ИТС 10-2019

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ СИСТЕМ ВОДООТВЕДЕНИЯ ПОСЕЛЕНИЙ, ГОРОДСКИХ ОКРУГОВ

COMMUNAL WASTE WATER TREATMENT USING URBAN CENTRALIZED SYSTEMS

     
     
Дата введения 2020-09-01

     
     

Введение

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям (далее - справочник НДТ) является документом по стандартизации, разработанным в результате анализа технологических, технических и управленческих решений, применяемых при очистке сточных вод централизованных систем водоотведения поселений и городских округов.

Краткое содержание справочника НДТ

Введение. Во введении приведено краткое содержание справочника НДТ.

Предисловие. В предисловии указаны цель разработки справочника НДТ, его статус, правовой контекст, описание конкретных проблем, решаемых справочником НДТ, описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также порядок его применения.

Область применения. В разделе приводится детализация области применения НДТ, на которую распространяется действие справочника НДТ в соответствии с действующим законодательством. Определена граница отнесения к области применения очистных сооружений, принимающих как сточные воды поселений (через централизованную систему водоотведения), так и сточные воды объектов, на которых осуществляется производство продукции или оказание услуг (напрямую).

Раздел 1. В подразделе 1.1 описаны различные аспекты образования и отведения сточных вод централизованных систем водоотведения поселений (далее в обобщенном понимании именуются просто сточными водами). Показано, что на объектах подотрасли осуществляется очистка двух принципиально различных потоков сточных вод: смеси хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод (городские сточные воды), а также поверхностных сточных вод. Приведена информация об источниках образования и системах отведения сточных вод, факторах, влияющих на количество сточных вод, тенденции многолетней динамики притока на очистные сооружения, о показателях и величинах загрязненности сточных вод и ее зависимости от источников сброса, о факторе неравномерности притока и специфике контроля показателей расхода и загрязненности.

В подразделе 1.2 кратко изложены задачи и методы очистки сточных вод, технологические и экологические аспекты развития подотрасли очистки сточных вод в СССР и России, показана специфика подотрасли с точки зрения методологии НДТ.

В подразделе 1.3 показана ведущая роль подотрасли в защите водных объектов от негативного воздействия поселений на водные объекты.

В подразделе 1.4 приведена общая информация по подотрасли, в том числе расположение и масштабы подотрасли, организационные и экономические основы работы подотрасли, экономическое положение предприятий, приведены данные по количеству предприятий и объектов, подпадающих под обязательный переход на НДТ и получение комплексных разрешений, а также имеющих право добровольно присоединиться к нормированию по технологическим показателям.

Приведены данные по объектам подотрасли, полученные путем анкетирования: по производительности, срокам эксплуатации, производительности, нагрузке по сточным водам, загрязненности поступающих сточных вод. В подразделе 1.5 введены градации объектов подотрасли по производительности.

В подразделе 1.6 приведены данные по энерго- и ресурсопотреблению подотрасли, в том числе по данным анкетирования.

В подразделе 1.7 описаны особенности условий модернизации объектов подотрасли, в подразделе 1.8 - системные проблемы отрасли водопроводно-канализационного хозяйства в целом и подотрасли очистки сточных вод в частности. Определена основная задача данного справочника НДТ: обеспечить предъявление достижимых нормативов к очистным сооружениям и достижение наибольшей эколого-экономической эффективности применяемых технологий.

Раздел 2. В подразделе 2.1 приведено отдельное описание двадцати одного подпроцесса и основного применяемого оборудования для очистки городских сточных вод, Приведены результаты анализа данных двухсот анкет по применению основных подпроцессов очистки городских сточных вод. Описано вспомогательное природоохранное оборудование. Приведена информация по текущим уровням потребления ресурсов и производства вторичной продукции.

В подразделе 2.2 приведено аналогичное описание двенадцати подпроцессов и соответствующего оборудования для поверхностных сточных вод. Дана имеющаяся информация по объектам этой части подотрасли, текущим уровням потребления ресурсов и производства вторичной продукции на объектах очистки поверхностных сточных вод.

Раздел 3. В подразделе 3.1 описаны методологические особенности подотрасли, обоснован перечень загрязняющих веществ, по которым должно осуществляться технологическое нормирование (так называемые технологические нормируемые вещества). Приведена информация по сложившейся ситуации с контролем атмосферных эмиссий. Обоснована невозможность использования методологии маркерных веществ применительно к очистке городских сточных вод. Определены маркер загрязненности поверхностных сточных вод и маркер содержания дурнопахнущих веществ в выбросах.

В подразделе 3.2 детально проанализировано по 18 показателям по данным анкет качество очистки городских сточных вод (показатели сбросов в водные объекты). Сделан вывод об очень значительных различиях в качестве очистки и существовании нескольких групп объектов, требующих применения различных подходов.

Также по имеющейся информации проанализированы сбросы с объектов очистки поверхностных сточных вод.

В подразделе 3.3 приведена информация по выбросам дурнопахнущих веществ от очистных сооружений ГСВ, дана классификация подпроцессов, использующих открытые поверхности, по интенсивности выделения дурнопахнущих веществ, ранжированы технологические факторы, влияющие на интенсивность выделения дурнопахнущих веществ.

Обоснована нецелесообразность нормирования эмиссий и, напротив, целесообразность нормирования эффективности воздействия на выбросы.

В подразделе 3.4 показана множественность факторов, влияющая на образование отходов на сооружениях очистки сточных вод, приведены данные по диапазону возможного образования отходов. Обоснована нецелесообразность нормирования количества образующихся отходов и целесообразность нормирования эффективности обработки осадков, размещаемых как отходы.

Раздел 4. В подразделе 4.1 показаны особенности методологии определения НДТ применительно к подотрасли. Перечислены основные экологические задачи, которые должны решаться с помощью НДТ. Обоснована необходимость для данной подотрасли в целях предотвращения нерационального расходования инвестиционных ресурсов применения НДТ, обеспечивающих максимальную эколого-экономическую эффективность, а также использования комбинированного подхода, с учетом возможностей водного объекта при выборе технологии как НДТ.

Обоснована возможность использования комбинированного подхода, основанного на использовании четырех уровней (по достигаемому экологическому результату) апробированных технологий (групп технологий), которыми располагает отрасль. Описаны принципы категорирования водных объектов для целей выбора НДТ очистки сточных вод централизованных систем водоотведения поселений, с отнесением также к четырем группам (категории А-Г).

В подразделе 4.2 выполнен анализ технологий, как возможных НДТ для ГСВ, в том числе технологий очистки сточных вод, доочистки, обеззараживания, стабилизации и сокращения массы осадка. Приведено описание референц-объектов, выбранных по данным анкетирования, по литературным и экспертным данным.

В подразделе 4.3 приведена аналогичная информация по ПСВ.

В подразделе 4.4 проведено собственно определение НДТ на базе критериев, установленных законодательством, действующими в данной сфере стандартами и рекомендациями. Определены НДТ для групп подпроцессов для ГСВ и ПСВ. Проведена комплексная оценка преимуществ, которые могут быть достигнуты при внедрении НДТ; по возможности приведены данные о достигаемом качестве очитки, образовании отходов, потреблении ресурсов и повышении энергоэффективности.

Раздел 5. Приводится описание универсальных НДТ, применимых для большинства областей применения НДТ, в том числе НДТ организационно-управленческого характера; энергосбережения и ресурсосбережения; производственного экологического контроля; предотвращения и сокращения образования запахов, НДТ предотвращения и сокращения шумовых выбросов.

Приводится краткое описание ранее обоснованных в разделе 4 НДТ очистки сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов. Всего описано 78 отдельных НДТ, сгруппированных по 16 группам. Часть из них является универсальной, для других приводятся данные по ограничению применимости НДТ, в том числе в зависимости от масштаба объекта, условий сброса в водные объекты, действующих или новых очистных сооружений.

Раздел 6. В подразделе 6.1 приведена информация по стоимости мероприятий по переходу на НДТ, обобщенная по данным части анкет, содержавших достаточную информацию по данным разделам. Всего приведена информация по 36 реализованным или запланированным проектам, разделенная по шесть групп.

В подразделе 6.2 проведен анализ экономической доступности внедрения НДТ для организаций водопроводно-канализационного хозяйства, выполненный для нескольких вариантов: с новым строительством и реконструкцией, в условиях высокого (в среднем по отрасли) и низкого тарифов. Сделан вывод о недоступности для подавляющего числа организаций водопроводно-канализационного хозяйства строительства новых очистных сооружений или сооружений термической переработки осадка за счет собственных средств.

В подразделе 6.3 проведен анализ эколого-экономический эффективности использования НДТ. Вначале приведено сравнение способов выражения экономических показателей технологий. Сделан вывод, что оптимальным инструментом для экономической оценки НДТ является эколого-экономическая эффективность затрат жизненного цикла технологии (включая оборудование и сооружения, с помощью которых она реализована). Проведено сравнение пяти вариантов технологий ОС ГСВ. Показано, что при новом строительстве удельные затраты удаления одного и того же количества загрязнений на стадии доочистки до ПДК для водных объектов рыбохозяйственного назначения в 8 раз выше, чем на стадии биологической очистки. При реконструкции эта разница составляет 12 раз.

Сделан вывод, что система нормирования должна обеспечивать безусловный приоритет мероприятий по внедрению технологий удаления азота и фосфора в аэротенках (и им подобных методов) по сравнению с доочисткой. Применение доочистки должно рассматриваться как НДТ только в строго ограниченных ситуациях строгой охраны водных объектов. Во всех других ситуациях использование в проекте подпроцессов доочистки эквивалентно нанесению ущерба водным объектам в результате нехватки средств, неэффективно потраченных на данном объекте, для получения базового эффекта на другом объекте.

Раздел 7. В начале раздела сформулирована классификация развивающихся (перспективных) методов в составе пяти групп, различающихся степенью разработки и апробации. К ним относятся технологии, находящиеся на стадии научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ, опытно-промышленного внедрения, производственной апробации, а также зарубежные технологии, по которым отсутствует информация о применении на территории Российской Федерации.

Приведены основные проблемы, прежде всего экологические, не решаемые технологиями, отнесенными к НДТ. Приведено описание технологий, направленных на решение данных проблем.

Заключительные положения и рекомендации. В разделе приводятся сведения о членах технической рабочей группы, принимавших участие в разработке справочника НДТ, степени их взаимного согласия по отдельным положениям справочника НДТ и документу в целом.

Приложения. В приложениях к справочнику НДТ приводится информация по перечню наилучших доступных технологий (приложение А), перечню технологических показателей (приложения Б, В), перечню маркерных загрязняющих веществ, характерных для очистки сточных вод централизованных систем водоотведения поселений и городских округов (приложение Г), сведения о ресурсной (в том числе, энергетической) эффективности (приложение Д), а также "Заключение по наилучшим доступным технологиям" (приложение Е).

Библиография. Библиография содержит перечень источников, использованных при разработке и актуализации информационно-технического справочника НДТ "Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов".

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок разработки справочника НДТ установлены требованиями Федерального закона от 10.01.2002 N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды" [1] и постановлением Правительства Российской Федерации от 23.12.2014 N 1458 "О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям" (в редакции постановления Правительства Российской Федерации от 09.03.2019 г. N 250) [2], [3].

1 Статус документа

Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации и разработан в соответствии с положениями, требованиями и терминологией, изложенными в национальных стандартах в области наилучших доступных технологий [4], [5], [6], [7].

На основании п.5 статьи 23 Федерального закона от 10.01.2002 N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды" (в редакции Федерального закона от 29.07.2017 N 225-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "О водоснабжении и водоотведении" и отдельные законодательные акты Российской Федерации" [8]) настоящий справочник НДТ определен как основа для установления Правительством Российской Федерации в соответствующем нормативном правовом акте Российской Федерации технологических показателей наилучших доступных технологий в сфере очистки сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов.

2 Информация о разработчиках

Настоящий справочник НДТ разработан технической рабочей группой N 10 "Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов" (далее - ТРГ 10), состав которой утвержден приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации от 27 мая 2019 г. N 1783 (в редакции от 06.06.2019 N 1988) [9], [10] на основе справочника ИТС 10-2015 "Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов" [11].

Перечень организаций и их представителей, принимавших участие в разработке справочника, приведен в разделе "Заключительные положения и рекомендации".

Справочник представлен на утверждение Бюро наилучших доступных технологий (далее - Бюро НДТ) www.burondt.ru.

3 Краткая характеристика

Справочник НДТ содержит описание технологических процессов и оборудования, применяемых при очистке сточных вод централизованных систем водоотведения поселений и городских округов, организационных и технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, повысить энергоэффективность, ресурсосбережение. Из описанных технологических процессов, оборудования, организационных и технических способов, методов определены решения, являющиеся НДТ, и установлены соответствующие технологические показатели НДТ.

4 Сбор данных

Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при очистке сточных вод централизованных систем водоотведения населенных пунктов была собрана в процессе разработки справочника НДТ в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по НДТ и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Росстандарта от 23 июля 2015 г. N 863 [12]*.

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

           

ТРГ 10 отмечает, что за 4 года, прошедших со времени разработки ИТС 10-2015, в отрасли не произошло каких-либо изменений, которые могли потребовать внесения системных корректировок в информацию, изложенную в разделах 2 и 3. В связи с этим ТРГ 10 сочла нецелесообразным новое сплошное анкетирование предприятий отрасли, включающее в себя сбор информации о применяемых технологиях и результатах по всем предприятиям отрасли, относимым к природопользователям I категории. Однако за прошедший период получен дополнительный опыт эксплуатации очистных сооружений, описанных в ИТС 10-2015 [12]* как референц-объектов, а также были сооружены (реконструированы) по современным технологиям новые сооружения. В связи с этим была собрана информация о новых объектах очистки сточных вод и обработки, построенных (реконструированных) после 2014 года, а также информация о работе, включая качество очистки объектов, описанных в ИТС 10-2015 как референц-объектов.

________________

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: [11]. - Примечание изготовителя базы данных.

           

5 Взаимосвязь с международными и российскими аналогами

Поскольку в ЕС отсутствует справочник НДТ по очистке коммунальных сточных вод, при разработке настоящего справочника НДТ были использованы некоторые общие подходы, перечисленные в предисловии. Также был использован опыт США по реализации принципа НДТ в сфере очистки сточных вод.

Кроме того, при разработке настоящего справочника НДТ частично реализованы принципы и положения Директивы Совета 91/271/ЕЭС "Об очистке городских сточных вод"* [13], рекомендации Хельсинской комиссии по защите морской среды Балтийского моря (ХЕЛКОМ) N 28Е/5 [14], а также справочников Европейского союза по НДТ "Обработка/обращение со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности" [15] и "Отходоперерабатывающая промышленность" [16].

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

           

Справочник НДТ разработан во взаимосвязи со справочником "Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях" [17].

6 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

Справочник НДТ утвержден приказом Росстандарта от 12 декабря 2019 г. N 2981.

Справочник НДТ введен в действие с 1 сентября 2020 г., официально опубликован в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru).

Обозначения и сокращения

     
     

     Область применения

В соответствии с Перечнем областей применения наилучших доступных технологий, утвержденным распоряжением Правительства Российской Федерации от 24.12.2014 N 2674-р [18], деятельность в сфере очистки сточных вод с использованием ЦСВП относится к данной области целиком, без ограничения производительности по объему отводимых сточных вод.

Постановлением Правительства Российской Федерации от 28.09.2015 N 1029 "Об утверждении критериев отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий" [19] утвержден следующий критерий: сбор и обработка сточных вод в части, касающейся очистки сточных вод ЦСВ с объемом отводимых сточных вод 20 тыс. куб. м и более в сутки.

Область применения настоящего справочника НДТ определена "Правилами отнесения централизованных систем водоотведения (канализации) к централизованным системам водоотведения поселений или городских округов" [20].

По п.2 Правил отнесение ЦСВ к ЦСВП осуществляется посредством утверждения схемы водоснабжения и водоотведения, содержащей сведения об отнесении ЦСВ к ЦСВП, или актуализации (корректировки) схемы водоснабжения и водоотведения в связи с внесением в нее сведений об отнесении ЦСВ к ЦСВП.

Согласно п.4 данных Правил ЦСВ подлежит отнесению к ЦСВП при соблюдении совокупности следующих критериев:

а) объем сточных вод, принятых в ЦСВ, указанных в пункте 5 Правил (см. ниже), составляет более 50 процентов общего объема сточных вод, принятых в такую ЦСВ;

б) одним из видов экономической деятельности, определяемых в соответствии с Общероссийским классификатором видов экономической деятельности, организации, является деятельность по сбору и обработке сточных вод [21].

П.5 Правил относит к сточным водам, принимаемым в ЦСВ, объем которых является критерием отнесения к ЦСВП:

а) сточные воды, принимаемые от многоквартирных домов и жилых домов;

б) сточные воды, принимаемые от гостиниц, иных объектов для временного проживания;

в) сточные воды, принимаемые от объектов отдыха, спорта, здравоохранения, культуры, торговли, общественного питания, социального и коммунально-бытового назначения, дошкольного, начального общего, среднего общего, среднего профессионального и высшего образования, административных, научно-исследовательских учреждений, культовых зданий, объектов делового, финансового, административного, религиозного назначения, иных объектов, связанных с обеспечением жизнедеятельности граждан;

г) сточные воды, принимаемые от складских объектов, стоянок автомобильного транспорта, гаражей;

д) сточные воды, принимаемые от территорий, предназначенных для ведения сельского хозяйства, садоводства и огородничества;

е) поверхностные сточные воды (для централизованных общесплавных и централизованных комбинированных систем водоотведения);

ж) сточные воды, не указанные в подпунктах "а"-"е" пункта 5, подлежащие учету в составе объема сточных вод, являющегося критерием отнесения к централизованным системам водоотведения поселений или городских округов, в случае, предусмотренном пунктом 7 настоящих Правил.

В случае если объем сточных вод, принятых в ЦСВ, указанных в подпунктах "а"-"е" пункта 5 Правил, за период, указанный в пункте 6 Правил, меньше 50 процентов общего объема сточных вод, принятых в такую централизованную систему водоотведения (канализации) за этот период, для целей отнесения ЦСВ к ЦСВП в объеме сточных вод, учитываемых в составе объема сточных вод, являющегося критерием отнесения к ЦСВП может быть учтен объем сточных вод, принимаемых в ЦСВ, в размере не более 50 процентов объема учитываемых сточных вод, при условии соответствия показателей состава таких сточных вод следующим показателям (не более мг/дм, по валовому содержанию соответствующего вещества в натуральной пробе сточных вод): нефтепродукты - 3, фенолы (сумма) - 0,05, железо - 3, медь - 0,1, алюминий - 1, цинк - 0,5, хром (шестивалентный) - 0,01, никель - 0,1, кадмий - 0,005, свинец - 0,01, мышьяк - 0,01, ртуть - 0,0001; ХПК (бихроматная окисляемость) - 400.

Также подлежат отнесению к ЦСВП централизованные ливневые системы водоотведения (канализации), предназначенные для отведения ПСВ с территорий поселений или городских округов (без оценки соблюдения совокупности критериев отнесения ЦСВ к ЦСВП в случае предоставления одного или нескольких документов, подтверждающих принадлежность ливневой ЦСВ к ливневой ЦСВП. Перечень таких документов, необходимых организациям, эксплуатирующим централизованные ливневые системы водоотведения, для отнесения таких систем к централизованным системам водоотведения поселений или городских округов утверждается Минстроем Российской Федерации.

В случае если отнесение централизованной системы водоотведения (канализации) к централизованным системам водоотведения поселений или городских округов осуществляется при проектировании или строительстве объектов централизованной системы водоотведения (канализации), определение объема сточных вод, принимаемых в такую централизованную систему водоотведения (канализации), для целей оценки соответствия такого объема объему, являющемуся критерием отнесения к централизованным системам водоотведения поселений или городских округов, осуществляется в соответствии со сведениями, содержащимися в проектной документации объектов капитального строительства, строительство которых предполагается или осуществляется на территории такого поселения или городского округа, условиях подключения (технологического присоединения) к централизованной системе водоотведения, схеме водоснабжения и водоотведения и документах территориального планирования такого поселения или городского округа.

В ОКВЭД имеется код 37.00 "Сбор и обработка сточных вод" [21]. Данная формулировка формулировка* ОКВЭД однозначно выходит за пределы справочника, т.к. включает в себя сбор сточных вод, а также очистку промышленных сточных вод и целый ряд услуг в области эксплуатации систем водоотведения, что потребовало принятия вышеукзанных Правил [20].

___________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.     

     Раздел 1. Общие сведения об очистке сточных вод централизованных систем водоотведения поселений
     

     1.1 Образование и отведение сточных вод
     

     1.1.1 Виды сточных вод и систем водоотведения

Классификация СВ, принятая в России, приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Классификация сточных вод

В зависимости от способа транспортировки поверхностных сточных вод на территории поселений и промышленных зон применяют общесплавную, раздельную, неполную раздельную или полураздельную системы водоотведения (таблица 1.2).

Далее системы водоотведения также именуются системами канализации. Этот термин использовался повсеместно до 90-х годов, к настоящему времени в занчительной степени заменен в документах на термин "водоотведение", однако, сохраняется в целом ряде нормативных документов инженерно-технического назначения.

Таблица 1.2 - Виды систем водоотведения

В большинстве крупных городов Российской Федерации канализация построена по принципу полной раздельной системы: одна из сетей предназначена для отведения городских сточных вод, другая - служит для транспортировки поверхностных сточных вод. В ряде населенных пунктов РФ используется общесплавная система водоотведения.

При классификации сточных вод важно четко разделить их по наличию, или отсутствии в них, прежде всего, хозяйственно-бытовых сточных вод. С этой точки зрения для установления технологических показателей сточные воды поселений или городских округов далее рассматриваются по двум группам: сточные воды, включающие в себя в том числе хозяйственно-бытовые сточные воды, принимаемые в централизованные бытовые, общесплавные и комбинированные системы водоотведения (далее - смешанные (городские) сточные воды, ГСВ), и поверхностные сточные воды, принимаемые в централизованные ливневые системы водоотведения (далее - поверхностные сточные воды, ПСВ).

