Реконструкція об’єднаних каналізаційних очисних споруд ВАТ «НЛМК» і м. Липецька ведеться з 2004 року.
Зважаючи на великий обсяг робіт, неможливість зупинки надходження стічних вод і умов діючого виробництва, реконструкція виконується на наявних двох технологічних лініях очистки стічних вод поетапно.
В рамках даної статті описується частина налагоджувальних робіт «ESMIL» (згідно з договором з ЗАТ «Фірма «СЕНС» – Генпідрядник), виконаних у рамках реконструкції другої технологічної лінії з очистки стічної води правобережної частини міста (рис. 1), загальною продуктивністю 221тис.м3/добу. Проект реконструкції виконаний ТОВ «ЕКОВОДОКАНАЛ» м. Липецька в 2008 р.
Реконструкція другої технологічної лінії розбита на 4 етапи. У нашій статті описується 2 етап, що включає в себе реконструкцію споруд біологічної очистки – аеротенків і вторинних відстійників.
Склад споруд наведено в таблиці 1.
Рис. 1. План споруд 2 технологічної лінії МУП «ЛіСА»
Таблиця 1. Склад споруд другої технологічної лінії МУП «ЛіСА»
| Найменування споруд | Склад обладнання |
|---|---|
| 1. Камера гасіння будівля грат | грабельні грати виробництва «ЕКОТОН» - 3 шт. |
| 2. Піскоуловлювачі, що аеруються | Гідрозмив та видалення піскопульпи зануреними насосами - 3 шт. |
| 3. Первинні радіальні відстійники Ду=40м | Мулошкреби ИРПО-40 виробництва «ЕКОТОН» - 3 шт. |
| 4. Насосна станція сирого осаду | Насоси сирого осаду Flygt, продуктивність 250 м3/год. |
| 5. Розподільчий канал проясненої стічної води | Система барботажу |
| 6. Аеротенк №1 (W=19300 м3), запущений з листопада 2013 р. Нітри-денітрифікатор з біологічною дефосфотацією | Мішалки і насоси фірми Willo, система аераці «ЕКОТОН» |
| 7. Аеротенк №2 (W=19300 м3), виведений на реконструкцію | - |
| 8. Аеротенк №3 (W=13600 м3) Аеротенк-витиснювач з регенератором ( 25%). | Система аерації «ЕКОТОН» |
| 9.1÷3.Аеротенк №4 (W=15600 м3), запущений з 2011 р. Нітри-денітрифікатор з біологічною дефосфотацією | Мішалки і насоси фірми Flygt, система аерації «ЕКОТОН» |
| 10.1÷4. Вторині радіальні відстійники №1÷4, Ду=40м | Мулососи ИРВО-40 виробництва ЗАТ НВФ «ЕкоТОН» - 4 шт. |
| 11.1÷4. Вторині радіальні відстійники №5÷8, Ду=40м | Мулососи ИВР-40 |
| 12. Насосна станція зворотного активного мулу | Напівосьові насоси – 3 шт. продуктивністю по 3000 м 3/год. |
| 13. Повітродувна станція | ТВ 150 1,6 – 5 шт. |
| 14. УФ станція | обладнання НПО «ЛИТ» |
| 15. Контактні резервуари | Полімерне завантаження, система аерації «ЕКОТОН» |
| 16.1÷2. Мулоущільнювач №1÷2, Ду=24 м | Мулососи ИРВО-24 виробництва «ЕКОТОН» - 2 шт. |
| 17.1÷2. Шламовий резервуар №1÷2 | Система барботажу |
| 18. Цех механічного зневоднення осаду | Стрічковий згущувач та стрічковий фільтр-прес – 4 шт. Сумарна продуктивність - 90 м 3/год. (по вих.осадом). |
Технологічний процес видалення азоту і фосфору організований за схемою JHB (Університету Йоганнесбурга) – рис. 2.
Особливістю технологічної схеми обробки осаду на станції було спільне ущільнення осаду первинних відстійників і надлишкового активного мулу.
Метою проведення пусконалагоджувальних робіт було забезпечення високої ефективності видалення сполук азоту і фосфору на аеротенках №1 і №4, та забезпечення стабільного процесу нітрифікації в аеротенках №3 в умовах проведення реконструкції другої технологічної лінії.
