Trăsături distinctive. Probleme de proiectare și funcționare.

Tehnologia PLATON.

Purificarea unor volume mici de ape uzate devine din ce în ce mai importantă. Astăzi, construcția de ansambluri de locuințe relativ mici (comparativ cu scara de dezvoltare din anii 70 ai secolului trecut), orașe de cabane, complexe de restaurante și hoteluri etc. este destul de comună. Aceste instalații sunt de obicei situate în afara dezvoltării urbane și, ca urmare, sunt îndepărtate din rețelele de canalizare existente ale orașului la o distanță suficientă pentru a forma specificațiile tehnice pentru construirea stațiilor locale de epurare.

Acest articol va discuta despre stații mici de tratare a apelor uzate cu o capacitate de 10 până la 1000 m³/zi.

În Europa, stațiile mici de tratare a apelor uzate sunt destul de răspândite, în timp ce ratele de tratare pentru volume mici de ape uzate sunt semnificativ mai mici decât în ​​Ucraina. Este suficient să ne uităm la tabelul comparativ al concentrațiilor admisibile ale principalelor poluanți conținute în apele uzate purificate.

* Datele date în coloana 2 sunt valabile pentru instalațiile de epurare care primesc ape uzate de la instalații cu o populație echivalentă de 2.000 până la 10.000 de persoane, precum și pentru acele cazuri în care apele uzate tratate nu sunt evacuate în corpurile de apă susceptibile de eutrofizare

** Rezoluția Cabinetului de Miniștri al Ucrainei din 25 martie. 1999 Nr. 465 „Despre confirmarea regulilor de protecție a apelor de suprafață împotriva contaminării cu ape uzate” paragraful 19

*** Valorile sunt aproximative, deoarece standardizarea MPC-urilor pentru acești indicatori se realizează de către autoritățile locale autorizate să emită autorizații de utilizare specială a apei. (Rezoluția Cabinetului de Miniștri al Ucrainei din 25 martie 1999 nr. 465, paragraful 19)

După cum se poate observa din tabel, cerințele pentru tratarea apelor uzate în Ucraina au rămas ridicate încă din perioada sovietică, indiferent de volumul de apă uzată tratată. Trebuie adăugat că costul instalațiilor de tratare este o funcție pătratică a efectului de tratament. Cu alte cuvinte, prețul MOS cu efect de curățare de 85% va fi de 2-2,5 ori mai mic decât MOS cu efect de 95%. În condițiile actuale, această stare de fapt ne obligă mai degrabă să căutăm „alte modalități” de eliminare a deșeurilor.

Situația cu instalațiile de tratament existente nu este mai puțin deprimantă. Nu există nici măcar statistici oficiale cu privire la deversarea apelor uzate neepurate generate din localitățile mici. Având experiența a numeroase călătorii în orașe și sate mici din Ucraina, pot presupune cu siguranță că, conform estimărilor cele mai favorabile, peste 80% din apele uzate sunt evacuate fie insuficient tratate, fie fără nici un fel de tratare. Prin „ape uzate insuficient tratate” trebuie să se înțeleagă că apele uzate trec prin instalații de tratare în tranzit. În cel mai bun caz, doar rezervoarele de decantare funcționează. De asemenea, trebuie remarcat faptul că, cu cât așezarea este mai mică, cu atât este mai mare probabilitatea de deversare a apelor uzate neepurate.

Acest lucru poate fi explicat parțial prin faptul că ultimii 25 de ani pot fi numiți o perioadă de distrugere a infrastructurii de utilități publice. Cel mai mare noroc a fost cu stațiile de epurare. Dacă este foarte dificil să trăiești fără apă și electricitate, atunci fără instalații de tratare a apelor uzate, dacă tresăriți puțin, este posibil. Dacă canalul ar fi mai lung și ar funcționa corect.Tot ceea ce a fost creat cândva este în paragină și continuă să se prăbușească.

