Trăsături distinctive. Probleme de proiectare și funcționare.
Tehnologia PLATON.

Tratarea unor volume mici de ape uzate devine din ce în ce mai importantă. Astăzi, este foarte comună construcția de ansambluri de locuințe relativ mici (comparativ cu scara clădirilor din anii 70 ai secolului trecut), orașe de cabane, complexe de restaurante și hoteluri etc.. Aceste obiecte sunt de obicei situate în afara zonei urbane și, ca urmare, acestea sunt scoase din rețelele de canalizare existente ale orașului la o distanță suficientă pentru a forma termenii de referință pentru construirea stațiilor locale de epurare.

Acest articol se va concentra pe stațiile mici de epurare a apelor uzate (denumite în continuare STP) cu o capacitate de 10 până la 1000 m3/zi.

În Europa, STEP-urile sunt destul de răspândite, în timp ce indicatorii de tratare pentru volume mici de ape uzate sunt semnificativ mai mici decât în ​​Ucraina. Priviți doar tabelul comparativ al concentrațiilor admisibile ale principalilor contaminanți conținuti în apele uzate tratate.

*Datele date în coloana 2 sunt valabile pentru stațiile de epurare care primesc ape uzate de la instalații cu un număr echivalent de locuitori de la 2.000 la 10.000 de persoane, precum și pentru acele cazuri în care apele uzate epurate sunt deversate în corpuri de apă nesupuse eutrofizării.

**Rezoluția Cabinetului de Miniștri al Ucrainei din 25.03. 1999 Nr. 465 „Cu privire la confirmarea regulilor de protecţie a apelor de suprafaţă împotriva clocirii prin apele de retur” p.19

*** Valorile sunt aproximative, întrucât MPC-ul acestor indicatori este reglementat de autoritățile locale abilitate să emită autorizații de utilizare specială a apei. (Rezoluția Cabinetului de Miniștri al Ucrainei din 25 martie 1999 nr. 465 p. 19)

După cum se poate observa din tabel, cerințele pentru tratarea apelor uzate în Ucraina au rămas ridicate încă de pe vremea URSS, indiferent de volumul de apă uzată tratată. La aceasta trebuie adăugat că costul instalațiilor de tratament este în dependență pătratică de efectul tratamentului. Cu alte cuvinte, prețul unui MOC cu efect de curățare de 85% va fi de 2-2,5 ori mai mic decât un MOC cu efect de 95%. În condițiile actuale, această stare de fapt ne obligă mai degrabă să căutăm „alte modalități” de eliminare a deșeurilor.

Nu mai puțin deprimantă este situația cu unitățile de tratament existente. Nu există nici măcar statistici oficiale cu privire la evacuarea apelor uzate neepurate din localitățile mici. Având experiența a numeroase călătorii în orașe și sate mici din Ucraina, pot presupune cu siguranță că, conform estimării celei mai favorabile, mai mult de 80% din apele uzate sunt evacuate fie insuficient tratate, fie fără nici un fel de tratare. La „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 sedimentare funcționează. De asemenea, trebuie remarcat faptul că, cu cât așezarea este mai mică, cu atât este mai mare probabilitatea deversarii apelor uzate neepurate.

În parte, acest lucru se poate explica prin faptul că ultimii 25 de ani pot fi numiți o perioadă de distrugere a infrastructurii de utilități publice. Cele mai ghinioniste stații de epurare. Dacă este foarte greu să trăiești fără apă și electricitate, atunci fără instalații de tratament, dacă tresăriți puțin, atunci puteți. Dacă canalul ar fi mai autentic și ar funcționa corect. Tot ceea ce a fost creat cândva este într-o stare de urgență și continuă să se prăbușească. Există multe motive pentru această situație, inclusiv următoarele:

– în căutarea versatilității și a vitezei, atât de caracteristice unei economii planificate socialiste, stațiile de epurare au fost construite adesea din materiale de proastă calitate și din materiale de proastă calitate (metal feros, beton „scăzut de ciment”, țevi fragile de azbociment sau fontă). );

– cu cât decontarea este mai mică, cu atât costul unitar al epurării a 1 m3 de apă uzată este mai mare.

