Grundfos рассказал о комплексных решениях для биологической очистки стоков

Комплексы очистных сооружений (ОС) критически важны для жизнедеятельности городов. Первую очистку сточных вод произвели в 1889 г. в Англии. Несколько лет спустя появились биологические системы, где загрязнения разлагались с помощью бактерий и микроорганизмов.

Строить ОС повсеместно начали позже – в 1940–1960-х годах. В итоге сейчас мир стоит на пороге масштабной реконструкции и совершенствования гидротехнических сооружений. Современные очистные сооружения представляют собой технологичные комплексы, позволяющие добиться высокого качества очистки сточных вод и сделать все процессы максимально эффективными и безвредными для окружающей среды. Примером успешной модернизации являются ОС польского города Томашув-Мазовецки, которые в 2014–2015 гг. прошли масштабную реконструкцию. Объект оснащён комплексным решением от компании GRUNDFOS: турбокомпрессорами, насосами, аэраторами, мешалками, образователями потока и диффузорами.

ОС г. Томашув-Мазовецки: требования к реконструкции

Томашув-Мазовецки расположен на берегу реки Пилица (приток Вислы), в 100 км к юго-западу от Варшавы. В городе площадью 41,3 кв. км проживает 80 000 человек. Населённый пункт ведёт свою историю с начала XIX века, но очистные сооружения появились здесь лишь в 1970 г., и на сегодняшний день они уже морально устарели. К тому же за последнее десятилетие население города выросло почти на 20%, что увеличило нагрузку, и в итоге ОС перестали справляться с поступающими объёмами канализационных вод. Именно поэтому было принято решение о полной реконструкции ОС с совершенствованием процесса очистки и увеличением их мощности. Особого внимания потребовала биологическая обработка стоков. Считается, что это самая сложная и энергоёмкая стадия во всём цикле очистки. Кроме того, сбрасываемые воды попадают в водохранилище Залев-Сулеювски, на берегах которого проживает 1,5 млн человек, так что перед проектировщиками стояла задача добиться высокого качества их обработки.

Основным методом биологической очистки в г. Томашув-Мазовецки была выбрана аэрация, т.е. перемешивание жидкости с активным илом и насыщение её кислородом с целью окисления и разрушения органических соединений. Этот способ позволяет развиваться аэробным микроорганизмам, жизнедеятельность которых приводит к удалению азота, фосфора и других органических веществ. Все процессы протекают в искусственно созданных условиях в специальных резервуарах – аэротенках.

Местный муниципалитет, которому принадлежат гидротехнические сооружения, поставил перед потенциальным поставщиком решений довольно строгие условия. В частности, требовалось:

• спроектировать энергоэффективную систему аэрации с использованием самых современных технических решений;
• обеспечить возможность протекания процесса насыщения жидкости кислородом и перемешивания с илом в неглубоких резервуарах, до 3,9 м;
• найти комплексное решение для биологической очистки от одного поставщика, снизив таким образом затраты на логистику и обеспечив удобство наладки и последующей эксплуатации оборудования;
• предварительно смоделировать систему, представив детальную схему расположения оборудования по циклу;
• обеспечить очистку со следующими параметрами: БПК5 – 15 мг/л, содержание азота – 10 мг/л, фосфора – 1 мг/л;
• подобрать максимально эффективное оборудование для всех остальных процессов – механической очистки, сброса стоков, обработки осадков и пр.

Со всеми поставленными задачами справился Концерн GRUNDFOS. Компания выступила главным поставщиком оборудования, а её специалисты оказали помощь в проектировании и установке насосов, a сейчас осуществляют сервисное обслуживание оборудования.

Схема биологической очистки стоков

Биологическая очистка стоков

В качестве решения для нагона воздуха в аэраторы на ОС г. Томашув-Мазовецки выбрали турбокомпрессоры PillAerator модели LP8000. Было установлено 5 воздуходувок: 4 рабочих и одна резервная.

