Муниципальные сточные воды


Аналитические решения для очистки сточных вод – больше с меньшими затратами

Каждое очистное сооружение имеет свои уникальные особенности с точки зрения производительности, особенностей проектирования, технологических процессов и парка оборудования, а также ПДК очищенных стоков. Каждое предприятие очистки сточных вод сталкивается с возрастающими расходами на электроэнергию и реагенты для химической очистки, а также с изменением или ужесточением нормативных требований к качеству воды.

Для решения этих задач компания Hach предлагает постоянно развивающиеся технологии и оборудование для контроля параметров на различных этапах очистки сточных вод, включая удаление биогенных элементов, контроль аэрации, нитрификации и денитрификации, обезвоживание осадка и другие производственные операции. Какую бы проблему вы ни решали — первичная, вторичная или третичная очистка сточных вод, утилизация осадка, соблюдение нормативных требований или внедрение интеллектуальной системы для анализа воды, такой как ClarosTM, инновационные решения от Hach помогут обеспечить соблюдение ПДК сточных вод и сократить эксплуатационные расходы. Получайте больше с меньшими затратами и не сомневайтесь в том, что ваши очистные сооружения работают бесперебойно.

Image of secondary clarifier plant in wastewater treatment course

Технологическая схема очистки сточных вод

Graphic of Wastewater treatment overview showing the wastewater process.

Системы сбора сточных вод

В современных канализационных системах хозяйственно-бытовые и производственные стоки по трубопроводу поступают на очистные сооружения для обработки и последующего сброса. В более старых системах водоотведения, известных как общесплавная канализация, в коммунальные и промышленные стоки также попадают ливневые стоки.

Сточные воды проходят по тоннельным канализационным коллекторам, чаще всего под действием силы тяжести, но иногда с помощью насосов, расположенных на канализационных насосных станциях. В зависимости от топографии местности длина таких магистралей может достигать нескольких километров. В местах соединения нескольких каналов и их перехода в коллектор располагаются колодцы с доступом через смотровые люки.

Graphic of the Collection systems step in the wastewater treatment course- industrial, residential, and stormwater.

1. Промышленные стоки
2. Бытовые стоки
3. Ливневые воды


Механическая очистка и первичная обработка

Механическая очистка сточных вод обычно является первым этапом в технологической схеме и включает в себя скрининг и удаление песка и гравия. Скрининг — это процесс удаления нерастворимых примесей при прохождении воды через решетку или вращающийся барабан. Песок и гравий удаляются при снижении скорости движения сточных вод так, чтобы более тяжелые неорганические частицы, такие как мелкие камни и песок, осели на дно под действием силы тяжести. Затем эти элементы промываются и прессуются перед отправкой в специальный контейнер. Механическая очискта играет огромную роль на современных очистных сооружениях, так как песок, гравий и мусор могут стать причиной непоправимых повреждений в последующих процессах. В частности, они могут привести к повреждению основных механизмов отстойников, аэрационных диффузоров и мембран.

Во время первичной обработки органические твердые вещества оседают в первичных отстойниках под действием силы тяжести, а жиры, масла и смазки всплывают к поверхности. Осевшие твердые вещества называются первичным осадком, его часто уплотняют в процессе последующей обработки перед отправкой в анаэробный биореактор - метантенк. Всплывающие жиры, масла и смазки собирают с поверхности и обычно отправляют непосредственно в метантенк. В первичном отстойнике из сточной воды обычно удаляется около 70% твердых веществ и 45% органических соединений (БПК). На современных предприятиях, где используются усовершенствованные технологии биологической очистки, углерод часто извлекается или ферментируется на этапе первичной очистки и дозированно подается по отдельной линии в последующие анаэробные или аноксидные стадии в качестве источника питания для соответствующих бактерий.

Preliminary and Primary Treatment

1. Решетка и песколовка
2. Первичный отстойник


Вторичная обработка

При вторичной очистке удаляются растворимые органические соединения и биогенные элементы, такие как азот и фосфор, и большая часть взвешенных веществ, не удаленных при первичной очистке. Чаще всего используются биологические процессы, в которых микроорганизмы используют органические соединения и биогенные элементы для роста и размножения. Двумя наиболее распространенными технологиями биологической очистки являются системы с использованием биофильтров и системы активного ила. В системах активного ила во взвешенном состоянии происходит формирование хлопьев из отдельных микроорганизмов, которые уже присутствуют в сточных водах и в активном возвратном иле. Эти хлопья ила содержат микроорганизмы, которые способны удалять загрязняющие вещества в аэробной, аноксидной и анаэробной среде. После удаления загрязняющих веществ эти хлопья ила направляются во вторичный отстойник, где они отделяются от воды под действием силы тяжести. Часть осадка (т.н.возвратный ил) со дна вторичного отстойника затем направляется в предыдущую зону и там смешивается со входящим стоком. Оставшаяся часть ила удаляется из процесса (избыточный ил) для создания оптимальной среды обитания для микроорганизмов. В системах очистки с использованием биофильтров используются микроорганизмы, закрепленные на носителе и образующие биопленку. Сточные воды после отстойника смешиваются или разбрызгиваются на покрытый биопленкой фильтр, где микроорганизмы удаляют загрязняющие вещества. Как и в случае с использованием активного ила, фрагменты биопленки и иловая суспензия отправляются для осаждения во вторичный отстойник, где происходит отбор избытка ила на утилизацию, а чистая вода поступает на следующий этап технологического процесса.