Există multe motive pentru această situație, printre care următoarele:

• 🔹 În căutarea versatilității și vitezei, atât de caracteristice unei economii planificate socialiste, instalațiile de epurare au fost adesea construite prost și din materiale de calitate scăzută (metal feros, beton „scăzut de ciment”, țevi fragile de azbociment sau fontă). );
• 🔹 Cu cât așezarea este mai mică, cu atât costul specific al curățării a 1m³de apă uzată este mai mare.
• 🔹 Datorită limitării constante a creșterii tarifelor la utilități și bugetului local slab al orașelor și satelor mici, operarea unei instalații atât de complexe precum o stație de epurare a apelor uzate construită după un proiect standard din anii 70 este foarte dificilă și costisitoare .

Ca urmare, se observă următoarea imagine:

Suflante și pompe de nămol dezactivate (adesea fără motoare electrice, care au alte utilizări), betonul prăbușit al rezervoarelor de decantare și al rezervoarelor de aerare, linii de nămol și sisteme de aerare putrezite, un miros neplăcut (deoarece structurile s-au transformat într-un lanț de nămol obișnuit). fose septice).
Serviciul a fost oprit cu totul și personalul a fost redus. Uneori poți întâlni un „operator” de gardă de serviciu. „Înțelegând situația”, serviciile de control închid pur și simplu ochii. Dacă chiar ieri reparațiile majore și reconstrucția instalațiilor de tratare erau considerate o problemă stringentă, astăzi, în majoritatea cazurilor, va fi mai ieftin să construiești altele noi.

Tehnologia de tratare a unor volume mici de ape uzate în Uniunea Sovietică s-a dezvoltat slab, deoarece institutele științifice și de proiectare lucrau în principal la stații de epurare mari, stațiile de epurare mici erau mai degrabă o raritate. Până de curând, principala soluție pentru eliminarea unor volume mici de ape uzate era o fosă septică cu drenaj. Reducerea geometrică a stațiilor mari de tratare a apelor uzate s-a dovedit a fi o soluție inacceptabilă. Pentru a crea MTP-uri care oferă ratele ridicate de purificare necesare, este necesară o abordare fundamental nouă.
Astăzi, deoarece cererea creează ofertă, piața oferă o paletă bogată de soluții tehnologice și de proiectare pentru tratarea și eliminarea apelor uzate. Varietatea calității produsului rezultat (apa uzată tratată) este la fel de bogată.

La alegerea instalațiilor de tratament, clientul ia în considerare următorii factori:

• 🔹 preț;
• 🔹 perioada de garanție;
• 🔹 costul serviciului;
• 🔹 costuri de funcționare (electricitate, salarii etc.).

În același timp, este necesar ca clientul să înțeleagă că calitatea și stabilitatea indicatorilor de tratare a apelor uzate sunt de importanță primordială, iar acest lucru este imposibil de realizat în stațiile primitive de tratare a apelor uzate.

Principalele probleme și caracteristici distinctive ale epurării unor volume mici de ape uzate:

1. Stațiile de epurare mici primesc ape uzate proaspete concentrate, în care cantitatea de materie organică, azot și fosfor nu corespunde raportului optim pentru procesul biologic – 100: 5: 1 (organic: azot: fosfor);
2. Posibilitatea unui aflux în sală de ape uzate. Uneori, în câteva minute, până la 25% din afluxul zilnic poate ajunge în structuri. Instalația trebuie să accepte o descărcare în sală fără a îndepărta nămolul activ cu apa uzată tratată;
3. Posibilitatea absenței pe termen lung a fluxului de apă uzată către instalație;
4. Posibilitatea de descărcare în sală a unei cantități mari de agenți tensioactivi sintetici (agenți tensioactivi) formați la spălarea hainelor;
5. Posibilitatea deversarii în sală a apei uzate foarte concentrate către instalație, de exemplu din bucătărie, în timp ce DBO al apei uzate care intră în stația de epurare poate ajunge până la 2000 mg/l (de 5 ori mai mare decât norma sau chiar mai mult);
6. Participarea minimă a personalului de service. Procesul de curățare trebuie efectuat automat.