– Din cauza reducerii constante a creșterii tarifelor la utilități și a slăbiciunii bugetului local al orașelor și satelor mici, este foarte dificil și costisitor să exploatezi o instalație atât de dificilă precum o stație de epurare a apelor uzate construită după un proiect standard al anii 70.

Ca urmare, se observă următorul tablou: suflante și pompe de nămol deconectate (de multe ori fără motoare electrice, care și-au găsit alte utilizări), betonul prăbușit al rezervoarelor de sedimentare și al rezervoarelor de aerare, țevi de nămol și sisteme de aerare putrezite, un miros neplăcut (din moment ce structurile s-au transformat într-un lanț de fose septice obișnuite). Serviciul sa oprit cu totul, personalul redus. Uneori vă puteți întâlni cu „operatorul”-paznic.

„Înțelegerea situației”, serviciile de control pur și simplu închid ochii.

Dacă ieri revizia și reconstrucția unităților de tratament au fost considerate o problemă urgentă, astăzi, în majoritatea cazurilor, va fi mai ieftin să construiți 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 mari de tratare a apelor uzate, stațiile mici de tratare a apelor uzate erau destul de rare. 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 epurare a apelor uzate s-a dovedit a fi o soluție inacceptabilă. Pentru a crea MOC-uri care oferă ratele ridicate de purificare necesare, este necesară o abordare fundamental nouă.

Astăzi, pe măsură ce cererea creează oferta, piața oferă o paletă bogată de soluții tehnologice și de proiectare pentru tratarea și eliminarea apelor uzate. La fel de bogată este și varietatea calității produsului rezultat (ape uzate tratate).

Atunci când alege o stație de epurare, clientul ia în considerare următorii factori:

– Preț;

– perioada de garantie;

– costul serviciului;

– costuri de exploatare (electricitate, salarii etc.).

În același timp, este necesar ca clientul să înțeleagă că calitatea și stabilitatea indicatorilor de epurare a apelor uzate sunt de o importanță capitală, iar acest lucru nu poate fi realizat în stațiile de epurare primitive.

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

1. Stațiile mici de epurare a apelor uzate primesc deșeuri proaspete concentrate, în care cantitatea de materie organică, azot și fosfor nu corespunde raportului optim pentru procesul biologic – 100:5:1 (materie organică: azot: fosfor);

2. Posibilitate de intrare în salvă de canalizare. Uneori, până la 25% din fluxul zilnic poate ajunge la unități în câteva minute. Instalația trebuie să accepte o descărcare prin explozie fără îndepărtarea nămolului activ cu apă uzată tratată;

3. Posibilitatea absenței pe termen lung a fluxului de canalizare în instalație;

4. Posibilitatea de deversare în salvă a unei cantități mari de substanțe tensioactive sintetice (surfactanți) formate în timpul spălării;

5. Posibilitatea descarcarii in volan a apei uzate foarte concentrate in centrala, de exemplu, din bucatarie, in timp ce DBO al apelor uzate intrate la STEP poate ajunge pana la 2000 mg/l (de 5 ori mai mare decat norma si 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 abordate atunci când se creează o tehnologie pentru tratarea unor volume mici de ape uzate. Stațiile mari de epurare a apelor uzate nu au astfel de probleme, întrucât primesc un debit mai mult sau mai puțin uniform, mediat atât de debitul de apă uzată care intră, cât și de concentrațiile de contaminanți conținute în acestea. Media aici are loc în rețelele de canalizare în timpul deplasării efluenților către instalațiile de tratare. 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 stație de epurare a apelor uzate urbane nu este capabilă să facă față unei astfel de concentrații de agenți tensioactivi, grăsimi și soluții dezinfectante care vin cu apele uzate către stațiile de tratare a apelor uzate mici, de exemplu, de la o cabană atunci când spălați hainele, gătiți sau spălați instalațiile sanitare și podelele.

Condițiile dificile de mai sus pentru tratarea apelor uzate la instalațiile de epurare mici fac inacceptabilă proiectarea acestora prin analogie cu cele mari, în special prin reducerea geometrică a acestora.