Рис. 2. Схема біологічного видалення сполук азоту і фосфору, що впроваджується на другій технологічній лінії КОС м. Липецька.
D = денітрифікація, A = анаеробна зона, N = нітрифікація, G = дегазація.
Положення на початок робіт
Фактичне надходження стічної води в листопаді 2013 р. на 2 технологічну лінію становило 84÷92 тис. м3. Для її очищення були задіяні всі споруди механічної очистки, 3 аеротенки з 4-х (№1,3÷4); 5 вторинних відстійників з 8-и (№1÷2,5÷7), один мулоущільнювач.
За результатами аналізу середньодобової проби стічної рідини концентрації забруднюючих речовин становили:
Таким чином, до пуско-наладки можна було констатувати відсутність ефективності первинного відстоювання і високий винос завислих речовин зі стічної водою. Концентрація мулу в аеротенках №1 та №4 у середньому становила 8,5 г/дм3, в аеротенк №3 в зоні регенерації – 12 г/дм3. Настільки висока доза мулу була пояснена:
- потужним рециклом зважених речовин активного мулу з мулоущільнювачів в аеротенки,
- попаданням надлишкового активного мулу з 1 технологічної лінії (збагаченого залізом через те, що лінія працює на стічних водах Новолипецького металургійного комбінату),
- виведенням аеротенку №2 під реконструкцію,
- обмеженою продуктивністю вузла механічного зневоднення осаду і т. д.
Концентрація кисню на виході з аеротенків становила менше 1 мгО/дм3.
Нинішня ситуація, незважаючи на велику кількість вторинних відстійників, постійно створювала загрозу мимовільного виносу активного мулу з очищеною водою.
| Найменування показника | Значення концентрації | ||
|---|---|---|---|
| Після будівлі грат | Після первинних відстійників у вхідному каналі аеротенка | Вихід після контактних резервуарів | |
| Завислі речовини, мг/дм3 | 298 | 324 | 24,0 |
| БПК5, мгО2/дм3 | 248 | 225 | 12 |
| Фосфати (за Р), мг Р-РО4/дм3 | 2,5 | 4,5 | 0,35 |
| Азот амонійний, мг N-NН4/дм3 | 34,6 | 37,3 | 5,6 |
| Азот нітратів, мг N-N03/дм3 | 0,35 | 0,3 | 8,9 |
| Азот нітритів, мг N-N02/дм3 | - | - | 0,1 |
Коригування технологічного процесу
А. Технологія обробки осаду
Першим кроком була змінена схема обробки осадів – припинено подачу сирого осаду в мулоущільнювачі. На період коректування схеми був введений в роботу 2-й мулоущільнювач.
Таким чином, мулоущільнювачі були переведені тільки на ущільнення надлишкового активного мулу в кількості 120÷130 м3/год, при концентрації 10÷11 г/дм3 мулу. Це дозволило виключити масовий винос мулу з надмуловою водою, що надходить в один з первинних відстійників, і призвело до зниження концентрації завислих речовин на вході в аеротенки приблизно на 30% – до 200 мг/л. Це спричинило за собою істотне зменшення приросту надлишкового мулу.
Відкачування сирого осаду стали виконувати в усереднюючу ємність, що барботується, в цеху механічного зневоднення.
Протягом тижня була знижена концентрація мулу в аеротенках №1 і №4 до 5 г/дм3, а в аеротенку №3 до 3,5 г/дм3. Це дало можливість виключити з роботи один вторинний відстійник, і знизити обсяг зворотного активного мулу, що перекачується, на 20 % (1200 м3/год.). Після зняття загрози самочинного виносу мулу з очищеною стічною водою, було виконано регулювання шиберів в мулових камерах вторинних відстійників, це дозволило отримувати більш концентрований зворотний мул і знизити обсяг рецикла ще на 450 м3/год.
Досягнення оптимальної дози і оптимальної величини рецикла мулу дозволило:
- вивести з експлуатації один з двох працюючих насосів зворотного активного мулу (економія 1440 кВт-год на добу);
- знизити обсяг надлишкового активного мулу, що надходить на мулоущільнювач, до 90 м3/год;
- вивести з експлуатації 2-й мулоущільнювач (його включення спочатку було тимчасовим кроком) і т. д.