Aceasta este o listă incompletă a problemelor problematice care trebuie rezolvate atunci când se creează o tehnologie pentru tratarea unor volume mici de ape uzate. Stațiile mari de epurare nu au astfel de probleme, deoarece primesc un debit mai mult sau mai puțin uniform, mediat atât în ​​debitul de apă uzată care intră, cât și în concentrația de contaminanți conținute în aceasta. Media aici are loc în rețelele de canalizare în timpul deplasării apelor uzate către stațiile de epurare. De asemenea, apele uzate municipale sunt diluate cu apă pluvială aproape pură și ape uzate industriale, în care, de regulă, spre deosebire de apele uzate menajere, azotul și fosforul sunt prezente în concentrații mici.

Nicio unitate de tratare a orașului nu este capabilă să facă față unei astfel de concentrații de agenți tensioactivi, grăsimi și soluții dezinfectante care vin cu apele uzate către unități de tratare mici, de exemplu, de la o cabană atunci când spălați hainele, pregătiți alimente sau spălați corpurile sanitare și podelele.

Condițiile complexe menționate mai sus pentru tratarea apelor uzate la stațiile de epurare mici fac inacceptabilă proiectarea acestora prin analogie cu cele mari, în special prin reducerea lor geometrică.

Ținând cont de diferențele menționate mai sus dintre MWTP și instalațiile de epurare urbană și, mai ales, lipsa personalului permanent prezent, instalațiile mici, de regulă, nu au unități de tratare mecanică voluminoase și capcane de nisip. Adesea blană cu zăbrele. curățarea este înlocuită cu recipiente cu plasă, iar capcanele de nisip (datorită volumelor nesemnificative de nisip care intră) sunt complet absente. Multe stații de tratare a deșeurilor nu au rezervoare primare de decantare, ceea ce simplifică funcționarea, dar crește sarcina pe rezervoarele de aerare (de care mulți oameni uită atunci când calculează unitățile de tratare biologică).

Schema tradițională de curățare a apelor uzate menajere.

Pentru a înțelege în continuare caracteristicile de proiectare ale MWTP, este necesar să se introducă tehnologia clasică (tradițională) pentru tratarea apelor uzate menajere. Există mai multe (de fapt, foarte puține) scheme tehnologice de tratare a apelor uzate menajere.

Cea mai comună este următoarea:

1. Curăţarea mecanică a deşeurilor solide folosind grătare, greble etc.
2. Înlăturarea nisipului din capcanele de nisip.
3. Clarificarea apelor uzate prin decantare în bazine de decantare primare.
4. Tratament biologic în prezența nămolului activ care plutește liber și a oxigenului dizolvat în rezervoarele de aerare.
5. Separarea apelor uzate purificate din nămolul activ în rezervoarele secundare de decantare.
6. Dezinfecția cu clor activ care asigură contactul de 30 de minute în rezervoarele de contact.

Adesea, mai ales la instalațiile de tratare cu capacitate redusă, în locul rezervoarelor de aerare pot fi găsite biofiltre cu pietriș. Aici, nămolul activ este un biofilm situat pe suprafața patului de pietriș. Astfel de structuri sunt de obicei supuse unei poluări ireversibile și deja în al 2-lea an de viață eficiența curățării scade brusc până la apariția unei poluări secundare. Reluarea funcționării unor astfel de biofiltre este o sarcină foarte intensivă în muncă. Reparațiile majore ale unor astfel de structuri devin impracticabile din punct de vedere economic.

Comun tuturor structurilor, atât mici cât și mari, este tratamentul biologic. În cele mai multe cazuri, tratamentul aerob cu nămol activ (în prezența oxigenului dizolvat) este utilizat pentru purificarea apelor uzate menajere. Instalațiile în care se efectuează tratamentul biologic aerob se numesc tancuri de aerare. Recent, pentru o îndepărtare mai completă a nitraților și fosfaților, s-au răspândit instalațiile de tratare biologică, care conțin atât zone aerobe, unde este furnizat aer, cât și zone anaerobe, unde aerul nu este furnizat. Ar fi mai corect să numim astfel de structuri bioreactoare. Dar atât în ​​rezervoarele de aerare, cât și în bioreactoare, principalul agent de curățare este nămolul activ.

