А.В. Смирнов¹, А.Ю. Никулин², С.И.Корышев³, Ю.В. Никулина⁴

¹ Смирнов Александр Владимирович, ведущий инженер технологического отдела, АО «МАЙ ПРОЕКТ», 115054, Россия, Москва, Б. Строченовский пер., 7, тел.: (495) 981-98-80, доб. 277, smirnovav@myproject.msk.ru

² Никулин Алексей Юрьевич, начальник УОСК ЦОСКСиС, ООО «РВК-Воронеж», 394038, Россия, Воронеж, ул. Антакольского 21, тел.: (473) 206-77-07, доб. 2101, a.nikulin@rosvodokanal.ru

³ Корышев Сергей Иванович, начальник ЦОСКСиС, ООО «РВК-Воронеж», 394038, Россия, Воронеж, ул. Пеше-Стрелецкая, 90, тел.: (473) 206-77-07, доб. 1303, s.koryshev@vrnvodokanal.ru

⁴ Никулина Юлия Владиславовна, инженер-технолог ОГТ, ООО «РВК-Воронеж», 394038, Россия, Воронеж, ул. Пеше-Стрелецкая 90, тел.: (473) 206-77-07, доб. 1351, y.nikulina@rosvodokanal.ru

Городские очистные сооружения г. Воронежа (ПОС) расположены на территории Юго-западного района, на левом берегу р. Дон и предназначены для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных стоков Правобережной части города. Сооружения были введены в эксплуатацию в два этапа:

• в 1972÷1973 г. – I очередь сооружений производительностью 200 000 м³/сут;
• в 1984 г. – II очередь сооружений производительностью 400 000 м³/сут.

В проект были включены традиционные технологии, предусматривающие в своем составе типовые конструкции сооружений механической, биологической очистки и сооружения по обработке осадка. Начиная с 2000-х годов ПОС остро нуждалась в модернизации (рис. 1).

Рисунок 1. Состояние аэротенков до реконструкции в 2012 г.

В 2012÷2013 гг. компанией «Экополимер-М» и ООО «РВК-Воронеж» была разработана «Инвестиционная программа реконструкции очистных сооружений водоотведения Правобережной станции аэрации г. Воронежа». В основу программа положена комплексная реконструкция станции, которую предусмотрено проводить в несколько этапов без остановки процесса очистки сточных вод, в том числе в части реконструкции биологической очистки (аэротенков, вторичных отстойников).

Программа инвестиций реконструкции была одобрена и ООО «РВК-Воронеж» приступили к ее выполнению. В период 2015÷2019 гг. была проведена:

• капитальная реконструкция первичных и вторичных отстойников с восстановлением бетонных конструкций, заменой илоскребов, илососов;
• замена решеток в помещении грабельной, ремонтно-восстановительные работы песковых площадок;
• выполнена ПСД по строительству цеха механического обезвоживания осадков сточных вод;
• замена насосного оборудования или двигателей насосов.

В 2013÷2014 гг. АО «МАЙ ПРОЕКТ» разработал ПСД по реконструкции сооружений биологической очистки – аэротенков. В 2015÷2016 гг. была проведена реконструкция существующих аэротенков – выполнены строительно-монтажные работы, в 2016÷2017 гг. – пусконаладочные работы.

Реконструкция выполнялась без остановки технологических процессов, с использованием существующих емкостей аэротенков и вторичных отстойников без остановки в 3 этапа: сначала были реконструированы аэротенки №3-4, затем аэротенки №1-2 и потом каналы аэротенков (верхний и нижний каналы). На рис. 2 показаны сооружения после первого этапа, на рис. 3 – после второго. Производительность реконструированного блока биологической очистки составила 280 000 м³/сут. После окончания реконструкции все сооружения находятся в эксплуатации.

Рисунок 2. Аэротенки на первом этапе реконструкции

Рисунок 3. Аэротенки на втором этапе реконструкции

В соответствии с технологической схемой биологической очистки стоков (рис. 4), осветленные сточные воды поступают в верхний лоток аэротенков, откуда распределяются между первым, вторым и третьим коридорами аэротенков в аноксидные зоны (ступенчатая или схема Гентского университета). В начало первого коридора также подается возвратный активный ил (рис. 5), где происходит смешение иловой смеси.

Каждая из трех аноксидных зон оснащена погружными механическими мешалками:

• Первая аноксидная зона (60,0х12,0х5,0 м) – 2 шт. мешалок с лопастями 766 мм и мощностью 16,9 кВт;
• Вторая аноксидная зона (60,0х12,0х5,0 м) – 2 шт. мешалок с лопастями 766 мм и мощностью 16,9 кВт;
• Третья аноксидная зона (80,0х12,0х5,0 м) – 3 шт. мешалок с лопастями 580 мм и мощностью 13,0 кВт.