- перейти до налаштування біологічного ступеня очистки;
Б. Технологія біологічного видалення сполук азоту і фосфору
Налагодження системи біологічної очистки, проводилося покроково, коли кожен наступний крок виконувався тільки після усталеного режиму попереднього кроку.
За результатами аналізу середньодобової проби стоків концентрації забруднюючих речовин склали (після вищеописаної оперативної стадії налагодження – таблиця 2):
Таблиця 2
| Найменування показника | Значення концентрації | ||
|---|---|---|---|
| Після будівлі грат | Після первинних відстійників у вхідному каналі аеротенка | Вихід після контактних резервуарів | |
| Завислі речовини, мг/дм3 | 280 | 200 | 6,4 |
| БПК5, мгО2/дм3 | 320 | 283 | 5,2 |
| Фосфати (за Р), мг Р-РО4/дм3 | 3,0 | 5,0 | 0,2 |
| Азот амонійний, мг N-NН4/дм3 | 28,0 | 32,0 | 1,2 |
| Азот нітратів, мг N-N03/дм3 | 0,1 | 0,1 | 9,3 |
| Азот нітритів, мг N-N02/дм3 | - | - | 0,4 |
Таким чином, якість очистки покращилась за всіма показниками.
З допомогою комп’ютерного моделювання був розрахований та встановлений оптимальний технологічний режим біологічної очистки (див. таблицю 3 і рис. 3-4), адаптований під цілодобову роботу споруд з одночасним веденням реконструкції на різних ділянках.
Таблиця 3. Технологічні параметри роботи аеротенку №1
| Найменування параметру | Величина |
|---|---|
| Середньодобова витрата стічних вод, м3/добу | 32 832 |
| Аеротенки | #colspan# |
| Кількість аеротенків, шт. | 1 |
| Час гідравлічного утримання стічної води, годин | 14,6 |
| Об'єми зон | #colspan# |
| Перша зона денітрифікації, % від заг.об'єму | 8,9 |
| Зона дефосфотації, % від заг.об'єму | 16,1 |
| Друга зона денітрифікації, % від заг.об'єму | 12,7 |
| Зона нітрифікації/денітрифікації, % від заг.об'єму | 12,3 |
| Зона нітрифікації, % від заг.об'єму | 45,5 |
| Зона дегазації, % від заг.об'єму | 4,5 |
| Параметри функціонування системи | #colspan# |
| Маса мулу в системі, кгСР | 94 700 |
| Середня доза мулу, кгСР/м3 | 4,7 |
| Об'єм внутрішнього рециклу нітратів, м3/добу | 46 800 |
| Мінімальний вік активного мулу, діб | 9,0 |
| Розрахункова витрата повітря на аерацію та перемішування, м 3/год. | 16 500 |
| Вторинні відстійники | #colspan# |
| Кількість вторинних відстійників, шт. | 2 |
| Гідравлічне навантаження, м3/м2×год. | 0,53 |
| Масове навантаження, кг/м2×год. | 4,13 |
| Об'єм рециркуляції зворотного активного мула, м3/добу | 24 000 |
| Обробка осадів | #colspan# |
| Надлишковий активний мул (НАМ), м3/добу | 1016 |
| Маса НАМ, кгСР/добу | 10540 |
Рис.3. Прогноз зміни концентрації фосфатів (за Р) в зонах аеротенка №1
Рис.4. Прогноз зміни концентрації сполук азоту в зонах аеротенка №1
У ході налагодження було виконано:
- а) підстроювання всіх аеротенків за повітрям, розподілене повітря між аеротенками №1,3÷4 і розподілене повітря між аеробними зонами (концентрація кисню в аеробних зонах склала 1,8÷3,5 мгО2/дм3);
- б) коригування витрати зворотного активного мулу (ступінь рециркуляції 35÷40 %, при дозі 2,6÷4,7 г/дм3);
- в) коригування витрати внутрішнього рецикла з кінця зони нітрифікації (80÷150%, при нітратах на виході 28÷38 мг/дм3);
- г) коригування витрати надлишкового активного мулу, що вводиться (2040÷2520 м3/добу, включаючи обсяг НАМ з 1 технологічної лінії) і т. д.
