Современное эффективное оборудование и технологии для очистки загрязненных дождевых и талых вод, обработки и утилизации осадков

• Share

Прогрессирующее загрязнение водоемов в черте населенных пунктов привело к значительному снижению потребительской ценности водных ресурсов из-за несоответствия во многих регионах Украины качества воды рек, озер и водохранилищ нормативам, предъявляемым к воде как экологически полноценной среде обитания гидробионтов, рекреационному ресурсу, источнику орошения, питьевого или технического водоснабжения и прочее. В загрязненных дождевых и талых водах концентрация нефтепродуктов в среднем составляет 15-45 мг/л, а в возвратных водах от мойки различных видов транспорта она превышает значения 120-150 мг/л. Нормативы, действующие в Украине, лимитируют водоотведение загрязненных нефтепродуктами возвратных вод: их концентрация в возвратных водах при сбросе в водоем культурно-бытового водопользования не должна превышать 0,3 мг/л, а в водоем рыбохозяйственного назначения — 0,05 мг/л. В загрязненных дождевых и талых водах концентрация взвешенных веществ разной крупности достигает 1500-2000 мг/л, а в среднем составляет 500-1000 мг/л. В возвратных водах от мойки различных видов транспорта она превышает значения 2000-4000 мг/л. В то же время согласно нормативам, действующим в Украине, их концентрация в возвратных водах при сбросе в водоемы не должна превышать 12-15 мг/л.
В этой связи на современном этапе развития общества актуальным и важным направлением, обеспечивающим более рациональное использование водных ресурсов Украины, является разработка и внедрение новых технологических процессов очистки загрязненных дождевых и талых вод, неэнергоемкого и высокоэффективного оборудования, обеспечивающего их осуществление. Выбор методов очистки дождевых и талых вод, разработка на их основе технологической схемы базируется на теоретических основах технологии кондиционирования воды, учитывающих концентрации загрязняющих веществ, их фазово-дисперсное состояние. Необходимая степень очистки загрязненных дождевых вод с применением того или иного метода или их комбинаций в каждом конкретном случае определяется также категорией водоема, принимающего возвратные воды, или технологическими требованиями к очищенным дождевым водам при их повторном использовании.
Эффективность работы очистных сооружений в значительной степени определяется стабильностью гидравлической нагрузки, поэтому перед ними целесообразно устраивать распределительные камеры и накопители-усреднители первой 20-минутной загрязненной порции дождя расчетной интенсивности. В этом случае все малые и средние дожди, а также загрязненные первые порции больших дождей будут поступать на очистные сооружения через распределительную камеру и усреднитель-накопитель, оборудованный устройством для взмучивания осадка, а условно чистые порции больших и ливневых дождей через распределительную камеру будут отводиться непосредственно в водоем без очистки. Такой подход позволяет снизить капитальные вложения в строительство очистных сооружений благодаря уменьшению их габаритов (уловленная в накопитель порция загрязненного дождя подвергается очистке на маленьких очистных сооружениях в течение 2-х суток).
Взвешенные вещества, концентрация которых в дождевых и талых водах значительно — в 10-100 раз — превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) при сбросе возвратных вод в водоемы, наиболее рационально извлекаются на установках и сооружениях механической и физико-химической очистки (песколовках, нефтеловушках, гидроциклонах, процеживателях, ситах, флотаторах, отстойниках, фильтрах и пр.). Не менее значимыми загрязнениями дождевых, талых и моечных вод являются мелкодисперсные взвешенные вещества, вещества коллоидной степени дисперсности, нефтепродукты в состоянии эмульсий. Для извлечения этих примесей (коллоидов, высокомолекулярных веществ в эмульгированном и растворенном состоянии) целесообразно использовать установки “Флокфил”.
Установки “Флокфил” представляют собой высокоэффективный блочно-модульный комплекс, состоящий из блоков флокуляции, флотации, отстаивания, фильтрования и, при необходимости, биосорбции и биоокисления. В блоке флокуляции происходит корректирование окислительно-восстановительного потенциала (Eh) благодаря подаче воздуха, а также использованию различных препаратов (флокулянтов, биопрепаратов). В процессе флокуляции происходит также укрупнение мелкодисперсных примесей, изменяется их агрегатное состояние. В блоках флотации и отстаивания происходит процесс разделения фаз с удалением загрязнений в шлам и осадок, которые удаляются в блок аэробной стабилизации и уплотнения осадка, где с помощью дополнительно введенных биопрепаратов, например, эконадина или трофойла, осуществляются процессы биосорбции и биоокисления органических веществ, приводящие к образованию биогумуса.
В блоках фильтрования установок “Флокфил” осветленные дождевые, талые и моечные воды проходят через модифицированную пенополистирольную загрузку, или полипропиленовый волокнистый материал, на которых иммобилизированы по специальной методике микроорганизмы-биодеструкторы, что позволяет существенно снизить загрязнение предварительно осветленных дождевых и талых вод растворенными нефтепродуктами и СПАВ.
Исследования качества дождевых вод показали, что по концентрации биогенных элементов, очищенные на установках “Флокфил” методами механической и физико-биохимической очистки возвратные воды в ряде случаев нуждаются в доочистке по показателям концентрации взвешенных веществ, ХПК, БПК5 и ионам аммония, а в водах от мойки транспорта — также СПАВ.
Сооружения предочистки обеспечивают подготовку загрязненных дождевых возвратных вод к их доочистке прикрепленными микроорганизмами-биодеструкторами, другими гидробионтами различных трофических уровней, в частности, высшими водными растениями (тростник, аир болотный, рогоз), влаголюбивыми растениями (ива и пр.). Доочистка дождевых и талых вод от взвешенных веществ, растворенных органических веществ (нефтепродуктов, СПАВ), а также биогенных элементов, вызывающих цветение водоемов, происходит на биоплато.
Закрытое биоплато гидропонного типа является сооружением, осуществляющим глубокую доочистку дождевых вод благодаря жизнедеятельности симбиоза гидробионтов — микроорганизмов, беспозвоночных, водорослей, высших водных растений, влаголюбивых растений.
Закрытое биоплато гидропонного типа с прикрепленными на инертном субстрате сообществами микроорганизмов может работать круглогодично, так как оно покрыто изолирующим объемным волокнистым инертным материалом, не препятствующим прорастанию высших водных растений, но защищающим толщу биоплато от замерзания. Корневища высших водных растений, закладывая зимой побеги, продолжают извлекать даже зимой загрязнения из талых вод. Закрытое биоплато гидропонного типа не имеет открытого зеркала воды, что исключает развитие комаров и других насекомых на объекте в теплое время года.
Закрытое биоплато гидропонного типа может работать также без использования растений. Доказана высокая эффективность таких сооружений по извлечению СПАВ (от 1,6 до 0,5 мг/л), масел и нефтепродуктов (от 1,0 до 0,05 мг/л), а также аммонийных солей (от 6,0 до 2,0 мг/л).
Выполненные работы позволили определить диапазон применения разработанных установок и сооружений в технологических схемах очистки загрязненного поверхностного стока с урбанизированных территорий и возвратных вод от мойки транспорта. В качестве примеров внедрения разработанных установок и сооружений можно привести канализационные насосные станции со встроенным блоком очистки (КНС с ВБО) — сооружения, включающие приемные резервуары с погружными канализационными насосами, блоками предварительной физико-химической очистки, состоящих из гидроциклонов и установок “ФЛОКФИЛ”, блоков механического обезвоживания осадка и сооружений доочистки в виде закрытого биоплато гидропонного типа.
Институтом гидробиологии НАНУ произведена экологическая оценка методами биотестирования очищенных на установках “Флокфил” и закрытом биоплато гидропонного типа возвратных дождевых, талых и моечных вод, которая подтвердила экологическую безопасность очищенных вод.
Институтом гигиены и медицинской экологии АМНУ изучен состав осадков после очистки загрязненных дождевых, талых и моечных вод на установках “Флокфил”, прошедших аэробную стабилизацию при добавлении биопрепарата эконадин. Осадок относится к IV классу опасности согласно СанПиН 2.2.7.029-99, состоит из продуктов биодеструкции органических загрязнений — биогумуса, минеральных частиц, биогенных элементов — азота, фосфора, имеет удобрительную ценность и может применяться для повышения плодородия почв при выращивании с/х культур, декоративных растений и лесопосадок.
Особенно эффективно использование представленных выше сооружений при больших производительностях.
В качестве примера приведена технологическая схема очистки дождевых и талых вод с территории Парка Победы в г. Киеве (рис.1).