Nămolul activat este o biocenoză de grupuri (colonii) de bacterii și protozoare care participă la purificarea apelor uzate.

Tratarea biologică a apelor uzate se realizează cu scopul de a elimina substanțele organice din aceasta, inclusiv compușii de azot și fosfor.

Proces de tratare biologică.

Metoda de tratare biologică se bazează pe capacitatea nămolului activ de a folosi poluanții ca hrană în anumite condiții. O multitudine de microorganisme care alcătuiesc nămolul activat al bioreactorului, aflându-se în lichidul rezidual, absorb poluanții în celulă, unde suferă transformări biochimice sub influența enzimelor. Adesea, pretratarea contaminanților cu enzime se efectuează în afara celulei.

În acest caz, poluanții organici și unele tipuri de poluanți anorganici sunt utilizați de celula bacteriană în două direcții:

1. Oxidarea biologică în prezența oxigenului la produse inofensive (dioxid de carbon și apă):

Materie organică + O ₂ (în prezență de enzime ) ⇒ СО₂ + H₂O + Q

unde Q este energia eliberată folosită de celulă pentru a-și asigura funcțiile vitale (mișcare, respirație, reproducere etc.).

2. Sinteza unei celule noi (reproducere):

Materie organică + N + P + Q (în prezența enzimelor) ⇒ CELULA NOUĂ

Intensitatea și profunzimea proceselor depind de compoziția calitativă a nămolului activ, de diversitatea formelor și tipurilor de microorganisme, de capacitatea acestora de a se adapta (adapta) la compoziția specifică a poluanților și de condițiile procesului.

Condiții pentru proces.

• 🔹 respectarea concentrațiilor maxime admise de poluanți;
• 🔹 absența substanțelor toxice pentru microorganisme în apele uzate;
• 🔹 cantitate suficientă de oxigen și intensitatea aerării;
• 🔹 regimul de temperatură trebuie să fie în anumite limite;
• 🔹 sarcina pe nămol în ceea ce privește cantitatea de poluanți trebuie să fie în anumite limite (între valorile minime și maxime admise);
• 🔹 timpul de contact al nămolului și al lichidului rezidual nu trebuie să fie mai mic decât perioada calculată;
• 🔹 raportul dintre carbon organic, elemente biogene (azot și fosfor) și microelemente (cupru, fier, sulf etc.) trebuie să se încadreze în anumite limite (între valorile minime și maxime admise);

Monitorizarea stării nămolului activ.

Microorganismele sunt un indicator eficient pentru determinarea calității nămolului. Pentru a efectua controlul, se efectuează o analiză hidrobiologică a amestecului apă-nămol folosind metoda microscopiei (studiul biocenozei nămolului la microscop). Se determină caracteristicile structurale ale biocenozei nămolului activ, ale căror organisme au capacitatea de a reacționa (schimbarea calitativă și distribuția cantitativă a grupurilor individuale) la compoziția și proprietățile apei uzate tratate, precum și la condițiile de susținere a vieții. Predominanța numerică a uneia sau alteia componente a biocenozei servește ca indicator al stabilității și eficienței procesului de epurare a apelor uzate. Această metodă ne permite să determinăm abateri ale microorganismelor și modificări ale compoziției speciilor a biocenozei de la starea normală. Mai mult, pe baza gradului unor astfel de abateri, este posibil nu numai să se determine starea procesului de tratare biologică și motivele abaterilor acestuia de la normă, ci și să se prezică momentul și perspectivele schimbărilor în cursul acestuia.

Automatizare.

Automatizarea curățării este adesea considerată redundantă. Cei care susțin că automatizarea proceselor de epurare la MWTP nu este necesară, că instalațiile automate sunt mai puțin fiabile decât instalațiile simple, au o idee vagă despre tratarea biologică a apelor uzate. În realitate, conceptul de fiabilitate MOS înseamnă stabilitatea proceselor de epurare biologică în desfășurare, care sunt o condiție necesară pentru funcționarea eficientă a stației de epurare și indicatorii necesari de tratare a apelor uzate. Sistemul trebuie să mențină stabil toți parametrii procesului biologic în limitele cerute, trecând automat la momentul potrivit în modul de funcționare necesar. Și totuși, ar trebui să fie suficient de simplu și de înțeles pentru personalul de service.

