Раздел 2. Описание используемых технологических процессов

Раздел 2. Описание используемых технологических процессов

2.1 Очистка городских сточных вод

2.1.1 Технологическая схема процесса ОС ГСВ

Всю совокупность применяемых технологий ОС ГСВ можно представить в виде одной обобщенной технологической схемы, включающей в себя как обязательные, так и необязательные подпроцессы, большая часть из последних является опциональными либо альтернативными.

Информация об этапах технологического процесса приведена в таблице 2.1.

Обобщенная схема ОС ГСВ приведена на рисунке 2.1.

"Рисунок 2.1 - Обобщенная технологическая схема"

Легенда к рисунку 2.1

Номер подпроцесса	Наименование подпроцесса
1	Выделение плавающих грубых примесей (процеживание)
1-1	Обработка (отмывка и обезвоживание) грубых примесей, задержанных на решетках (ситах)
1-1	Обработка (отмывка и обезвоживание) грубых примесей, задержанных на решетках (ситах)
1-2	Сбор отбросов, задержанных на решетках (ситах) в контейнеры
2	Удаление оседающих грубых примесей (песка)
3	Обработка пескового осадка (пульпы)
4	Аккумулирование (усреднение расхода) сточной воды
5	Осаждение взвешенных веществ (осветление, первичное отстаивание)
6	Обработка в биореакторах биологической очистки: А - в биофильтрах; Б - в аэротенках
7	Подача сжатого воздуха
8	Отделение очищенной воды от биомассы, вынесенной из биореактора
9	Доочистка
10	Приготовление и дозирование растворов реагентов
11	Обеззараживание очищенной, либо дочищенной воды: А - хлором; Б - гипохлоритом натрия, вариант 1 - использованием товарного гипохлорита натрия, вариант 2 - с получением электролитического гипохлорита натрия; В - УФ-облучением
12	Концентрирование избыточного активного ила (осадков): А. Гравитационное уплотнение; Б. Механическое сгущение
13	Стабилизация жидких осадков: А. Аэробная стабилизация; Б. Анаэробная стабилизация (метановое сбраживание)
13Б-1	Обработка и утилизация биогаза
14	Обеззараживание осадков: А. Реагентное; Б1. Тепловое обеззараживание жидких осадков, Б2. Тепловое обеззараживание обезвоженных осадков
15	Уплотнение стабилизированных осадков
16	Обезвоживание осадка: A. Механическое; Б. Подсушка и выдержка осадков на иловых площадках в естественных условиях; B. Обработка флокулянтами, сгущение, подсушка и выдержка осадков, на иловых площадках в естественных условиях
17	Дополнительная длительная выдержка в естественных условиях осадков, подсушенных на иловых площадках, или механически обезвоженных
18	Компостирование обезвоженных или подсушенных осадков
19	Производство почвогрунтов из осадков
20	Термическая сушка осадков
21	Сжигание (термоутилизация) осадка
Примечания к рисунку 2.1: 1) технологическая схема является обобщенной. На конкретных объектах применяется часть из указанных подпроцессов. Входные потоки в подпроцессы, изображенные на схеме, также могут являться опциональными; 2) Номера подпроцессов в схеме на рисунке 2.1 соответствуют номерам в таблице 2.1

Подавляющее большинство технологических схем ОС ГСВ полного цикла включает в себя следующие основные (обязательные) подпроцессы:

- механическая очистка;

- биологическая очистка;

- обеззараживание очищенной воды;

- обезвоживание осадка.

Все остальные технологические процессы могут присутствовать или нет. Минимальная технологическая схема не обязательно означает неполную, неэффективную либо саму дешевую. Она может быть также и весьма эффективной и (или) весьма дорогостоящей.

Любая технология, не содержащая вышеперечисленные стадии, является неполной и недостаточной. Такие технологии также находят применение, однако они оправданы исключительно в специальных условиях, например: технология без биологической очистки - с использованием физико-химической обработки и фильтрационной очистки. Этот процесс вынужденно применяется на некоторых удаленных объектах с временным (сезонным) пребыванием, где сооружения биологической очистки не могут быть использованы, так как они требуют длительного запуска (наращивание биомассы в течение 2 - 3 месяцев).

В более сложных ситуациях, когда ОС используются для очистки также значительных объемов производственных сточных вод, технологическая схема может быть сложнее, для обеспечения удаления специфических загрязнений последних. В этой ситуации ГСВ могут поступать не в начало технологической схемы. Также некоторые по токи (например, малозагрязненные производственные сточные воды) могут не подаваться в начало технологической схемы очистки ГСВ, а присоединяться на по следующих стадиях.

Критерии отнесения ОС к сфере применения ИТС соответствующих отраслей определяются в отраслевых справочниках. Критерии отнесения к сфере применения данного справочника в подобных ситуациях определены в соответствующем разделе.

Обязательность обеззараживания очищенных вод - весьма дискуссионный вопрос. Нормативные правовые акты Российской Федерации требуют проводить обеззараживание всех объемов сбрасываемых сточных вод. Однако до недавнего времени в ЕС сама задача обеззараживания не ставилась, в том числе в связи с достаточно существенным эффектом в этом отношении процесса биологической очистки.

В течение десятков лет крупнейшие в стране ОС ГСВ - Курьяновские и Люберецкие очистные сооружения г. Москвы не имели обеззараживания. Это было обосновано тем, что они образуют от 30% до 90% расхода водных объектов, куда происходит сброс. В этой ситуации использование хлорирования оказало бы крайне негативное воздействие на состояние экосистемы этих водных объектов. При фактическом отсутствии хлорирования в течение вышеуказанного периода времени не было отмечено санитарно-эпидемиологических инцидентов на нижнем течении данных водных объектов, после сбросов биологически очищенных сточных вод.

В Санкт-Петербурге до нынешнего времени обеззараживание проходят только 19% очищенных стоков, внедрение на весь расход планируется к 2024 году.

В настоящее время экологически безопасная технология УФ-обеззараживания доступна для любого масштаба объектов и выбор между обеззараживанием и экологическим состоянием водного объекта уже не стоит.

Важно отметить, что обеззараживание не имеет никакого экологического значения (для водных объектов понятие патогенных микроорганизмов лишено смысла), а лишь санитарно-эпидемиологическое. Поэтому в тех регионах и в те сезоны (холодное время года), где и когда контакт человека с водой водного объекта отсутствует, а разбавление высоко, нет никаких обоснований к использованию обеззараживания, кроме нормативного требования.

Все основное оборудование ОС ЦСВ относится к природоохранному (далее - основное природоохранное оборудование). На ОС может быть также использовано оборудование для очистки выбросов в атмосферный воздух (далее - вспомогательное природоохранное оборудование).

Следует отметить, что многие подпроцессы ОС, начиная с масштаба небольших, реализуются не в оборудовании, а в емкостных технологических сооружениях, выполненных строительным способом. Это делается исключительно по причине большого объема емкостей, не позволяющего применять для реализации этих стадий оборудование, изготовленное заводским способом. При этом оборудование используется как составная часть технологических сооружений, выполняя важные технологические функции (перемещение воды и осадка, аэрация, перемешивание и т.п.).

Далее под оборудованием в общем понимании подразумевается совокупность емкостных сооружений и оборудования, реализующих данный подпроцесс.

