ПОДХОДЫ К СОЗДАНИЮ МЕТОДОЛОГИИ РЕКОНСТРУКЦИИ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Е.С. Гогина   ФГБОУ ВПО «МГСУ»

Изучая на протяжении десятков лет подходы к очистке сточных вод при про­ектировании и реконструкции очистных сооружений водоотведения, поневоле воз­никает мысль, что основной идеологией в этом направлении является максимальное увеличение капитальных и эксплуатационных затрат, а не идеи минимизации вло­жений за счет использования современных технологий в очистке сточных вод. Т.е. главная цель заключается не в модернизации и реконструкции очистных сооруже­ний с применением современных технологий и достижений высокой степени очист­ки сточных вод, а в получении максимальной выгоды при увеличении капитальных и эксплуатационных затрат.

Реформирование коммунального хозяйства в РФ не привело к улучшению поло­жения, более того, после передачи большинства очистных сооружений в подчинение муниципальным образованиям их эксплуатация и состояние значительно ухудши­лось по следующим причинам:

недостаток квалифицированного персонала по эксплуатации очистных соору­жений в муниципальных эксплуатирующих органах;

серьезные финансовые трудности по содержанию сооружений очистки сточных вод и улучшению качества очистки;

отсутствие производственной базы для выпуска оборудования для очистных со­оружений;

отсутствие четко продуманной программы по модернизации систем очистки сточных вод.

Во всем мире основными требованиями, которые предъявляются к современ­ным системам водоотведения (в т.ч. и в РФ), являются надежность, экологическая безопасность, энергосбережение.

В связи со спадом промышленного производства антропогенное воздействие на окружающую среду на сегодняшний день в РФ значительно уменьшилось, но резер­вы водоисточников истощаются из-за большого объема водопотребления и неэффек­тивной очистки сточных вод. Положение усугубляется тем, что за последние 10 лет многие канализационные очистные сооружения остались бесхозными, находятся в аварийном состоянии, не удовлетворяют техническим и технологическим требова­ниям, перегружены по воде и загрязнениям. Например, по Московской области отво­дится на очистные сооружения около 3 млн м³/сут. сточных вод. Из них 2,4 млн м³/ сут. обрабатывается на 880 комплексах очистных сооружений, расположенных на территории области, и 0,6 млн м³/сут. — на очистных сооружениях г. Москвы.

По данным государственного учета вод, из общего объема водоотведения в по­верхностные водные объекты сбрасывается загрязненных сточных вод — 182,4, без очистки — 22, недостаточно-очищенных — 160,4, нормативно-чистых — 3,6³, нор­мативно-очищенных — 10,5 млн м³. Этот показатель говорит о работе и состоянии очистных сооружений. В большинстве своем находятся в технически неисправном состоянии очистные сооружения предприятий жилищно-коммунального хозяйства.

Таким образом, если рассматривать укрупненно только 5 % сточных вод, сбра­сываемых в водоем, удовлетворяют современным требованиям по сбросу сточных вод: 20 % — удовлетворяют требованиям по основным показателям, но не удаляют биогенные элементы до нормативных значений; 75 % — не удовлетворяют требова­ниям СанПин по сбросу сточных вод в водоемы различного значения.

Основной причиной сложившейся ситуации являются некоторые особенности водоотведения в РФ. Основным фактором здесь можно назвать качество поступаю­щей на очистные сооружения сточной жидкости.

В целом по РФ количество загрязнений на одного жителя в несколько раз меньше, чем в других странах мира. Отсюда и качество сточной воды, которая приходит на очистные сооружения.

Приведенные соотношения далеки от требуемых для нормальной биологической очистки. Этот фактор существенно влияет на качество очищенной сточной воды, а так­же на технологии, которые должны и могут быть применены в условиях РФ.

Нельзя не остановиться также на требованиях к качеству очищенной сточной воды, сбрасываемой в водоемы рыбохозяйственного значения (табл. 3) [1].

 

Еще одним фактором, влияющим на существующее положение, является то, что на действующих очистных сооружениях применяемые технологические схемы для биологической очистки сточных вод не обеспечивают эффективного удаления соединений азота и фосфора до современных нормативных показателей по сбросу очищенных стоков в водоемы. В частности, удаление аммонийного азота из сточных вод составляет 20...40 %, в то время как доказано, что с использованием специаль­ных технологий очистка сточных вод по этому веществу должна составлять не менее

80..          .90 %. Аналогичные решения существуют и по снижению концентрации фосфа­тов в очищенной воде [4—7].