Технические параметры оборудования следующие:

• максимальная производительность каждого турбокомпрессора – 6315 м3/ч, рост давления – 25–80 кПа;
• мощность воздуходувки – 150 кВт;
• максимальная суммарная производительность всех устройств – 22 000 м3/ч, при этом обеспечивается КПД 83,5%;
• номинальная суммарная производительность – 16 000 м3/ч, КПД – 84%.

Для максимально эффективного управления четырьмя одновременно работающими компрессорами используется электронный блок BrainBox. Он позволяет выбрать оптимальную комбинацию рабочих воздуходувок, что обеспечивает не только автоматическое подключение и отключение того или иного компрессора, но и учёт максимального КПД устройств. При помощи BrainBox можно подобрать идеальную производительность для любой из машин в группе, что позволяет существенно экономить энергию, ведь оборудование не работает круглосуточно на полную мощь.

«По статистике, самым энергоемким оборудованием на очистных сооружениях, является компрессоры. На них приходится до 70% потребляемой ОС электроэнергии. Поэтому для данного проекта специалисты Grundfos выбрали инновационные турбокомпрессоры Piller, которые были специально разработаны исходя из соображений максимальной энергоэффективности и надежности. Особенностью моделей PillAerator является герметичный компрессорный блок, включающий в себя: монолитный импеллер из нержавеющий стали, изготовленный на высокоточном фрезерном станке с ЧПУ, высокооборотистый электродвигатель на постоянных магнитах (скорость вращения до 30 000 об/мин) с частотным преобразователем, модуль магнитных подшипников, исключающий потери на трение и герметичный кожух, который гарантирует подачу чистого воздуха в систему, – комментирует Игорь Кинаш, заместитель директора Департамента по реализации проектов, ООО «ГРУНДФОС». – Турбокомпрессоры PillAerator существенно превосходят по характеристикам до сих пор использующиеся роторные и центробежные компрессоры (как одноступенчатые, так и многоступенчатые). А преобразователь частоты позволяет обеспечить регулировку в диапазоне от 15 до 100% мощности оборудования с КПД до 88%».

Нагнетаемый компрессором воздух поступает в распределительные воздуховоды с установленными на них диффузорами серии SAD от GRUNDFOS. Всего в технологическом процессе очистки задействовано 1520 элементов, которые обеспечивают распределение пузырьков кислорода в аэротенке.

За перемешивание и создание в резервуарах однородной среды на ОС г. Томашув-Мазовецки отвечают мешалки GRUNDFOS серий AMD и AMG и агитаторы потока AFG. Всего их установлено 30 шт. Ключевое преимущество данного оборудования перед аналогичными решениями – самоочищающиеся пропеллеры из нержавеющей стали. Они снижают риск повреждения и «заклинивания» оборудования из-за загрязнений. Наряду с мешалками в процессе биологической очистки используются рециркуляционные насосы SRP с коррозионностойким литым рабочим колесом. Оборудование отвечает за перекачивание активного ила из одного резервуара в другой. «Именно компактность диффузоров, мешалок и рециркуляционных насосов от GRUNDFOS позволила выполнить требования заказчика по устройству неглубоких аэротенков», – говорит Игорь Кинаш («ГРУНДФОС»).

БОС в г. Томашув-Мазовецки также включает в себя и физико-химическую обработку стоков: в воды добавляют реагенты (коагулянты и флокулянты), которые вступают в реакцию с загрязнениями, связывают и осаждают их в виде нерастворимых соединений. Таким образом происходит очистка от тонкодисперсных и растворённых неорганических примесей. Реагенты подают пять цифровых дозирующих насосов DDA с микропроцессорным управлением (относятся к линейке Smart Digital). Оборудование отличается широким диапазоном регулирования – 1:3000, т.е. одна и та же модель может работать в диапазоне от 2,5 мл/ч до 7,5 л/ч, что особенно актуально для очистных сооружений с неравномерной нагрузкой. Благодаря интеллектуальным функциям регулирования расхода и автоадаптации потока модели DDA позволяют снизить расход дорогостоящих реагентов в среднем на 25% и увеличить межсервисный интервал более чем на 50%.