Таблица 2.1 - Обобщенное описание процесса очистки ГСВ

Входной поток	Этап процесса (подпроцесс)	Выходной поток	Основное технологическое оборудование	Эмиссии
1	2	3	4	5
Поступающая сточная вода	N 1. Выделение плавающих грубых примесей (процеживание). Обязательный подпроцесс(1)	Процеженная сточная вода	Решетки (сита). При большой производительности - комплектное транспортирующее оборудование (шнеки, ленточные транспортеры и т.п.)	Организованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу
1. Грубые примеси, задержанные на решетках, либо ситах (отбросы с решеток). 2. Промывная вода	N 1-1. Обработка (отмывка и обезвоживание) грубых примесей, задержанных на решетках, либо ситах. На практике - необязательный подпроцесс	1. Обработанные (отмытые и прессованные) грубые при меси (отбросы). 2. Промывная вода в поток неочищенной сточной воды	Гидропрессы, шнековые прессы, контейнеры. Часто оборудование для обработки грубых примесей блокируется с оборудованием для процеживания сточных вод	Организованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу
Грубые примеси, задержанные на решетках, либо ситах (отбросы с решеток)	N 1-2. Сбор отбросов с решеток (сит) в контейнеры; (обязательный подпроцесс)	Необработанные или обработанные грубые примеси (отбросы)	Контейнеры	Отбросы - отходы на размещение. Организованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу
Процеженная сточная вода. Сжатый воздух (в отдельных случаях)	N 2. Удаление оседающих грубых примесей (песка). Обязательный подпроцесс(2). Удаление всплывающих жировых примесей (опционально, для некоторых конструкций)	Неосветленная сточная вода	Песколовки (емкостные сооружения либо комплектное оборудование). 1. Компрессоры для аэрируемых песколовок. 2. Гидроэлеваторы для от качки песчаной пульпы. 3. Насосы для откачки песчаной пульпы. Скребковое или шнековое оборудование для транспортировки песка к приямкам (не во всех конструкциях)	Неорганизованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу
Песковая пульпа (песковой осадок). По варианту Б - также и техническая вода	N 3. Обработка пескового осадка. Обязательный подпроцесс в том или ином исполнении. Вариант А. на песковых площадках. Вариант Б. В бункерах Вариант В. В аппаратах для отмывки и сепарации песка	А. Обезвоженный (подсушенный) песок. Б. Отмытый и обезвоженный песок	A. Песковые площадки. Б. Песковые бункеры. B. Аппараты для отмывки и сепарации песка	Если выделенный и обработанный песок не находит применения - отход на размещение. Неорганизованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу
Неосветленная сточная вода	N 4. Аккумулирование (усреднение расхода) сточной воды Необязательный подпроцесс	Неосветленная сточная вода (усредненный расход)	Регулирующие резервуары (емкостные сооружения). Могут применяться мешалки, аэрационные системы	Организованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу (через "дыхательные" отверстия резервуаров)
Неосветленная сточная вода. Раствор реагента для интенсификации осаждения взвешенных веществ и осаждения фосфора(3) из подпроцесса 10	N 5. Осаждение взвешенных веществ (осветление, первичное отстаивание). Удаление жировых плавающих загрязнений. Целесообразность подпроцесса N 5 определяется исходя из качественного и количественного состава сточных вод и технологии биологической очистки. Первичное отстаивание может реализовываться с ацидофикацией осадка (см. раздел 4)	Осветленная сточная вода. Осадок первичных отстойников. Жировая масса	Первичные отстойники (емкостные сооружения), скребковое оборудование, насосы для откачки осадка. Жиросборники	Неорганизованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу
Осветленная сточная вода. Компримированный воздух(4). Раствор реагента для осаждения фосфора(3)	N 6. Обработка в биореакторах биологической очистки: вариант А - биофильтры; вариант Б - аэротенки. Обязательный подпроцесс. Биохимические реакции, происходящие в биореакторах в разных вариантах реализации подпроцесса, могут существенно отличаться	А. Обработанная вода с биопленкой на разделение. Б. Иловая смесь на разделение	Емкостные сооружения - биореакторы. Аэраторы (весьма разнообразные устройства для диспергирования воздуха в иловой смеси). Для технологий удаления азота (азота и фосфора) - также мешалки и насосы внутренней рециркуляции	Неорганизованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу
Атмосферный воздух	N 7. Подача сжатого воздуха. Обязательный подпроцесс для аэротенков (кроме исключений по(3))	Сжатый воздух	Компрессоры (воздуходувки)	Шум. Высокое потребление электроэнергии
Из подпроцесса 6А - обработанная вода. Из подпроцесса 6Б - иловая смесь	N 8. Отделение очищенной воды от биомассы, вынесенной из биореактора. Обязательный подпроцесс	Очищенная вода Для 6А - осадок (биопленка). Для 6Б - возвратный активный ил (из которого отводится избыточный активный ил)	Насосы для откачки активного ила (биопленки), частично для возврата в аэротенк, частично как избыточного на обработку. Вторичные отстойники (емкостные сооружения), скребковое оборудование
Очищенная вода. Раствор реагента для удаления фосфора(4) Раствор реагента для флокуляции взвешенных веществ(4)	N 9. Доочистка Обязательность подпроцесса определяется условиями сброса очищенных вод	Доочищенная вода Промывная вода (не во всех вариантах) Осадок (не во всех вариантах)	Опционально: Фильтры с загрузкой, обеспечивающие отделение взвешенных веществ или/и окисление органических и азотистых соединений. Мембранные дисковые фильтры. Механические фильтры. Отстойники с ламелями (тонкослойными модулями). Биопруды (емкости в грунте)	Периодически - отработанная загрузка (не для всех вариантов). Осадок (не для всех вариантов)
Товарный реагент (реагенты): соли железа, алюминия. Полиэлектролит (флокулянт). Гипохлорит натрия. Техническая вода	N 10. Приготовление и дозирование растворов реагентов. Комплексный подпроцесс - может осуществляться на нескольких различных потоках. Необязательный подпроцесс	Растворы реагентов для применения	Баки для складирования запаса жидкого реагента, помещения для хранения сухого реагента. Растворнорасходные узлы с дозирующим оборудованием
Очищенная (доочищенная) вода	N 11. Обеззараживание очищенной, либо дочищенной воды. По нормативным документам - обязательный подпроцесс. Однако экологическая целесообразность отсутствует, а санитарно-эпидемиологическая зависит от местных условий водопользования и сезона сброса			Сброс очищенной сточной воды в водный объект
Также: Жидкий хлор, водопроводная вода	N 11А. Обеззараживание хлором	Обеззараженная вода. Также может быть подана на использование как техническая вода: - на собственные нужды предприятия; - другим потребителям	Склад жидкого хлора. Хлораторы. Смеситель. Контактный резервуар	Риск аварии с выбросом хлор-газа. Сброс в водный объект с обеззараженной воды активного хлора, хлораминов, хлорорганических соединений (при отсутствии дехлорирования)
Также: Вариант 1. Товарный гипохлорит натрия. Вода Вариант 2. Поваренная соль. Техническая вода	N 11Б. Обеззараживание гипохлоритом натрия. Вариант 1. С использованием товарного гипохлорита натрия Вариант 2. С получением электролитического раствора гипохлорита натрия		Вариант 1. Склад товарного гипохлорита натрия, система дозирования. Вариант 2. Электролизер, растворные и расходные баки, система дозирования	Сброс в водный объект с обеззараженной воды активного хлора, хлораминов, хлорорганических соединений (при отсутствии дехлорирования)
	N 11В. Обеззараживание УФ-облучением		Установки УФ-обеззараживания	Отработанные УФ-лампы (ртутьсодержащие отходы)
Избыточный активный ил (либо иные жидкие осадки). По варианту Б - раствор флокулянта из подпроцесса N 10	N 12 Концентрирование избыточного активного ила (осадков). А. Гравитационное уплотнение. Б. Механическое сгущение. Обязательный подпроцесс (есть исключения(6))	Уплотненный/сгущенный активный ил (осадок). Сливная вода	А. Уплотнитель (отстойное емкостное сооружение), скребковое оборудование Б. Механический сгуститель ила. Для всех вариантов - насосы для откачки уплотненного/сгущенного ила	Неорганизованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу
	N 13. Стабилизация жидких осадков. Необязательный подпроцесс	Стабилизированная смесь осадков
Осадок первичных отстойников. Избыточный активный ил. Компримированный воздух(3)	N 13А. Аэробная стабилизация. Необязательный подпроцесс	Аэробно стабилизированная смесь осадков	Емкостные сооружения - стабилизаторы. Аэраторы (весьма разнообразные устройства для диспергирования воздуха в жидкости)	Неорганизованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу
Осадок первичных отстойников (из подпроцессов N 5 или N 12). Избыточный активный ил (из подпроцесса N 12)	N 13Б. Анаэробная стабилизация (метановое сбраживание). Необязательный подпроцесс	Сброженная смесь осадков. Биогаз (смесь метана, углекислого газа, с примесями)	Емкостные сооружения-метантенки. Дозирующие и выгрузочные камеры. Мешалки, насосы, теплообменники	Неорганизованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу, прежде всего от камер загрузки и выгрузки
Биогаз. Воздух для сжигания	N 13Б-1. Обработка и утилизация биогаза(5) Обязательный подпроцесс при наличии биогаза	Энергия. Сливные воды от осушки и очистки биогаза	Газгольдеры. Сбросная "свеча". Энергоустановки	Организованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу из трубы энергоустановки. Периодически - отход для размещения (сработанная загрузка для очистки биогаза от сероводорода)
Осадок первичных отстойников. Избыточный активный ил. Мезофильно сброженные осадки. Раствор препарата для обеззараживания. Водопроводная вода	N 14А. Реагентное обеззараживание осадков Необязательный подпроцесс	Обработанные препаратом осадки	Система приготовления и дозирования раствора препарата для обеззараживания
Осадок первичных отстойников. Избыточный активный ил. Мезофильно сброженные осадки. Обезвоженные осадки	N 14Б. Тепловое обеззараживание осадков Необязательный подпроцесс	Обработанные теплом осадки	Система подогрева, выдерживания жидких осадков и рекуперации тепла (реактор и теплообменники). Либо инфракрасные нагреватели обезвоженного осадка
Стабилизированная смесь осадков	N 15. Уплотнение стабилизированных осадков. Необязательный подпроцесс	Уплотненная смесь осадков. Сливная вода	Уплотнитель (отстойное емкостное сооружение), скребковое оборудование, насосы для откачки уплотненного осадка	Неорганизованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу
Смесь осадков либо один вид осадка, в зависимости от различных подпроцессов	N 16. Обезвоживание осадка. Обязательный подпроцесс			При отсутствии подпроцессов дальнейшей обработки осадка с получением продукции обезвоженный осадок удаляется как отход на размещение
Также: Раствор флокулянта из подпроцесса N 10. Техническая вода	N 16А. Механическое обезвоживание	Обезвоженный осадок (кек). Фильтрат или фугат	Комплектное оборудование для механического обезвоживания: обезвоживающие аппараты (центрифуги, фильтр-прессы, шнековые прессы и др.), транспортные линии (шнеки, ленточные транспортеры), бункеры	Организованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу
	N 16Б. Подсушка и выдержка осадков на иловых площадках в естественных условиях	Подсушенный осадок. Сливная вода	Бетонные или земляные сооружения - иловые площадки. Погрузочно-разгрузочная техника для уборки и вывозки осадка	Неорганизованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу. Периодически - выбросы от движущихся источников (автотранспорта). На земляных площадках - фильтрация иловой воды осадка в грунтовые воды
Также: Раствор флокулянта из подпроцесса N 10	N 16В. Обработка флокулянтами, сгущение, подсушка и выдержка осадков, на иловых площадках в естественных условиях	Подсушенный осадок. Сливная вода	Бетонные или земляные сооружения - иловые площадки. Щелевые колодцы для отфильтровывания отделившейся воды. Погрузочно-разгрузочная техника для уборки и вывозки осадка	Неорганизованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу. Периодически - выбросы от движущихся источников (автотранспорта). На земляных площадках - фильтрация в грунтовые воды
Обезвоженный осадок из подпроцесса N 16	N 17. Дополнительная длительная выдержка в естественных условиях осадков, подсушенных на иловых площадках, или механически обезвоженных	Обработанный осадок	Открытые площадки	Неорганизованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу. Периодически - выбросы от движущихся источников (автотранспорта
Обезвоженный осадок из подпроцесса N 16. Органические наполнители	N 18. Компостирование обезвоженных или подсушенных осадков	Компост	Оборудование очень разнообразно - от открытых площадок до закрытых биореакторов	Неорганизованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу (при проведении на открытых площадках. Периодически - выбросы от движущихся источников (автотранспорта). Организованный выброс - при проведении процесса в закрытых биореакторах и (или) в помещениях
Обезвоженный или подсушенный осадок после подпроцессов N 13 и 16, или 16 и 17, 16 и 18. Другие компоненты почвогрунтов (в соответствии с конкретной технологией), в том числе: глина, песок, торф. Специальные добавки, в том числе для обеззараживания	N 19. Производство почвогрунтов из осадков	Почвогрунт	Площадки приготовления на искусственном основании; узел смешения (в том числе барабанные смесители) и сепарации; погрузочно-разгрузочная техника	Выбросы от движущихся источников автотранспорта
Обезвоженный осадок из подпроцесса N 16	N 20. Термическая сушка осадков	Термически высушенный осадок. В некоторых вариантах - конденсат выпара	Комплектные установки термосушки. Транспортные линии (шнеки, пневмотранспортеры), бункеры	Организованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу. При сухой газоочистке - отработанные сорбенты
Вариантно или частично: - обезвоженный осадок из подпроцесса N 16 - высушенный осадок из под процесса N 20. Техническая вода. Щелочной реагент (для мокрой очистки газовых выбросов). Сорбенты для сухой газоочистки	N 21. Сжигание (термоутилизация) осадка	Зола осадка. Сливная вода от очистки газовых выбросов	Комплектные установки сжигания. Транспортные линии (шнеки, пневмотранспортеры), бункеры. Системы очистки газовых выбросов	Организованный выброс веществ, загрязняющих атмосферу
(1) Есть исключения (см. раздел 2.2). (2) Технология обработки песка может быть сложнее. Детальнее описано в 2.2. (3) Не для всех разновидностей подпроцесса. С целью удаления фосфора фосфатов реагент может вводиться и другие точки основного процесса, а так же и в возвратные потоки. (4) Только в некоторых технологиях. (5) Комплексный технологический процесс со своими подпроцессами. Детально описан ниже. (6) Кроме уплотнения после совместной аэробной стабилизации (N 13А) и обезвоживания на шнековых прессах (N 16А).