Однако даже при полных раздельных системах водоотведения только в теории поверхностные сточные воды не принимаются в систему городской канализации. На практике среднегодовой неорганизованный дополнительный приток поверхностного стока в систему городской канализации составляет 4-7% общего поступления сточных вод в систему водоотведения. Однако в периоды продолжительных интенсивных дождей и при снеготаянии неорганизованный среднесуточный приток может возрастать до 25-40% [22].

Потерявшие герметичность и частично разрушенные трубопроводы могут длительное время до размыва грунта и аварии работать как дренажные. При этом они собирают не только утечки из расположенного выше водопровода, но и грунтовые воды. На практике также встречаются и элементы полураздельной системы, т.е. врезки дождевой системы в городскую канализацию (как по проекту, так и без него), цель которых - не допустить затопления отдельных территорий. Часты случаи открытия люков городской канализации в сильные ливни.

Поступление неорганизованного притока в систему городской канализации сильно зависит от времени года и интенсивности выпавших осадков. Дни максимального притока в городскую канализацию - это всегда дни затяжных дождей или интенсивного снеготаяния.

При среднегодовой величине неорганизованного дополнительного притока, составляющей обычно до 10% от общего поступления сточных вод в систему городской канализации, его доля в периоды продолжительных интенсивных дождей возрастает до 25-40% [22]. Чем ниже удельное водопотребление, тем выше становится доля неорганизованного притока в дни максимального притока: учтенный приток снижается, а неорганизованный остается неизменным, так как зависит от протяженности, состояния сети, эксплуатационных приемов, но не от учтенного расхода.

Сточные воды, отводимые системой городской канализации, включают в себя:

- сточные воды, принимаемые от абонентов, за сброс которых взимается плата;

- дополнительный приток от объектов системы водопроводно-канализационного хозяйства (могут сбрасываться без взимания платы);

- неорганизованный приток, попадающий в ЦСВ в виде поверхностного стока и грунтовых вод, а также сброс неучтенной (неоплаченной) воды, потребленной через незаконные врезки, без счетчиков, либо полученной не из централизованных источников водоснабжения, не учитываемых в оплате за водоотведение.

В централизованную ливневую систему водоотведения поступают поверхностные воды как с селитебных территорий, так и площадок промышленных предприятий, иных предприятий и организаций, которые являются абонентами организаций, осуществляющих водоотведение.

Грань между поверхностным стоком с территорий, которые являются естественным источником питания гидрографической сети поселений, и сточными водами, которые должны отводиться и очищаться, очень условна. Поверхностными сточными водами является загрязненный поверхностный сток с городских территорий, отличающихся значительным содержанием загрязняющих веществ, т.е. от промышленных зон, районов многоэтажной жилой застройки с интенсивным движением автотранспорта и пешеходов, крупных транспортных магистралей, торговых центров, а также с территорий промышленных и сельскохозяйственных предприятий. В то же время поверхностный сток территорий населенных пунктов, не подвергающихся антропогенному воздействию, загрязнен существенно меньше.

     1.1.2 Многолетняя динамика водоотведения

В населенных пунктах, как правило, основная часть расхода сточных вод образуется от хозяйственно-бытовой деятельности населения (как в домах, так и на рабочих местах). Общепринято оценивать его величиной удельного водоотведения, литров/человека в сутки. Поскольку учету подвергается потребляемая водопроводная вода, то чаще оценивают удельное водопотребление (хотя между этими понятиями существует вышеописанная разница).

Удельное водопотребление зависит от различных факторов. К факторам, влияющим на увеличение водопотребления, относятся: высокая наружная температура воздуха, размер поселения, высокий уровень жизни, оснащенность горячим водоснабжением, развитие промышленности, давление в сети, утечки из сети. К факторам, влияющим на уменьшение водопотребления, относятся: дефицит воды, высокая оснащенность водосчетчиками, регулирование давления в сети, высокая стоимость воды.

Динамика водопотребления за два 30-летних отрезка времени за последние 60 лет характеризуется прямо противоположно. В советский период водопотребление населенных пунктов неуклонно нарастало. Причинами этого были их стремительный рост, а также увеличение доли канализованных территорий, развитие промышленности, увеличение фактического водопотребления в условиях отсутствия учета воды, а также почти повсеместные утечки в быту через неисправные водоразборные приборы. В начале 1990-х годов, ненадолго удержавшись на достигнутом уровне, общее водопотребление в населенных пунктах стало стремительно (на 4-5% в год) сокращаться. Причинами явились как резкое падение промышленного производства, так снижение удельного водопотребления в быту.

К настоящему времени фактор снижения производства уже в основном исчерпал свое влияние. Но снижение водопотребления примерно на 2,5-3,5% в год продолжается. Теперь уже его причиной является именно изменение удельного водопотребления, происходящее вследствие:

- осознанной экономии воды населением там, где установлены квартирные водосчетчики (в совокупности с резким ростом стоимости воды);

- замены старого, протекающего сантехоборудования на новое, надежное;

- регулирования напоров в сети, осуществляемого организациями ВКХ.

Снижение водопотребления напрямую отражается на водоотведении. По данным Росстата в целом по Российской Федерации средний расход сточных вод в ЦСВ снизился с 1995 г. по 2013 г. с 42,3 до 28 млн м/сут, т.е. более чем на 1/3. В крупных городах снижение было более выраженным и достигало 50%. Данные за более поздний период отсутствуют, но тенденция в целом сохраняется.

Поскольку численность жителей существенно не меняется, то в результате снижения водопоотведения все более четко прослеживается тенденция значительного увеличения загрязненности сточных вод. Таким образом, механистическое представление, что ОС, нагруженные по расходу на 50% по сравнению с проектом, имеют соответствующий запас производительности, является не обоснованным.

Водоотведение по централизованной ливневой системе водоотведения определяется следующими факторами:

- охватом городских территорий коллекторной сетью данной системы;

- характеристиками территорий (доля водонепроницаемых покрытий, грунтовых поверхностей, газонов и т.п.);

- долей поверхностного стока, принимаемого (поступающего) в централизованную систему городской канализации;

- климатическими факторами.

Как по условиям образования, так и по степени загрязненности в составе компонентов поверхностных сточных вод различают:

- дождевой сток;

- талый сток;

- поливомоечные сточные воды,

- дренажные и инфильтрационные сточные воды.

В ряде случаев в централизованную ливневую систему водоотведения осуществляется прием условно-чистых производственных сточных вод, соответствующие по своему составу условиям приема в данную систему.

     1.1.3 Загрязнения сточных вод поселений

1.1.3.1 Загрязнения городских сточных вод

Сточные воды поселений загрязнены, прежде всего, в результате хозяйственно-бытовой деятельности населения. Также приблизительно 20-40% сточных вод поступает от абонентов, не относящихся к жилому фонду.

Основную массу веществ, присутствующих в сточных водах, составляют органические соединения. В сточной воде присутствуют сотни отдельных веществ, большая часть которых идентифицируется как белки, жиры и углеводы. Применительно к задачам очистки сточных вод содержание органических загрязнений измеряют количеством кислорода, расходуемого на их окисление в ходе проведения аналитического определения:

- в биохимическом процессе - величиной БПК. Используют показатели БПК5 и БПКполн, определяемые после 5 и 20 суток инкубации соответственно. На практике используют, как правило, показатель БПК5, однако нормирование производится в величинах БПКполн;

- в химическом процессе - величиной ХПК.

Соединения азота и фосфора определяют, как в формах минеральных соединений, так и в формах общего азота и общего фосфора (в отечественной практике очень редко).

Сточные воды поселений (как ГСВ, так и ПСВ) значительно загрязнены бактериями, вирусами, простейшими организмами, среди которых могут присутствовать возбудители опасных заболеваний.

Городские сточные воды содержат сотни соединений, из которых с технологической и экологической точек зрения, с учетом разбавления, значение имеют не более 30 (обобщенный перечень контролируемых на практике загрязнений сточных вод приведен в таблице 3.3 раздела 3). Результаты анализа фактических данных по загрязненности сточных вод приведены в разделе 1.3.8.

При, казалось бы, близких условиях происхождения не существует двух потоков ГСВ одинакового состава. Различия вызваны:

- приемом (или отсутствием приема) поверхностных сточных вод в систему канализации;

- уровнем благоустройства жилого фонда поселений;

- величиной удельного водопотребления;

- составом производственных сточных вод;

- интенсивностью инфильтрации в трубопроводы (либо эксфильтрации из трубопроводов);

- долей концентрированных потоков (завоз из выгребов автотранспортом, возвратные потоки от обработки осадка).

Важная расчетная величина - удельное количество загрязняющих веществ, поступающих от одного жителя (таблица 1.3) [23]. Этот показатель используют, в частности, при расчетах (когда достоверные фактические данные о сточной воде отсутствуют и известна только численность населения).

Таблица 1.3 - Загрязненность сточных вод из расчета по удельному количеству загрязняющих веществ, поступающих от одного жителя

Производительность очистных сооружений по поступающим органическим загрязнениям принято оценивать величиной эквивалентного числа жителей (ЭЧЖ). За ЭЧЖ принимается масса органического загрязнения по , равная 60 г О (формула расчета см.: радел 1.5). В ЕС эту характеристику используют для целей нормирования.

С понятием ЭЧЖ связана важная закономерность формирования нагрузки на ОС ГСВ: снижение расхода сточных вод, вызванное только экономией воды, не приводит к уменьшению нагрузки по загрязняющим веществам на ОС, а лишь к увеличению концентрации этих загрязнений. За 20-25 лет снижения притока на ОС ГСВ реальное снижение нагрузки по загрязнениям произошло только за счет закрытия промышленных предприятий в населенных пунктах.

Наряду с измеряемыми величинами загрязненности сточных вод, они характеризуются наличием грубодисперсных механических примесей: отбросов и песка. Их количество в сточных водах не измеряется ввиду практической невозможности адекватного пробоотбора. Количество этих загрязнений вынужденно определяется путем измерения их фактически уловленных объемов, что не включает в себя часть загрязнений, не задержанных на стадии процеживания и отделения песка.

Загрязняющие вещества хозяйственно-бытового происхождения, относимые к технологически нормируемым веществам (ТНВ), образуются не только в жилом секторе, а другие загрязняющие вещества (условно называемые в настоящем справочнике техногенными загрязнениями) - не только на производственных предприятиях. Данные анализа сточных вод от жилого сектора [24] показывают, что в их составе определяют весьма существенные концентрации нефтепродуктов (масла косметических средств), СПАВ, фенолов (в том числе и естественного происхождения).

Источниками поступления тяжелых металлов (микроэлементов - меди и цинка) в бытовые сточные воды является их потребление с пищей, а также в составе витаминов. Кроме того, цинк, медь, а также хром контактируют с водопроводной водой как материалы внутренних покрытий труб (цинк), составные части латуни (медь и цинк), из которой изготовлены смесители и различные другие устройства на внутренних сетях водоснабжения, а также внешние покрытия водоразборных устройств и других элементов (хром).

Также тяжелые металлы могут в существенных, относительно количествах, находится в водопроводной воде, что не противоречит санитарным нормам, которые на несколько порядков (по меди - в 1000 раз) выше данных ПДК. На практике повышенные концентрации таких веществ в питьевой воде обусловлены большей частью их естественным природным содержанием.

С природной водой в значительных количествах могут поступать такие вещества, как медь, цинк, марганец, алюминий, железо. Тяжелые металлы могут поступать в поверхностные источники с нарушенных и природных ландшафтов, особенно приуроченных к близкому залеганию коренных пород или жил. Содержание железа в подземных водах в значительных количествах характерно для большой части территории Российской Федерации.

Также существенные количества вышеописанных загрязняющих веществ попадают в сточные воды на микропредприятиях, занимающихся бытовым обслуживанием населения, в том числе в авторемонтных мастерских, прачечных, химчистках, медицинских и учебных учреждениях, на которых не могут быть применены методы локальной очистки.

И напротив, сточные воды очень многих абонентов, не относящихся к жилому фонду, в значительной степени формируются в основном в результате хозяйственно-бытовой деятельности, аналогичной жилому фонду.

Для сточных вод общесплавных и ливневых систем водоотведения (а при выраженной инфильтрации - и для бытовых систем водоотведения) различный вклад техногенных загрязнений обуславливается также приемом поверхностных сточных вод, которые не только содержат такие характерные для поверхностного стока загрязнения, как взвешенные вещества и нефтепродукты, но и могут содержать ряд металлов, обусловленный их повышенным содержанием (геохимический фон) в подземной (грунтовой и более глубоких подземных горизонтов) воде.

1.1.3.2 Загрязнения поверхностных сточных вод

Основными загрязняющими компонентами поверхностного стока, формирующегося на селитебных территориях поселений, являются продукты эрозии почвы, смываемые с газонов и открытых грунтовых поверхностей, пыль, бытовой мусор, вымываемые компоненты дорожных покрытий и строительных материалов, хранящихся на открытых складских площадках, а также нефтепродукты, попадающие на поверхность водосбора от автотранспорта и другой техники. Специфические загрязняющие компоненты выносятся поверхностным стоком, как правило, с территорий промышленных зон или попадают в него из приземной атмосферы.

В отдельных населенных пунктах, в особенности в курортных городах юга России, по причине недостаточного развития сети городской канализации в системы дождевой канализации осуществляется сброс хозяйственно-бытовых сточных вод.

В ПСВ могут попадать специфические загрязнения, смываемые с территорий, прилегающих к промышленным предприятиям (но им не принадлежащих), а также сточные воды ряда производств, не разрешенные без очистки к приему в дождевую систему водоотведения, такие как автохозяйства, автомойки, предприятия общественного питания и бытового обслуживания. В ряде поселений, там, где эти недопустимые практики получили распространение, а также при неудовлетворительном санитарном состоянии водосборных бассейнов уровень загрязненности ПСВ специфическими компонентами и по микробиологическим показателям приближается к показателям загрязнения, характерным для ГСВ.

Все загрязняющие вещества, присутствующие в поверхностном стоке поселений, разделяют на:

- минеральные и органические примеси естественного происхождения, образующиеся в результате абсорбции газов из атмосферы и при эрозии почвы, в том числе растворенные органические и минеральные вещества, а также грубодисперсные примеси (частицы песка, глины, гумуса);

- вещества техногенного происхождения в различном фазово-дисперсном состоянии: нефтепродукты, вымываемые компоненты дорожных покрытий, соединения тяжелых металлов, СПАВ и другие компоненты, перечень которых зависит от профиля предприятий местной промышленности;

- бактериальные загрязнения, поступающие в дождевую канализацию при неудовлетворительном санитарно-техническом состоянии территории и канализационных сетей.

Усредненные данные по удельному выносу естественных примесей с дождевым стоком с территории больших городов при плотности населения, близкой к 100 чел/га, а также средних и малых городов с современным уровнем благоустройства приведены в таблице 1.4 [25].

Таблица 1.4 - Удельный вынос загрязняющих веществ с городских территорий

Характерным и наиболее опасным для водных объектов является загрязнение поверхностных сточных вод нефтепродуктами, как правило, сорбированными на взвешенных веществах.

Разброс значений загрязненности ПСВ городских поселений по основным загрязняющим компонентам гораздо больше, чем у ГСВ, и может достигать двух порядков.

На загрязненность ПСВ в сторону понижения влияет приток инфильтрационных и дренажных вод (так называемый собственный расход коллектора). Эти воды, как правило, слабо загрязнены. По имеющейся информации, интенсивность этого притока такова, что в период дождей малой интенсивности он способен в несколько раз разбавлять загрязненные поверхностные воды [26]. Происхождение собственного расхода в значительной степени связано с дренированием утечек из системы водоснабжения.

     1.1.4 Специфика условий контроля расхода и загрязненности сточных вод

ГСВ характеризуются неравномерностью расхода и непредсказуемостью состава возможных загрязняющих веществ. Это затрудняет производственный контроль как предприятием-абонентом, так и организацией ВКХ.

Проблемы усложняются действием следующих объективных факторов:

- измерение относительно небольших расходов сточных вод весьма затруднительно. Это связано как с безнапорным характером движения сточной воды в трубопроводах, так и с наличием в сточных водах разного рода грубодисперсных загрязнений и источников биообрастаний, которые не дают возможности применять для учета сточных вод оборудование, используемое в водоснабжении. На рынке существуют приборы, в том числе электронные, способные (по декларации производителей) измерять небольшие расходы сточных вод в безнапорных трубопроводах. Но стоимость их очень высока, что при наличии нескольких выпусков очень затратно для абонента;

- очень большую проблему представляет адекватный пробоотбор при небольших расходах сточных вод, что связано с технической невозможностью (без использования автоматических пробоотборников) отобрать пробы из лотка канализационного колодца при недостаточном слое сточных вод. К сожалению, применение автоматических пробоотборников крайне редко, в том числе по причине их значительной стоимости;

- внутрисуточная динамика расхода и концентрации загрязнений.

Практически отсутствует возможность целенаправленного воздействия на состав сточных вод. В современной ситуации 75-85% их образуется в жилом секторе, на который не распространяются никакие регуляторные воздействия (за редким исключением возможных мер со стороны организации, эксплуатирующей многоквартирный дом, в случае засоров канализационных трубопроводов при наличии доказательств вины жильца). Современные бытовые сточные воды характеризуются ощутимыми концентрациями нефтепродуктов (1-3 мг/л), СПАВ, фенолов (как продуктов жизнедеятельности), цинка, меди и других веществ. За последнее десятилетие в несколько раз выросли концентрации СПАВ и фосфорных соединений (фосфатов) в результате их использования в качестве детергентов в быту.

Сбросы предприятий-абонентов регулируются рядом нормативных актов, предписывающим им соблюдать допустимые концентрации. Однако фактическое выполнение этих требований на практике не всегда может быть надежно проконтролировано. Ряд производств, являющихся непрерывными, может быть проконтролирован относительно легко (с учетом проблем отбора проб, описанных выше). Производства с прерывистым производственным циклом, к сожалению, часто обладают и пользуются техническими возможностями по уменьшению сбросов при проведении контрольного отбора проб. Известна также проблема недостаточной достоверности отчетности.

И тем более неконтролируемы моменты залповых сбросов, в особенности, когда со сточными водами сбрасываются жидкие отходы производства, осадки локальных очистных сооружений, некачественная продукция либо сырье.

В крупном населенном пункте на практике обнаружить виновного в залповом сбросе весьма затруднительно, а на уровне доказательств факта сброса для суда - многократно труднее.

Сверхнормативные сбросы могут фиксироваться путем применения специальных постов контроля сбросов с использованием автоматических пробоотборников и (или) автоматических анализаторов. Однако стоимость только оборудования для такого поста очень высока. Техническая рабочая группа не располагает информацией о наличии в Российской Федерации на выпусках абонентов таких постов, предназначенных для контроля со стороны организации, эксплуатирующей ЦСВ.

Возможности влияния на состав ПСВ, поступающих на очистку, весьма высоки. К таким возможностям, например, относятся:

- поддержание улиц города в порядке, своевременная уборка мусора с улиц, недопущение стихийных свалок;

- организационно-технические мероприятия, направленные на сокращение выноса примесей за счет организации регулярной уборки территории, поддержание городских магистралей и улиц в порядке, своевременный ремонт дорожных покрытий, а также ограждение зон озеленения бордюрами, исключающими смыв грунта во время интенсивных ливневых дождей, уборка мусора с дворовых территорий, недопущение стихийных свалок, организация уборки и вывоза снега с автомагистралей, стоянок автомобильного транспорта и т.д.;

- надлежащая вертикальная планировка, препятствующая смыванию грунта на тротуары и проезжие части города;

- недопущение разливов автомобильного топлива и масла.

Но эти возможности находятся вне сферы компетенции организаций, эксплуатирующих ЦСВ.

Однако они могут влиять на сбросы ПСВ от территорий промышленных предприятий, путем своевременного контроля сточных вод, выявления подключений сброса промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод в дождевую сеть. Но это очень трудоемкая работа, требующая наличия специального оборудования для телеинспекции сетей для выявления незаконных врезок.

С учетом изложенного следует констатировать следующее:

- возможности организаций, эксплуатирующих ЦСВ, влиять на состав сырья, поступающего на обработку (т.е. сточных вод), весьма и весьма ограничены;

- состав сточных вод имеет вероятностный характер, особенно поверхностных сточных вод, концентрации основных загрязняющих компонентов в которых изменяются в течение одного дождя от максимально возможных до нуля. Любые величины, принимаемые для расчетов сооружений, должны иметь вероятностную оценку (процент обеспеченности данной величины).

     1.1.5 Неравномерность образования ГСВ

Понятие неравномерности образования относят только к ГСВ, так как расход ПСВ описывается иными, вероятностными, закономерностями, связанными с атмосферными явлениями.

Приток сточных вод в значительной степени неравномерен, что отражает суточный и сезонный ритм жизни населения и работы промышленности. Неравномерность выражается как часовая (в течение суток) и суточная (в течение года). Часовая неравномерность, выражаемая часовым коэффициентом неравномерности (); увеличивается при снижении удельного водопотребления в результате мер экономии воды водоканалом и населением.

Чем меньше населенный пункт и короче канализационная сеть, тем более выражены суточные колебания притока сточных вод на ОС ГСВ (выше ).

Основные причины суточной неравномерности в течение года:

- сезонные изменения численности населенных пунктов (отток населения из городов, приток в курортные зоны);

- резкие увеличения поступления ливневых вод в периоды сильных ливней и снеготаяния.

Дни с максимальными притоками сточных вод в централизованную систему водоотведения ГСВ, как правило, приходятся на осенний сезон, когда на фоне устойчивого увеличения ежедневного притока бытовых сточных вод нередки затяжные дожди, либо на период весеннего снеготаяния.