Проведені уточнення режиму дозволили знизити концентрацію фосфатів (Р) на виході до 0,2÷0,4 мг/дм3.
Ефективність видалення біогенних елементів досягла більших величин, ніж передбачено проектом (див. табл. 4) і було розраховано при комп’ютерному моделюванні.
Таблиця 4
| Найменування показника | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Вхід в аеротенк | ПДК | Ефективність, % | Вхід в аеротенк | Вихід з вторинних відстійників | Ефективність, % | |
| БПК5, мгО2/дм3 | 200 | 2,0 | 98,0 | 200÷355 | 2,9÷5,6 | 98,4÷98,6 |
| Завислі речовини, мг/дм3 | 142 | 7,05 | 95,0 | 170÷280 | 4,3÷6,9 | 97,5 |
| Азот амонійний (N-NH+4) | 23,1 | 0,39 | 98,3 | 31÷34 | 0,4÷0,8 | 97,6÷98,5 |
| Фосфати за фосфором (P-PO4) | 3,02 | 0,2 | 93,4 | 4,5÷5,0 | 0,2÷0,4 | 92,0÷95,6 |
* відповідно до результату аналізу середньодобової проби, після тижня функціонування за встановленим технологічним режимом
Зроблено висновок, що висока ефективність дефосфотації обумовлена попаданням в систему біологічної очистки мулу з першої технологічної лінії, з високим вмістом заліза, що призводить до часткового хімічного зв’язування фосфатів. Наявність значної кількості вторинних відстійників дозволила підтримувати високу дозу мулу і акумулювати в ньому фосфати. Таким чином, завдяки особливості стічних вод і наявності анаеробної зони, на станції без застосування реагентів реалізовано хіміко-біологічне видалення фосфору.
Також були запропоновані та реалізовані наступні кроки щодо коригування механічного ступеня очистки:
- а) Виключення з роботи однієї решітки, що дозволило виключити відкладення піску в каналах решіток через малу швидкість води. Канали решіток не повинні брати на себе функцію пісковловлювачів;
- б) Виключення з роботи одного піскоуловлювача, що дозволило скоротити час перебування в інших піскоуловлювачах, тим самим знизити кількість органічних речовин, що осідають з піском;
- в) Регулювання системи відкачування осаду з первинних відстійників, що дозволило знизити вологість сирого осаду, що відкачується, з 98,3% до 95,5% і відповідно зменшити обсяг перекачування;
- г) Нормалізація ситуації в системі обробки осаду дозволила з метою оптимізації видалення азоту і фосфору виключити з роботи один з трьох первинних відстійників (рис. 6) і скоротити час перебування в інших первинних відстійниках. В результаті зросла концентрація органічних речовин, що надходять на біологічну очистку, та співвідношення БПК/N і БПК/Р;
Висновки
В результаті спільної роботи фахівців ЗАТ НВФ «ESMIL», ЗАТ «Фірма «СЕНС» і експлуатуючого персоналу МУП «ЛіСА» був оптимізований технологічний режим роботи другої технологічної лінії очисних споруд каналізації правобережної частини міста Липецька (рис. 7), в умовах проведення реконструкції, що дозволило:
- а) отримати високі показники ефективності очистки в аеротенках №1 і 4 і скоротити платежі за забруднення водного об’єкта;
- б) знизити енергоємність процесу і собівартість очистки;
- в) на підставі роботи аеротенку №1 внести пропозиції щодо коригування аеротенку №2, що реконструюється.
- г) збільшити стійкість технологічного процесу, перевіреного навіть при наявності залпових скидів жирів та інших інгібуючих біологічну очистку речовин.
Повне досягнення встановлених нормативів допустимих скидів речовин у водний об’єкт буде забезпечено після реконструкції аеротенку №2 (кінець 2014 р.) і №3 (2015 р.)
а)
б)
в)
Рис. 7. Обладнання виробництва ESMIL, встановлене на МУП «ЛіСА»:
а) Мулошкреби ИРПО-40;
б) Трубчастий диспергатор повітря АПКВ, алюмінієві містки, щитові затвори, дросельні засувки, підйомне обладнання;