2.1.2 Краткое описание основного природоохранного оборудования.

Типичные технологические процессы очистки сточных вод, применяемые в отрасли

Подпроцесс N 1. Выделение плавающих грубых примесей (процеживание)

Необходим для обеспечения нормальной работы сооружений и оборудования, предотвращения аварий. Удаление отбросов также (частично) задерживает те плавающие включения, которые могут попадать в водные объекты с очищенной водой, не задержанные на основных стадиях очистки.

Правильно запроектированные и нормально работающие сооружения предварительной механической очистки обеспечивают эффективную работу последующих ступеней очистки сточных вод и обработки осадка. Отсутствие либо ненадлежащая работа сооружений предварительной механической очистки оказывает негативное воздействие на ОС ГСВ в целом.

Перечень наиболее распространенного оборудования для процеживания приведен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Перечень наиболее распространенного оборудования для процеживания

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
Реечные (стержневые) решетки	Сточная вода протекает через совокупность установленных под наклоном к потоку стержней с фиксированными расстояниями между ними и движущимся скребком для прочистки и подъема наверх задержанных отбросов	Ширина прозоров от 60 - 80 мм (при использовании для предварительного грубого процеживания) до 5 - 6 мм. Обеспечивают так называемое одномерное процеживание, при котором длинные узкие включения могут проходить через решетки
Ступенчатые	Сточная вода протекает через совокупность установленных под наклоном ступенчатых полотен с фиксированными расстояниями между ними. Один набор полотен - (через одно) подвижный, один - неподвижный. Подъем отбросов осуществляется за счет возвратно-поступательного движения набора полотен - со ступени на ступень	Обеспечивает размер прозора до 3 мм. Эффективно работает с намывным слоем отбросов, обеспечивающим более эффективное задержание
Ленточные (реечные и перфорированные)	Сточная вода протекает через совокупность пластиковых секций небольшой длины (либо фрагментов сит), оснащенных крючками и шарнирно связанных между собой в бесконечную ленту	Перфорированные устройства обеспечивают глубокое процеживание с двумерным эффектом (задерживаются все включения, которые больше размера отверстий). Реечные устройства по эффективности занимают промежуточное положение между ситами и стержневыми решетками
Барабанные (шнековые)	Сточная вода протекает изнутри наружу через барабанное вращающееся сито. Уловленные отбросы по центральному каналу отводятся шнеком	Наиболее эффективные устройства. Требуют предварительного удаления крупных включений. По производительности применимы до больших ОС включительно

Технологическая эффективность оборудования для процеживания практически неизмерима, так как содержание грубых включений в сточных водах не подвергается производственному контролю из-за практической невозможности адекватного отбора проб. Поэтому об эффективности оборудования судят по массе удержанных отбросов.

Согласно действующим нормам [2] допускается не предусматривать решетки в случае подачи сточных вод на станцию очистки насосами при установке перед насосами решеток с прозорами не более 16 мм или решеток-дробилок, при этом длина напорного трубопровода не должна превышать 500 м и на насосных станциях предусматривается вывоз задержанных на решетке отбросов.

Сооружения предварительной механической очистки относятся к наиболее интенсивно выделяющим выбросы ЗВ в атмосферный воздух, в особенности в тех случаях, когда вода на ОС подается с помощью напорной перекачки. Начиная с приемной камеры давление в жидкости снижается и происходит выделение растворенных в сточных водах летучих веществ с интенсивным выделением их в воздух.

Дробление отбросов на входе на ОС ГСВ не рекомендуется, так как это приводит к увеличению сброса частиц мусора с очищенной водой.

Подпроцесс N 1-1.

Обработка (отмывка и обезвоживание) грубых примесей, задержанных на решетках.