Применительно к ПСВ неравномерность поступления стоков в систему водоотведения настолько велика, что имеет определяющее значение, как при расчете сети дождевой канализации, так и сооружений очистки. В большинстве случаев весь объем поверхностных сточных вод в период выпадения ливневых или затяжных малоинтенсивных дождей не может быть направлен на очистку по технико-экономическим соображениям.

Согласно СП 32.13330-2012 [27]* на очистные сооружения должна отводиться наиболее загрязненная часть поверхностного стока, которая образуется в периоды выпадения дождей, таяния снега и от мойки дорожных покрытий в количестве не менее 70% годового объема стока для селитебных территорий и площадок предприятий, близких к ним по загрязненности, и всего объема стока с площадок предприятий, территория которых может быть загрязнена специфическими веществами с токсичными свойствами или значительным количеством органических веществ.

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

           

Обязательным элементом сооружений очистки ПСВ являющие аккумулирующие резервуары, выполняющие функции не только накопления стока, но и его усреднения и частично - осветления.

Поверхностные сточные воды с территорий промышленных зон, строительных площадок, складских хозяйств, автохозяйств, а также особо загрязненных участков, расположенных на селитебных территориях поселений (бензозаправочные станции, автостоянки, автобусные станции, торговые и торгово-логистические комплексы и др.), перед сбросом в централизованные системы водоотведения ГСВ или ПСВ должны подвергаться очистке на локальных очистных сооружениях.

     1.2 Очистка сточных вод ЦСВ населенных пунктов
     

     1.2.1 Задачи и методы очистки сточных вод

Подотрасль очистки сточных вод возникла в России в конце XIX - начале XX века практически одновременно с системами канализации.

Представления о том, почему и до какой степени надо чистить сточные воды поселений, в последние 120 лет неоднократно изменялись. Всегда в его основе лежало представление о необходимости защиты водных объектов от загрязнения, однако цели и направления этой защиты последовательно расширялись по мере углубления знаний о процессах в водных объектах и о составе сточных вод. Изначально, как уже сказано, преследовалась в основном цель защиты источника питьевого водоснабжения, поэтому в начале развития отрасли, во второй половине XIX века, под загрязнениями подразумевали оседающие органические вещества, для удаления которых были разработаны отстойники различных конструкций, затем, с начала XX века, - также и органические загрязнения. Практически сразу универсальным методом их удаления стала биологическая очистка (так называемая вторичная, после первичной - в отстойниках), которая, начав развиваться как метод естественной очистки (поля фильтрации, биопруды), быстро трансформировалась в искусственный процесс. Технологии очистки в аэротенках (с помощью активного ила - свободно плаваюнещего сообщества микроорганизмов, формирующего флокулы) и в биофильтрах (с помощью прикрепленной биопленки) были разработаны практически одновременно. Однако вначале преимущественное развитие (особенно в СССР) получали щебеночные биофильтры как более простые сооружения, не требующие специального оборудования (воздуходувных агрегатов и аэраторов). На уровне вплоть до малых и небольших ОС ГВС (в терминологии таблицы 1.18) эти сооружения были преимущественно распространены вплоть до 1970-х годов и на сегодняшний день эксплуатируются на очень многих объектах.

На всех объектах очистки ГСВ, построенных в тот период, используется классический набор сооружений механической очистки, включающий в себя процеживание, удаление песка и первичное отстаивание.

Следующей задачей, которая стала решаться (но не везде: в Европе она не ставилась до конца XX века), было обеззараживание сточных вод, которое на практике было тождественно их хлорированию.

На всем протяжении этого периода развития подотрасли очень большое воздействие на нее оказывала санитарно-гигиеническая наука.

Во второй половине XX века подотрасль начала развиваться и как природоохранная, а не только санитарная. В 1960-1970-е годы на фоне массового строительства водохранилищ была осознана проблема негативного влияния на водные объекты азота и фосфора (так называемых биогенных элементов). Это привело к бурному развитию технологий, направленных на их удаление, а затем к промышленному внедрению этих методов.

Одновременно с развитием методов очистки сточных вод возникла задача обработки осадка. В первые десятилетия развития подотрасли она решалась использованием иловых площадок, затем, с ростом масштабов очистных сооружений, возникла необходимость в более быстром и эффективном сокращении объема осадка, что привело к созданию аппаратов механического обезвоживания. Нестабильные свойства осадка, склонность к быстрому загниванию потребовали развития методов стабилизации (обеспечения стабильности осадка при хранении и использовании). Стремление уменьшить объемы удаляемого осадка привело к развитию технологий термической обработки (сушка, сжигание и др.).

За рубежом в последние годы основное направление совершенствования ОС ЦСВ в настоящее время находится не в экстенсивной (повышение качества очистки и расширение перечня гарантированно удаляемых загрязнений), а в интенсивной плоскости и прежде всего заключается во внедрении технологий, направленных на энерго- и ресурсоэффективность. Происходит кардинальная смена парадигмы ОС ЦСВ - с переходом от задачи очистки (уничтожения загрязнений) к задаче рекуперации всех компонентов сточных вод, при сохранении эффективности очистки. Прежде всего, этот подход направлен на энергетическую сферу, на использование веществ, выделенных из сточных вод, для получения энергии. По ряду причин, главная из которых - объективное отсутствие в РФ стимулов для развития альтернативной энергетики, а также из-за обилия нерешенных задач в части очистки сточных вод, данное направление модернизации ОС ЦСВ в России практически не развивается.

Таким образом, современная инженерная наука и практика различают следующие задачи, решаемые подотраслью очистки городских сточных вод, обеспеченные специально разработанными технологиями и методами расчета:

- удаление грубодисперсных примесей, песка, плавающих веществ;

- удаление органических загрязнений (без выделения индивидуальных веществ);

- удаление соединений азота и фосфора;

- обеззараживание очищенных вод;

- обработка осадков сточных вод с целью получения побочной продукции (биогаза, органического удобрения, почвогрунта, рекультиванта и т.п.) или практически неопасного или малоопасного отхода, предназначенного для размещения в окружающей среде.

Нерешенность одной или нескольких из этих задач на конкретных ОС формирует экологические проблемы, связанные с данным объектом.

Закономерности специальной очистки ГСВ от тяжелых металлов, других специфических загрязнений детально не исследовались, и данная задача на практике не решалась.

Начиная с 70-х годов XX века активно изучается проблема тяжелых металлов, затем токсичных органических веществ, однако в основном применительно к осадкам сточных вод, где могут накапливаться эти вещества, выделяемые в процессе очистки. Результатом этих исследований явились как технологические, так и административные решения в этой сфере. Применительно к сточным водам поселений не были разработаны и не применяются специфические технические решения для дополнительного снижения концентраций тяжелых металлов и специфических органических соединений. За рубежом эта ситуация не рассматривается как проблема, требующая решения: эффективность биологической очистки по удалению тяжелых металлов, как правило, признается достаточной. В результате сбросы остаточных концентраций тяжелых металлов со сточными водами поселений контролируются, а также во многих странах подлежат оплате, но не нормируются.

В XXI веке большое внимание уделяется воздействию гормональных и лекарственных препаратов на высшие водные организмы и (через попадание в водозаборы) на организм человека. Однако эти исследования пока что не получили технологического развития применительно к сточным водам поселений.

Проблема поверхностных сточных вод в разных странах решалась по-разному. В Европе исторически развивалась общесплавная система водоотведения со сбором всех видов сточных вод в одну систему. Это также было связано с тем, что в XIX веке в Европе решалась только задача отведения сточных вод из города и защиты источников питьевого водоснабжения (путем сброса сточных вод ниже по течению).

В России, где строительство систем канализации началось существенно позднее, были приняты во внимание недостатки общесплавных систем (существенно большие диаметры коллекторной сети, гораздо более неравномерная нагрузка на очистные сооружения и др.), и развитие пошло по пути создания раздельных и полураздельных систем водоотведения. В первую очередь создавались системы отведения городских сточных вод и сразу - сооружения их очистки.

Проблема очистки поверхностных сточных вод до начала 1970-х годов игнорировалась. Общая тенденция развития водоохранной деятельности в нашей стране была направлена преимущественно на сокращение сброса загрязняющих веществ с ГСВ, тогда как ПСВ, образующиеся на территории поселений, относили к категории условно чистых, и их влияние на качество воды водных объектов практически не учитывалось. Основной задачей считалось их отведение во избежание подтопления пониженных территорий жилой застройки и предприятий. Строительство централизованных систем дождевой (ливневой) канализации предусматривалось преимущественно в крупных и средних городах. Выпуск ПСВ в водные объекты проводился без очистки и запрещался на участках водоемов, специально отведенных для отдыха населения.

Первые нормативные требования на строительство очистных сооружений для поверхностного стока были сформулированы только в 1975 году в Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами (в этой редакции не действуют на настоящий момент). С этого момента началось массовое проектирование и строительство сооружений по очистке поверхностных сточных вод.

Однако на сегодняшний день очистке подвергается не более 10% годового объема поверхностного стока, организованно отводимого с территории поселений. Наиболее развита система отведения и очистки поверхностного стока в г.Москве, однако и там существующие очистные сооружения принимают поверхностный сток с 35% канализованной территории города.

Технологически задачи очистки поверхностных сточных вод последовательно развивались от удаления плавающих веществ к очистке от взвешенных и органических загрязнений, прежде всего нефтепродуктов. Удаление фосфатов там, где это актуально, производят с помощью реагентов-коагулянтов, которые также интенсифицируют удаление взвешенных веществ. Освоение технологий с биоплато позволяет (в теплый период) удалять азот там, где это актуально. С помощью УФ-установок возможно решать задачу обеззараживания ПСВ.

     1.2.2 Специфика терминологии подотрасли применительно к описанию НДТ

Сопоставление терминологии очистки сточных вод и терминов описания производственных процессов приведено в таблице 1.5.

Таблица 1.5 - Место основных процессов отрасли в терминологии НДТ

     
     

     1.2.3 Технологические и экологические аспекты развития подотрасли очистки сточных вод в СССР и России

В середине 1970-х годов подотрасль очистки сточных вод в СССР, несмотря на чрезвычайно низкую доступность специализированного оборудования, занимала по результатам своей работы одно из лидирующих мест в мире. Практически все города были оснащены сооружениями биологической очистки. Разработки отечественных специалистов позволили решать задачи очистки с минимальным объемом сооружений и капитальных вложений.

Начиная с этого периода, развитие подотрасли на значительный период времени было направлено по пути углубления очистки от взвешенных веществ. Значительные средства вкладывались в сооружения доочистки сточных вод, создававшиеся на базе зернистых фильтров. Стадия доочистки позволяла повысить эффективность очистки сточных вод от взвешенных веществ и органических соединений (БПК) всего на несколько процентов при стоимости сооружений и их эксплуатации до половины затрат на основной процесс очистки. Большинство построенных в тот период сооружений доочистки в настоящее время не работают или работают неэффективно (см.: раздел 3).

При этом до середины 1990-х годов решение актуальной задачи удаления азота и фосфора практически игнорировалось (несмотря на серьезный уровень проведенных в 1980-е годы исследований), тогда как за рубежом уже со второй половины 1970-х годов технологии удаления азота и фосфора активно применялись при создании ОС ГСВ. Следует отметить, что задача создания сооружений доочистки ГСВ от взвешенных веществ и органических соединений, определяемых показателем БПК, не столь актуальна для промышленно развитых зарубежных стран и на сегодняшний день.

Однако, пожалуй, важнейшее влияние на развитие подотрасли оказало фактическое распространение на сбросы сточных вод требований по соблюдению ПДК для водных объектов рыбохозяйственного назначения. Важно отметить, что данные ПДК были разработаны для оценки состояния водных объектов, но никак не для нормирования сбросов сточных вод. Нормативы этих ПДК едины для всей территории Российской Федерации, и их применение не зависит от природно-климатических, геохимических, гидрохимических и гидрологических особенностей водоемов. Это приводит к тому, что действие данных ПДК распространяется на водные объекты, в которых естественные фоновые концентрации веществ могут превышать установленный ПДК в десятки раз.

При разработке ПДК проблема их технической достижимости в процессах очистки в принципе не рассматривалась.

Учитывая отсутствие технологий достижения большей части этих требований и очень высокую стоимость достижения большинства остальных, переход к новой системе требований привел к развитию многих негативных процессов, в частности:

- дезориентация подотрасли в части ориентиров развития. В этом качестве в виде одинаковых по значимости задач предъявлялись, например, удаление соединений азота и тяжелых металлов, тогда как на практике никаких мер по удалению тяжелых металлов никогда и нигде не предпринималось в связи с отсутствием специальных технологий;

- массовому развитию тенденции к искажению фактических данных о загрязненности сбрасываемой воды, начиная с показателей проектов, которые не согласовывались без декларации невыполнимого соблюдения и заканчивая искажением данных химико-аналитического контроля работы сооружений;

- сокращение притока частных инвестиций в подотрасль при столь шатких условиях работы.

Введение системы оплаты за сбросы и в особенности Методики исчисления размера вреда, причиненного водным объектам вследствие нарушения водного законодательства [28] создало условия, при которых любым работающим не только по проекту, но и лучше проекта ОС ЦСВ можно вменить необходимость оплаты компенсации вреда на суммы, многократно превышающие годовой доход организации ВКХ от этого вида деятельности.

Требование очищать стоки до величин концентраций показателей ниже аналогичных естественных фоновых значений приводит к ситуации, когда стоки с более низким содержанием загрязняющих веществ, чем в водном объекте, все равно рассматриваются как недостаточно очищенные, к таким предприятиям выдвигаются требования по внесению сверхнормативной платы и предъявляются многомиллионные требования о возмещении вреда окружающей среде без доказательства причинения самого факта вреда, а только на основе отчетности самого предприятия.

Примерно такая же ситуация возникла в сфере очистки ПСВ. Вместо создания большего количества объектов очистки, обеспечивающих удаление основной массы загрязнений, требование соблюдения ПДК загрязняющих веществ на выпуске очищенных сточных вод в водный объект сформировали тенденцию строительства немногочисленных технически сложных, дорогостоящих в строительстве и эксплуатации очистных сооружений с многоступенчатой технологической схемой очистки, ориентированных на достижение нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного назначения.

В целом нереалистичная система нормирования существенно затормозила модернизацию очистных сооружений подотрасли, препятствовала притоку инвестиций в нее и тем самым нанесла значительный ущерб состоянию водных объектов.

Настоящий справочник как элемент системы технологического нормирования сбросов в рамках реформы, проводимой Правительством Российской Федерации в этой сфере, призван создать обоснованную базу для реалистичного нормирования, что позволит предотвратить нерациональные затраты для бюджетов всех уровней, предсказуемые условия работы для инвесторов. Результатом этого должно явиться максимально возможное в сложившихся условиях уменьшение негативного воздействия на окружающую среду от объектов подотрасли.

Утвержденный в 2015 г. ИТС 10-2015 [11] сыграл важную роль в переходе отрасли на систему технологического нормирования. Его концепция, изложенная в разделе 4.1 настоящего справочника НДТ, легла в основу нормы Закона N 225-ФЗ от 29.07.2017 [8]. В редакции данного ФЗ часть 5 статьи 23 Федерального Закона от 10 января 2002 года N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды" [1] установила, что для объектов централизованных систем водоотведения поселений или городских округов, отнесенных к объектам I категории, комплексным экологическим разрешением устанавливаются технологические нормативы на основе технологических показателей наилучших доступных технологий в сфере очистки сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений или городских округов, установленных Правительством Российской Федерации на основе информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям в сфере очистки сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений или городских округов с учетом мощности очистных сооружений централизованных систем водоотведения поселений или городских округов, а также категорий водных объектов или их частей, в которые осуществляется сброс сточных вод.

Правила отнесения водных объектов к категориям водных объектов для целей установления технологических показателей наилучших доступных технологий в сфере очистки сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений или городских округов, разработанные во исполненение указанной статьи, утверждены постановлением Правительством Российской Федерации от 26 октября 2019 г. N 1379 [29].

Также Закон N 225 ввел в статье 16.3 Закона N 7-ФЗ [1] понятие технологически нормируемых веществ (ТНВ) - загрязняющих веществ, относящихся к веществам, для которых устанавливаются технологические показатели наилучших доступных технологий в сфере очистки сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений или городских округов. Для веществ, не относящихся к ТНВ, Закон N 225 ввел в статью 23 Закона N 7-ФЗ [1] положение, что для объектов централизованных систем водоотведения поселений или городских округов в отношении загрязняющих веществ, не относящихся к технологически нормируемым веществам, нормативы допустимых сбросов устанавливаются комплексным экологическим разрешением или рассчитываются при подаче декларации о воздействии на окружающую среду в целях расчета нормативов состава сточных вод абонента. Т.е. данные нормативы не должны соблюдаться объектом ЦСВП. Вследствие данного положения отрасль централизованного водоотведения регулируется по двум принципам: технологического нормирования (для ТНВ) и по нормативам допустимого воздействия (для остальных веществ, которые будут обнаружены в сбрасываемой сточной воде объекта в результате процедуры инвентаризации).

Проведенный анализ последствий этого решения позволяет сделать вывод, что это является отступлением от принципа технологического нормирования, т.к. многие нормативы по составу сточных вод, рассчитываемые на основе нормативов допустимого сброса по веществам, не относящихся к ТНВ, будут технически невыполнимы для абонентов ЦСВП.

     1.3 Роль подотрасли в защите водных объектов от негативного воздействия поселений на водные объекты

По данным Минприроды России (Доклад о состоянии и об охране окружающей среды в Российской Федерации в 2017 году [30]), в 2017 году в результате вида экономической деятельности "водоснабжение, водоотведение, организация сбора и утилизации отходов, деятельность по ликвидации загрязнений" образовалось 9233,13 млн м сточных вод, или 21,7% от общего сброса сточных вод. По данным Минприроды России, 86,74% общего объема сточных вод данного вида деятельности относятся к нормативно чистым.

     

Рис.1.1 - Данные Минприроды России по структуре сточных вод (по [30])

Соответственно, по этим данным 1224,3 млн м сточных вод по всей России признаны в данном отчете загрязненными. Учитывая, что также по данным Минприроды России только в 16 субъектах РФ в бассейне реки Волги предприятиями ЖКХ сбрасывается 3174,7 млн. м загрязненных сточных вод, и задачей федерального проекта "Оздоровление Волги" является сокращение этого годового объема на 2120 млн м, информацию в отчете Минприроды за 2017 год нельзя считать корректной. Так, по данным анализа состояния очистных сооружений в 31 субъекте Федерации в бассейне Волги, только 6 из 136 технически способны очищать сточные воды до уровня технологических показателей НДТ, даже не до НДС.

Негативное воздействие на водные объекты оказывают населенные пункты в результате жизнедеятельности их населения и работы организаций, образующих сточные воды. При этом ОС ЦСВ сами не образуют практически никаких загрязнений. Технологический процесс на них (подробнее см. раздел 2) не приводит к образованию новых сточных вод и отходов, а лишь концентрирует и трансформирует уже содержащиеся в поступающем потоке загрязняющие вещества. Согласно проектам, технологический процесс представляет собой преобразование (рекуперацию) сточных вод в потоки веществ, безвредные для окружающей среды и (или) используемые в различных отраслях хозяйства. Таким образом, ОС ЦСВ имеют водоохранное значение, что закреплено в Водном кодексе Российской Федерации, а не представляют экологическую опасность.

Потенциальная экологическая опасность ОС ЦСВ (прежде всего - ОС ГСВ) возникает при реализации рисков нарушения технологического процесса, в том числе в результате аварий. Также на практике из-за проблем с утилизацией осадка они становятся отходами, часто накапливаются на иловых площадках, загрязняя окружающую среду.

     1.4 Информация по подотрасли
     

     1.4.1 Общие сведения о предприятиях подотрасли

Расположение и масштабы подотрасли соответствуют расположению и численности населенных пунктов в Российской Федерации.

По состоянию на 01.01.2015 (Росстат. Распределение муниципальных учреждений по типам муниципальных образований на 1 января 2014 года) в Российской Федерации насчитывалось: городских округов - 535, поселений городских - 1644, поселений сельских - 18654. Согласно законодательству, понятие "поселение" не тождественно понятию "населенный пункт". "Поселение" - это не градостроительная, а управленческая единица. Применительно к городским поселениям это понятие совпадает, к сельским - нет. Поселение часто включает в себя несколько населенных пунктов.

Однако количество существующих ЦСВ и их очистных сооружений (ОС ЦСВ) далеко не тождественно количеству населенных пунктов, относящих к этим категориям по следующим причинам:

- значительная часть средних и малых сельских поселений (за исключением недавно созданных, представляющих собой коттеджные поселки с ЦСВ) не имеет централизованных систем водоотведения;

- значительная часть поселений имеет ЦСВ только для смеси бытовых и производственных сточных вод (так называемая раздельная система водоотведения), при этом поверхностные стоки отводятся по рельефу, без применения ЦСВ;

- значительная часть ЦСВ поверхностного стока не имеет сооружений очистки, сброс стока осуществляется непосредственно в водные объекты, без очистки.

Кроме того, не все города и поселки городского типа имеют ЦСВ для отведения городских сточных вод. По данным за 2008 год, к ним относились 29 городов (около 3% общего их числа в стране). В их числе были 5 городов в Республике Саха (Якутия), 3 города в Новосибирской области, по 2 города в Калужской, Костромской, Курганской областях, Республике Тыва и Красноярском крае, по 1 городу в Пермском и Алтайском краях, Брянской, Воронежской, Архангельской, Астраханской, Пензенской, Ульяновской, Свердловской, Омской, Читинской областях. Кроме того, еще 273 поселка городского типа (20% от общего числа в Российской Федерации) не располагали ЦСВ.