Для эффективности биологической очистки организмам требуются питательные вещества в сбалансированном соотношении, включая углерод, азот и фосфор (обозначаемом как C:N:P), а также микроэлементы, в том числе железо, медь, цинк, никель, марганец, калий, сера и другие компоненты, которые обычно присутствуют в сточных водах. Общепринятое соотношение C:N:P составляет 100:5:1. Впрочем, одни предприятия успешно работают при других соотношениях, в то время как другие сталкиваются с образованием полисахаридной пленки или ростом нитчатых бактерий, которые замедляют биологические процессы и препятствуют и оседанию во вторичном отстойнике.

Для завершения вторичной очистки можно использовать различные технологии, в том числе аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители, последовательно-циклические реакторы (SBR), цируляционные окислительные каналы, биологические фильтры, биологические реакторы с подвижным слоем (MBBR), комбинированные IFAS-технологии и другие.

При биологическом удалении биогенных элементов происходит изменение среды обитания микроорганизмов для удаления из воды азота и фосфора. Процесс состоит из анаэробной (без кислорода и нитратов), аноксидной (без кислорода, в присутствии нитратов) и аэробной (в присутствии кислорода) стадий, в течение которых вода проходит через ряд камер, выполняющих различные биологические функции.

Также можно использовать химические процессы, такие как химическое удаление фосфора. Осаждающий реагнет, вводимый в аэротенк и отстойники, связывает фосфор в нерастворимые вещества, которые выпадают в осадок в виде флокул и затем удаляются вместе с илом.

Graphic of the secondary treatment step in the wastewater treatment course- aeration and secondary clarifier

1. Стадия аэрации
2. Вторичный отстойник


Третичная обработка

При третичной обработке для удаления оставшихся органических соединений, взвешенных или растворенных твердых веществ, патогенных элементов и тяжелых металлов, которые не были удалены на предыдущих стадиях процесса очистки, используются такие методы, как фильтрация, дезинфекция, адсорбция на углеродных фильтрах и другие технологические процессы. Третичная обработка, также называемая доочисткой сточных вод, повышает качество стоков до уровня, пригодного для использования по назначению, будь то сброс в озера, реки или океаны, повторное использование для несельскохозяйственного орошения (парков, полей для гольфа, зеленых насаждений и т. д.), пополнение запасов подземных вод или, в некоторых случаях, как сырье для производства питьевой воды. Стоки очистных сооружений должны контролироваться для соблюдения предельно допустимых концентраций различных веществ, которые различаются в зависимости от юрисдикции и страны.

Graphic of the tertiary treatment step in the wastewater treatment course- filtration and disinfection

1. Фильтрация
2. Дезинфекция


Обработка осадка

Используемый способ обработки осадка зависит от объема твердых веществ, а также других условий, характерных для конкретного предприятия. Аэробное сбраживание часто используется на предприятиях с объемом входящих стоков менее 30 тысяч кубометров в сутки. Избыточный активный ил и, при наличии, первичный осадок, помещают в аэрируемый реактор, где микроорганизмы поглощают органические вещества и другие микроорганизмы, присутствующие в осадке, уменьшая содержание летучих веществ и общую массу осадка. Анаэробное сбраживание обычно используется на предприятиях с объемом входящих стоков более 30 тысяч кубометров в сутки. Для этого процесса используются герметичные реакторы, в которых создается анаэробная среда для других типов микроорганизмов, которые поглощают органические вещества и микроорганизмы в осадке в процессе ацидогенеза и метаногенеза. Метан, образованный при анаэробном сбраживании, можно использовать в качестве топлива в котлах для нагрева биореакторов, сжигать на факеле или очищать и использовать в качестве экологичного источника энергии.

Сгущение подразумевает концентрацию осадка путем удаления части жидкой составляющей в результате добавления полимерных веществ и часто используется перед анаэробным сбраживанием. Обезвоживание с помощью ленточных фильтр-прессов, центрифуг или другого оборудования позволяет дополнительно концентрировать осадок до состояния кека. Затем кек можно высушить или просто утилизировать на свалку или полигон отходов.