Таким образом, основными причинами сложившейся ситуации по качеству очистки сточных вод в РФ можно назвать следующие:

большинство очистных сооружений построены до начала 90-х гг. XX в.; количественное соотношение основных загрязнений БПК:№Р не удовлетворяет требуемому для качественной биологической очистки сточных вод;

комплексная модернизация очистных сооружений требует больших капиталь­ных затрат и поэтому реконструкция не выполняется в полном объеме;

применение современных технологий без привязки к конкретным условиям; плохая эксплуатация очистных сооружений.

Однако, анализируя работу даже хорошо работающих очистных сооружений и оценивая сложившуюся ситуацию в целом, нельзя не остановиться на показателе эффективности работы очистных сооружений.

Исходя из всего вышесказанного, хотелось бы определить основные цели и на­правления работ по модернизации очистных сооружений. Согласно проведенному анализу представляется логичным наметить следующие цели модернизации: улучшение экологического состояния водоемов РФ; достижение требуемого качества очищенных сточных вод; увеличение производительности очистных сооружений; автоматизация работы очистных сооружений; уменьшение количества осадков сточных вод.

При этом основные направления модернизации очистных сооружений в первую очередь включают в себя [5—7]:

регулирование расходов и концентраций сточных вод, поступающих на очист­ные сооружения;

глубокую очистку сточных вод, в том числе с удалением биогенных элементов; обработку осадков сточных вод, включая обработку фугата.

В результате анализируя поставленные цели и направления модернизации, пути решения сложившейся ситуации видятся следующим образом:

комплексный подход — модернизация комплекса очистных сооружений, а не отдельных элементов;

применение современных технологий с учетом местных условий и условий экс­плуатации очистных сооружений;

применение технологий очистки сточных вод, специально разработанных для условий РФ;

расчет очистных сооружений с учетом нормативных требований по сбросу сточ­ных вод для РФ.

Говоря о комплексном подходе, особый акцент следует сделать на этапности проведения работ (рис. 2).

В каждом конкретном случае перед началом проектных работ необходимо про­вести предпроектные комплексные исследования состояния объекта и изучение ко­личества и качества сточных вод. Только после этого возможно разрабатывать ре­комендации по реконструкции сооружений с максимальным использованием суще­ствующих емкостей и строений и применением современных технологий очистки сточных вод, пригодных для конкретного объекта.

Методы реконструкции очистных сооружений средних и малых городов в зна­чительной мере отличаются от приемов реконструкции комплексов очистки сточных вод крупных и крупнейших городов и, прежде всего, это зависит от коэффициента неравномерности поступления на очистные сооружения сточных вод, а также сани­тарно-химических показателей стока. Так, например, наличие в крупном городе про­мышленных предприятий в меньшей степени оказывает влияние на качественные характеристики сточных вод, чем в небольшом городе или населенном пункте.

Хотелось бы более подробно остановиться на концепциях проведения рекон­струкции действующих объектов водоотведения, так как реконструкция позволяет значительно минимизировать капитальные и эксплуатационные затраты, повысить эффективность и обеспечить необходимую надежность работы систем и сооружений.

Прежде всего, реконструкция инженерных систем и сооружений водоснабжения и водоотведения предполагает поэтапное выполнение мероприятий, направленных на улучшение качественных показателей очищенной воды, без остановки сооруже­ний и вывода их из эксплуатации.

В процессе реконструкции первоначально решаются задачи по увеличению пропускной способности очистных сооружений, т.е. показатели очищенной сточной воды должны соответствовать полной биологической очистке, а в дальнейшем уже решаются проблемы улучшения качества очищенной сточной воды. Завершающими являются мероприятия, позволяющие обеспечить нормативные показатели очищен­ной воды перед сбросом в водоем, а это значит, что она должна полностью отвечать современным нормативным требованиям (в т.ч. и по биогенным элементам).

При этом не следует забывать, что существующие нормативные документы не содержат практически никаких положений, позволяющих технически грамотно выполнить мероприятия по реконструкции систем и сооружений водоотведения. Поверочные расчеты, которые выполняются по этим нормативным документам, не учитывают современных требований к очистке сточных вод.