Данные Росстата по канализованию населенных пунктов и по очистным сооружениям приведены в таблице 1.6. Как следует из данной таблицы, число не имеющих ЦСВ городов сократилось до 2%, что соответствует 22 городам.

Таблица 1.6 - Статистические данные по количеству ЦСВ

Примечание - в масштабах страны производительность сооружений биологической очистки не может быть значительно выше, чем у сооружений механической очистки, как приведено в цитируемых данных.

Согласно данным статистики, общее количество ЦСВ составляет 9214 единиц (данные 2014 года, аналогичные более поздние данные отсутствуют).

Данные по количеству ОС ЦСВ отсутствуют, но номинально оно должно быть близко к количеству ЦСВ и составлять около 9 тыс. При проектной производительности 58,019 млн м/сут средняя проектная производительность одной ЦСВ составляет около 6450 м/сут, а средний приток - около 2900 м/сут.

Следует отметить, что существенная недогрузка очистных сооружений на практике далеко не всегда означает комфортные условия эксплуатации и наличие резерва мощности. По данным членов технической рабочей группы, значительная часть ОС сельских поселений и поселков городского типа находится в неудовлетворительном состоянии, а часть полностью вышла из строя. На многих более крупных ОС часть линий очистки выведена из эксплуатации из-за неудовлетворительного технического состояния. Кроме того, проектная производительность в подавляющем числе ситуаций относится к возможности сооружений осуществлять задачу удаления органических загрязнений, тогда как проведение очистки от биогенных элементов требует примерно в 2 раза большего времени обработки. Также существенно, что сокращение расхода сточных вод (см. ниже), имевшее место в последние 25 лет, не означало пропорционального сокращения нагрузки по загрязнениям, в большей степени определяющим время обработки сточной воды.

Таким образом, средняя нагрузка в 50% от проектной мощности (см.: таблица 1.6) лишь показывает некоторую вероятность реконструкции данных сооружений с переводом на новые технологии, без строительства дополнительных объемов емкостей.

Информация по количеству объектов очистки ПСВ населенных пунктов весьма незначительна, что в целом отражает ситуацию по стране. Информация по существующим объектам в ходе сбора анкет была получена только от Москвы и Санкт-Петербурга. По экспертному мнению, очистные сооружения ПСВ от селитебных территорий существуют (как специализированные инженерные объекты) практически только в крупных городах.

Тем не менее в Москве на общее число водовыпусков (около 1400 ед.) приходится немногим более 160 ОС. Общая площадь водосбора, сточные воды с которой очищаются хотя бы в самых простых сооружениях (пруды, щитовые загрязнения), не превышает 50 тыс. га, тогда как только площадь автодорог в пределах Садового кольца превышает 700 тыс. га.

В г.Санкт-Петербурге, где вся неисторическая часть застройки (а также и Васильевский остров) канализована по раздельной схеме, по состоянию на 1 августа 2019 года на 333 дождевых выпуска без очистки (не считая 731 дождеприемник) 1038 в водные объекты имеется 7 ОСПС, из которых 6 созданы за последние 25 лет. Они очищают около 3,3% ПСВ, поступающих в ливневую централизованную систему водоотведения.

На настоящий момент критерий отнесения установлен постановлением Правительством Российской Федерации от 28.09.2015 N 1029 "Об утверждении критериев отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий" [19] к I категории объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду отнесены объекты очистки сточных вод централизованных систем водоотведения (канализации) с объемом отводимых сточных вод 20 тыс. куб. м и более в сутки, что примерно соответствует численности населения свыше 50 тыс. человек (т.е. средние городам и выше по численности), основное внимание в данном справочнике посвящено этой группе населенных пунктов.

Общее количество объектов, которые должны быть отнесены к 1-й категории, составляет не более 600 (с учетом того, что ряд городов имеет более одного ОС ГСВ с объемом отводимых сточных вод 20 тыс. м и более в сутки, а также с учетом немногочисленных ОС ПСВ, удовлетворяющих этим условиям).

Оценочные данные по общему количеству объектов в отрасли, имеющих право добровольно присоединиться к нормированию по технологическим показателям (согласно пункту 12 статьи 31.1 Федерального закона от 21.07.2014 N 219-ФЗ (с изм. от 29.12.2014) "О внесении изменений в Федеральный закон "Об охране окружающей среды" и отдельные законодательные акты Российской Федерации" [32]*).

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

           

Общее количество ЦСВ, по данным Росстата, составляет свыше 8 тыс. объектов. Однако подавляющее большинство сельских населенных пунктов не имеет ЦСВ, таким образом, данное количество имеет существенный резерв роста. Столь большое количество объектов, которые имеют право переходить на получение комплексного разрешения, создаст проблемы, которые могут быть разрешены разработкой и включением в законодательство норм общего действия (НОД) для такого рода объектов, т.е. общеприменимых обязательных требований, не связанных с получением индивидуальных комплексных разрешений.

     1.4.2 Организационные и экономические основы работы подотрасли. Экономические показатели предприятий отрасли

Обычно эксплуатация всего водопроводно-канализационного хозяйства (ВКХ) осуществляется единой организацией, которая традиционно называется водоканалом. В отдельных случаях очистка сточных вод происходит на самостоятельных от водоканалов предприятиях, принимающих сточные воды на очистку либо по договору с организацией, эксплуатирующей ЦСВ, либо по отдельным договорам с абонентами. В ряде случаев эксплуатацией систем ЦСВ и очисткой стоков занимаются предприятия, не относящиеся к сектору ЖКХ.

Большая часть организаций, эксплуатирующих ОС ЦСВ находится в муниципальной собственности (в хозяйственном ведении МУП, учрежденных муниципалитетом, в составе имущества ВКХ). Часть объектов ОС ЦСВ была приватизирована и принадлежит частным компаниям. Часть крупных объектов управляется частными операторами по договорам аренды и концессии.

Существующая система отношений между муниципалитетами и водоканалами во многих случаях не способствует развитию отрасли. Основные фонды предприятий ВКХ до 1990-х годов были сформированы за счет средств местного и государственного бюджетов (кроме тех, которые принадлежали крупным предприятиям), а большинство организаций ВКХ входило в структуры метеных органов исполнительной власти. В последующий период, несмотря на то, что задачи этих организаций и их финансовые возможности практически никак не изменились, существование водоканалов в форме МУП привело к иллюзии их отдельного функционирования относительно городов, которые они обслуживают. В результате требования по улучшению качества очистки предъявляются не руководству населенных пунктов, в которых образуются сточные воды и которым принадлежат основные фонды, а водоканалам (МУП) как якобы самостоятельным организациям, при этом загрязнителям водных объектов. Такая подмена адресата претензий, в том числе и обоснованных, многократно снижает их эффективность, сводя результаты к составлению планов, не обеспеченных финансированием.

В качестве инструмента реформы отрасли в настоящее время реализуется постепенный переход к управлению организациями ВКХ на основе концессий (и подобным взаимно ответственным схемам отношений муниципалитетов и отраслевого бизнеса). Однако реализацию этих схем сдерживают недостижимые требования к сбросам сточных вод и риски претензий по возмещению вреда водным объектам, в размере, превышающем годовой доход от работы объекта. Для зарубежных компаний практически невозможно инвестировать средства на таких условиях. Два единственных (при этом технически и экономически удачных) прецедента крупных зарубежных инвестиций в ОС ЦСВ (ОС районов Южное Бутово и Зеленоград г.Москвы) стали возможными только в рамках внутреннего соглашения с водоканалом, который сохранил за собой ответственность перед контролирующими органами за сброс очищенных сточных вод.

Завершение формирования нормативной базу по переходу отрасли на технологическое нормирование в части ТНВ, создаст достаточную основу для исключения непредсказуемых рисков для хозяйствующих субъектов по данным веществам. С другой стороны, предусмотренное Законом N 225-ФЗ нормирование прочих веществ на основе нормативов допустимого сброса (НДС), в отсутствии в законодательстве понятия разрешенных сбросов для таких объектов, создало благоприятную основу для применения к организациям, эксплуатирующим ЦСВП, Методики исчисления размера вреда, причиненного водным объектам вследствие нарушения водного законодательства, утвержденной приказом Минприроды России от 13 апреля 2009 г. N 87, т.к. по ряду веществ (см. раздел 3) соблюдение в очищенном стоке в принципе невозможно. Опыт практического применения этих норм на момент утверждения настоящего справочника получен не был.

Экономическая основа отрасли - получение организациями ВКХ оплаты за свои услуги от абонентов по тарифу за поданную водопроводную воду и принятые сточные воды. Размер тарифа жестко контролируется территориальными органами Федеральной антимонопольной службы. Тариф может включать в себя инвестиционную компоненту, но при этом общая величина тарифа не может превышать прошлогоднюю больше, чем на установленный Правительством индекс. Увеличение тарифа на услуги водоснабжения и водоотведения, как правило, не превышает инфляцию. При этом значительная часть ежегодного роста тарифа теряется за счет более существенного роста тарифов на энергоносители, удорожания нерегулируемых статей затрат (реагенты, оборудование и др.), введение новых платежей, а также за счет продолжающегося ежегодного снижения водопотребления и водоотведения. Поскольку доля переменных затрат, прямо зависящих от расхода воды, в организациях ВКХ не превышает 40%, то при снижении расхода, например, на 4%, только для компенсации этого (без учета инфляционного фактора) необходимо повысить тариф на 2,5-3%. В результате действия данных факторов средства, которыми располагают организации ВКХ, в реальном выражении сокращаются от года к году.

Для предприятий ВКХ снижение потребления воды не только приводит к уменьшению дохода, но и неизбежно требует дополнительных вложений на замену силового и технологического оборудования, мощности которого становятся избыточными, перекладку трубопроводов водоснабжения с уменьшением диаметра труб для борьбы с застоем воды в сетях. Однако из-за применения экономически необоснованного тарифа в отрасли средств на обеспечение энергоэффективности практически нет.

В результате действия всех описанных факторов, убыточными, по данным Российской ассоциации водоснабжения и водоотведения, являются более 75% организаций ВКХ.

Дополнительно к тарифу организации ВКХ имеют право выставлять абонентам компенсационную плату за негативное воздействие на сооружения ЦСВ и за сброс загрязняющих веществ в водные объекты (последний платеж - абонентам, сбрасывающим менее 200 м/сут, крупные абоненты должны вносить этот платеж в бюджет).

В общей себестоимости услуги водоотведения собственно очистка сточных вод (включая обработку осадка), в большинстве случаев занимает не более 30-40%, остальные средства расходуются на эксплуатацию сетей и насосных станций водоотведения.

Величина стоимости услуг водоотведения (по сети городских сточных вод) в разных поселениях существенно различается. Некоторые данные (информация Российской ассоциации водоснабжения и водоотведения) приведены в таблице 1.7.

Таблица 1.7 - Средняя стоимость услуги водоотведения по федеральным округам и некоторым регионам Российской Федерации (за 2-е полугодие 2017 г.)

Как видно из таблицы 1.7, величина тарифов даже по соседним и близким к друг к другу по природным и экономическим условиям округам может различаться в несколько раз. Это вызвано тем, что тарифное регулирование происходило "от достигнутого" уровня, принципы технологического обоснования тарифа для достижения необходимого качества услуг не применяются.

Процесс очистки сточных вод не является производством товара, а является услугой, оказываемой абонентам ЦСВ по очистке их сточных вод. При этом абонент оплачивает данную услугу исходя из фактических затрат организации, эксплуатирующей ОС ЦСВ и фактически применяемых технологий, т.е., если на ОС ЦСВ используется примитивная, малоэффективная, но при этом и малозатратная технология (либо вообще отсутствует очистка), то стоимость этой услуги для абонента окажется предельно низкой (нулевой), а если производится глубокая очистка сточных вод, переработка и утилизация осадка, то стоимость услуг для абонента будет максимальной. В аналогичной ситуации, применительно к свободной рыночной ситуации, услуги или товары ненадлежащего качества (не обеспечивающие безопасность окружающей среды) были бы запрещены, но в сфере услуг водоотведения такой подход не применим. Поскольку сфера услуг ЦСВ не является рыночной, а относится к естественным монополиям, то интересы потребителя в этой сфере призвана защищать Федеральная антимонопольная служба. Однако в своей деятельности они руководствуются не обязательностью обеспечения требований по глубокой очистке, а лишь поддержанием работоспособности регулируемых объектов при соблюдении предельных индексов роста тарифов. Тенденция такого развития негативна - отсутствие очистки при минимальном тарифе. Таким образом, к сожалению, регулирование данной сферы разбалансировано: предъявление одними госорганами требований к качеству услуги в виде жестких требований к сбросу очищенных сточных вод противоречит позиции других госорганов признавать неизбежный существенный рост цены на эту услугу.

В таблице 1.8 приведены данные по себестоимости услуг очистки сточных вод в конкретных населенных пунктах (получены в рамках анкетирования предприятий), по сравнению с тарифами на услугу водоотведения в этих поселениях. Учитывая малый объем данных по объектам ОС ПСВ (соответствующий количеству данных объектов в подотрасли), здесь и далее, в случае если вид сточных вод не указан, приводимые данные и информация относятся к ОС ГСВ.

Таблица 1.8 - Сравнение себестоимости очистки сточных вод с тарифом на водоотведение

Данные таблицы 1.8 позволяют сделать следующие выводы:

- величины себестоимости очистки по объектам различаются (за вычетом крайних значений) до 5 раз;

- себестоимость возрастает с 3-6 руб./м для крупнейших станций до 10-15 руб./м для ОС с притоком 5-50 тыс. м/сут;

- затраты на очистку сточных вод зачастую не коррелируют с результатом очистки. Обычные станции полной биологической очистки (N 13-15) и самые эффективные по качеству очистки современные сооружения (N 2-4), при одинаковой загрузке в процентах от проектной производительности (ПП) имеют одинаковую себестоимость;

- на многих объектах имеет место ситуация, когда себестоимость очистки существенно выше тарифа на водоотведение, т.е. работа ОС обеспечивается за счет других источников (других составляющих тарифа либо платы абонентов за сверхнормативные сбросы);

- в целом ситуация с себестоимостью на ОС по противоречивости и разбросам значений повторяет общую ситуацию с тарифами (таблица 1.7).

     1.4.3 Анализ объектов подотрасли по производительности, срокам эксплуатации, производительности, нагрузке

При сборе информации по отрасли запрос на предоставление информации был адресован 404 поселениям и городским округам (всем, население которых превышает 40 тыс. чел. и в которых, соответственно, может образовываться сточных вод свыше 20 тыс. м/сут).

Распределение этих населенных пунктов по численности населения приведено в таблице 1.9.

Таблица 1.9 - Распределение населенных пунктов - объектов рассылки анкет по численности населения

Были получены заполненные анкеты от 200 поселений и городских округов, от всех федеральных округов и большинства субъектов Российской Федерации. Таким образом, выборка полученной информации составляет около 50%, что следует оценить как весьма представительную. В населенных пунктах, направивших анкеты, проживает 60% городского населения Российской Федерации.

Распределение объектов очистки сточных вод, относимых к 1-й категории по территории Российской Федерации и ее субъектам полностью соответствует распределению крупных населенных пунктов по территории.

Наибольшее количество таких объектов находится в следующих субъектах Российской Федерации:

- Московская область - 42;

- Краснодарский край - 20;

- Ростовская область - 15;

- Кемеровская область и Свердловская область - по 14;

- Ленинградская область - 13;

- Иркутская область - 11;

- Ставропольский край, Татарстан и ХМАО - по 10.

На эти 10 субъектов приходится около 40% всех объектов I-й категории.

Объекты подотрасли, по которым были получены анкеты, для дальнейшего анализа были разделены на три группы по проектной производительности (ПП):

- свыше 300 тыс. м/сут: анкеты получены от 19 предприятий по 20 ОС;

- от 100 до 300 тыс. м/сут: анкеты получены от 28 предприятий по 30 ОС;

- менее 100 тыс. м/сут: анкеты получены от 133 предприятий по 150 ОС.

Объем данных, полученных по объектам очистки ПСВ, признан недостаточным для анализа. Данные были получены всего от двух предприятий. Информация о ситуации в них приведена ниже.

Анализ распределения ОС по годам постройки (сроку службы), а также данные о проведении реконструкции приведены в таблице 1.10.

Таблица 1.10 - Анализ распределения ОС ГСВ по годам постройки (сроку службы)

Во всех трех диапазонах производительности ОС основные мощности были построены в период с 1970 по 1985 год. Крупные и средние станции достраивались до 1990 года. Среди станций есть сооружения, построенные после 2000 года, - от 6% до 13% сооружений.

До 1990 года в основном осуществлялась достройка сооружений и ввод дополнительных блоков. После 2000 года строительство новых блоков и станций велось уже с применением новых технологий с удалением азота или азота и фосфора. Реконструкции с изменением технологии приходятся на 2000-2015 годы. Несмотря на существенные доли объектов, подвергшихся реконструкции в 2 группах из трех, реконструктивные мероприятия в основном касались отказа от хлорирования в пользу УФ-облучения и перехода на механическое обезвоживание. Доля объектов, на которых реализованы технологии удаления азота (или азота и фосфора) не превышает 10% (подробнее см.: раздел 2).

Анализ удельного водоотведения (л/чел. в сутки) показывает, что приток сточных вод на ОС ГСВ формируется в весьма широком диапазоне (таблица 1.11).

Таблица 1.11 - Величины удельного водоотведения

Как видно из таблицы 1.10, с уменьшением производительности диапазон удельных расходов значительно расширяется. Следует отметить, что при этом значения менее 100 л/чел. в сутки соответствует неполному водоотведению и (или) частичному отсутствию централизованного водоснабжения. В целом для станций производительностью 100-300 тыс. м в сутки и особенно менее 100 тыс. м в сутки имеется резерв снижения водопотребления (и, соответственно, притока на ОС ГСВ) путем принятия мер по экономии воды.

Как было отмечено в разделе 1.1.2, в последние десятилетия произошло существенное снижение нагрузки на ОС ГСВ. Распределение ОС по величине гидравлической нагрузки, в процентах от ПП показано в таблице 1.12.

Таблица 1.12 - Оценка фактической гидравлической нагрузки на ОС

Таким образом, имеющиеся мощности сооружений на большинстве рассмотренных станций имеют хороший потенциал для внедрения современных технологий биологической очистки, который на данный момент мало реализован. Однако следует учитывать два важных фактора:

- сновные мощности сооружений были построены в 70-80-х годах и при реконструкции требуется больший или меньший объем восстановления состояния железобетонных конструкций. Это увеличивает стоимость работ от 50% до 500% относительно ретехнологизации процесса биологической очистки (изменения технологии с заменой оборудования);

- с учетом того, что массовая нагрузка на ОС ГСВ формируется пропорционально количеству жителей с учетом сбросов промышленных предприятий, величина недогрузки по проектным показателям абсолютно не тождественна недогрузке по загрязняющим веществам. На ОС ГСВ только сооружения механической очистки и отстаивания рассчитывают по расходу, остальные сооружения - по массовой нагрузке.

Ситуация с ОС ПСВ в ГУП "Мосводосток" - единственном в России предприятии, эксплуатирующем значительное число таких систем, - приведена ниже.

Первые очистные сооружения для селитебных водосборных площадей были разработаны в Москве в трех видах: пруды-отстойники, сооружения камерного типа (СКТ) и щитовые заграждения в акватории р.Москвы.

Задачей первых очистных сооружений являлось задержание в полном объеме мусора, частично взвешенных веществ и нефтепродуктов. При этом предусматривалось снижение концентрации загрязнений в среднем по взвешенным веществам до 30-50 мг/л, а по нефтепродуктам - до 5-8 мг/л. На очистное сооружение направлялась наиболее загрязненная часть поверхностного стока от дождей с периодом однократного превышения расчетной интенсивности в пределах 0,05-0,1 года, а также часть талых вод.

Для пропуска пиковых расходов дождевых и талых вод предусматривалось устройство обгонного коллектора, направляющего эти стоки мимо очистных сооружений с последующим сбросом в водные объекты без очистки. Считалось, что указанные стоки несут значительно меньшее количество загрязнений, чем стоки, поступающие с первыми порциями дождей. Таким образом, на данном этапе аккумулирование поверхностного стока не предусматривалось. Однако по технико-экономическим соображениям для снижения диаметров коллекторной сети при большой протяженности главных коллекторов в системе водоотведения устраивались регулирующие резервуары.

В середине 1980-х годов начали использоваться очистные сооружения, оснащенные блоками тонкослойного отстаивания и фильтрами (кассетными) доочистки. Такие сооружения давали больший эффект, нежели пруды-отстойники, СКТ или щитовые заграждения. Их габариты были в 2-2,5 раза меньше.

С середины 1990-х годов в связи со строительством МКАД и 3-го транспортного кольца на балансе ГУП "Мосводосток" появились так называемые сооружения глубокой очистки накопительного типа с последующей доочисткой сточных вод многоступенчатой напорной фильтрацией. По достигаемому эффекту очистки (по основным показателям загрязнения) указанные ОС почти выходят на качество очистки поверхностных сточных вод на уровне , однако при обслуживании водосборной площади более 20-30 га стоимость их эксплуатации весьма высока.

В тот же период начали применяться сооружения габионного типа (СГТ). Площадь водосборного бассейна для таких сооружений незначительна - от 1,5 до 5,0 га. В основном они применяются для очистки стоков с дорожных покрытий и близрасположенных откосов.

Также находят применение сооружения с реагентной обработкой, флотационной очисткой, фильтрацией в фильтрах с плавающей загрузкой.

В Санкт-Петербурге первые очистные сооружения, построенные в 1992 году (170 л/сек) кроме ступени отстаивания включали безнапорные пенополистирольные фильтры. В 1992 году схема очистки была рассчитана на очистку не более 20% поверхностных сточных вод поселения и не могла быть ориентирована на достижение требуемых в настоящее время показателей ни по взвешенным, ни по нефтепродуктам. Начиная с 2009 года были приняты в эксплуатацию еще 6 ОС ПСВ различной производительности от 30 до 170 л/сек (из них 3 - в последние 3 года) со схемами безнапорной или напорной фильтрации с различной фильтровальной загрузкой. Опыт эксплуатации этих сооружений показал, что они не обеспечивают требовавшиеся от них показатели () ни по взвешенным веществам, ни по ВПК, ни по нефтепродуктам.