Ținând cont de diferențele de mai sus dintre STEP și stațiile de epurare a apelor uzate urbane și, mai ales, lipsa personalului permanent prezent, instalațiile mici, de regulă, sunt lipsite de unități de epurare mecanică voluminoase și capcane de nisip. Adesea zăbrele de blană. purificările înlocuiesc recipientele cu plasă, iar capcanele de nisip (datorită volumelor mici de nisip care intră) sunt complet absente. Multe UPM nu au rezervoare primare de decantare, ceea ce simplifică funcționarea, dar crește sarcina pe aerotancuri (pe care mulți oameni uită când calculează unitățile de epurare biologică).

Schema tradițională de epurare a apelor uzate menajere.

Pentru o mai bună înțelegere a caracteristicilor de proiectare ale MWWTP, este necesar să se prezinte tehnologia clasică (tradițională) de tratare a apelor uzate menajere. Există mai multe (de fapt, foarte puține) scheme tehnologice de tratare a apelor uzate menajere. Cel mai frecvent este următorul:

1. Curățarea mecanică a deșeurilor solide pe grătare, greble etc.

2. Îndepărtarea nisipului în capcane de nisip.

3. Limpezirea efluentului prin decantare în limpezitoare primare.

4. Tratarea biologică în prezența nămolului activ flotant și a oxigenului dizolvat în aerotancuri.

5. Separarea apei uzate tratate din nămolul activ în limpezitoare secundare.

6. Dezinfectare cu clor activ cu contact de 30 de minute în rezervoare de contact.

Adesea, mai ales la instalațiile de tratare de capacitate mică, în locul aerotancurilor pot fi găsite biofiltre de pietriș. Aici, nămolul activ este un biofilm plasat pe suprafața unui pat de pietriș. Astfel de structuri, de regulă, sunt supuse poluării ireversibile și, deja în al 2-lea an de viață, eficiența curățării scade brusc, până la apariția unei poluări secundare. Reluarea activității unor astfel de biofiltre este o sarcină foarte laborioasă. Revizuirea unor astfel de structuri devine inutilă din punct de vedere economic.

Tratamentul biologic rămâne comun tuturor instalațiilor, atât mici, cât și mari. În cele mai multe cazuri, tratarea aerobă cu nămol activ (în prezența oxigenului dizolvat) este utilizată pentru tratarea apelor uzate menajere. Structurile în care se efectuează tratamentul biologic aerob se numesc aerotancuri. Recent, pentru o îndepărtare mai completă a nitraților și fosfaților, s-au răspândit instalațiile de tratare biologică, în care există atât zone aerobe, în care este furnizat aer, cât și zone anaerobe, în care nu este furnizat aer. Astfel de structuri sunt mai corect numite bioreactoare. Dar atât în ​​aerotancuri, cât și în bioreactoare, nămolul activat este principalul agent de tratare.

Nămolul activat este o biocenoză a acumulărilor (coloniilor) de bacterii și protozoare care sunt implicate în tratarea apelor uzate.

Tratarea biologică a apelor uzate se efectuează pentru a îndepărta substanțele organice din acestea, inclusiv compușii de azot și fosfor.

Proces de purificare biologică.

Metoda de tratare biologică se bazează pe capacitatea nămolului activ de a folosi poluanții ca hrană în anumite condiții. Multe 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 face în afara celulei. În același timp, 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 + O2 (în prezența enzimelor) ⇒ CO2 + H2O + Q

unde Q este energia eliberată folosită de celulă pentru a-și asigura activitatea de viață (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 varietatea formelor și a tipurilor de microorganisme, de capacitatea de adaptare (adaptare) a acestora la compoziția specifică a poluanților și de condițiile procesului.

Condiții de proces.

