и технологического оборудования

Область биологической очистки наиболее затратна в плане расходования энергоресурсов.

Внедрение управляемого воздуходувного оборудования – наиболее энергосберегающее мероприятие.

В данной статье мы хотим выявить пути снижения энергопотребления на биологических очистных сооружениях канализации. Современные нормы потребления электроэнергии предъявляют требования к энергоэффективности работы оборудования и поиску путей оптимизации энергетической схемы работы очистных сооружений канализации. Так, например:

• при установке нового воздуходувного оборудования можно сэкономить до 20% электроэнергии
• при внедрении технологии нитри-денитрификации и установке современных аэрационных систем – до 30%
• замена насосных агрегатов на современные может повысить энергоэффективность на 10 %
• внедрение комплексной системы автоматического управления – до 15 %

Естественно, комплекс перечисленных  энергосберегающих мероприятий не может дать эффект, равный сумме эффектов от каждого из них, но в целом, его можно оценить как 40%, а в некоторых благоприятных случаях и 50 %. 

Кроме того, что очистные сооружения канализации с течением времени приходят в негодность (теряют несущую способность, изнашиваются физически), также происходят значительные изменения в требованиях к степени очистки стоков. Совершенствуются технологии очистки сточных вод, изменяются объёмы поступающих на очистные сооружения стоков. 

Методы реконструкции канализационных очистных сооружений

Степень износа ныне работающих очистных комплексов по мнению экспертов составляет 70%. Нормы выброса ужесточились. Но во многих местах стоки продолжают чистить запрещенными к применению коагулянтами и препаратами.

При реконструкции городских и локальных очистительных комплексов важно учесть технологические возможности отдельного объекта. Перечень возможных к проведению работ ниже:

• Установка актуального компрессорного оборудования для подачи воздуха в систему очистки
• Установка систем обеззараживания сточных вод и жидкого осадка
• Монтаж оборудования для переработки осадка
• Применение перемалывающих и режущих насосов

Металлические и бетонные элементы большинства систем очистки воды подвержены коррозии из-за постоянного контакта с агрессивной средой. Способы борьбы – применение специальных материалов. Так, если степень износа корпуса невысока, возможно использование одно- или двухкомпонентной изоляции из полиуретана. Если есть вероятность того, что емкость не выдержит нагрузок, изготавливают вкладыш из гомогенного пропилена необходимой толщины.

Современные методы реконструкции, использующиеся в настоящее время, включают в себя:

• Полную замену систем аэрации с раскладкой аэраторов
• Применение нитрификации
• Использование специального оборудования, передающего воздух в реакторы и осуществляющего контроль этого воздуха
• Замену оборудования, удаляющего азот
• Индивидуальную настройку оборудования для удаления фосфора и азота биологическим методом

Весь комплекс мероприятий, направленных на оптимизацию энергопотребления, можно разделить на три основные группы решений:

1. Технические решения - замена насосного и воздуходувного оборудования, аэрационной системы с установкой аэраторов с высокими массообменными характеристиками
2. Технологический этап - реализация эффективных энергосохраняющих технологий очистки сточных вод
3. Оптимизационный этап - оснащение биологических очистных сооружений канализации приборами контроля, учёта и мониторинга состояния процесса очистки сточных вод, а также централизации сигналов с оборудования в диспетчерский пункт для принятия решений и выбора оптимального режима работы

Подробнее о биологической очистке

Установка новых воздуходувных  агрегатов с регулируемой производительностью, которые позволяют максимально экономить электроэнергию, является наиболее дорогостоящим этапом реконструкции. Элементы технического этапа энергоэффективных решений путём замены воздуходувного оборудования могут позволить снизить потребление электроэнергии на 20÷25 %, а в некоторых случаях до 30 %. 

Таким образом, при выполнении всех выше перечисленных мероприятий, снижается энергопотребление оборудования  очистных сооружений, снижается себестоимость очистки м³ сточной воды, улучшается качество очистки.