• Share

1 — накопитель загрязненных дождевых вод,
1.1, 1.2. — насосы “Фаджолати” с режущим рабочим колесом,
2 — гидроциклон, 3 — флотатор “Флокфил”,
3.1. — дисковый аэратор, 4 — отстойник “Флокфил”,
5 — фильтр “Флокфил”, 6 — стабилизатор “Флокфил”,
6.1, 6.2. — насосы “Фаджолати”, 7 — полимерная станция,
8 — насос-дозатор “Этатрон”, 9 — воздуходувка “Беккер”,
10 — декантер “Баргам”, 11.1 — распределительный колодец биоплато,
11.2 — биоплато гидропонного типа, 11.3 — сборный (контрольный) колодец.

По сравнению с традиционными прямоточными сооружениями очистки дождевых вод, рассчитанных на расчетный расход 5508 л/с (определенный методом предельных интенсивностей), строительный объем сооружений уменьшен более чем в 2,5 раза. При традиционной схеме габариты сооружений составляли бы 40 і 94 м при заглублении около 10 м от планировочной отметки, при рекомендуемой новой технологии — габариты сооружений составили 15 і 36 м при заглублении на 5,5 м.
Благодаря применению механического обезвоживания осадка до 62% влажности его количество уменьшено в 25 раз (14636 куб. м в год при традиционной технологии и 587 куб. м в год при рекомендуемой).
В технологии очистки и водоотведения дождевых вод применены низкоэнергоемкие погружные насосы итальянской фирмы “Фаджолати”, насосы-дозаторы фирмы “Этатрон”, декантерные центрифуги для механического обезвоживания осадка фирмы “Баргам” (Италия), воздуходувки-насосы воздушные роторные — фирмы “Беккер” (Германия).
Разработанные установки физико-химической очистки “Флокфил” и биоинженерное сооружение “закрытое биоплато гидропонного типа” прошли промышленные испытания, сертифицированы Министерством здравоохранения Украины и широко внедряются в Украине.
Санитарно-защитная зона сооружений очистки дождевых вод составляет 20 м. Эффективность очистки соответствует санитарным и экологическим нормативам.
Внедрение разработанных технологий позволит более широко использовать пресные воды с восстановленным качеством повторно, свести к минимуму потребление свежей воды водоемов в техническом водоснабжении, в частности для охлаждения оборудования, орошения сельхозугодий, садово-парковых зон, полива улиц, мойки транспорта и пр. Данные мероприятия позволяют существенно повысить надежность охраны поверхностных водоемов, улучшить их санитарное состояние и сохранить как ценный рекреационный ресурс.

Коцарь Е.М., “Потенциал-4”,
Диренко А. А., КНУСА