Очищенные воды отправляются на выпуск, где под давлением сбрасываются в водоём. Необходимый напор создают установки повышения давления GRUNDFOS Hydro Multi-E и Hydro MPC. Первая собрана на базе вертикальных моделей CRIE. Проточная часть таких насосов изготавливается из нержавеющей стали марки EN1.4301/AISI 304. Такое решение делает их устойчивыми к перекачиваемой жидкости. Насосы в специальном исполнении используются и во второй установке – Hydro MPC. В данном случае установлены горизонтальные консольные модели NBG, выполненные полностью из коррозионностойкой стали.

Обработка осадка

В процессе биологической очистки образуются сырые студенистые суспензии, которые нужно удалять. Обработка осадка на ОС заключается в уплотнении, стабилизации, кондиционировании, обезвоживании и термообработке. Как правило, в указанных процессах используются насосы – в частности, на очистных сооружениях г. Томашув-Мазовецки смонтировано 4 модели S и 14 моделей SE/SL от GRUNDFOS. Как отмечает Игорь Кинаш («ГРУНДФОС»), данное оборудование имеет оригинальные технические решения. «Насосы снабжены свободно-вихревыми рабочими колёсами Super Vortex, которые спроектированы специально с учётом большой пропускной способности, – поясняет эксперт. – Они имеют запатентованную конструкцию, обеспечивающую оптимальное перекачивание жидкостей с повышенным содержанием абразивных и длинноволокнистых включений. У традиционных рабочих колёс свободно-вихревого типа велики потери на образование вихрей. Но специальная форма лопастей SuperVortex обеспечивает оптимальный профиль скоростей и снижает образование дополнительных вихрей, тем самым повышая гидравлический КПД».

Основным преимуществом компании GRUNDFOS на ОС г. Томашув-Мазовецки стало комплексное решение. Специалисты производителя следили за проектными работами, поставкой и установкой оборудования, вводом в эксплуатацию. Эксперты разработали руководства и инструкции для обслуживающего персонала и приняли очистные сооружения на свой контроль. Выполнение проектов, подобных реконструкции ОС г. Томашув-Мазовецки, возможно и в России. Зарубежный опыт должен помочь в реализации требований Федерального закона № 461 «О водоснабжении и водоотведении» на пути совершенствования водоканалами систем очистки и достижения целей программы по развитию ВКХ, согласно которой к 2020 г. в РФ запланировано построить и реконструировать 225 очистных сооружений. 

1. В целом цикл очистки включает механический, биологический, физико-химический этапы, этап доочистки и обработку осадков.

2. Активный ил — биоценоз зоогенных скоплений (колоний) бактерий и простейших организмов, которые участвуют в очистке сточных вод. Применяется в биологической очистке сточных вод. Данный метод был изобретён в Великобритании в 1913 году. Биологическая очистка сточных вод осуществляется с целью удаления из них органических веществ, в том числе соединений азота и фосфора.

3. Организмы, которые нуждаются в свободном молекулярном кислороде для процессов синтеза энергии.

4. Сокращённо – Piller.

5. Биологические очистные сооружения

6. Насосы SE/SL разработаны для перекачивания сточных вод в различных муниципальных, бытовых и промышленных системах. Между собой они различаются системой охлаждения электродвигателя: у моделей SE она независимая, поэтому насосы пригодны как для погружной, так и для сухой установки; в оборудовании SL охлаждение двигателя происходит за счёт перекачиваемой жидкости, и насосы используются только для погружного монтажа.

Пресс-служба МЦ Armtorg по материалам ООО "ГРУНДФОС"