Состав работ по восстановлению работоспособности действующих очистных сооружений включает в себя организационные, технологические, технические и экономические мероприятия, совокупность которых находится в зависимости от пропускной способности очистного комплекса и предполагаемого конечного результата реконструкции. Ключевыми являются следующие мероприятия:

• Изучение документации действующих ОС и постановка цели на восстановление и реконструкцию
• Измерение количества и определение качества поступающих сточных вод
• Обследование всех емкостей, строение, узлов с определением состояния строительных конструкций, определение эффективности работы каждого элемента
• Поверочный расчет с целью выяснения пропускной способности сооружений
• Разработка предпроектных решений исходя из полученных данных и технического задания
• Разработка проекта реконструкции ОС с учетом рекомендаций при максимальном использовании имеющихся строений и резервуаров
• Выполнение строительно-монтажных работ, пусконаладочных работ и авторский надзор
• Пуск оборудования и введение инструкции по эксплуатации очистного комплекса

Сложности при реконструкции и модернизации очистных сооружений

Потребность в модернизации, или реконструкции очистных сооружений возникает по причине износа оборудования, или схемы очистки.

В прошлом, классические очистные сооружения не требовали очистки сточных вод до тех требований, которые предъявляются сейчас. Всвязи с повышением требований по качественному составу норм сброса в водоемы очищенных сточных вод, возникли проблемы эксплуатации на очистных сооружениях, построенных в 60-70-е года прошлого столетия. Такие ОС проектировались как аэротенки продленной аэрации с первичными и вторичными отстойниками, в которых не предусматривалась отдельная зона денитрификации.

При модернизации данных ОС приходится выводить из работы одну, или несколько параллельно работающих линий, делить их на зоны, а для достижения более эффективной работы менять систему аэрации, добавлять технологическую загрузку (блоки биологической загрузки), перемешивающее устройство, воздуходувное оборудование. Все вышеперечисленное требует больших финансовых и временных затрат.

При существующих тарифах на водоотведение это практически невозможно. Только при попадании в государственные программы по улучшению экологической обстановки с привлечением бюджетных, или инвестиционных средств, данные виды работ возможно осуществить.

Грамотно проведенная специалистами НПО Агростройсервис оценка состояния очистных сооружений, позволит спроектировать и произвести реконструкцию очистных сооружений в кратчайшие сроки.

Подробнее о проведении реконструкции читайте на нашем сайте.

Реконструкция, по сравнению с новым строительством, является гораздо более сложным и изобретательным процессом для конструкторского коллектива. Необходимо с минимальными затратами «вписать» в существующий комплекс строений и сооружений последовательность операций по очистке стоков. Предусмотреть замену отдельных узлов (электродвигателей, фильтров, коммуникаций и т. д.) на более эффективные. Разработать методы и способы защиты от коррозии и т. д. В зависимости от возраста очистных сооружений некоторые этапы очистки могут быть увеличены в объёме, введены вновь, другие исключены и.т.п. Это может повлечь за собой внесение изменений в конструкцию реконструируемых сооружений. 
Технологические ёмкости (усреднители, отстойники, аэротэнки и т. д.) имеют достаточно высокую стоимость строительства. Площадки, на которых предстоит провести реконструкцию, зачастую очень стеснены и маневрирование тяжелой строительной техники затруднено. Учитывая это, технологические ёмкости стараются использовать в этапах очистки сточных вод после проведения реконструкции. Однако иногда, с учетом введения новых технологий, более выгодна замена отдельных сооружений. Например замена бетонных технологических ёмкостей на более коррозионностойкие стеклопластиковые, или из нержавеющей стали.

Грамотное сочетание принципов реконструкции очистных станций, проработка современных методов глубокой очистки сточных вод и введение новых материалов и реагентов решит проблему сброса неочищенных стоков  в  водоемы.

Чтобы получить консультацию по проведению реконструкции очистных сооружений, Вам достаточно позвонить нам по номеру телефона 8 (831) 334-75-40, или отправить запрос на наш электронный адрес acs@acs-nnov.ru