Отбросы с решеток (сит) имеют небольшой насыпной удельный вес, и их транспортировка обходится дороже. Они содержат значительное количество органических загрязнений. Размещение этой массы на полигонах приведет к их гниению с выделением дурнопахнущих веществ. Эта проблема тем более выражена, чем меньше размеры прозоров (ячеек) процеживающих устройств.

Обезвоживание (прессование) с предварительной промывкой позволяет:

- сократить массу вывозимого отхода;

- обеспечить более высокую стабильность отхода (стойкость к загниванию);

- с промывной водой вернуть в основной процесс часть органики, необходимой для интенсификации процессов биологической очистки.

Для обеззараживания отбросов, как правило, используют пересыпание их хлорной известью ().

Перечень наиболее распространенного оборудования для отмывки и обезвоживания отбросов с решеток приведен в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Перечень наиболее распространенного оборудования для отмывки и обезвоживания отбросов с решеток

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
Пресс для отбросов	Обезвоживание производится в перфорированном цилиндре с помощью поршня либо шнека	Уменьшение объема отбросов до 2 раз
Пресс с камерой предварительной промывки	Перед подачей на обезвоживание отбросы отмываются технической водой (перемешиванием в закрытой емкости)	Практически полная отмывка отбросов от взвешенных веществ. Более глубокое обезвоживание отбросов

Подпроцесс N 2. Удаление оседающих грубых примесей (песка)

Выделение грубых примесей (песка) необходимо для того, чтобы он не оседал в последующих сооружениях, препятствуя их работе. Неуловленный песок при наличии первичных отстойников осядет в них при отсутствии в сооружениях биологической очистки. При этом сооружение по удалению песка (песколовка) должно задерживать максимум песка и минимум органических загрязнений.

Также, как и применительно к грубым примесям, измерение эффективности задержания песка не практикуется. Эта задача представляет собой сложность даже для исследовательских целей. Об эффективности задержания песка судят по содержанию песка в осадке первичных отстойников (если таковые имеются). Содержание песка, не создающее трудностей для эксплуатации, не более 6% от сухого вещества осадка (не более 3% при использовании высокоскоростных центрифуг для обезвоживания осадка).

Перечень наиболее распространенного оборудования для выделения песка из сточных вод приведен в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Перечень наиболее распространенного оборудования для выделения песка из сточных вод

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
Горизонтальная песколовка	Сточная вода движется в прямоугольной емкости при определенной скорости потока. Песок оседает под действием сил гравитации на дно и транспортируется (скребками или гидравлически) к приямку, откуда откачивается эрлифтом или насосом	Эффективное удержание песчаной фракции, но высокое содержание в осадке мелких неорганических (глина и т.п.) и органических частиц. Высокая зависимость от скорости в сооружении (расхода). Необходимо специальное оборудование для сгребания песка. Применяется, начиная со средних ОС
Горизонтальная песколовка с круговым движением воды	Сточная вода движется по кольцевому лотку, расположенному в конической емкости. Песок оседает на дно конуса через прорезь в дне кольцевого лотка	Эффективное удержание песка, но высокое содержание в нем органических и других минеральных частиц. Высокая зависимость от скорости в сооружении (расхода). Не требуется специальное оборудование для сгребания песка. Однако, рабочий объем, в котором непосредственно движется поток сточной воды, занимает всего около 15% строительного объема. Применяется в диапазоне малых - средних ОС
Аэрируемая песколовка	Сточная вода движется в прямоугольной либо радиальной емкости, которая аэрируется пристенными пневматическими аэраторами. Воздух формирует в сооружении спиральный поток. Песок оседает на дно и транспортируется (скребками или гидравлически) к приямку, откуда откачивается эрлифтом или насосом	Использование воздуха позволяет не зависеть от скорости (расхода) воды. Пониженное содержание органики в песке. Максимальное выделение дурнопахнущих веществ по причине аэрации поступающей сточной воды. Нежелательны перед сооружениями биологического удаления фосфора. Применяется, начиная с малых ОС, однако эффективность задержания песка в нижнем диапазоне ПП невысокая, и в целом ниже, чем в других конструкций
Тангенциальная (вихревая) песколовка	Сточная вода в конической или круглой в плане емкости движется в тангенциальном направлении. Оседание песка происходит под действием сил гравитации и центробежной. Песок удаляется, как правило, гидроэлеваторами	Компактное и эффективное сооружение. Применяется на сверхмалых и малых ОС

Подпроцесс N 3. Обработка пескового осадка (пульпы)

Варианты А и Б. Песковые площадки и бункеры

Осуществляют обезвоживание и подсушку пескопульпы, без изменения состава сухого вещества.

Вариант В. Аппараты для отмывки песка

Отмывка от органических включений. Обезвоживание песка.

Перечень наиболее распространенного оборудования для обработки песка приведен в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Перечень наиболее распространенного оборудования для обработки песка

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
Песковые площадки	Песковая пульпа, откачиваемая из песколовок, разделяется в неглубоких бетонных или земляных емкостях, оборудованных дренажной системой для отвода сливной воды, на песок и сливную воду. Затем песок подсыхает (в соответствующий сезон) и вывозится	Источник дурнопахнущих запахов. Санитарно небезопасно. Не снижает содержания органических веществ в песке, последнее может составлять до 30%
Песковые бункеры	В бункерах, в процессе накопления песка, происходит его естественный отжим. Отделенная сточная вода самотеком по трубопроводу возвращается в лотки перед песколовками	Не меняет состав песка, но обеспечивает содержание сухого вещества около 70%
Аппараты отмывки и обезвоживания песка	Песковая пульпа, откачиваемая из песколовок, поступает в аппараты для отмывки песка от органических веществ. Применяют: - напорные гиброциклоны, - открытые конические емкости, в которых осуществляется перемешивание и (или) аэрация. Сливная вода из этих емкостей уходит через перелив, отмытый песок шнеком поднимается из приямка, при этом на надводном участке обезвоживается	Отмывка песка до содержания органических веществ не более 5%. Содержание сухого вещества - не менее 80%

Для подготовки песка к использованию как строительного материала он обрабатывается на виброгрохотах, дегельминтизируется и обеззараживается пропариванием (Курьяновские очистные сооружения, Москва).

Подпроцесс N 4. Аккумулирование (усреднение) расхода сточной воды

Предназначен для снижения часовой неравномерности поступления сточной воды на следующие по потоку сооружения. Позволяет уменьшить объем сооружений отстаивания, илоразделения и доочистки. Повышает стабильность работы биореакторов биологической очистки.

В качестве оборудования используются технологические емкости (регулирующие либо аварийно-регулирующие резервуары), объем которых обеспечит требуемое снижение . Аккумулирующая емкость заполняется сточной водой в часы максимального притока и постепенно опорожняется в часы минимального и среднего притока.

Имеется опыт применения радиальных отстойников в качестве аккумулирующих емкостей.

На практике применяется только на некоторых построенных в последние годы сооружениях, с ПП от небольших и ниже. Свод правил [2] допускает применение данных резервуаров по технико-экономическому обоснованию. Они могут также применяться при КНС, решая одновременно задачу уменьшения пиковых расходов перекачки ГСВ.

Подпроцесс N 5. Осаждение взвешенных веществ (осветление)

Первая по ходу сточной воды стадия очистки, оказывающая существенное воздействие на ее загрязненность, поэтому носит также название первичной очистки, либо первичного отстаивания (в противопоставление илоотделению после биологической очистки с использованием отстойников, именуемого вторичным отстаиванием).

В современных технологических схемах целью осветления является выделение из сточных вод оптимального количества взвешенных загрязнений с целью уменьшить нагрузку на стадию биологической очистки. Это позволяет уменьшить объем образующихся осадков и сократить до 30% - 50% затраты электроэнергии на процесс очистки в целом. Выделение взвешенных органических веществ до биологической очистки, с последующей конверсией их в биогаз методом метанового сбраживания лежит в основе процессов энергогенерации на ОС ГСВ.