Рисунок 4. Схема реконструкции аэротенков

Из конца аэротенка осуществляется рециркуляция иловой смеси в первую аноксидную зону (рецикл денитрификации) осевым насосом типа «мешалка в трубе».

Рисунок 5. Распределительная камера возвратного ила

Таблица 1 – Технические характеристики мешалок и насоса

Рисунок 6. Эпюра распределения скоростей потока по длине факела мешалок

Во вторых половинах первой и второй, в последней трети третьего и четвертом коридорах организованы аэробные зоны – установлена аэрационная система АКВА-ТОР (рис. 8). Между аноксидными и аэробными зонами были установлены перегородки (рис. 9). Реконструкция и замена нагнетателей существующей воздуходувной станции находится еще в стадии реализации, на текущий момент в эксплуатации находятся агрегаты Н-750-1,6 – 2 шт. в работе и 1 шт. в резерве (рис. 10).

Рисунок 7. Внешний вид мешалок

Рисунок 8. Аэрационные зоны аэротенков

Рисунок 9. Перегородка между зонами аэрации и денитрификации

Рисунок 10. Существующие агрегаты воздуходувной станции

Проект был ориентирован на достижение требований к сбросу в рыбохозяйственный водоем I-ой категории. В соответствии с проектными данными для расчета аэротенков были приняты данные согласно табл. 2, где по факту лишь концентрация азота аммонийного оказались выше проектного значения.

Таблица 2 – Качество сточных вод на входе в аэротенки

 

В период с 2016÷2018 гг. были проведены поэтапные пусконаладочные работы с разработкой режимных карт и обучением персонала. Как видно из табл. 3. ОСК обеспечивают глубокое удаление биогенных веществ, что продиктовано достаточным количество органических загрязнений на входе.

Таблица 3 – Фактические концентрации загрязняющих веществ в очищенных сточных водах за 2017-2018 гг. (без учета выноса с вторичных отстойников)

*средняя максимальная и средняя минимальные пробы – результат усреднения по году максимального и минимального месячных значений, соответственно

 

Для измерения концентрации различных веществ, растворенных в сточной воде и иловой смеси в аэротенках установлены приборы технологического контроля (производства компании «Е+Н») – датчики измерения растворенного кислорода, окислительно-восстановительного потенциала, концентрации азота аммонийного и нитратного, а также расходомеры воздуха на магистральных трубопроводах.

В зависимости от концентрации загрязняющих веществ и объема загрязнений, поступающей на аэротенки, управление электроприводами на задвижках воздуха производится по датчикам растворенного кислорода. Однако в связи с работой воздуходувок устаревшего поколения (не регулируемые), в часы минимального притока, когда потребление кислорода в аэротенках падает ниже уровня объемов подачи двух прижатых воздуходувок, агрегаты начинают работать на аварийный сбросной клапан давления, что недопустимо в течение длительного времени в виду возможной поломки оборудования. В связи с этим система регулирования подачи воздуха проверена и временно отключена (до момента установки новых регулируемых воздуходувок).

Учитывая значительную стоимость приборов, также следует понимать, что погруженные в воду датчики требуют постоянных затрат на регулярное сервисное обслуживание, для нужд которой требуется не только операторы аэротенков, но и мастер КИПиА.

Для автоматизации технологических процессов очистки сточных вод на блоке аэротенков ПОС г. Воронежа установлена запорно-регулирующая арматура с электроприводом с электронными блоками управления, а также мобильная диспетчерская на базе «Е+Н» Memograph. Через цифровой интерфейс электроприводы включены в систему диспетчеризации. Шкафы управления электроприводами щитовых затворов, задвижек, мешалок, насосов и блок вывода данных с полевого КИПиА на Memograph сведены в диспетчерской (рис. 11). Шкафы управления электроприводами фиксируют основные параметры работы: состояние, степень открытия (закрытия), а также защищает электропривод в аварийных ситуациях.

Рисунок 11. Диспетчерская аэротенков на воздуходувной станции

Результаты модернизации:

1. Достигнуто и обеспечено глубокое и надежное удаление соединений азота и фосфора до требований к сбросу в рыбохозяйственный водоем I-ой категории.
2. Работа аэротенков автоматизирована, установленные КИПиА позволяет технологу оперативно реагировать на изменение качества процесса очистки.
3. Создана база для снижения потребления электроэнергии за счетмеханизма регулирования подачи воздуха. Замена воздуходувного оборудования позволит повысить энергоэффективность работы сооружений.