Unele MOS „ieftine” și „de încredere” pe piața ucraineană.

De regulă, companiile care produc cele mai primitive MOS sunt cele care fac un mare „secret” din tehnologiile lor. Ei înțeleg că, prin descrierea detaliată a tehnologiei lor pe site-ul web și în broșuri, va deveni clar pentru mulți că un astfel de sistem nu va funcționa. Instalațiile de epurare mici, cu un volum care nu depășește debitul zilnic de apă uzată funcționează ca instalații de curgere, ceea ce are ca rezultat evacuarea nămolului activ din rezervorul de decantare atunci când apa uzată intră în instalație în sală. Viteza necesară a fluxului ascendent pentru decantarea eficientă în rezervorul de decantare secundar trebuie măsurată în fracțiuni de milimetru pe secundă. Și în astfel de instalații, de exemplu – cu un debit salva de apă uzată în cantitate de 0,1 m³/min (golirea băii), la o instalație cu o capacitate de 1,5 m³/ zi, viteza debitului ascendent în rezervorul secundar de decantare va fi mai mare de 10 mm/secundă, ceea ce va duce la îndepărtarea nămolului activ din instalație, urmată de defectarea sistemului de drenaj. Tocmai evacuarea neautorizată a excesului de nămol activ din instalație cu apă uzată purificată este cea care „rezolvă problema” eliminării excesului de nămol activ în astfel de sisteme. După aceasta, bineînțeles, se poate pretinde, ignorând binecunoscutele legi ale naturii, că în astfel de instalații nu se formează nămol în exces, sau că este suficientă îndepărtarea lui o dată pe an. În astfel de instalații, odată cu creșterea cantității de apă uzată care intră, timpul de procesare a acesteia scade, ceea ce afectează în mod natural efectul de curățare. Acestea sunt câteva dintre numeroasele probleme ale unor astfel de sisteme de tratare a apelor uzate „ieftine, simple și fiabile”. La aceasta putem adăuga că astfel de instalații nu sunt atât de ieftine, iar dacă la aceasta adăugăm supraconsumul de energie electrică în perioada de absență a alimentării cu apă uzată a instalației și zona de drenaj înfundată (înfundată), atunci această ieftinitate se poate transforma în fie „de aur”.

Atunci când iau în considerare posibilitatea utilizării unui anumit sistem din punct de vedere legal, producătorii multor sisteme sanitare și epidemiologice prezintă o Concluzie Sanitară și Epidemiologică. Cu toate acestea, dacă îl citiți cu atenție, rezultă că această concluzie este dată că instalația în sine respectă standardele sanitare, dar nu și apa pe care o curăță. Și acest lucru este firesc corect, deoarece conform legislației actuale, o autorizație de funcționare a instalațiilor de tratare poate fi eliberată numai după ce acestea sunt puse în funcțiune, iar autoritățile de mediu vor analiza funcționarea unităților de tratare, vor preleva mostre de apă purificată, să efectueze analizele corespunzătoare și să emită o concluzie privind conformitatea acestor unități de tratare cu standardele cerute. Desigur, este necesar să obțineți mai întâi aprobarea pentru proiect de la toate autoritățile relevante. În realitate, există o singură instalație, dar condițiile de funcționare a acesteia sunt diferite peste tot. Acest permis nu este necesar dacă proprietarul va deversa apa tratată într-un șanț de drenaj de pe proprietatea sa. Autorizația de deversare este necesară numai în cazul în care proprietarul stației de epurare decide să evacueze ape uzate în corpuri de apă de suprafață de diferite destinații sau pe teren, în limitele unei zone populate sau în zone de reacție. Dar, în acest caz, trebuie să obțineți permisiunea altor autorități locale (administrație) și, cel mai important, de la vecinii de pe site.