Перечень наиболее распространенного оборудования для осветления сточных вод приведен в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Перечень наиболее распространенного оборудования для осветления сточных вод

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
Отстойники. Применяется несколько конструкций, применимых на ОС различного масштаба	Сточная вода в условиях медленного движения потока от входа к выходу осветляется (происходит самопроизвольное осаждение взвешенных веществ). Осветленная вода переливается через водослив. Образующийся осадок уплотняется на дне и в приямках и затем отводится на обработку	Максимальная эффективность осаждения взвешенных веществ составляет 65% - 70% (чем выше исходное содержание, тем выше эффективность). Снижение может достигать 50%
Вертикальные отстойники	Сточная вода выходит из центральной распредкамеры, движется в сторону дна, затем меняет свое направление, поднимается вверх, к водосливу. Осадок сползает по коническим стенкам	Минимальная эффективность, обусловленная несовершенной гидравликой. Простота эксплуатации: не требуется оборудование. Возможно залегание осадка на конических стенках днища. Высокая стоимость строительства вследствие большой глубины. Применимо только на ОС с ПП от небольших и ниже
Горизонтальные отстойники	Прямоугольное (вытянутое) сооружение, через которое вода движется от стенки до стенки. Осадок транспортируется к приямку (приямкам), расположенным у входа, с помощью одного из механических скребковых устройств	Максимальная технологическая эффективность, обусловленная более совершенной гидравликой. Максимальная компактность. Обязательно применение оборудования для сгребания осадка к приямкам. Более сложное и менее надежное оборудование, чем для радиальной конструкции. Применимы в широком диапазоне от небольших до сверхкрупных ОС
Многоконусные отстойники	Квадратное сооружение, через которое вода движется от стенки до стенки (как в горизонтальных отстойниках). Осадок оседает на коническое днище и самопроизвольно сползает в приямки (как в вертикальных отстойниках)	Относительно невысокая эффективность. Простота эксплуатации: не требуется оборудование. Возможно залегание осадка на конических стенках днища. Высокая стоимость строительства вследствие большой глубины и материалоемкости. Более широкая сфера применения, по сравнению с вертикальными - от малых до средних ОС
Радиальные отстойники	Круглое сооружение, в котором вода выходит из центральной распредкамеры, движется к окружности. Осадок сгребается к центральному приямку либо к нескольким приямкам на коаксиальной окружности, с помощью скребков, как правило закрепленных на надводной вращающейся ферме. Ферма опирается на катки, движущиеся по опорной поверхности борта сооружения	Весьма высокая эффективность. Простое и достаточно надежное оборудование (илоскребы). Применимы от средних до сверхкрупных ОС
Примечание - Большинство конструкций первичных отстойников оснащены полупогружными досками и жиросборниками, для обеспечения предотвращения попадания всплывающих веществ в сооружения биологической очистки. Целесообразность этой функции первичных отстойников требует подтверждения по местным условиям. На ряде ОС ГСВ жиросборные конструкции демонтированы без негативных последствий для качества очистки.

На вновь построенных или реконструированных объектах, где использованы технологии удаления азота и фосфора, место первичного отстаивания в технологической схеме и требования к нему изменяются по сравнению с обычной биологической очисткой (с удалением органических соединений).

Высокая эффективность удаления взвешенных веществ и, соответственно, части БПК может привести к недостаточному органическому питанию бактерий-денитрификаторов, реализующих процесс удаления азота (см. раздел 4). Первичная очистка не применяется при очистке от биогенных элементов сточных вод, имеющих низкое соотношение органических веществ к азоту (и к фосфору, если реализуется биоудаление фосфора).

На базе первичных отстойников может быть реализована технология повышения концентрации легкоокисляемых органических соединений в сточных водах для повышения эффективности процесса биологического удаления фосфора (см. раздел 4). Для этого процесс отстаивания в первичных отстойниках проводят с рециркуляцией осадка, что приводит к развитию процессов кислого брожения с выделением летучих жирных кислот (ЛЖК). ЛЖК необходимы для роста бактерий, способных накапливать фосфор и реализующих на очистных сооружениях процесс биологического удаления фосфора.

Первичное осветление является основой технологии физико-химической очистки, которая используется в тех случаях, когда биологическая очистка по объективным причинам не применима. Применение коагулянтов позволяет достичь глубокого удаления взвешенных веществ и очистки по до 80%.

Распространенным методом удаления фосфатов из сточных вод также является применение коагулянтов перед первичным отстаиванием (см. раздел 4).

Подпроцесс N 6. Обработка в биореакторах биологической очистки

Ключевая и обязательная (кроме упомянутых в п. 2.1 вынужденных обстоятельств) стадия очистки. На объектах, где не используются методы доочистки (а это подавляющее число) эта стадия определяет технологические показатели по загрязняющим веществам для всего процесса очистки сточных вод применительно к сбросу очищенной воды в водные объекты.

Основное оборудование, используемое для биологической очистки, приведено в таблице 2.7, основные типы технологического подпроцесса биологической очистки в аэротенках - в таблице 2.8.

Таблица 2.7 - Основное оборудование, используемое для биологической очистки

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
Вариант А. Биореакторы с биопленкой	Сточная вода очищается в результате потребления биопленкой в процессе аэробного окисления органических загрязнений и окисления аммонийного азота. Для окисления используется атмосферный воздух. Для развития биопленки используют различные виды загрузок
Незатопленные биофильтры	Сточная вода стекает сверху вниз через слой загрузки. В капельные биофильтры с щебеночной загрузкой воздух проникает самопроизвольно, в аэрофильтры подается снизу вентиляторами. Биофильтры с пластиковой загрузкой, как правило, не требуют подачи воздуха	Сам по себе метод имеет хорошие технологические возможности (полная биологическая очистка и глубокое окисление аммонийного азота). Однако в Российской Федерации используют только архаичный вариант данного метода - с использованием в качестве загрузки щебня, на сооружениях не позднее 60-х годов постройки. Сточная вода должна предварительно пройти отстаивание. Применяемые в настоящее время технологии не позволяют проводить процесс денитрификации и, соответственно, удалять азот
Затопленные биофильтры	Сточная вода поступает в биореактор, заполненный загрузкой (стационарной, либо подвижной). Воздух подается снизу через пневматическую аэрационную систему. Конструкция позволяет применять аноксидные (бескислородные) зоны для денитрификации, с перемешиванием мешалками. Очищенная вода направляется на отстаивание	Эффективный, надежный процесс для полной биологической очистки и нитрификации при использовании адекватной загрузки. При применении загрузки, недостаточно подходящей для данных условий, возможно накопление избыточного количества биопленки и ее отмирание с вторичным загрязнением воды. В ряде вариантов исполнения может быть использован для эффективного удаления азота, так как в неаэрируемых зонах биофильтра может быть осуществлен процесс денитрификации
Роторные биофильтры (биобарабаны)	Сточная вода протекает через лоток круглого сечения, в котором вращаются полузатопленные диски, закрепленные на валу, либо насыпная загрузка, расположенная в сетчатом барабане. На этих поверхностях развивается биопленка. Аэрация происходит за счет периодического прохождения биопленки через воздушную среду	Эффективность и сфера применения в настоящее время аналогичны незатопленным биофильтрам
Вариант Б. Аэротенки	Сточная вода обрабатывается в контакте с активным илом, после чего прошедшая через необходимые зоны аэротенка (с различными технологическими условиями) иловая смесь поступает на илоразделение. Основное количество отделенного ила рециркулирует в аэротенк. В необходимые зоны аэротенка с помощью аэрационных систем подается воздух. Неаэрируемые зоны перемешиваются.	Эффективный, надежный процесс при поддержании нагрузки в допустимом диапазоне и подаче достаточного количества воздуха. Технологические характеристики различаются в широком диапазоне в отличие от типа и разновидности процесса, реализуемого в аэротенке (см. таблицу 2.8)

Таблица 2.8 - Основные типы технологического подпроцесса биологической очистки в аэротенках

Подпроцесс	Краткое описание	Технологические показатели, мг/л **
		Наименование	Возможные практически достигаемые значения, мг/л
Полная биологическая очистка	Удаление органических веществ путем биохимического окисления бактериями с потреблением кислорода воздуха		8 - 15 ***
Полная биологическая очистка с нитрификацией	Удаление органических веществ и окисление аммонийного азота до нитратов путем биохимического окисления соответственно, гетеротрофными и автотрофными группами бактерий с потреблением кислорода воздуха		2 - 8
		Аммонийный азот	Не более 1 мг/л
Биологическая очистка с удалением азота *	Удаление органических веществ и окисление аммонийного азота до нитратов путем биохимического окисления соответственно, гетеротрофными и автотрофными группами бактерий с потреблением кислорода воздуха. Биохимическое восстановление нитратов с потреблением органических веществ сточных вод		2 - 8
		Аммонийный азот	Не более 1 мг/л
		Азот нитратов	5 - 12
		Азот нитритов	0,1 - 0,3
Биологическая очистка с удалением азота и химическим удалением фосфора	Биологическая очистка с удалением азота, с осаждением фосфатов за счет добавления реагентов	То же, что и при биологической очистке с удалением азота. Также фосфор фосфатов	Не более 0,7
Очистка с биологическим удалением азота и фосфора	Удаление органических веществ и окисление аммонийного азота до нитратов путем биохимического окисления соответственно, гетеротрофными и автотрофными группами бактерий с потреблением кислорода воздуха. Биохимическое восстановление нитратов с потреблением органических веществ сточных вод. Биохимическое поглощение фосфатов гетеротрофными бактериями, потребляющими ЛЖК	То же, что и при биологической очистке с удалением азота. Также фосфор фосфатов	Не более 1,0
Очистка с биологическим удалением азота и химико-биологическим удалением фосфора	Удаление органических веществ и окисление аммонийного азота до нитратов путем биохимического окисления соответственно, гетеротрофными и автотрофными группами бактерий с потреблением кислорода воздуха. Биохимическое восстановление нитратов с потреблением органических веществ сточных вод. Биохимическое поглощение фосфатов гетеротрофными бактериями, потребляющими ЛЖК. Дополнительное осаждение фосфатов за счет добавления реагентов	То же, что и при биологической очистке с удалением азота. Также фосфор фосфатов	Не более 0,5
* Все процессы, описанные в данной таблице, подразумевают, в том числе, достижение показателей полной биологической очистки. ** Технологический показатель по содержанию взвешенных веществ зависит не от подпроцесса биологической очистки, а от подпроцесса илоразделения.