Особенностью, выявленной при проведении научно-прикладных исследователь­ских работ, является то, что на каждом объекте, несмотря на использование типовых сооружений, приходится решать различные проблемы в конкретных, присущих только данному объекту, условиях. В этом и состоит основное отличие проектирования но­вых очистных сооружений и реконструкции действующих сооружений. Действующие очистные сооружения отличаются друг от друга многими факторами: количество поступающих сточных вод; качество водопроводной воды;

качество сточной воды, которое зависит от наличия промышленных предприятий на канализуемом объекте, степени локальной очистки производственных стоков на этих предприятиях и мощности предприятий;

степень физической и моральной изношенности сооружений;

год постройки и пуска в эксплуатацию;

особенности эксплуатации очистных сооружений;

соответствие сооружений и технологии очистки проектным решениям;

ранее проведенная реконструкция отдельных узлов или сооружений.

Комплекс работ по восстановлению и реконструкции действующих очистных сооружений включает в себя ряд организационных, технологических, технических и экономических мероприятий, состав которых зависит от пропускной способ­ности очистных сооружений и ожидаемых конечных результатов реконструкции. Основными мероприятиями являются:

ознакомление с существующей документацией действующих очистных соору­жений и постановка задачи, которая должна быть решена при восстановлении или реконструкции;

определение состава и количества поступающих сточных вод, выяснение пер­спективы развития канализуемого объекта;

проведение обследования всех строений, емкостей и узлов с определением со­стояния строительных конструкций и оборудования; уточнение эффективности ра­боты каждого сооружения и узла и т.п.;

проведение поверочного расчета с определением пропускной способности со­оружений;

разработка предпроектных решений для реконструкции очистных сооружений на основании полученных данных и технического задания;

разработка проекта реконструкции очистных сооружений в соответствии с ре­комендациями при максимальном использовании существующих на объекте строе­ний и емкостей;

производство строительно-монтажных работ с одновременным проведением технологических пуско-наладочных работ и выполнением авторского надзора;

пуско-наладка оборудования и запроектированной технологии очистки сточных вод с разработкой инструкции (регламента) по эксплуатации очистных сооружений.

Таким образом, разумное сочетание принципов реконструкции очистных соору­жений, разработка новых методов глубокой очистки сточных вод и внедрение новых материалов и реагентов поможет справиться с насущной проблемой сброса неочи­щенных сточных вод в водоемы РФ. А на основании вышеизложенной концепции, подтвержденной практическим внедрением, впервые разрабатывается методология проведения работ по реконструкции очистных сооружений.

Библиографический список

1.  СанПиН 2.1.5.980—00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод, утв. в РФ с 22.06.2000.

2.   Verordnung uber Anforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewasser AbwV - Abwasserverordnung, vom 17. Juni 2004, Deutschland.

3. Water Environmental Federation, Design of municipal wastewater treatment plant, USA, 1992.

4.  Tserashchuk M. Erforschung der Grundlagen der Abbauvorgange beim Belebungsverfahren bei tiefen Temperaturen unter Berucksichtigung der russischen Abwasserbeschaffenheit. Deutschland, Bochum.

5. Гогина Е.С. Исследование технологической схемы биологической очистки сточных вод для реконструкции очистных сооружений // Водоснабжение и санитарная техника. 2011. № 11. С. 25—33.

6. Гогина Е.С., Саломеев В.П., Макита Н.А., Решение вопросов удаления биогенных эле­ментов из сточных вод // Водоснабжение и канализация. 2011. № 6. С. 23—27.

7. Гогина Е. С., Саломеев В.П. Применение одноиловой системы денитри-нитрификации для реконструкции биологических очистных сооружений // Вестник МГСУ 2009. № 4. С. 32—36.

Поступила в редакцию в августе 2012 г.

Об авторе: Гогина Елена Сергеевна — кандидат технических наук, профессор кафедры водо­отведения и водной экологии, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, ауд. 318 г, (8495)730-62-53, goginaes@mgsu.ru.

Для цитирования: Гогина Е.С. Подходы к созданию методологии реконструкции очистных со­оружений // Вестник МГСУ № 10. С. 199—205.