Graphic of the solids handling step in the wastewater treatment course- thickening and digestion and sludge dewatering and biosolids processing.

1. Сгущение и сбраживание осадка
2. Обезвоживание осадка и переработка твердых биологических отходов


Интеллектуальная система для анализа воды

Интеллектуальные системы для анализа воды — это развивающееся направление в отрасли очистки сточных вод. В этих системах используются цифровые технологии, современные датчики, контроллеры и алгоритмы, позволяющие предприятиям повышать эффективность процессов, обеспечивая снижение операционных расходов.

Claros™, интеллектуальная система для анализа воды от компании Hach, объединяет данные различных источников на предприятии, включая данные систем, оборудования, а также собранные вручную данные, что позволяет принимать решения, обеспечивающие максимальную эффективность процессов и экономию средств.

С помощью этих систем показатели расхода, состава воды, содержания растворенного кислорода и биогенных элементов, а также другие факторы легче отслеживать и проверять. Это обеспечивает управление работой предприятия на основе данных, возможность автоматизации, а также визуализацию данных и возможность создания отчетов.

Принимая решения на основе данных о качестве воды, расходе и других факторах, предприятия могут избежать избыточной очистки путем снижения количества используемых реагентов и уменьшения времени работы воздуходувок), зная, что при этом на предприятии соблюдается ПДК.

В условиях ужесточения требований экологического законодательства, с одной стороны, и необходимости сокращения расходов, с другой, значение интеллектуальных систем для анализа воды, таких как Claros, будет расти, а их распространение будет расширяться. А благодаря увеличению количества совместимых с Claros датчиков, контроллеров, устройств, систем управления процессами и лабораторных приборов в портфолио Hach, предприятия могут создавать системы, соответствующие уникальным требованиям любого производства.


Нормативные требования


Нормативные требования и предельно допустимые концентрации варьируются в зависимости от региона и страны. Как правило, целевые показатели устанавливаются органами власти, а предприятия их измеряют и предоставляют отчетность, подтверждающую соблюдение ПДК. Таким образом контролируются важнейшие параметры качества воды, а также экологические и санитарные нормы, что обеспечивает постоянную охрану здоровья и безопасности обслуживаемого населения.

Информация о нормативных требованиях в США: https://www.epa.gov/npdes

Информация о нормативных требованиях в ЕС: https://www.eea.europa.eu/themes/water/water-management

Информация о нормативных требованиях в Китае: http://english.gov.cn/policies/latest_releases/2015/04/16/content_281475090170164.htm


Очищенные стоки и вторичное использование сточных вод


Хотя стоки очистных сооружений обычно отводятся в естественную среду: в реки, океаны и другие водоемы, существует множество других вариантов их использования. Сюда входит сельскохозяйственное орошение, использование в парках и местах отдыха (орошение полей для гольфа и спортивных площадок, производство снега), пополнение водных запасов зон обитания диких животных или подземных вод/водно-болотных угодий; промышленное применение, например, в качестве технологической воды; уборка улиц; или вторичное использование в производстве питьевой воды, когда очищенный сток направляется на станцию водоподготовки для дополнительной обработки.

 


 

Сервис и техподдержка

 

Онлайн-поддержка

Hach Support Online (HSO) - это глобальное экспертное сообщество, обладающее знаниями в области анализа воды, накопленными компанией более, чем за70 лет. Этот "живой" инструмент, непосредственно связанный с нашей службой по работе с клиентами и службой технической поддержки, позволяет получить ответы в режиме реального времени, предоставляет удобные инструменты поиска, различные данные, а также простые способы связи с экспертами Hach. HSO позволяет получить необходимую информацию, чтобы объединившись, мы могли гарантировать качество воды для всех людей планеты.

Hach Training Center ikon och länk

Учебный центр Hach

Учебный центр Hach предоставляет профильные тренинги по работе с оборудованием, в результате которых ваши специалисты овладеют теоретическими знаниями и различными практическими техниками, которые позволят им получать надежные результаты, необходимые для обеспечения соответствующего качества воды и соблюдения экологических и нормативных требований. Эксперты компании Hach предлагают обширный каталог групповых и индивидуальных учебных программ, а также онлайн-обучение. Предлагаемые учебные программы предназначены для повышения квалификации операторов на предприятиях, сервисных инженеров, сотрудников лабораторий и начальников производства.

Hach ServicePlus® Program-ikon och länk

Сервис

Программы Hach ServicePlus® были разработаны для решения вопросов техобслуживания и техподдержки. Мы предлагаем помощь в любых проблемных ситуациях, с которыми вы можете столкнуться на предприятии, будь то недостаток ресурсов или навыков, отказ прибора, соблюдение нормативов или планирование бюджета.