Биологическая очистка любого типа обладает существенной эффективностью в отношении тяжелых металлов, а также специфических органических загрязнений.

Активный ил биологических ОС включает три составляющие - биологическую, органическую (вне биомассы) и неорганическую, каждая из которых способна связывать ионы тяжелых металлов из водных сред. Микроорганизмы поглощают металлы в основном поверхностью клеток за счет физического и химического взаимодействия с поверхностью полисахаридного биополимерного геля, окружающего клетки бактерий активного ила. Таким образом, задержание тяжелых металлов активным илом происходит в основном в результате процесса сорбции. В условиях большого неисчерпанного резерва биолого-химической сорбционной системы активного ила остаточную несорбированную концентрацию веществ определяют ее физико-химические параметры.

Нефтепродукты и СПАВ удаляются активным илом с использованием иных механизмов, нежели тяжелые металлы, путем биохимического окисления. Учитывая незначительную нагрузку по этим загрязнениям на активный ил, эффективность их удаления находится на пределе возможностей биологической очистки, т.е. достигается предельная концентрация, которая может быть получена в процессе биологической очистки в данных условиях.

Подпроцесс N 7. Подача сжатого воздуха

Назначение - обеспечение подпроцесса биологической очистки необходимым количеством кислорода. Для протекания биохимических процессов в аэротенках и затопленных биофильтрах, а также некоторых процессов доочистки, концентрация растворенного кислорода не должна быть менее установленных величин.

Для обеспечения биореакторов биологической очистки (аэротенков, затопленных биофильтров) кислородом для проведения процессов окисления загрязнений применимы различные методы: пневматическая, механическая, струйная аэрация и др.

Однако на подавляющем большинстве существующих в Российской Федерации объектов используется пневматическая аэрация, подразумевающая подачу сжатого воздуха.

Для подачи воздуха на дно сооружений необходимо сжать большие объемы воздуха до избыточного давления 0,5 - 0,8 атм.

Так как подача воздуха в аэротенки является основной статьей энергозатрат процесса очистки ГСВ, то важной задачей данного подпроцесса является подача в биореакторы оптимально необходимых объемов воздуха с целью экономии расходуемой энергии.

Перечень наиболее распространенного оборудования для подачи воздуха в аэротенки и затопленные биофильтры приведен в таблице 2.9.

Таблица 2.9 - Перечень наиболее распространенного оборудования для подачи воздуха в аэротенки и затопленные биофильтры

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
Центробежные нерегулируемые компрессоры (воздуходувки)	Воздух, разгоняемый лопатками рабочего колеса, движется от центра к внешнему краю. Попадая в диффузор, он создает в нем давление	Высокий КПД. Малая возможность регулирования. Применимы начиная с небольших ОС
Центробежные регулируемые компрессоры (воздуходувки)	Производительность вышеописанной конструкции регулируется при постоянном давлении с помощью направляющих аппаратов с управляемой геометрией на потоке воздуха (на входе и на выходе)	Высокий КПД. Возможность регулирования расхода до 40% от максимального при небольшой потере КПД. Применимы начиная со средних ОС
Компрессоры (воздуходувки) объемного действия	Вращающиеся парные роторы захватывают, сжимают и передавливают порции воздуха в напорный воздуховод	Невысокий КПД. Возможность регулирования расхода до 40% от максимального при небольшой потере КПД. Применимы начиная со сверхмалых ОС. Использование на ОС выше больших экономически нецелесообразно

Подпроцесс N 8 Отделение очищенной воды от биомассы, вынесенной из биореактора

После окончания биохимических процессов очистки в аэротенке необходимо отделить от активного ила очищенную воду, и вернуть основную часть активного ила в аэротенк обратно.

После окончания очистки в биофильтре очищенная вода содержит частицы вынесенной отмершей биопленки, которую необходимо отделить и направить на обработку.

Для этих обеих целей применяют гравитационное илоразделение. Перечень наиболее распространенного оборудования для илоразделения приведен в таблице 2.10.

Таблица 2.10 - Перечень наиболее распространенного оборудования для илоразделения

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
А. Для отделения биопленки
Вторичные отстойники	Используются все конструкции отстойников, описанные для подпроцесса N 5	Остаточное содержание взвешенных веществ в очищенной воде - не более 15 мг/л *
Б. Для разделения иловой смеси
Вторичные отстойники	Используются все конструкции отстойников, описанные для подпроцесса N 5. Существенное отличие - могут применяться как илоскребы, так и илососы	Остаточное содержание взвешенных веществ в очищенной воде - не более 15 мг/л*. Применяется практически на всех ОС
Примечание: 1) На нескольких ОС ГСВ поселений производительностью до 1000  применяется мембранное илоразделение, реализуемое с помощью вакуумной фильтрации очищенной воды через ультрафильтрационные мембраны. Также на нескольких объектах применяется флотационное илоразделение (описание подпроцесса флотации - см. в подразделе 4.3.1.4, применительно к ПСВ). Однако данные о таких объектах в ходе работы над справочником не были получены 2) Илоразделение в отдельно расположенных вторичных отстойниках не является обязательным. Этот же процесс осуществляют в зонах отстаивания, встроенных в единый аэротенк-отстойник, что позволяет отказаться от использования систем сбора осевшего ила, и, в ряде случаев, его рециркуляции. Этот принцип использован в различных конструкциях компактных установок. В современных технических решениях илоразделение интенсифицируется за счет использования взвешенного слоя осе дающего ила. Однако данные о таких объектах, эксплуатируемых в Российской Федерации, в ходе работы над справочником отсутствовали.

Подпроцесс N 9 Доочистка

Применяется для повышения качества очистки сточных вод глубже возможностей биологической очистки по взвешенным веществам, фосфатам, БПК, аммонийному азоту.

Наиболее распространенное оборудование для доочистки приведено в таблице 2.11.

Таблица 2.11 - Наиболее распространенное оборудование для доочистки

Оборудование	Краткое описание	Технологические показатели, мг/л
		Наименование	Возможные практически достигаемые значения, мг/л
Зернистые фильтры	Очищенная вода фильтруется через слой зернистого загрузочного материала. Загрузка регенерируется (промывается) фильтрованной водой периодически или постоянно (в зависимости от конструкции). На новых объектах также используют для снижения концентрации фосфора с добавлением реагента перед фильтрами	Взвешенные вещества	Не более 5 мг/л
		Фосфор фосфатов	Не более 0,5 (при использовании реагента)
Дисковые фильтры	Очищенная вода фильтруется изнутри наружу через тонкую сетку, имеющую ячейки размерами не менее 10 микрон, натянутую на диски. Диски постоянно промываются фильтрованной водой под напором, промывная вода отводится. Используют также для снижения концентрации фосфора с добавлением реагента перед фильтрами	То же	То же
Биофильтры	Очищенная вода проходит через емкость биофильтра, заполненную загрузкой, на которой происходит развитие биопленки. Емкость может быть незатопленной и затопленной. Для некоторых конструкций затопленного биофильтра периодически проводят регенерацию путем усиленной аэрации		Не более 3 мг/л
		Азот аммонийный	Не более 1 мг/л
		Азот нитритов	Не более 0,1 мг/л
Когезионно-окислительные фильтры	Очищенная вода проходит через аэрируемую емкость биофильтра, заполненную загрузкой, которая одновременно используется для задержания взвешенных частиц активного ила и развития биопленки. Периодически фильтр подвергают регенерации путем усиленной аэрации	Взвешенные вещества	Не более 8 мг/л
		Азот аммонийный	Не более 1 мг/л*
Биопруды доочистки	Очищенная вода подвергается естественной биологической доочистке в емкостях, рассчитанных на пребывание в течение как минимум нескольких суток. Аэрация может быть естественной, либо искусственной. При использовании биопрудов с высшей водной растительностью большую роль в очистке играют также процессы фильтрации и биосорбции	Взвешенные вещества	Не более 8 мг/л
		Аммонийный азот	Не более 2 мг/л
			Не более 5 мг/л
* Только при подаче на фильтр частично нитрифицированной воды с содержанием аммонийного азота не более 3 мг/л.