Ситуация по загрязненности ГСВ по результатам анализа анкет показана в таблицах 1.13, 1.14.

Таблица 1.13 - Загрязненность поступающих сточных вод по органическим загрязнениям

Таблица 1.14 - Загрязненность поступающих сточных вод по азоту и фосфору

Анализ концентраций поступающей сточной воды показывает увеличение разброса встречаемости с уменьшением производительности станции, что объясняется большим диапазоном удельных расходов и увеличением влияния промышленных стоков с уменьшением производительности станции. Характерные диапазоны для городских стоков представлены в таблице 1.15.

Таблица 1.15 - Характерные диапазоны концентраций загрязнений в исходных ГСВ

В результате снижения удельного водоотведения уже на 25-35% ОС с ПП свыше 100 тыс. м/сут поступают сточные воды, которые в условиях Российской Федерации следует оценить, как высоконцентрированные. Следует обратить внимание, что в условиях Западной Европы, в особенности ФРГ, где норма водоотведения во многих населенных пунктах ниже 80 л/чел. в сутки, понятие высококонцентрированных сточных вод существенно отличается: они характеризуются как минимум вдвое большими значениями загрязненности по взвешенным веществам и . Этот факт оказывает существенное воздействие при использовании в Российской Федерации технологий очистки, разработанных для Западной Европы.

Несмотря на снижение удельного водоотведения, около 1/3 всех ОС с ПП менее 300 тыс. м/сут получают низкоконцентрированные сточные воды, в том числе по азоту и фосфору.

Важный фактор для использования технологии удаления азота - температура сточных вод. Данные по распределению минимальных среднемесячных температур приведены в таблице 1.16.

Таблица 1.16 - Температура поступающих сточных вод

Для ОС с ПП 100-300 тыс. м/сут основной диапазон температуры стоков 12-16°С, а для ОС с ПП менее 100 тыс. м/сут наиболее характерна температура 12-14°С, причем стоки с температурой 10°С и менее составляют 23%, что существенно для оценки возможности проведения процесса нитрификации.

Анализ влияния ОС ГСВ на окружающую среду по данным анкет приведен в разделе 3.

В виду минимальной информации, полученной из анкет, в таблице 1.17 приводятся данные СП 32.13330-2012 [23] по загрязненности ПСВ, полученные ранее специалистами в результате обобщения многолетних исследований по изучению состава ПСВ поселений, расположенных в различных климатических районах страны.

Таблица 1.17 - Примерные значения концентраций в дождевом и талом стоках для различных участков водосборных поверхностей селитебных территорий

Наиболее загрязненным по всем показателям, по данным Свода правил, является талый сток, который по значению показателя БПК приближается к низкоконцентрированным хозяйственно-бытовым сточным водам.

     1.5 Градации объектов подотрасли по производительности для дальнейшего использования в справочнике НДТ

К I-й категории природопользователей, для которых будет обязателен переход на НДТ, и получение комплексного разрешения на основании технологических показателей, отнесены все объекты очистки сточных вод ЦСВ с объемом поступающих сточных вод свыше 20 тыс. м/сут (для ОС ГСВ соответствует мощности очистных сооружений 50-60 тыс. ЭЧЖ).

Принцип классификации объектов ОС является предметом дискуссий. Расход сточных вод - традиционный, привычный параметр. Однако он не в полной мере отражает как природоохранную роль объектов ОС ЦСВ, так и потенциальную экологическую опасность, так как при разных величинах удельного водопотребления поселения с одинаковой численностью населения могут образовывать расходы сточных вод, отличающиеся в 2-3 раза. Учитывая тенденцию к снижению этих показателей, возможен самопроизвольный переход объектов из одного диапазона в другой, даже при росте населения обслуживаемых ими населенных пунктов. Это может дезориентировать субъекты регулирования.

Расход сточных вод определяет объемы меньшей по стоимости инвестиций части объектов ОС ГСВ, а именно сооружений механической очистки, вторичного отстаивания, обеззараживания, доочистки. Более информативным параметром для классификации ОС ГСВ является параметр "эквивалентная численность жителей". Этот параметр присутствует в Своде правил [23]:

"9.1.3 Общую производительность очистных сооружений по поступающим органическим загрязнениям (эквивалентная численность жителей, ЭЧЖ) допускается определять по формуле

                                                      (1),

где - максимальная средняя нагрузка по на ОС за 2 недели за 3-летний период наблюдений, кг /сут;

60 - расчетное количество загрязнений по от одного жителя, г /чел. в сутки.

Величина ЭЧЖ строго пропорциональна массе органических загрязнений, поступающих на объекты ОГСВ. Таким образом, она включает в себя не только загрязнения от жителей, но и от всех прочих абонентов. Величина ЭЧЖ (как производная от массовой нагрузки по загрязнениям) при расчете сооружений определяет объемы наиболее дорогостоящих объектов ОС ГСВ: сооружений биологической очистки и обработки осадка.

Параметр ЭЧЖ используется как базовый для классификации объектов в ЕС и в Хельсинской конвенции [33], в частности, в которой оперируют выражением "нагрузка стоков, эквивалентная стокам от (число) жителей".

           

В то же время параметр расхода сточных вод в большинстве случаев определяет объемы инвестиций в ОС ПСВ и позволяет осуществлять классификацию объектов централизованного отведения поверхностных сточных вод.

Параметр ЭЧЖ не вошел как критерий в проект постановления Правительства РФ, утверждающее технологические показатели НДТ для отрасли. В нем объем среднегодового фактического притока за сутки использован в качестве критерия отнесения к диапазону мощности ОС не только для ПСВ, но и для ГСВ, что противоречит мировому опыту.

В таблице 1.18 приведена классификация ОС ЦСВ ГСВ для целей данного справочника, на основании как среднего суточного расхода, так и параметра ЭЧЖ. Следует отметить, что данная классификация разработана с использованием классификации типов поселений по Градостроительному кодексу Российской Федерации от их численности [34].

Таблица 1.18 - Классификация ОС ЦСВ ГСВ по диапазонам мощности

В дальнейшем в данном справочнике приведенные в таблице 1.18 наименования категорий ОС ГСВ употребляются в соответствии с ПП этих ОС, указанной в таблице.

Поскольку в разделе 5 для установок категорий не более "средних" определены более мягкие технологические показатели НДТ, важно учитывать эффект агломерации и освоения пригородных территорий.

Для отнесения ОС ГСВ сточных вод к данным диапазонам мощности очистных сооружений также необходимо, чтобы расстояние по береговой линии водного объекта от выпуска очищенных на данных очистных сооружениях сточных вод до ближайшего следующего организованного выпуска смешанных (городских) сточных вод поселений или городских округов, составляло:

- для отнесения к сверхмалым - не менее 1 км;

- для отнесения к малым - не менее 3 км;

- для отнесения к небольшим - не менее 10 км.

Все очистные сооружения смешанных (городских) сточных вод от сверхмалых до средних включительно, выпуски которых в водные объекты расположены друг от друга ближе указанных значений, относятся по диапазону мощности очистных сооружений к средним.

     1.6 Энерго- и ресурсопотребление подотрасли

1.6.1. Энергопотребление

Подотрасль ОС ЦСВ ГСВ, наряду с водоснабжением, относится к числу наиболее энергоемких в инфраструктуре населенных пунктов, в совокупности уступая только метрополитену в тех городах, где он имеется.

Основное количество энергии расходуется на подачу воздуха в аэротенки биологической очистки для обеспечения растворения в иловой смеси необходимого количества кислорода, потребляемого бактериями в процессе разложения загрязнений. В идеальном случае подача воздуха и, соответственно, расход электроэнергии должны быть пропорциональны поступлению со сточными водами загрязнений, на окисление которых расходуется кислород. Учитывая то, что загрязненность сточных вод, как показано выше, изменяется в очень широком диапазоне, данные по энергопотреблению отнесены не к метрам кубическим сточной воды, а к килограмму суммы кислородокисляемых веществ (кислородный эквивалент, КЭ) в сточных водах, к которым отнесены вещества, определяемые как и аммонийный азот. Величина КЭ рассчитана по формуле

                                                 (2).

Энергопотребление, отнесенное к массе КЭ, может рассматриваться не только применительно к сооружениям биологической очистки, но и к затратам электроэнергии на процесс очистки поступающей сточной воды. В этом случае данный показатель отразит наличие, либо отсутствие первичного осветления, как фактора, влияющего на энергопотребление.

Оптимальное (с минимальными неэффективными потерями) потребление электроэнергии на подачу воздуха в зависимости от технологического процесса составляет 0,25-0,40 кВт·ч/кг КЭ (минимум - при оптимизированной технологии удаления азота с денитрификацией, максимум - для развитой нитрификации без удаления азота денитрификацией, подробнее см.: разделы 2 и 4). При загрязненности сточной воды по таблице 1.3 этот диапазон будет соответствовать 0,075-0,12 кВт·ч/м при использовании первичного отстаивания и 0,09-0,145 кВт·ч /м без первичного отстаивания.

Анализ фактических анкетных данных по энергопотреблению ОС ЦСВ ГСВ приведен в таблице 1.19.

Таблица 1.19 - Удельное энергопотребление на процесс биологической очистки

До 40% крупных станций работают в энергоэффективном режиме с удельными расходами, близкими к расчетным параметрам. При этом 30% сооружений с расходами более 0,6 кВт·ч/кг КЭ нуждаются в улучшении технологии аэрации.

В диапазоне ПП 100-300 тыс. м/сут также около 35% сооружений работают с хорошими энергетическими показателями, однако перерасходы энергии для 30% сооружений более существенны. Еще хуже картина энергоэффективности процесса очистки для станций ПП менее 100 тыс. м в сутки. Практически для большинства сооружений характерно высокое потребление энергии, причем значения могут на порядок и более отличаться от оптимальных. Основная причина этого - невозможность уменьшить расход воздуха в условиях недогрузки станции. Взаимосвязь нагрузки на станцию и расхода энергии представлена на рисунке 1.2. Хорошо видно, что в условиях нагрузки менее 25% от ПП, когда теоретически необходимо оставить в работе менее одной воздуходувки, на части объектов возникают весьма существенные перерасходы энергии. Для реализации существенного потенциала повышения энергоэффективности на станциях производительностью менее 100 тыс. м в сутки потребуется замена воздуходувок в соответствии с реальными расходами сточных вод.

     
Рисунок 1.2 - Зависимость удельного энергопотребления от нагрузки на ОС ГСВ по сточным водам

Даже если рассматривать достаточно благополучные по энергопотреблению станции, то на современном уровне развития технологий подотрасль располагает значительным резервом сокращения энергопотребления относительно существующего уровня. Энергопотребление аэротенков может быть снижено относительно средних значений (каждая следующая цифра относится к применению на фоне использования предыдущего мероприятия, т.е. величины не суммируются):

- на 20-25% - за счет использования эффективных систем аэрации;

- на 15-20% - за счет регулируемой подачи воздуха в соответствии с потребностью сооружений в кислороде;

- на 10-15% - за счет использования энергосберегающих технологических процессов биологической очистки.

В сумме использование данных подходов способно снизить энергопотребление на аэротенки на 40-50%.

Важно отметить, что в настоящее время сформировалась тенденция отказа от первичных отстойников с использованием только биологической очистки, определяемая, прежде всего, стремлением улучшить условия применения технологий удаления азота и фосфора при очистке низкоконцентрированных ГСВ, а также при неблагоприятных соотношениях органических загрязнений и азота. Однако неоправданный отказ от осветления ГСВ влечет за собой существенный рост энергозатрат и увеличение объема образующегося осадка.

Переход к использованию альтернативных энергоисточников может довести внешнее энергопотребление практически до нуля. Это достигается путем энергогенерации, прежде из биогаза, получаемого при анаэробной стабилизации осадка. В условиях РФ, в отличие от ЕС, альтеративная биогазовая энергетика на ОС как самоцель экономически не оправдана, т.к. с учетом достаточной обеспеченности РФ энергоносителями масштабы государственной поддержки "зеленой энергетики" существенно меньше. Однако цели и результаты процесса анаэробной стабилизации осадка сточных вод гораздо шире получения энергии. Это, прежде всего, обеспечение стабильности (незагнивания) осадка при хранении, значительное сокращение его массы и объема и др. В совокупности достижения этих целей вместе с энергетической утилизацией биогаза анаэробное сбраживание является весьма эффективным.

Другой, существенно больший источник генерации энергии, в данном случае тепловой, возможен за счет утилизации тепла сточных вод путем использования тепловых насосов. Это позволяет при использовании соответствующего количества электроэнергии получать такое количество тепла, которое может найти применение только вне ОС, если в нем есть потребность.

Следует отметить, что коэффициент преобразования энергии на ГСВ практически максимальный и существенно выше, чем при классическом использовании тепловых насосов, извлекающих тепло из грунтовых вод, так как температура сточной воды существенно выше. Однако окупаемость проектов энергогенерации в разумные сроки не всегда возможна, требуется проведение технико-экономических проработок.

Энергопотребление ОС ПСВ относительно невелико. Оно минимально для отстойных сооружений, но существенно возрастает при использовании флотаторов или зернистых фильтров, работающих с промывкой.

1.6.2. Потребление реагентов

Классическая технология ОС ГСВ (полная биологическая очистка) вообще не требует потребления реагентов. Механическое обезвоживание требует использования полиэлектролитов (органических флокулянтов). В массовом выражении эта потребность очень невелика (не более 3 кг/1000 м сточной воды), однако это сложные в приготовлении и относительно дорогостоящие реагенты.

Удаление фосфатов в ряде технологий требует использования реагентов для осаждения. Для этого могут применяться соли железа или алюминия. При ориентации только на реагентные технологии потребность в них (по товарному веществу) может достигать 50-70 кг/1000 м сточной воды. Поэтому приоритет должны получать безреагентные технологии удаления фосфора, с использованием улучшенного биологического поглощения активным илом.

     1.7 Особенности условий модернизации объектов подотрасли

В силу технологических обстоятельств, переход от классической очистки от органических загрязнений к эффективным способам очистки также и от биогенных элементов не может быть рациональным способом реализован как достройка сооружений, дополнительных к имеющимся, а требует изменения технологии биологической очистки сточных вод в существующих сооружениях (либо создания новых сооружений).

Вариант с новым строительством в большинстве случаев значительно дороже и приемлем только в следующих ситуациях:

- существующие сооружения конструктивно не соответствуют современным техническим и технологическим требованиям;

- состояние строительных конструкций неудовлетворительное и признана нецелесообразной их реконструкция;

- целесообразен перенос ОС на другую площадку.

Во всех других ситуациях, которых на практике не менее 50%, а для ОС от больших и крупнее - более 80%, целесообразно проводить реконструкцию существующих сооружений (аэротенков и вторичных отстойников). Их переход на технологии с удалением азота и фосфора, требующие существенно большего времени обработки сточной воды и дозы активного ила возможен без дополнительного строительства только в условиях значительной (как правило, не более 50% от проектной) недогрузки ОС по притоку сточных вод

Вариант с реконструкцией, однако накладывает существенные ограничения на сроки модернизации ОС и качество очистки на них по следующим причинам:

- его необходимо реализовывать в несколько этапов (очередей), так как в период проведения СМР на одной части сооружений сточные воды должны очищаться на оставшейся части;

- как правило, до начала выполнения основных работ требуется выполнение вспомогательных, таких как прокладка новых каналов, устройство новых насосных станций и т.п.

После окончания реконструкции очереди ее проектная производительность (по новой технологии) уже не будет превышать, как правило, 50% от первоначальной величины (по классической технологии). В результате даже при разбиении работ по реконструкции ОС со стартовой нагрузкой 50% от ПП на 3 очереди при производстве работ на 3-й, последней очереди первые две, ранее реконструированные, будут перегружены до 1,5 раз. Это приведет к временному ухудшению качества очистки воды в период реконструкции не только по отношению к новым проектным показателям, но и к качеству до реконструкции.

     1.8 Системные проблемы отрасли ВКХ и подотрасли очистки сточных вод

К приоритетным общим проблемам отрасли следует отнести:

1) высокий износ основных фондов, причем не только ОС ЦСВ, но всех остальных (так, в среднем по стране в замене нуждается 46% сетей, тогда как в идеальной ситуации эта величина не должна превышать 10%), что в рамках единых организаций ВКХ приводит к перераспределению средств на более оперативные проблемы повышения надежности сетей и (или) ликвидации аварий на сетях. Также в подавляющем большинстве случаев для жителей и руководителей населенных пунктов качество питьевой воды играет гораздо более важную роль, чем качество очистки сточных вод;

2) неработоспособная контрпродуктивная система нормирования сбросов очищенных вод на основе (описана выше), которая должна быть реформирована действиями в рамках выполнения Законов N 219-ФЗ от 21.07.2014 [32] и N 225-ФЗ от 29.07.2017 [8];

3) тарифное регулирование "от достигнутого уровня", которое закрепило результаты всех изменений в этой сфере, произошедших в этой сфере за последние почти 25 лет. В результате тарифы на водоотведение в соседних субъектах федерации различаются до 3 раз (при том, что и более высокого из этих тарифов недостаточно для полноценного развития). Даже если считать, что тариф соответствует уровню сооружений, то такая ситуация консервирует отсталость: чем хуже очистка, тем ниже тариф, тем меньше возможности инвестировать в модернизацию сооружений;

4) отрасль до 2019 г. находилась в глубоком кризисе в части инвестиций в нее:

- большинство организаций ВКХ убыточно и не может выделять средства на реконструкцию сооружений;

- средства регионов на развитие ВКХ весьма ограничены;

- выделение существенных средств госбюджета до 2018 г. ограничивалось ФЦП "Экономическое и социальное развитие Дальнего Востока и Байкальского региона на период до 2018 года" [35], а также программами подготовки к международным мероприятиям. Отдельная ФЦП по развитию ВКХ отсутствовала;

- частные инвестиции фактически также невелики, при этом иностранные инвестиции в последние годы практически отсутствуют.

С 2019 г. стартовал Федеральный проект "Оздоровление Волги" [36], который предусматривает значительные инвестиции в модернизацию и строительство ОС ЦСВП в масштабах, беспрецедентных для РФ, однако не сопоставимых с накопившимияся потребностями;

5) плохо работающая, несмотря на новации в этой области, система взаимоотношений водоканалов и промышленных абонентов. Принятые в последние годы Федеральный закон от 7 декабря 2011 г. N 416-ФЗ "О водоснабжении и водоотведении" [37] (с учетом изменений, внесенных Законом N 225-ФЗ от 29.07.2017 [8]) и Постановление Правительства Российской Федерации от 29 июля 2013 года N 644 "Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации" [38] и другие нормативные правовые акты не разрешили проблемы, имевшиеся в этой сфере. К абонентам по-прежнему продолжают предъявляться нереализуемые требования, что, по аналогии с ОС ЦСВ, никак не способствует созданию эффективных локальных очистных сооружений.

В то же время часты случаи негативного воздействия на ОС ГСВ промышленных сточных вод, сбрасываемых без предварительной очистки. Во многих относительно небольших поселениях жизненно важные для них промышленные предприятия (преимущественно пищевые производства), обеспечивающие занятость населения в них, сбрасывают сточные воды безо всякой очистки, что создает многократную перегрузку на ОС ГСВ по органическим соединениям, и без того находящиеся в запущенном состоянии;

6) сложная ситуация с утилизацией осадков сточных вод. Несмотря на наличие достаточной нормативной базы по различным методам использования осадков, степень зарегулированности данной сферы такова, что практически 100% осадков, соответствующих всем требованиям, либо захоранивается на полигонах, либо утилизируется по "серым" схемам. Данная ситуация не имеет никаких объективных оснований и вызвана исключительно неэффективной системы регулирования;

7) отсутствие реальной поддержки государством энергосберегающих технологий, в том числе альтернативной биоэнергетики, тормозит использование энергогенерирующих технологий.

Вышеописанные общие проблемы привели к формированию следующих основных экологических проблем подотрасли:

1) существенная часть ОС, не подвергшихся своевременной реконструкции, находится в неудовлетворительном состоянии либо вообще выведена из эксплуатации. Также ряд сооружений не может справиться со сверхнормативными сбросами промышленных предприятий по органическим веществам. В результате на данных объектах превышаются (в том числе и многократно) проектные показатели 1960-1970-х годов по взвешенным веществам и БПК;

2) большинство (более 90%) имеющихся ОС ГСВ по своему уровню относятся к технологиям 1960-х годов и не обеспечивают удаление азота и фосфора;

3) на большинстве ОС ГСВ используется обеззараживание хлором и хлор-реагентами, что, обеспечивая дезинфекцию, наносит выраженный экологический вред водным объектам. Он заключается как в токсичном воздействии хлора и хлорпроизводных на весь водный биоценоз, так и в накоплении хлорорганических соединений в водных организмах и донных отложениях (последнее формирует долговременные последствия). Распространенная (и являющаяся обязательной в США, где активно используется обеззараживание хлором) технология дехлорирования после хлорирования в России нигде не применяется;

4) практическое применение современных технологий очистки ПСВ селитебных территорий очень фрагментарно и сосредоточено в Москве, Санкт-Петербурге и небольшом числе крупнейших городов. Более того, состояние сетей дождевой канализации в большинстве городов (как по степени охвата, так и по техническому состоянию) таково, что основной задачей организаций ВКХ в области дождевой канализации является обеспечение отведения дождевых и талых вод во избежание подтопления территорий с предотвращением материального ущерба жилому сектору, транспортной инфраструктуре и промпредприятиям;

5) несмотря на существенное изменение ситуации с обезвоживанием осадка в лучшую сторону, многие ОС ГСВ продолжают накапливать их на иловых площадках. Кроме того, на подавляющем числе ОС ГСВ как по объективным, так и по субъективным причинам произошел отказ от эксплуатации сооружений стабилизации осадка, что приводит к загрязнению подземных вод и атмосферы;

6) существенной проблемой многих сооружений, в значительной степени определяющей отношение к ним населения, является выделение запахов, ощущаемых в жилой застройке, на путях перемещения жителей и в местах их работы. Эта очевидная потенциальная проблема решалась в России (СССР) с начала развития подотрасли путем принятия мер пассивной защиты - установления санитарно-защитных зон (СЗЗ) необходимого размера. Однако развитие населенных пунктов во многих местах приводит к нарушению этих зон. Кроме того, во многих случаях эти нормы были изначально нарушены.

