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:
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
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"