Примечание - На небольшом количестве объектов применяются также такие методы доочистки от взвешенных веществ, как ультрафильтрационные мембраны, дисковые (зажимные) механические фильтры и др. Однако данные о таких объектах отсутствуют.

При эксплуатация зернистых фильтров возникает целый ряд труднорешаемых проблем, к основным из которых относятся:

- необратимая (с использованием обычных методов промывки) кольматация загрузки;

- недостаточно эффективная работа дренажных систем,

- потеря загрузки при водо-воздушной промывке, когда вода и воздух подаются одновременно.

Подпроцесс N 10. Приготовление и дозирование растворов реагентов

Необходим для получения и дозирования в нужном количестве растворов реагентов, применяемых для:

- интенсификации первичного осветления;

- удаления фосфора;

- интенсификации доочистки;

- обезвоживания осадка;

- обеззараживания.

Основное оборудование для приготовления и дозирования растворов реагентов приведено в таблице 2.12.

Таблица 2.12 - Основное оборудование для приготовления и дозирования растворов реагентов

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
Растворные баки	Емкость, оснащенная системой дозирования в нее товарного реагента и системой перемешивания	Соответствуют потребностям ОС
Насосы-дозаторы растворов реагентов	Насосы, обеспечивающие точное регулирование небольших расходов растворов, в том числе химически агрессивных	Соответствуют потребностям ОС

Подпроцесс N 11. Обеззараживание очищенной воды

Служит для достижения санитарно-гигиенических требований к сбрасываемой воде по содержанию микробиологических загрязнений. Перечень основного оборудования для обеззараживания приведен в таблице 2.13

Таблица 2.13 - Перечень основного оборудования для обеззараживания

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
N 11А. Системы обеззараживания хлором	Сжиженный хлор, испаряясь в хлораторе, переходит в хлор-газ и при смешении с чистой водой образует хлорную воду. Хлорная вода подается на смеситель, где смешивается с очищенной сточной водой. После этого вода выдерживается в контактном резервуаре	Необходимое обеззараживание по бактериальным показателям. Токсичность обеззараженной воды (дехлорирование в России не используется ни на одном объекте). Содержание хлорорганических веществ
N 11Б. Системы обеззараживания гипохлоритом натрия	Приготовленный из товарного реагента либо полученный в установке-электролизере из раствора хлорида натрия раствор гипохлорита смешивается с водой в смесителе. После этого вода выдерживается в контактном резервуаре	Необходимое обеззараживание по бактериальным показателям. Токсичность обеззараженной воды (так как дехлорирование в России не используется ни на одном объекте). Содержание хлорорганических веществ
N 11В. Обеззараживание УФ-облучением	Вода проходит через установки УФ-обеззараживания канального или аппаратного типа	Обеззараживание по всем показателям, включая вирусы и цисты патогенных простейших. Отсутствие токсичности

Подпроцесс N 12 Концентрирование жидких осадков

Избыточный активный ил, представляющий собой часть потока возвратного активного ила, выгружаемого из вторичных отстойников, имеет слишком низкую концентрацию (4 - 8 кг сухого вещества/). Для оптимизации большинства последующих подпроцессов необходимо повысить его концентрацию до 30 - 60 .

В ряде вариаций технологии уплотнению подвергают смесь осадка первичных отстойников и избыточного активного ила. Иногда используют технологии с отдельным уплотнением осадка первичных отстойников.

Основное оборудование для уплотнения и сгущения осадка приведено в таблице 2.14.

Таблица 2.14 - Основное оборудование для уплотнения и сгущения осадка

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
13А. Аэробные стабилизаторы	Открытые емкости, конструктивно подобные аэротенкам (N 5Б). Часть органического вещества смеси осадков (или только избыточного активного ила) окисляется в результате аэробного биохимического процесса, осуществляемого бактериями активного ила	Распад органического вещества осадка не превышает 20% - 25%. Высокое энергопотребление
13Б. Метантенки	Закрытые емкости без доступа воздуха, перемешиваемые мешалками (предпочтительно) и насосами. Содержимое метантенков нагревают паром (реже - в теплообменниках) до 53°C (термофильный процесс) либо до 35°C (мезофильный процесс, в два раза медленнее). Часть органического вещества смеси осадков разлагается до смеси метана и углекислого газа (биогаз) в результате анаэробного биохимического процесса (сбраживания), осуществляемого, в том числе, метановыми бактериями	Распад органического вещества до 45% - 48%. Выход биогаза около 900 л на тонну распавшегося органического вещества осадка. Очень низкие затраты электроэнергии. Затраты тепловой энергии до 160 ГДж/1000  обрабатываемого осадка
Примечание: приведенные процессы обработки жидких осадков - это не единственные способы их стабилизации. Этот же эффект достигается использованием подпроцессов компостирования (N 18) и сушки (N 19). Подпроцесс сжигания (N 21) полностью устраняет органическое вещество осадка.

Подпроцесс N 13. Стабилизация жидких осадков

Разложение легкоразлагаемых органических веществ в аэробных или анаэробных условиях, снижение запаха при последующей обработке или использовании, получение биогаза. Основное оборудование для стабилизации жидких осадков приведено в таблице 2.15.

Таблица 2.15 - Основное оборудование для стабилизации жидких осадков

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
13А. Аэробные стабилизаторы	Открытые емкости, конструктивно подобные аэротенкам (N 5Б). Часть органического вещества смеси осадков (или только избыточного активного ила) окисляется в результате аэробного биохимического процесса, осуществляемого бактериями активного ила	Распад органического вещества осадка не превышает 20% - 25%. Высокое энергопотребление (около 1/2 потребности на полную биологическую очистку)
13Б. Метантенки	Закрытые емкости без доступа воздуха, перемешиваемые мешалками (предпочтительно) и насосами. Содержимое метантенков нагревают паром (реже - в теплообменниках) до 53°C (термофильный процесс), либо до 35°C (мезофильный процесс, в два раза медленнее). Часть органического вещества смеси осадков разлагается до смеси метана и углекислого газа (биогаз) в результате анаэробного биохимического процесса (сбраживания), осуществляемого, в том числе, метановыми бактериями	Распад органического вещества до 45% - 48%. Выход биогаза около 900 л на тонну распавшегося органического вещества осадка. Содержание метана - около 65%. Очень низкие затраты электроэнергии. Затраты тепловой энергии на подогрев осадка до 160 ГДж/1000  обрабатываемого осадка (термофильный процесс без рекуперации). Могут быть сокращены вплоть до 15 - 20% от данной величины, за счет использования рекуперации тепла, а также мезофильного процесса. Может использоваться вторичное тепло от подпроцессов сушки, сжигания, когенерации (при утилизации биогаза).
Примечание - Обработка жидких осадков - это не единственный способ их стабилизации. Этот же эффект достигается использованием подпроцессов компостирования (N 18) и сушки (N 19). Подпроцесс сжигания (N 21) полностью устраняет органическое вещество осадка

Подпроцесс N 13 Б-1. Обработка и утилизация биогаза

Биогаз, выделяющийся в процессе анаэробного сбраживания, представляет собой топливо с энергетической ценностью примерно в 2/3 от метана (21 - 23 ). Его утилизация может обеспечить ОС ГСВ источником тепла для покрытия всех тепловых нужд (главное - затрат на подогрев метантенков) либо не менее половины электропотребления на ОС ГСВ и большую часть тепловых затрат.

Поскольку выход биогаза неравномерен, он нуждается в усреднении перед утилизацией.

Биогаз содержит в себе ряд загрязнений и включений, поэтому нуждается в предварительной обработке перед некоторыми видами утилизации. В частности, перед сжиганием в двигателях внутреннего сгорания необходимо удалить сероводород и силоксаны (кремнийорганические соединения). Последние способны при сжигании выделять из себя оксид кремния, формирующий стекловидные отложения.

Основное оборудование для обработки и утилизации биогаза приведено в таблице 2.16.