Проведенный анализ проблем подотрасли показывает, с одной стороны, обилие экологических проблем, связанных с использованием устаревших технологий, и столь же существенную нехватку финансирования для их решения - с другой стороны. Нерешенные экологические проблемы есть проявление все той же проблемы нехватки средств. Накопившееся техническое отставание есть результат накопившегося за 25 лет недофинансирования подотрасли. Эффективные технологии очистки ГСВ технически были доступны и 20 лет тому назад, проблема была и заключается только в нехватке финансирования.

Сложившаяся в подотрасли ситуация определяет необходимость применения видоизмененных подходов в применении НДТ и в трактовке самой терминологии. Термин "наилучшие" в данных условиях должен означать наибольшую эколого-экономическую эффективность технологии - максимальное количество предотвращенного вреда окружающей среде на рубль вложенных средств. Использование решений, которые ведут к перерасходу средств относительно решаемой задачи, таких как строительство объектов без учета фактической отрицательной динамики водоотведения (про запас), а также применение стадии доочистки (без исключительных оснований для этого) не должно считаться переходом на НДТ.

Описанные в настоящем разделе особенности подотрасли, такие как повсеместная распространенность, огромное число объектов, которые в совокупности сбрасывают около 60% всех загрязненных сточных вод страны, при этом малая доля объектов, соответствующих современным требованиям, требуют трактовать определение НДТ, данное статьей 28.1 219-ФЗ [24] как "наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду в расчете на... объем производимой продукции..." не применительно к одному данному объекту, а в масштабах подотрасли в целом. В противном случае, если осуществлять модернизацию единичных объектов ориентируясь на наименьший уровень воздействия на данном объекте, сокращение общего воздействия на бассейн не будет достигнуто.

Требуемое законодательством достижение наименьшего уровня негативного воздействия на окружающую среду в расчете на объем производимой продукции может быть обеспечено за счет использования следующих основных механизмов:

1) учет при выборе технологий для конкретного объекта ОС численности населения в поселении, городском округе (производительность ОС согласно изложенной в настоящем разделе классификации);

2) применение комплексного подхода, учитывающего фактическое экологическое состояние водных объектов при выборе технологий, применяемых как НДТ. Это позволит последовательно улучшать состояние водных объектов, не применяя более сложных и дорогостоящих технологий там, где в этом нет объективной необходимости. Для использования этого подхода необходима разработка градаций водных объектов по категориям, критериев отнесения к ним и внесение необходимых изменений в действующее законодательство.

Данные подходы легли в основу технологического нормирования отрасли, согласно Закона N 225-ФЗ от 29.07.2017 г. [8]

     Раздел 2. Описание используемых технологических процессов
     

     2.1 Очистка городских сточных вод

В настоящем разделе приведено описание основных технологических процессов, используемых в России в настоящее время при очистке сточных вод поселений. Информация приведена по результатам обработки анкет, а также по данным научно-технической литературы и данным, предоставленным членами технической рабочей группы. Наличие описания технологии и применяемого оборудования в данном разделе является отражением существующей ситуации, носит исключительно описательный, информационный характер, и не является рекомендациями к применению, либо не применению того или иного решения.

     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 (т.е. присутствующие в подавляющем большинстве ОС), так и необязательные (отсутствующие на многих, или большинстве ОС) 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

Примечание:

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 обязательные подпроцессы, 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 потоки (например, малозагрязненные производственные сточные воды) могут не подаваться в начало технологической схемы очистки ГСВ, а присоединяться на последующих 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. Нормативно-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 2029-2032 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

     
     

     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

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 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

     
     

     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, а при их отсутствии - в сооружениях биологической очистки. При этом сооружение по удалению песка (песколовка) должно задерживать максимум песка и минимум органических загрязнений.

Так же, 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

     
     

     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

Осуществляют отмывку от органических включений и обезвоживание песка.

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

Таблица 2.4 - Перечень наиболее распространенного оборудования для обработки песка

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 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

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 технологических подпроцессов биологической очистки в аэротенках - в таблице 2.8.

Таблица 2.7 - Основное оборудование, используемое для биологической очистки

_______________

* Возможны комбинированные сооружения, сочетающие в себе черты аэротенков и биофильтров.

Таблица 2.8 - Основные типы технологических подпроцессов биологической очистки в аэротенках

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

     
     

     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

     
     

     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

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

     
     

     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

     
     

     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/м). Для оптимизации большинства последующих подпроцессов необходимо повысить его концентрацию до 30-60 кг/м.

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

     
     

     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

     
     

     Подпроцесс N 13Б-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 кДж/м). 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

     
     

     Подпроцесс N 14. Обеззараживание осадков

Назначение: обеззараживание жидких осадков от бактерий группы кишечной палочки, патогенных микроорганизмов, дезинвазия.

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

     
     

     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 в принципе может быть 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

     
     

     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

     
     

     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 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 приведен в таблице 2.20.

Таблица 2.20 - Перечень основного оборудования для термической сушки

     
     

     Подпроцесс N 21. Сжигание осадка (термическая утилизация)

Назначение: максимальное сокращение объема осадка путем окисления всей органической части осадка, получение тепловой энергии.

В России в настоящее время используют установки сжигания в псевдоожиженном слое песка (известен еще целый ряд вариантов реализации подпроцесса сжигания и применяемого оборудования, но для осадка ГСВ они пока не нашли применения в отечественной практике).

Осадок сжигается в горячем слое песка, который псевдоожижается поступающим в зону горения воздухом. Осадок в процессе псевдоожижения эффективно смешивается с песком, вода быстро испаряется, а органическое вещество окисляется. В верхней части печи, свободной от кипящего слоя, происходит доокисление в газовой фазе. Полученная в результате сжигания зола улавливается на электрофильтрах, а дымовые газы очищаются мокрой (щелочным реагентом) или сухой (рукавные фильтры) газоочисткой.

Потребность подпроцесса во внешних энергоресурсах и его величина зависят от содержания сухого вещества и органики в исходном осадке.

Содержание органического вещества в золе является важной технологической характеристикой и не должно превышать 5%.

Далеко не все описанные выше подпроцессы оказывают непосредственное воздействие на эмиссии. Часть из них влияет на надежность работы ОС, их ресурсо- и энергопотребление, экономические показатели.

В части группы подпроцессов очистки сточных вод непосредственное воздействие на эмиссию загрязняющих веществ в водные объекты оказывают следующие подпроцессы N 6, 8, 9, 11. В части группы подпроцессов обработки осадка на эмиссии в виде объема потенциальных отходов и их свойств оказывают воздействие подпроцессы N 13, 16, 17, 18, 19.

Для удобства дальнейшего анализа данным подпроцессам присвоены условные обозначения (см.: таблица 2.21).

Таблица 2.21 - Условные обозначения подпроцессов

Результаты анализа данных полученных анкет по применению основных технологий на ОС ГСВ приведены в таблице 2.22.

Таблица 2.22 - Результаты анализа данных полученных анкет по применению основных технологий на ОС ГСВ

Проделанный анализ объектов, по которым были заполнены анкеты, позволяет сделать следующие выводы:

- на всех, кроме одного, объектах, эксплуатируются сооружения биологической очистки;

- всего 6 из них реализованы по технологии биофильтров, причем все по устаревшей технологии (щебеночная загрузка). По данным членов технической рабочей группы, на ОС меньшей производительности (не относящихся к I-й категории) данная технология представлена существенно шире;

- менее 10% из них используют современные технологии, обеспечивающие удаление азота и фосфора. Тенденция к увеличению этой доли с увеличением ПП есть, но не принципиальная;

- около 30% объектов имеют сооружения доочистки от взвешенных веществ, однако согласно анализу анкет (раздел) эффективность подавляющего большинства этих сооружений очень низкая;

- экологически безопасное УФ-обеззараживание опережает в своем развитии технологии удаления азота и фосфора, достигнув 20% от общего количества объектов;

- наибольший прогресс достигнут в переходе на механическое обезвоживание - его применяют свыше 40% всех объектов и 75% ОС с ПП свыше 100 тыс. м/сут (однако следует отметить, что данная статистика не содержит информации о степени реализации механического обезвоживания);

- стабилизация осадка (анаэробное сбраживание и аэробная стабилизация) используется всего на 1/3 объектов, при этом на 2/3 от этого количества применяется малоэффективный и энергоемкий метод аэробной стабилизации. На большинстве объектов сооружения анаэробного сбраживания используются неэффективно или не эксплуатируются.

Ни на одном из объектов, по которым были присланы анкеты, не применяются специальные технологии очистки ГСВ от техногенных загрязнений (тяжелых металлов, СПАВ, нефтепродуктов, фенолов). Также, по данным экспертов - членов ТРГ, отсутствует информация об использовании таких технологий на других объектах. То же самое относится к растворенным минеральным загрязнениям (хлориды, сульфаты, общая минерализация).

По данным экспертов, большинство проектов, разработанных за последние 15-20 лет, содержат информацию о том, что они предусматривают очистку ГСВ до требований рыбохозяйственных ПДК. Однако эта информация не имеет отношения к реальным возможностям принятых в проектах технических решений и является лишь одним из негативных последствий предъявления нереализуемых требований (см.: раздел 1.2.3). Как показано в разделе 3, факты выполнения требований рыбохозяйственных ПДК (не по нескольким показателям, а по всему перечню контролируемых показателей) в реальности отсутствуют.

Важным аспектом обработанных данных является их представительность в части диапазона ПП, не относящегося к I-й категории природопользования в терминологии 219-ФЗ [32]. Рассылка анкет была адресована объектам, которые должны подпасть под l-ю категорию (поступление сточных вод свыше 20 тыс. м). Наряду с такими объектами было получено определенное число анкет по объектам меньшей производительности. В анализ были включены объекты с производительностью свыше 5 тыс. м/сут.

Среди ОС ГСВ, относящихся ко ll-й категории, можно выделить четыре основных группы (по экспертным данным членов ТРГ):

- сооружения с биофильтрами, построенные в 50-60-е годы;

- сооружения с аэротенками, аналогичные по технологии и конструкции применяемым на более крупных объектах;

- сооружения с компактными установками (заводского изготовления), построенные в 1970-е и 1980-е годы;

- новые сооружения, построенные за последние 20 лет по более или менее современным технологиям.

Значительная часть сооружений 1-3 перечисленных групп вышла из строя по причинам кольматации загрузки биофильтров и отсутствия необходимого ремонта.

Состояние и результаты работы новых сооружений весьма различны, так как существенная их доля построена по проектам, содержащим грубые ошибки, либо не обеспечена надлежащей эксплуатацией.

     2.1.3 Вспомогательное природоохранное оборудование для ОС ГСВ

Поскольку основное производство ОС ГСВ осуществляет процесс очистки сточных вод, направленный на снижение эмиссий от поселений в водные объекты и почвы, то к категории вспомогательного оборудования относится оборудование для предотвращения эмиссий в атмосферу.

Информация по наиболее апробированному в условиях очистки выбросов ОС ГСВ оборудованию для очистки газовых выбросов приведена в таблице 2.23.

Детально технологии и оборудование для очистки выбросов описаны и проанализированы в ИТС 22-2016 [41].

Таблица 2.23 - Оборудование для очистки газовых выбросов, апробированное в отечественных условиях для очистки выбросов ОС ГСВ и/или канализационных насосных станций

     
     

     2.1.4 Текущие уровни потребления ресурсов и производства вторичной продукции на ОС ГСВ

Как отмечено в разделе 1, основным сырьем являются сточные воды поселений. В качестве потребляемого сырья (в традиционном понимании) рассматриваются реагенты и расходуемые материалы (загрузка фильтров и т.п.). При этом на большом количестве объектов не используются ни реагенты, ни загрузка.

Данные по диапазону расхода сырья, материалов и энергоресурсов на ОС ГСВ приведены в таблице 2.24, данные по выходу полупродуктов, побочных продуктов, энергоресурсов - в таблице 2.25.

Таблица 2.24 - Данные по диапазону расхода сырья, материалов и энергоресурсов на ОС ГСВ

Таблица 2.25 - Данные по выходу полупродуктов, побочных продуктов, энергоресурсов

     
     

     2.2 Очистка поверхностных сточных вод
     

     2.2.1 Технологическая схема процесса ОС ПСВ

В справочнике не рассматриваются сооружения на объектах гидрографической сети населенных пунктов, а также организационно-технические мероприятия по сокращению загрязненности ПСВ, не относящиеся к их очистке.

Совокупность применяемых технологий ОС ПСВ невозможно свести к одной обобщенной технологической схеме, они весьма разнообразны: от простейших до сложных многоступенчатых. И те и другие могут включать в себя как обязательные, так и необязательные подпроцессы (опциональные либо альтернативные).

Процесс выпадения атмосферных осадков носит вероятностный характер. При этом дождевой сток характеризуется чрезвычайной нестационарностью, как по расходам, так и загрязняющим компонентам, концентрация которых в течение одного дождя изменяется в самых широких пределах. Поэтому важнейшим вопросом технологии очистки ПСВ является усреднение расхода и состава стоков перед подачей на очистку. В связи с этим в качестве обязательного элемента в состав ОС ПСВ включаются сооружения для регулирования расхода и усреднения состава сточных вод.

В зависимости от принципа регулирования сточных вод, подаваемых на очистку, очистные сооружения ПСВ разделяются на два типа:

- накопительные, с регулированием стока по объему;

- проточные, с регулированием стока по расходу.

В настоящее время в практике очистки ПСВ находят применение оба типа сооружений. При этом сооружения накопительного типа наиболее полно соответствуют действующей в Российской Федерации законодательной и нормативно-методической базе проектирования, а также обеспечивают более высокий и стабильный эффект очистки ПСВ от основных загрязняющих компонентов - взвешенных веществ и нефтепродуктов.

На большинстве применяемых ОС не очищается весь объем собираемых ПСВ, так как это очень существенно увеличило бы стоимость сооружений.

На очистных сооружениях накопительного типа регулирование расхода и усреднение состава сточных вод, подаваемых на очистку, производится в аккумулирующем резервуаре. При заполнении резервуара поступающий поверхностный сток через разделительную камеру направляется на сброс без очистки. В этом типе ОС обеспечивается прием в аккумулирующий резервуар и последующее отведение на глубокую очистку всего объема стоков от часто повторяющихся малоинтенсивных дождей, а также наиболее концентрированной, начальной, части стока от высокоинтенсивных (ливневых) дождей. При этом в водный объект без очистки сбрасывается наименее концентрированная условно чистая часть стока, формирующегося в последней фазе высокоинтенсивных (ливневых) дождей.

На сооружениях проточного типа регулирование расхода ПСВ (без усреднения состава) осуществляется только в части отсечения максимального значения расхода, который может быть подан на ОС. Это осуществляется в разделительной камере (ливне-сброс), устраиваемой на подводящем коллекторе. До достижения предельного расхода на очистку направляется сток с переменным расходом от всех дождей с периодом однократного превышения интенсивности в пределах 0,05-0,2 года, а также часть стока с переменным расходом от дождей с периодом однократного превышения интенсивности более 0,2 года. Весь расход ПСВ свыше максимального значения сбрасывается без очистки. Важно отметить, что в водный объект без очистки в этом случае поступает преобладающая часть стока от интенсивных ливневых дождей с максимальными расходами и, как правило, наибольшей концентрацией загрязняющих веществ. Это объясняется тем, что наибольший расход осадков во время ливня характерен в его начале, когда он смывает максимальное количество загрязнений. Таким образом, экологическая эффективность сооружений проточного типа значительно ниже, чем накопительных.

Также возможен вариант аккумулирования всего объема дождевого стока без сброса части его в водный объект, применяемый для дождевого стока, поступающий с сильнозагрязненных территорий.

На многих очистных сооружениях, применяемых для очистки ПСВ с территории промышленных территорий, дорожно-транспортной сети стадия аккумулирования стока отсутствует. Это приводит к негативным последствиям, описанным в разделе 3.

Подавляющее большинство существующих ОС ПСВ включает в себя следующие основные (обязательные) подпроцессы:

- грубая механическая очистка;

- отстаивание;

- удаление осадка.

Все остальные технологические подпроцессы присутствуют не во всех ОС.

В таблице 2.26 приведено обобщенное описание процесса очистки ПСВ.

Таблица 2.26 - Обобщенное описание процесса очистки ПСВ

Единственная в стране полноценная система отведения и очистки ПСВ действует в г.Москве и эксплуатируется ГУП "Мосводосток". Система отведения представляет собой развитую коллекторно-речную сеть, которая включает в себя всю гидрографическую сеть города, частично заключенную в коллекторы, и водосточную сеть, которая охватывает до 90% территории г.Москвы (в старых границах). Через водосточную сеть города в водные объекты сбрасывается до 600 млн. м поверхностного стока.

Степень оснащения застроенных территорий Москвы очистными сооружениями недостаточна, так как существующие очистные сооружения принимают поверхностный сток с 65% канализованной территории города. Все они расположены преимущественно в устьевых участках коллекторно-речной сети. Существующие ОС ПСВ можно подразделить на пять типов:

- очистные сооружения механической очистки - отстойники ("пруды-отстойники"), сооружения камерного типа, песколовки, щитовые заграждения;

- тонкослойные отстойники;

- очистные сооружения глубокой очистки;

- групповые очистные сооружения с реагентной очисткой;

- фильтровальные очистные сооружения (ФОС).

Отстойники (также называемые "прудами-отстойниками", хотя прудами они не являются) - одна из первых конструкций очистных сооружений, представляющие собой многосекционные железобетонные резервуары, расположенные на водосточных коллекторах. В состав сооружений входят песколовки и горизонтальные отстойники с приспособлениями для задержания нефтепродуктов. Из оборудования также используется строительная техника для выгрузки осадка и скиммеры для отвода нефтепродуктов (не на всех сооружениях).

Сооружения камерного типа представляют сбой комбинированные подземные (располагаемые в камере) сооружения полного цикла механической очистки. К их основному оборудованию относятся:

- металлические съемные решетки на входе в сооружение для задержания плавающего мусора;

- сооружение для отстаивания;

- кассетные фильтры для безнапорной фильтрации.

В качестве загрузки в разное время использовались деревянные опилки, металлическая стружка, синтетические материалы (сипрон, капрон-щетина и др.), а также антрацит, шлаковата и другие утеплители, применяемые в строительстве.

Тонкослойные отстойники - разновидность отстойников, дополненная тонкослойными блоками.

Данные по эксплуатируемым ГУП "Мосводосток" сооружениям приведены в таблице 2.27.

Таблица 2.27 - Данные по сооружениям, эксплуатируемым ГУП "Мосводосток" (2014 г.)

Анализ состава ОС ГУП "Мосводосток" приведен в таблице 2.28.

Таблица 2.28 - Анализ состава ОС ГУП "Мосводосток"

Таким образом, около 56% всех ОС ПСВ в г.Москве относятся к технологиям, использующим процесс фильтрования, из них к современным высокотехнологичным можно отнести только треть (19% от всех ОС ПСВ).

В ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга" эксплуатируется 7 ОС ПСВ. На 3-х объектах предусмотрена напорная фильтрация через зернистые загрузки и активированные угли. Данные по эффективности работы приведены в разделе 3.

     2.2.2 Текущие уровни потребления ресурсов и производства вторичной продукции на ОС ПСВ

Как отмечено в разделе 1, основным сырьем являются сточные воды поселений. В качестве потребляемого сырья (в традиционном понимании) рассматриваются реагенты и расходуемые материалы (загрузка фильтров и т.п.). При этом на большом количестве объектов не используются ни реагенты, ни загрузка.

Рассматривать материально-энергетический баланс имеет смысл только для двух уровней технологий очистки, обеспечивающих, соответственно, существенную и глубокую очистку ПСВ:

- тонкослойное реагентное отстаивание;

- глубокая очистка с двухступенчатой напорной фильтрацией и сорбцией.

Данные по диапазону расхода сырья, материалов и энергоресурсов на ОС ГСВ приведены в таблице 2.29. В связи с отсутствием достаточно представительной подборки данных по ОС ПСВ поселений приводятся данные для некоторых сооружений.

Таблица 2.29 - Диапазон расхода сырья, материалов и энергоресурсов на ОС ГСВ

Получение энергии и топлива из ПСВ и их осадков невозможно. Обезвоженный (подсушенный осадок) используют в качестве почвогрунта (компонента почвогрунта) либо изолирующего материала на полигонах захоронения отходов. Количество получаемого почвогрунта либо изолирующего материала определяется загрязненностью ПСВ и эффективностью его очистки и может изменяться в чрезвычайно широком диапазоне.

     Раздел 3. Текущие уровни эмиссии в окружающую среду
     

     3.1 Общая информация

При оценке уровней эмиссий во все среды от ОС ГСВ и ПСВ необходимо принимать во внимание следующие аспекты:

1. Сокращение эмиссий в окружающую среду в виде сбросов загрязнений в водные объекты и обработка выделяемых в виде осадка загрязнений с производством вторичной продукции являются целью технологических процессов очистки сточных вод. Возможные эмиссии в виде выбросов в атмосферный воздух являются, таким образом, единственным потенциальным негативным воздействием, обусловленным проведением технологических процессов очистки сточных вод и обработки осадка.