– respectarea concentraţiilor maxime admise de poluanţi;

– absența substanțelor toxice pentru microorganisme în lichidul rezidual;

– cantitate suficientă de oxigen și intensitatea aerării;

– regimul de temperatura trebuie sa fie in anumite limite;

– sarcina asupra namolului in ceea ce priveste cantitatea de poluanti trebuie sa fie in anumite limite (intre valorile minime si maxime admise);

– timpul de contact al nămolului cu lichidul rezidual nu trebuie să fie mai mic decât perioada calculată;

– raportul dintre carbonul organic, elementele 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 exercita controlul, se efectuează o analiză hidrobiologică a amestecului apă-nămol prin microscopie (studiul biocenozei nămolului la microscop). Sunt determinate caracteristicile structurale ale biocenozei nămolului activat, ale căror organisme au capacitatea de a răspunde (prin modificarea 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 vă permite să determinați abaterile microorganismelor și modificarea compoziției speciilor a biocenozei de la starea normală. În plus, în funcție de gradul 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 de schimbare a cursului acestuia.

Automatizare.

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

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

De regulă, marele „secret” al tehnologiilor lor este făcut, de regulă, de firmele care produc cele mai primitive MOS. Ei înțeleg că, după ce au descris tehnologia lor în detaliu pe site-ul web și în prospecte, pentru mulți va deveni clar că un astfel de sistem nu va funcționa. Instalațiile de epurare mici, cu un volum care nu depășește fluxul zilnic de efluenți, funcționează ca fluxuri, ceea ce duce la eliberarea nămolului activ din rezervorul de decantare atunci când o salvă de ape uzate intră în instalație. Viteza necesară de curgere ascendentă pentru depunerea efectivă în clarificatorul secundar trebuie calculată în fracțiuni de milimetru pe secundă. Și în astfel de instalații, de exemplu – cu un val de canalizare în cantitate de 0,1 m3 / min (golirea băii), pentru o instalație cu o capacitate de 1,5 m3 / zi, debitul ascendent în baia secundară va fi mai mare. de 10 mm/secundă, ceea ce va duce la îndepărtarea nămolului activ din instalație cu defecțiunea ulterioară a sistemului de drenaj. Emisiile neautorizate de la instalarea excesului de nămol activ cu ape uzate tratate sunt cele care în astfel de sisteme „rezolvă problema” eliminării excesului de nămol activ. După aceea, desigur, se poate argumenta, ignorând binecunoscutele legi ale naturii, că în astfel de instalații nu se formează nămol în exces, sau că este suficient să-l îndepărtezi o dată pe an. În astfel de instalații, odată cu creșterea cantității de apă uzată care intră, timpul de procesare scade, ceea ce afectează în mod natural efectul de epurare.Aceasta este una dintre numeroasele probleme ale unor astfel de sisteme de tratare a apelor uzate „ieftine, simple și de încredere”. La aceasta putem adăuga și faptul că astfel de instalații nu sunt atât de ieftine, iar dacă la aceasta adăugăm și consumul excesiv de energie electrică în perioada în care nu există debit de canalizare la instalație și înfundarea (înfundarea) locului de canalizare, atunci aceasta ieftinitatea se poate dovedi a fi „de aur”.

Atunci când iau în considerare posibilitatea utilizării unui anumit sistem din punct de vedere legal, producătorii multor MOS prezintă o Concluzie sanitară și epidemiologică. Cu toate acestea, dacă o citiți cu atenție, se dovedește că această concluzie este dată de faptul că instalația în sine respectă standardele sanitare, dar nu și apa pe care o purifică. Și acest lucru este firesc corect, deoarece conform legislației actuale, o autorizație de funcționare a unităților 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 tratată, vor conduce analize adecvate și emit o concluzie privind conformitatea acestor instalații de tratare cu standardele cerute. Desigur, trebuie să obțineți mai întâi aprobarea pentru proiect în toate cazurile relevante. De fapt, instalația este una, iar condițiile de funcționare a acesteia sunt diferite peste tot. Acest permis nu este necesar dacă proprietarul va deversa apă recuperată într-un șanț de drenaj de pe proprietatea sa. Autorizația de deversare este necesară numai dacă proprietarul stației de epurare decide să deversa efluenții în corpurile de apă de suprafață în diverse scopuri sau pe teren, în cadrul unei așezări sau în zone de reacție. Dar în acest caz, este necesar să obțineți permisiunea altor autorități locale (administrație), și cel mai important, a vecinilor din zonă.