Таблица 2.16 - Основное оборудование для обработки и утилизации биогаза

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
Для усреднения расхода
Газгольдеры	Неизрасходованный на установке утилизации биогаз накапливается в емкости переменного объема	Соответствуют потребностям ОС
Для очистки
Фильтры для очистки от сероводорода	Биогаз пропускают через фильтр с гранулами обогащенной железной руды. Сероводород, вступая в реакцию, задерживается в виде сульфида железа. Сработанную загрузку удаляют как отход	Эффективность соответствует требованиям для последующей утилизации биогаза в двигателях внутреннего сгорания. Как правило, не применяют при утилизации в паровых котлах
Фильтры для очистки от силоксанов	Биогаз пропускают через фильтр с активным углем, сорбирующим силоксаны. Сработанный активный уголь удаляют как отход	Эффективность соответствует требованиям для последующей утилизации биогаза в двигателях внутреннего сгорания. Не применяют при утилизации в паровых котлах
Для утилизации
Специальные паровые котлы для биогаза (либо двухгорелочные котлы)	Биогаз сжигается в котельной с получением пара и горячей воды	КПД 80% - 85%. Из подготовки к утилизации требуется лишь удаление конденсата
Установки когенерации на основе двигателей внутреннего сгорания (ДВС)	Биогаз сжигается в ДВС, передающих энергию электрогенераторам. Тепло от охлаждения ДВС отводится в виде пара или горячей воды	КПД по электроэнергии около 45%, по теплу около 40%. Требуют предварительной очистки от сероводорода и силоксанов (описано выше)

Подпроцесс N 14. Обеззараживание осадков

Назначение: Обеззараживание жидких осадков от бактерий группы кишечной палочки, патогенных микроорганизмов, дегельминтизация.

Основное оборудование для обеззараживания осадков приведено в таблице 2.17. Обеззараживание осадков сточных вод также обеспечивается надлежащим применением подпроцессов термофильного сбраживания в метантенках и компостирования, а также достаточным сроком вылеживания при реализации подпроцесса 17.

Таблица 2.17 - Основное оборудование для обеззараживания осадков

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
14А. Реагентное обеззараживание
Система дозирования реагентов	Для дозирования реагентов в жидкий осадок применяют расходно-растворную емкость реагента и дозирующий насос	В случае применения реагента ингибитора-стимулятора обеспечивается только дезинвазия осадка
14Б. Термическое обеззараживание
Установка теплового обеззараживания	Емкость для выдерживания при температуре 65°C - 70°C не менее 30 мин жидкого осадка, с системой теплообменников нагрева и рекуперации (при подогреве горячей водой) или только рекуперации (при нагреве подачей пара) Либо установки для обеззараживания обезвоженных осадков паром, или инфракрасным облучением	Обеспечивает полное обеззараживание осадка

Подпроцесс N 15. Уплотнение стабилизированных осадков

Назначение: в ходе стабилизации жидких осадков происходит распад существенной части органического вещества, что приводит к понижению содержания сухого вещества в осадке. Для оптимизации последующего обезвоживания проводят уплотнение.

Используемое оборудование идентично применяемому в подпроцессе N 12.

Подпроцесс N 16. Обезвоживание осадка

Назначение: удаление свободной влаги до остаточной влажности 70% - 85% путем подсушки в естественных условиях на иловых площадках или механического обезвоживания на аппаратах механического обезвоживания. Основное оборудование для обезвоживания осадка приведено в таблице 2.18.

Таблица 2.18 - Основное оборудование для обезвоживания осадка

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
16А. Аппараты механического обезвоживания	Жидкий осадок обрабатывают реагентами (в подавляющем числе случаев - органическими флокулянтами). В результате нарушения коллоидной структуры частиц осадка выделяется свободная вода. Она отделяется под давлением (в ленточных или камерных фильтр-прессах, либо шнековых прессах) или в центробежном поле (в центрифугах). Образующийся фильтр (фугат) отводится. Процесс обезвоживания может быть периодическим (камерные фильтр-прессы) или непрерывным (все остальные типы оборудования)	Потребление флокулянта определяется его свойствами и типом обезвоживающего оборудования и изменяется в диапазоне 3 - 9 кг/т сухого вещества. Содержание сухого вещества в обезвоженном осадке также зависит от типа и свойств осадка, а также типа оборудования. Практический диапазон составляет 18% - 30%
16Б. Иловые площадки	Жидкий осадок наливают в неглубокие емкости (как правило, бетонные, либо земляные) - иловые площадки, оборудованные системой для отвода сливной воды. После расслоения осадка отделившуюся сливную воду удаляют на ОС ГСВ на очистку. После отвода воды осадок подсыхает (либо вымораживается) под действием климатических факторов. Ворошение, а затем буртование ускоряют этот процесс	Содержание сухого вещества в обезвоженном осадке зависит в основном от соблюдения регламентных процедур и нагрузки на площадки. Практический диапазон составляет 25% - 40%
16В	При проведении подпроцесса аналогично N 16Б для ускорения расслоения на площадке осадок перед наливом обрабатывают катионным флокулянтом. Это многократно ускоряет отделение сливной воды и последующее подсушивание осадка	Содержание сухого вещества в обезвоженном осадке - 30% - 40%

Подпроцесс N 17. Дополнительная выдержка в естественных условиях осадков, подсушенных на иловых площадках или механически-обезвоженных

Назначение: подготовка осадков к дальнейшему использованию в качестве органических удобрений, почвогрунтов, рекультиванта и т.д. В процессе выдержки в течение нескольких лет достигается дополнительное подсушивание, вымораживание, стабилизация и минерализация органических веществ, обеззараживание за счет развития естественных микробиологических процессов. Подпроцесс целесообразен, если в технологической схеме до обезвоживания не используется термофильное сбраживание, либо после обезвоживания не применяется компостирование. Сооружения для дополнительной выдержки обезвоженных осадков в естественных условиях описаны в таблице 2.19.

Таблица 2.19 - Сооружения для дополнительной выдержки обезвоженных осадков в естественных условиях

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
Существующие иловые площадки или специальные площадки стабилизации и обеззараживания осадков на искусственном основании	Осадки, подсушенные на иловых площадках до влажности примерно 80% продолжают находиться на иловых площадках для дальнейшей дообработки. Осадки после механического обезвоживания транспортируются и выгружаются на иловые площадки или специальные площадки для дальнейшей дообработки. Для интенсификации процесса дообработки с целью снижения влажности, минерализации, обеззараживания производят ворошение и дальнейшее буртование. Выдержка может осуществляться от 2 - 3 до 5 лет и более, чем длительнее выдержка, тем выше степень минерализации и заметнее снижение массы осадка	При выдержке влажность снижается до 65% - 40% и менее; зольность увеличивается до 40% - 55%. Осадок превращается в рассыпчатую массу с землистым запахом. Выдержанный осадок в зависимости от достигнутых свойств может быть использован в качестве органических удобрений почвогрунтов и рекультивантов для технической рекультивации нарушенных земель

Подпроцесс N 18. Компостирование осадков

Назначение: подготовка осадков к дальнейшему использованию в качестве органического удобрения. При компостировании достигается стабилизация и гумификация органических веществ, обеззараживание, снижение влажности (не менее, чем до 50%) и массы осадка, улучшение физико-механических свойств компостируемой массы и обеспечивается товарный вид.

Применяют различные варианты технологий компостирования:

- буртовое компостирование (наиболее часто применимо);

- тоннельное компостирование с принудительной подачей воздуха и др.

Технология буртового компостирования осуществляется путем смешения осадка и наполнителя, буртования и ворошения буртов непосредственно на площадке с использованием погрузочно-разгрузочной техники или специализированной техники.

Подпроцесс N 19. Производство почвогрунтов из осадка

Назначение: получение на основе осадка почвогрунтов, рекультивантов.

Осадки, подсушенные на иловых площадках, механически обезвоженные, а также после дополнительной выдержки, или компост смешивают с неплодородным грунтом, песком, торфом, различными добавками. Полученную смесь пропускают через виброгрохот или другие устройства для сепарации и отделения крупных включений.

Получаемые технологические характеристики вторичной продукции соответствуют заданной рецептуре почвогрунта.

Подпроцесс N 20. Термическая сушка осадка

Назначение: снижение влажности осадка до 8% - 35%, сокращение массы по сравнению с обезвоженным осадком примерно в 4 раза, стабилизация осадка, обеззараживание, обеспечение его и сыпучести. Подготовка осадка к дальнейшему использованию в качестве органического удобрения, биотоплива или проведению дальнейшего процесса конверсии органического вещества в газообразное топливо (пиролиз и др.). Перечень основного оборудования для термической сушки п