2. Большое влияние на содержание загрязняющих веществ в очищенной воде оказывает принципиальное различие механизмов и (или) условий их удаления в системах биологической очистки ГСВ. Их сопоставление приведено в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Сопоставление механизмов и (или) условий удаления загрязняющих веществ в системах биологической очистки ГСВ

Проведенная статистическая обработка большого массива данных за 3 года по 13 отдельным ОС и блокам ОС Москвы и Санкт-Петербурга показала, что практически отсутствует взаимосвязь между среднемесячными значениями концентраций 11 техногенных загрязняющих веществ на входе на ОС и на выходе. Для 18% ситуаций эта связь характеризуется как слабая (значение коэффициента детерминации в диапазоне 0,1-0,3), для 4% - как умеренная ( в диапазоне 0,3-0,5), а для остальных 78% - как отсутствующая. Этот вывод хорошо согласуется с теоретическими предпосылками, изложенными в таблице 3.1.

Полученные данные означают, что любой (в рассмотренном диапазоне, который существенно ниже порога токсичного воздействия на активный ил) концентрации в сточной воде, поступающей на сооружения биологической очистки, может соответствовать любое (в рассмотренном диапазоне) значение концентрации на выходе. Концентрация техногенных загрязняющих веществ на входе изменяется в зависимости от сбросов абонентами (т. е. случайным образом) в диапазоне, характерном для данного населенного пункта. Нет никаких оснований для веществ, перечисленных в пунктах 2-3 таблицы 3.1, использовать линейную зависимость между входом и выходом при неизменной эффективности как коэффициенте пропорциональности. Наоборот, эффективность удаления тем выше, чем выше концентрация на входе (при не зависящей от нее концентрации выхода).

Из полученных данных и понимания основ процесса биологической очистки следуют важные выводы для практики очистки и нормирования, использованные в настоящем справочнике:

- нормирование большинства техногенных веществ в сбросах городских сточных вод бессмысленно, так как на сооружениях биологической очистки и доочистки невозможно целенаправленно управлять их удалением. Для получения эффекта удаления, на который способна биологическая очистка на каждом конкретном объекте, достаточно поддержание этих сооружений в нормальном работоспособном состоянии;

- нормирование сбросов промышленных абонентов по техногенным загрязнениям должно обеспечивать две цели: предотвращение токсичного воздействия на активный ил и предотвращение накопления токсичных веществ в осадках сточных вод, препятствующие их использованию как удобрения и сырья для производства почвогрунтов (требования к этим видам использования приведены в разделе 3.4). Обе эти цели обеспечиваются при обеспечении достижения требований Правил холодного водоснабжения и водоотведения [42]. Установление для промышленных абонентов более низких требований не даст никакого дополнительного экологического эффекта, однако существенно повысит совокупные затраты на очистку сточных вод.

3. Контроль воздействий на окружающую среду (эмиссий в различные среды) от ОС осуществляется неравноценно. Сбросы ОС в водные объекты контролируются практически по всем веществам, которые присутствуют в значимых для этих объектов концентрациях. Вывозимые с площадок ОС осадки сточных вод также проходят необходимый контроль. Однако контроль выбросов в атмосферу на сооружениях на практике на большинстве объектов не дает результатов, информативных применительно к специфическим загрязнениям воздуха, характерных для ОС ГСВ. А основным видом воздействия выбросов ОС ГСВ является выделение дурнопахнущих веществ.

На очистных сооружениях дурнопахнущие вещества выделяются от организованных и неорганизованных источников. На подавляющем большинстве объектов объективный инструментальный контроль осуществляется только для точечных выбросов (из труб, вентсистем), однако применительно к ОС ГСВ они обеспечивают лишь малую долю выбросов веществ, которые характерны для них. Как правило, для точечных источников анализируются загрязняющие вещества, характерные для выбросов от установок сжигания топлива и выбросов, наиболее характерных для промпредприятий.

В таблице 3.2 на примере одних из лучших ОС в стране приведены типичные контролируемые параметры выбросов, по статистической отчетности.

Таблица 3.2 А - Раздел 1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, их очистка и утилизация" (выдержка из статистической отчетности)

Таблица 3.2 Б - Раздел 2. Выброс в атмосферу специфических загрязняющих веществ

Эти таблицы демонстрируют бесполезность примерно 90% отчетной информации по выбросам с точки зрения контроля выделения токсичных и дурнопахнущих соединений, характерных для ОС ГСВ.

И наоборот, вещества, измеряемые при контроле выбросов, даже при методически правильном пробоотборе (например, в Санкт-Петербурге и в Москве - сероводород и меркаптаны, а также фенол и аммиак), в недостаточной степени характеризуют полный спектр выбросов (общее количество выделяемых из выбросов ОС веществ, обладающих запахом - до 150).

Стоит отметить, что определение фактора, вызывающего запах, зачастую представляет ряд трудностей. Химические и физические характеристики вещества не позволяют предсказывать его способность вызывать запах. Для наиболее распространённых пахучих веществ установлены зависимости между концентрацией того или иного вещества и интенсивностью воспринимаемого человеком запаха, однако коэффициенты сильно варьируются в зависимости от вещества. Пороговые значения восприятия запаха, т.е. такие концентрации пахучих веществ в воздухе, при превышении которых человек способен почувствовать запах, также сильно варьируются для различных веществ. Более того, чаще всего запах формируется не одним химическим веществом, а их смесью, и если в воздухе присутствует несколько одорантов, эффект их совместного действия на обоняние человека носит неаддитивный характер, даже если между пахучими веществами не происходит никаких химических взаимодействий. Если же одоранты реагируют между собой, ситуация усложняется ещё больше. Помимо этого, немаловажную роль в восприятии человеком запахов играют и факторы окружающей среды, такие как температура и влажность воздуха. Именно поэтому целесообразно измерять не только концентрации отдельных загрязняющих веществ в газовых выбросах, но и концентрацию запаха в целом.

Образование дурнопахнущих веществ (одорантов) на сооружениях канализации происходит в жидкой фазе в результате протекания анаэробных (гнилостных) процессов. Выделение этих веществ в воздушную среду происходит в результате их улетучивания из жидкой фазы. Согласно закону Генри, равновесная концентрация одоранта в воздухе пропорциональна его концентрации в жидкости, причем коэффициент пропорциональности определяется природой одоранта.

Летучесть дурнопахнущих веществ в соответствии с характерными для них значениями коэффициента k соотносится следующим образом: метил меркаптан: сероводород: аммиак: летучие жирные кислоты = 650000:54000:100:1. Значения ПДК и пороги обнаружения запаха некоторых дурнопахнущих веществ приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Значения ПДК и пороги обнаружения запаха некоторых дурнопахнущих веществ

Наряду с веществами, перечисленными в таблице 3.3, существенный вклад в наличие у выбросов неприятного запаха вносят такие азотистые циклические соединения, как скатол, индол и др. (продукты распада аминокислот).

Почти для всех веществ, выбрасываемых в атмосферу от поверхностей ОС ГСВ, ПДК установлен как органолептический, а не общетоксический (кроме аммиака, однако такие его концентрации для выбросов ОС ГСВ не характерны). Т.е. эти вещества обладают свойством формировать неприятные запахи, не создавая опасности для здоровья. Это объясняется тем, что большая часть этих веществ - естественного происхождения, они образуются при разложении белков, жиров и углеводов.

С учётом этого для оценки запахового воздействия применяются ольфактометрические методики. В ольфактометрии используются следующие ключевые понятия, определённые европейским стандартом EN 13725 и ГОСТ 32673-2014 [39]:

1) европейская эталонная масса запаха (European Reference Odour Mass, EROM) - это принятое эталонное значение для европейской единицы запаха, равная определённой массе эталонного вещества, а именно 123 мкг н-бутанола. При испарении 1 EROM в 1 м нейтрального газа при стандартных условиях (101,3 кПа; 293 К) образуется концентрация 40 ppb, или 0,040 мкмоль/моль;

2) европейская единица запаха - такое количество пахучего вещества (пахучих веществ), которое при разбавлении в 1 м нейтрального газа при стандартных условиях (101,3 кПа; 293 К), вызывает у экспертной комиссии физиологический отклик, эквивалентный отклику, вызываемому одной европейской эталонной массой запаха (EROM), разбавленной 1 м нейтрального газа при стандартных условиях (101,3 кПа; 293 К);

3) единица запаха - это количество (смеси) одорантов в одном кубическом метре пахучего газа (при температуре 293 К и давлении 101,3 кПа) при достижении порога выявления экспертной комиссии;

4) порог выявления - значение разбавления, при котором вероятность выявления запаха в условиях исследования составляет 50%;

5) концентрация запаха - это число европейских единиц запаха на кубический метр газа при стандартных условиях (101,3 кПа; 293 К).

В ольфактометрии запах оценивается через конкретную количественную характеристику - концентрацию запаха в воздухе. Она показывает, во сколько раз первоначально отобранная проба пахучего воздуха должна быть разбавлена до достижения порога выявления, т.е. до того, когда вероятность ощущения запаха человеком будет приближена к 50%. Такой подход позволяет охарактеризовать качество воздуха без привязки к конкретным загрязняющим веществам, исключительно через физиологическое восприятие экспертной комиссии.

Более того, ГОСТ 32673-2014 предполагает возможность установления нормативов выбросов в единицах запаха. Такой подход наиболее целесообразен для предприятий, которые не превышают предельно-допустимые выбросы по загрязняющим веществам, но при этом получают жалобы от жителей близлежащих населённых пунктах и желают достичь консенсуса с ними.

Большой объём проведенных исследований по корреляции запахов и концентраций загрязняющих веществ [39] позволил определить в качестве маркерного вещества запахового воздействия ОС ГСВ сероводород. Поэтому при невозможности проведения ольфактометрических исследований в качестве маркера запахов должен использоваться сероводород.

4. Подотрасль обладает существенной спецификой в отношении применимости методологии использования маркерных веществ. В соответствии с п.2.77 "ГОСТ Р 56828.15-2016 Национальный стандарт Российской Федерации. Наилучшие доступные технологии. Термины и определения", утвержденным и введенным в действие Приказом Росстандарта от 26.10.2016 N 1519-ст [6], маркерное вещество - наиболее значимый для конкретного производства показатель, выбираемый по определенным критериям из группы веществ, внутри которой наблюдается тесная корреляционная взаимосвязь. Особенностью маркерного вещества является то, что с его помощью можно оценить значения всех веществ, входящих в группу.

                

Для ГСВ, поступающих на ОС, существует некоторая корреляция между величинами некоторых поступающих загрязнений, на удаление которых рассчитываются ОС (перечислены в таблице 1.3). Эта корреляция тем выше, чем больше доля бытового стока в ГСВ. Корреляция основана на наличии известной взаимосвязи загрязняющих веществ в бытовых СВ, основанной на жизнедеятельности человека. Наибольшая взаимосвязь для бытовых СВ существует между величинами ХПК и БПК. Для конкретных ОС ГСВ, принимающих преимущественно хозяйственно-бытовые сточные воды, имеющих данные по корреляции между этими величинами, определение ХПК для целей текущей эксплуатации дает существенное преимущество в быстроте (несколько часов против 5 сут для ), а также в более высокой точности. С учетом этой корреляции за рубежом величину ХПК в ряде случаев используют вместо (с учетом соотношения между ними).

Для других ЗВ хозяйственно-бытового происхождения из таблицы 1.3 степень этой корреляции недостаточно высока, разброс в индивидуальных пробах составляет не менее 25% от средних величин соотношений загрязнений. Поэтому традиционно на ОС ГСВ используется индивидуальный контроль данных показателей.

В очищенной воде в связи с тем, что остаточная концентрация этих ЗВ определяется различными процессами на ОС, корреляция между этими веществами еще ниже, чем для входящего потока. Глубина процесса полной биологической очистки с нитрификацией (БО, БН) может быть достаточно хорошо охарактеризована показателем концентрации аммонийного азота. Однако этот показатель мало информативен в отношении взвешенных веществ. Процесс удаления азота может быть хорошо оценен по показателю общего азота, но он не даст никакой информации о содержании отдельных минеральных форм азота. Весьма значительное различие токсичности различных минеральных форм азота (), ПДК которых соотносится как 450:20:1, не позволяет отказаться от индивидуального контроля минеральных форм.

Применительно к остальным веществам, нормируемым в настоящее время для ОС ГСВ (тяжелые металлы, нефтепродукты и т.п.), какая-либо корреляция изначально отсутствует как для поступающих, так и для очищенных СВ. Поступление каждого из этих ЗВ в сточные воды определяется собственными источниками, а также соотношением их влияния на состав общего стока в данный момент времени. Для содержания в очищенной воде этих ЗВ степень корреляции еще ниже в силу различного характера и интенсивности процессов очистки, а также весьма недостаточной изученности процессов удаления илом (для тяжелых металлов).

Невозможно выбрать одно вещество-маркер для техногенных загрязняющих веществ. Как интегральный может быть использован показатель токсичности (определяемой как кратность разбавления, с различными тест-объектами). Однако данный параметр в российских условиях мало освоен и не должен рассматриваться как обязательный нормируемый показатель. Тем не менее, он рекомендуется к повсеместному использованию, для введения в систему нормирования позднее.

Применительно к микробиологическим загрязнениям подавляющая часть используемых для нормирования показателей (за исключением п.30 таблицы 3.3) является не только маркерными, но и индикаторными (т.е. теми, которые характеризуют содержание других подобных показателей, но сами не обладают опасностью). Такие важные показатели, как колиформные бактерии, колифаги и др., относятся не к опасной патогенной микрофлоре, а к микрофлоре естественных выделений человека. Кроме того, реакция различных микроорганизмов на обеззараживающее воздействие не одинакова. В ряде случаев при использовании хлора при малом содержании индикаторных бактерий могут быть обнаружены вирусы и цисты патогенных простейших.

В связи с вышеизложенным, понятие "маркерные вещества" применительно к сбросам ГСВ в дальнейшем в настоящем справочнике не используется, как малоприменимое. В настоящем справочнике НДТ, в соответствии с Федеральным Законом N 225-ФЗ [8] применяется понятие технологически нормируемых веществ (ТНВ), к которым для ГСВ отнесены загрязняющие вещества, по которым в разделе 5 установлены технологические показатели НДТ: взвешенные вещества, , ХПК, азот аммонийный, азот нитратов, азот нитритов, фосфора фосфатов. ТНВ для ПСВ перечислены ниже. Несколько иначе обстоит вопрос маркерных веществ применительно к очищенным ПСВ. Показатель "нефтепродукты" полноценно отражает глубину очистки ПСВ от селитебных территорий, так как невозможно глубоко удалить нефтепродукты без глубокого удаления взвешенных веществ. Однако нефтепродукты лишь косвенно характеризуют загрязненность очищенных ПСВ другими веществами, менее характерными для стока с селитебной территории.

Несмотря на разнообразие загрязняющих веществ в ГСВ, перечень, используемый при контроле сточных вод, сбрасываемых подотраслью, для большинства ОС совпадает. Он определяется не столько воздействием загрязнений на водный объект, сколько сложившимся перечнем веществ, применяемым при мониторинге водных объектов.

В распоряжении Правительства Российской Федерации от 08.07.2015 N 1316-р "О перечне загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды" [40] содержится перечень веществ, подлежащих мерам государственного регулирования и включающих применительно к сбросам в водные объекты около 160 наименований. Перечень включает особо опасные вещества (например, полихлорбифенилы из "грязной дюжины стойких органических загрязнителей", запрещенных Стокгольмской Конвенцией). Однако по ним не ведется государственный мониторинг их содержания в водных объектах и, соответственно, в сбрасываемых ГСВ. Применительно к ГСВ г.Москвы проведенный в начале 2000-х годов длительный (в течение не менее 2 лет) мониторинг по нескольким десяткам токсичных органических соединений не выявил значимости этой проблемы. Для большинства веществ концентрация была ниже предела измерения, и ни по одному из веществ измеренное содержание даже на входе на ОС не превышало нескольких процентов от ПДК для водных объектов.

Нормируемые в настоящее время для ОС показатели имеют различный статус применительно к возможностям их расчета/прогнозирования при создании ОС ГСВ (таблица 3.4). Только меньшая часть загрязняющих веществ относится к расчетным, т.е. к тем, на целевое содержание которых может быть выполнен технологический расчет сооружений очистки ГСВ на базе биологического процесса. Эти вещества и относятся к ТНВ.

Остальные загрязняющие вещества, перечисленные в таблице 3.4 (тяжелые металлы, алюминий, специфические органические соединения), в настоящем справочнике именуются техногенными загрязнениями. Данный термин условен и применяется только для целей отличия ТНВ и остальных показателей загрязненности. Показатели загрязненности растворенными минеральными веществами (хлориды, сульфаты, общая минерализация) в справочнике в дальнейшем не принимаются во внимание, так как методы их задержания на ОС ГСВ и на ОС ПСВ отсутствуют. Их сброс с очищенными сточными водами приблизительно соответствует (за вычетом небольшого вхождения в состав осадков) входящей нагрузке на ОС. Как правило, эта нагрузка определяется фоновым содержанием минеральных солей в водопроводной воде и, в немногих случаях, сбросами абонентов, производимыми с грубым нарушением нормативных требований к сточным водам, сбрасываемым в ЦСВ.

В качестве технологически нормируемых показателей очистки поверхностных сточных вод далее будут подразумеваться взвешенные вещества, нефтепродукты, ХПК, и фосфор фосфатов, как показатели, на которые возможно эффективное целенаправленное воздействие при использовании апробированных технологий (см. раздел 4).

Концентрации остальных веществ и показателей не могут быть рассчитаны, а могут быть лишь спрогнозированы, причем с недостаточно высокой точностью. Причины этого изложены в подразделе 3.2.

Таблица 3.4 - Контролируемые показатели загрязняющих веществ и свойств воды на сбросе ГСВ и ПСВ в водные объекты и их статус при расчете ОС ГСВ

Перечень расчетных показателей загрязняющих веществ применительно к физико-химическим методам очистки ПСВ существенно уже. При проектировании как расчетные показатели используют только взвешенные вещества и нефтепродукты, остальные показатели - эмпирико-расчетные или назначаемые.

Применительно к использованию маркеров для эмиссий в другие среды существенно следующее: содержание токсичных веществ в осадке ГСВ определяется теми же факторами, что и состав сточных вод (попадание из различных источников, с различной временной периодичностью). Поэтому ни одно из них не может использоваться в качестве маркерных веществ.

В области микробиологических загрязнений индикаторным (не маркерным) показателем для очищенных сточных вод являются термотолерантные колиформные бактерии (ТКБ). Их наличие означает возможность присутствия всех остальных загрязнений этой группы. Однако информативность отсутствия (присутствия в пределах предельно допустимого содержания) ТКБ зависит от применяемого метода обеззараживания. Так, применение обеззараживания хлором недостаточно эффективно применительно к вирусам и цистам простейших.

Применительно к эмиссиям в атмосферу ситуация описана в подразделе 3.3. Маркерным веществом загрязнения воздуха выбросами ОС ГСВ является сероводород.

     3.2 Сбросы в водные объекты
     

     3.2.1 Сбросы от сооружений очистки городских сточных вод

3.2.1.1 Оценка фактических сбросов по данным анкет

Для оценки эмиссий приняты во внимание данные объектов ОС ГСВ, эксплуатация которых, согласно информации из анкет, осуществляется надлежащим образом. Из этой выборки, в свою очередь, приняты во внимание анкеты, данные которых не вызывают выраженных сомнений в соответствии действительности.

В результате проведен анализ по загрязненности сбросов по 200 объектам, анкеты которых прошли предварительный отбор по достаточности и достоверности данных.

3.2.1.1.1 Взвешенные вещества

Поскольку около 1/3 ОС оснащены сооружениями доочистки, которые представлены в основном зернистыми фильтрами, биореакторами с ершовой загрузкой и биопрудами, то для оценки влияния доочистки для станций производительностью менее 100 тыс. м в сутки (наиболее репрезентативная выборка) оценивалось качество очистки по взвешенным веществам для сооружений, имеющих доочистку и работающих без доочистки. Эти данные представлены на рисунке 3.1.

Хорошо видно, что в диапазоне от 5 до 20 мг/л распределение взвешенных веществ в очищенной воде практически совпадает для станций, имеющих доочистку и работающих только со вторичными отстойниками.

Для 25% рассмотренных станции доочистка действительно позволяет получать очищенную воду с концентрациями взвешенных веществ менее 7 мг/л, что соответствует хорошо работающим сооружениям доочистки, в остальных случаях существующие сооружения доочистки не эффективны.

После вторичных отстойников, без использования сооружений доочистки, на 80% сооружений качество очистки по взвешенным веществам не более 15 мг/л, что соответствует нормам проектирования в СССР. Т.е. 80% сооружений производительностью менее 100 тыс. м в сутки достигают проектного качества очистки по взвешенным веществам.

Более того, 70% очистных сооружений работают с выносом взвешенных веществ менее 10 мг/л. Это показывает, что при низкой нагрузке на вторичные отстойники очистка стока величина менее 10 мг/л может достигаться с высокой степенью надежности. Данный вывод не противоречит закономерностям, используемым при расчете вторичных отстойников.

     
Рисунок 3.1 - Кумулятивная кривая обеспеченности концентрации взвешенных веществ для ОС ГСВ с ПП менее 100 тыс. м/сут

Примечание. Здесь и далее параметр "встречаемость величины показателя" означает, что, например, на оси Y (оси ординат) для количества Y1 проанализированных объектов величина данного показателя составляет не более Х1 мг/л (по оси абсцисс). Т.е. из графика на рисунке 3.1 следует, что все 100% объектов без доочистки имеют содержание взвешенных веществ менее 60 мг/л, 80% - менее 15 мг/л, примерно 28% - менее 5 мг/л и т.п. И наоборот, на 90,3% объектов с доочисткой содержание взвешенных веществ не превышает 20 мг/л либо 10% объектов без доочистки характеризуются содержанием взвешенных веществ свыше 25%. Разница величин (Y2-Y1), %, соответствует встречаемости величины X в диапазоне (Х2-Х1). Например, для объектов без доочистки содержание взвешенных веществ в диапазоне 5-10 мг/л составляет 70-30%=40% объектов.

Из рисунка 3.1 следует, что в диапазоне ПП 100-300 тыс. м в сутки 80% сооружений обеспечивают проектное качество очистки до 15 мг/л и 60% - менее 10 мг/л. Для ПП более 300 тыс. м в сутки 70% станций укладываются в проектные 15 мг/л. Эффективная доочистка наблюдается менее чем в 10% случаев.

3.2.1.1.2 и ХПК

От 30% до 45% сооружений обеспечивают менее 5-6 мг/л, что связано в основном с существенной недогрузкой сооружений, причем верхнее значение относится к ОС с ПП менее 100 тыс. м в сутки, загрузка которых в среднем ниже. Качество очистки до 10 мг/л обеспечивается надежно на 60-75% сооружений и может быть оценено как хороший результат для работы со вторичными отстойниками. Качество очистки до 15 мг/л (проектная величина для ОС советских времен постройки, без доочистки) обеспечивается на 85-95% станций (верхнее значение - также для нижнего диапазона ПП).

Существенно больше разброс данных по ХПК (см.: рисунок 3.2). Основной диапазон величины ХПК, характерный для 50% случаев, составляет от 30 до 60 мг/л. Однако в отличие от взвешенных веществ и величина ХПК зависит не только от глубины очистки по органическим веществам, но и от состава исходной воды - бионеокисляемой части ХПК, которая и дает дополнительный разброс ХПК в очищенной воде.

     
Рисунок 3.2 - Кумулятивная кривая обеспеченности ХПК для ОС ГСВ с ПП менее 100 тыс. м/сут

3.2.1.1.3 Биогенные элементы

Распределение концентраций биогенных элементов (форм азота и фосфора) приведено в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Распределение концентраций биогенных элементов (форм азота и фосфора)

Данные таблицы 3.5 позволяют сделать следующие выводы:

а) касательно нитрификации:

- на 50-65% станций происходит нитрификация до остаточного содержания аммонийного азота менее 2 мг/л, что можно охарактеризовать как хороший результат. Причиной этого в основном является недогрузка сооружений биологической очистки при достаточном количестве кислорода;

- на 15-27% станций нитрификация происходит частично;

- на 5-15% станций нитрификация происходит неудовлетворительно;

б) касательно денитрификации:

- доля станций, на которых содержание азота нитратов не превышает 10 мг/л (40-60%), существенно выше доли станций, на которых внедрена технология денитрификации (10-20%). Это различие может быть вызвано следующими причинами: неразвитой нитрификацией, при которой азот в основном остается в виде аммонийного (5-15%), симультанной денитрификацией (см. ниже);

- на 15-35% ОС баланс образования и удаления нитратов приводит к их содержанию свыше 15 мг/л;

в) касательно удаления общего азота.

Концентрация общего азота на ОС практически не контролируется (кроме большей части объектов, на которых реализовано удаление азота). Для оценки эффективности удаления азота концентрации общего азота были получены из данных анкет следующим образом:

- входящий общий азот - как 1,25 от концентрации аммонийного азота (п.Свода правил* [8]);

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

           

- общий азот в очищенной воде - суммы всех трех минеральных форм + 1 мг/л (ориентировочное содержание органического азота).

Результаты оценки распределения эффективности удаления азота приведены на рисунке 3.3. Важно понимать, что процесс БО удаляет азот на прирост активного ила (входит в состав бактерий при потреблении органического вещества) в количестве 5-10 мг/л. При средней концентрации общего азота 30-35 мг/л базовая эффективность удаления азота находится в диапазоне 15-35%.

     

а) Для ОС ГСВ с ПП более 300 тыс. м/сут

     

б) Для ОС ГСВ с ПП 100-300 тыс. м/сут

     

в) Для ОС ГСВ с ПП менее 100 тыс. м/сут

     
Рисунок 3.3 - Кумулятивная кривая обеспеченности эффективности удаления общего азота

Анализируя графики, можно сделать следующие выводы:

- удаление азота на прирост ила (без проявлений денитрификации), в пределах вышеуказанных 35%, объясняет, соответственно, 10%, 28% и 30% проанализированных случаев;

- выраженное удаление азота (характеризуемое как более 65 %) обеспечивается на станциях с проектной производительностью:

- более 300 тыс. м/сут - 25% ОС (среди них доля с БНД - 20%);

- 100-300 тыс. м/сут - 12% (доля с БНД - 16%);

- менее 100 тыс. м/сут - 25% (доля с БНД - 14%).

При этом согласно таблице 1 (графа "Денитрификация") биологическая очистка с удалением азота (БНД) применяется, соответственно, на 20%, 16% и 14% объектов по группам ПП. Таким образом, процент встречаемости высокой эффективности удаления азота примерно соответствует количеству станций с внедренным процессом денитрификации.

Остальные 55-65% сооружений работают с удалением азота от 35% до 65%, т.е. результатом, который может быть достигнут при самопроизвольной или налаженной денитрификации путем изменения кислородного режима в аэротенках, не имевших по проекту зон денитрификации.

г) касательно содержания нитритов:

- на 35-45% ОС содержание нитритов не превышает 0,1 мг/л;

- наиболее часто встречается концентрация в диапазоне 0,2-0,5 мг/л;

- содержание выше 0,5 отмечается весьма редко;

- с учетом этих данных нет никаких оснований определять величину (0,02 мг/л) как целевое значение ТП БОСВ;

д) касательно содержания фосфатов:

- хотя технологией удаления фосфора оснащено 8-10% сооружений, концентрации фосфора фосфатов менее 1 мг/л достигаются на 19-28% сооружений. В целом такой эффект вызывает определенные вопросы, хотя в ряде случаев удаление фосфора может происходить на необорудованных для этого очистных сооружениях, например, при сбросе в сеть значительного количества железа или алюминия с водопроводными осадками. На остальных 80% сооружений необходимо улучшать технологию с переходом на удаление фосфора;

- до 40% ОС сбрасывают значительные концентрации фосфора фосфатов - свыше 2,5 мг/л.

В целом, подводя итоги рассмотрения форм азота в очищенной воде, следует отметить, что на многих станциях достигается частичное удаление азота. Следует предположить, что это происходит благодаря наличию зон с низкими концентрациями кислорода. Этому способствуют:

- существенная недогрузка ОС ГСВ по расходу, развившаяся в результате снижения водопотребления, позволяющая увеличить время контакта сточной воды с активным илом и позволяющая развиваться процессам нитрификации;

- неудовлетворительное состояние аэрационных систем и невысокие концентрации растворенного кислорода во многих из вышеописанных случаев также приводит к развитию симультанной (одновременной) денитрификации и снижению общего азота на 5-7 мг/л. В ситуациях с невысоким уровнем содержания общего азота и высоким временем пребывания в аэротенках это может приводить к достижению целевых показателей по соединениям азота. Невысокая нагрузка также позволяет (при своевременном выводе избыточного ила) получать хорошие результаты по и взвешенным веществам.

Как правило, в этих ситуациях концентрация азота аммонийного в основном составляет до 3 мг/л, азота нитратов 8-15, нитритов - менее 0,3 мг/л, содержание фосфора фосфатов в очищенной воде также невелико и не превышает 2 мг/л.

В дальнейшем анализе эта во многом вынужденно сложившаяся технология, чтобы отличить ее от БН, именуется БНЧСД - глубокая биологическая очистка с нитрификацией и частичной симультанной денитрификацией.

3.2.1.1.4 Техногенные загрязнения

Данные по содержанию техногенных загрязнений в очищенной ГСВ приведены на рисунке 3.4. В статистическую обработку были включены те загрязняющие вещества, по которым присутствовала достаточная для анализа выборка. В нее не были включены никель, хром, ртуть, по которым количество данных было существенно меньше.

     
Рисунок 3.4 - Кумулятивные кривые обеспеченности концентраций техногенных загрязнений в очищенной воде, мкг/л

Обобщение информации по содержанию техногенных загрязнений в очищенной ГСВ и по эффективности их удаления приведена в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Сводные данные по удалению техногенных загрязнений из ГСВ

Данные по ОС Москвы и Санкт-Петербурга [11] по удалению алюминия, никеля и хрома приведены в таблице 3.7. Данные приведены за 3 года для ОС г.Москвы (8°С и их отдельных блоков) и Санкт-Петербурга (5°С).

Таблица 3.7 - Удаление алюминия, никиля и хрома по ОС Москвы и Санкт-Петербурга

Результаты анализа, приведенные в таблицах 3.6, 3.7, позволяют сделать следующие выводы:

1) для большинства рассматриваемых загрязнений даже основной диапазон разброса концентраций в очищенной воде составляет порядок и более, только для меди и цинка - полпорядка (в 5 раз). Причем практически для всех загрязнений внутри этих диапазонов отсутствуют диапазоны более частой встречаемости и распределение величин носит во многом равномерный характер. Т.е. для этих загрязнений невозможно ни определить наиболее вероятные, ни предельные концентрации в очищенной воде. Это позволяет утверждать, что концентрации техногенных веществ в очищенной воде не могут быть предметом технологического нормирования;

2) фактические величины концентраций практически никак не соотносятся с :

- по двум веществам - кадмию и свинцу, на всех пробах достигаются ;

- по двум веществам - меди и цинку практически ни на одном объекте не достигаются. Для меди фиксируется наибольшая кратность превышения - в 10 раз по верхней границе основного диапазона;

- по пяти техногенным веществам (нефтепродукты, железо, марганец, фенолы, сероводород) вероятность достижения составляет 15-37%, т.е. является небольшой;

- по СПАВ достигается на 58% объектов;

3) для большинства техногенных загрязнений основной диапазон эффективности удаления весьма высок:

- для железа, кадмия, меди и марганца, хрома, алюминия он находится в диапазоне 70-99 %,

- для нефтепродуктов, сероводорода и СПАВ - 90-100%;

- для фенолов и цинка достигаются высокие значения, но диапазон весьма размыт и начинается примерно с 50%;

- для свинца диапазон чрезвычайно размыт, что, однако не имеет практического значения, так как все значения находятся ниже ;

- эффективность удаления никеля невелика, средние значения составляют 55-71%;

4) для окисляемых техногенных загрязнений удаление происходит наиболее эффективно, что подтверждает теоретические представления по данному вопросу, изложенные в подразделе 3.2. Однако причины более низких, нежели основной диапазон, значений эффективности не изучены. Весьма вероятно, что они вызваны более низкими значениями входящей концентрации. Поэтому нет оснований установить для окисляемых техногенных загрязнений технологический норматив по нижней границе основного диапазона эффективности удаления;

5) все тяжелые металлы характеризуются весьма широким основным диапазоном разбросом эффективности: в пределах 30-50%. Это однозначно не позволяет использовать эффективность удаления как технологический норматив;

6) в целом можно сделать вывод, что несмотря на то, что все современные технологии очистки ГСВ не рассчитаны на удаление техногенных загрязнений, их удаление происходит весьма эффективно. Окисляемые загрязнения удаляются примерно на уровне общих органических загрязнений (по ), а тяжелые металлы - в основном существенно выше, чем азот и фосфор при обычной технологии биологической очистки;

7) однако концентрации техногенных загрязнений в очищенной воде распределяются случайным образом и мало зависят от концентраций в поступающей воде. Т.е. этот процесс происходит весьма эффективно, но не может контролироваться службой эксплуатации.

С учетом того, что в разделе 2 показано отсутствие технологий, целевым образом удаляющих техногенные загрязнения, и вышеизложенных результатов анализа данных технологическое нормирование как концентраций в очищенной воде, так и эффективности удаления для техногенных загрязнений представляется невозможным. В практической работе по нормированию загрязняющих веществ на основе технологических показателей НДТ необходимо ограничиться загрязняющими веществами, отнесенными к технологически нормируемым.

     3.2.2 Сбросы сооружений очистки поверхностных сточных вод

Оценка сбросов ПСВ приведена поданным ГУП "Мосводосток" и ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга" в таблицах 3.8 и 3.9.

Таблица 3.8 - Энергоэффективность работы ОС ПСВ ГУП "Мосводосток"

Таблица 3.9 - Эффективность работы ОС ПСВ ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга"

Основным недостатком прудов-отстойников является то, что они проектировались для работы в проточном режиме и работают по принципу отстойника-вытеснителя. Эффект задержания взвешенных веществ в таких сооружениях не превышает 20-40%, эффект по нефтепродуктам очень мал. Это объясняется тем, что (по крайней мере в Москве и Санкт-Петербурге) большая часть взвешенных веществ ПСВ является очень мелкодисперсной (частицы глины, продукты истирания дорожного полотна и автопокрышек) и оседает очень медленно. Благодаря существенному содержанию СПАВ (причем их тем больше, чем выше культура содержания дорожных покрытий) происходит практически полное эмульгирование нефтепродуктов, препятствующее их гравитационному отделению и коалесценции.

Более того, с увеличением расхода поверхностного стока, который имеет место при выпадении интенсивных дождей, скорость движения воды в них существенно возрастает и происходит вынос ранее выделенных загрязнений.

В начале эксплуатации отстойники камерного типа обеспечивают эффект очистки стоков по взвешенным веществам до 70%, по нефтепродуктам - не более 10-15%. Однако последующая эксплуатация этих сооружений представляет значительные трудности. После 2-3 дождей кассетные фильтры выходят из строя и являются источником вторичного загрязнения сточных вод.

Пруды-отстойники, дополненные тонкослойными блоками, имеют более высокий эффект очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов, но при переменном уровне воды в сооружениях также не обеспечивают требуемого качества очистки при отведении в водные объекты. Эффективность существенно возрастает при использовании реагентов.

Анализ работы ФОС показал, что по основным загрязняющим компонентам достигается неплохой эффект очистки по сравнению с другими станциями, но имеются большие проблемы с эксплуатацией полистирольных фильтров.

В ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга" эксплуатируется 7 ОС ПСВ, из них - 6 подземного исполнения, что усложняет эксплуатацию.

Из анализа нескольких наиболее часто применяемых технологических схем очистки поверхностных сточных вод следует, что практически все они не обеспечивают установленные требования к качеству очистки при отведении в водные объекты рыбохозяйственного назначения даже по ТПО ПСВ.

     3.2.3 Интегральная оценка сбросов в водные объекты

Обоснованная в разделе 1 необходимость обеспечения наибольшей эколого-экономической эффективности при переходе на НДТ требует разработки критерия выбора объектов, нуждающейся в первоочередной модернизации. Для этого необходимо применять систему интегральной оценки качества очищенной воды. В этом качестве удобно использовать сумму отношений концентраций загрязнений (фактического либо проектного) к целевым технологическим показателям. Этот критериальный параметр аналогичен по принципу расчета "показателю антропогенной нагрузки" (ПАН), предложенному в работах РосНИИВХ [17]. Физический смысл величины ПАН (согласно позиции его разработчиков) - сумма условной кратности разбавления чистой водой для достижения целевой величины по каждому из использованных показателей, отражающему определенный вид негативного воздействия. В данном справочнике подобный критериальный параметр применяется под названием "интегральный показатель качества очистки (ИПКО)". В отличие от параметра ПАН, ИПКО определяется по ограниченному перечню показателей - только по ТП БОСВ, и только по одному виду негативного воздействия на водные объекты (сбросу загрязняющих веществ). Остальные измеряемые при контроле ОС величины химических загрязнений, как показано в разделах 2 и 4, не являются целью применяемых технологий и не должны приниматься во внимание при расчете ИПКО.

Для каждой конкретной пробы сточной воды или (по средним данным) для конкретного объекта:

     
,

где - фактическая концентрация загрязняющего вещества i, мг/л;

- значение целевого технологического показателя (ЦТП) для вещества i, мг/л.

Применительно к задаче интегральной оценки качества сточной воды безразмерный параметр ИПКО удобнее рассматривать не как удельный объемный (ПАН), а как удельный массовый параметр - насколько данная сточная вода в сумме более загрязнена, чем сточная вода с показателями, равными ЦТП.

Значения являются (применительно к обсуждаемому вопросу) ориентиром для совершенствования технологических процессов. Однако недостижимость либо труднодостижимость ряда значений даже по расчетным показателям (БПК, азот аммонийный и нитритный, фосфор фосфатов - для ГСВ, нефтепродукты - для ПСВ) делает нецелесообразным использование их для целей технологического анализа.

Для оценки эмиссий подотрасли целесообразно воспользоваться понятием целевых технологических показателей (ЦТП), реализуемых с использованием НДТ, которая должна применяться в условиях сброса в наиболее защищаемые водные объекты. Технологическое обоснование этих величин приведено в разделах 4-5.

В разделе 6 в целях оценки негативного воздействия на водные объекты использован критерий ИПКО, рассчитанный как сумма отношений величин к (), именуемый . Для отличия от него вышеописанный критерий далее именуется .

Значения ЦТП, примененные для расчета для ОС ГСВ приведены в таблице 3.10.

Таблица 3.10 - Значения ЦТП, примененные для расчета для ОС ГСВ

Значения ЦТП для ОС ПСВ приведены в таблице 3.11.

Таблица 3.11 - Значения ЦТП для ОС ПСВ

     В таблицах 3.12 и 3.13 приведены основной диапазон содержания загрязняющих веществ в очищенной воде, по экспертной оценке членов технической рабочей группы, сбрасываемой в водные объекты для основных применяемых технологий и результаты расчета значения ИПКО для крайних значений этих диапазонов. Согласно формуле расчета, при 7 задействованных показателях при соответствии показателей качества очистки значениям ЦТП величина составит 7,0.
     

Таблица 3.12 - Основной диапазон содержания загрязняющих веществ, отнесенных к ТП БОСВ, в очищенной воде, сбрасываемой в водные объекты

Таблица 3.13 - Величина интегрального показателя качества очистки для различных технологий очистки ГСВ

С учетом приведенных выше данных анализа ситуации на объектах и результатов расчета весьма существенно действие на качество очищенной воды таких факторов снижения сбросов загрязняющих веществ, как недогрузка сооружений, низкоконцентрированные сточные воды, а также явления симультанной денитрификации.

Обращает на себя внимание близость значений для процесса БН (как результата проведения БО на ОС с недогрузкой) к показателям современных технологий (начиная с БНДХФ). Разница величины БН и БНДХФ составляет 50-60%, тогда как для процессов БО и БНДХФ они различаются в 2,8-3,6 раз.

Таким образом, при близкой стоимости работ реконструкция сооружений с БН (с частичной денитрификацией) даст эколого-экономический эффект в несколько раз ниже, чем реконструкция сооружений БО с худшими показателями очищенной воды.

Из таблицы 3.13 также хорошо видна малая экологическая эффективность доочистки - в пределах 1,0-1,8 единиц , что существенно ниже разброса крайних значений практического диапазона для каждой из технологий.

Хорошее качество очистки на рассмотренных недогруженных сооружениях с БН с частичной денитрификацией нельзя считать использованием современной технологии. Оно характеризуется высокими эксплуатационными затратами за счет низкой эффективности аэрации, не гарантирует стабильного результата. Однако бесспорно, что подобные объекты не должны становиться приоритетными для реконструкции. Система нормирования должна создавать условия для приоритетной модернизации более проблемных объектов, сбрасывающих существенно более высокие концентрации - объекты с полной биологической очисткой с свыше 30.

На рисунке 3.5 приведен анализ величины для трех диапазонов ПП ОС ГСВ.

     

а) Для ОС ГСВ с ПП более 300 тыс. м/сут

     

б) Для ОС ГСВ с ПП 100-300 тыс. м/сут

     

в) Для ОС ГСВ с ПП менее 100 тыс. м/сут

     

г) Для всех проанализированных ОС ГСВ

     
Рисунок 3.5 - Кумулятивная кривая обеспеченности величины для ОС ГСВ, по диапазонам и для всей выборки объектов

          

Расчет показателя * для выборки из 200 объектов позволяет разделить ОС ГСВ на следующие категории:

___________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.        

- менее 7 - современные ОС, построенные (реконструированные) по технологиям удаления азота и фосфора;

- 7-10 - ОС, достаточно хорошо работающие (как минимум с денитрификацией);

- 10-15 - нереконструированные (либо реконструированные недостаточно удачно) ОС, работающие хорошо, превышающие значения ЦТП немногим более чем в 2 раза;

- 15-30 - ОС, работающие удовлетворительно по технологии полной биологической очистки;

- свыше 30 - ОС, работающие плохо.

Расчет для ПСВ приведен в таблице 3.8.

     3.3 Выбросы в атмосферу

Представительные данные по фактическим эмиссиям в атмосферный воздух для большинства подпроцессов отсутствуют, так как измеряемые точечные источники выбросов присутствуют только для подпроцессов N 1, 16А, 20, 21. Для остальных подпроцессов в подавляющем большинстве случаев выбросы происходят с открытой поверхности сооружений.

Ключевым в мировой практике оценки количественного воздействия ОС ГСВ на атмосферный воздух является понятие скорости эмиссии запаха (СЭЗ), OU/c или OU/ч и используется для количественной характеристики скорости выделения запаха источником. В случае площадного (неорганизованного) источника запаха СЭЗ равна произведению удельной СЭЗ единицей площади (OU/м/с или OU/м/ч) на площадь источника.

Поскольку равновесная концентрация одоранта в воздухе прямо пропорциональна его концентрации в воде, существенным параметром является так называемая способность к эмиссии запаха (ОЕС). ОЕС есть количество запаха, выражаемое в OU/м жидкости, которое может быть извлечено из кубометра жидкости в стандартных условиях.

Различные технологические жидкости, находящиеся в открытых сооружениях, значительно отличаются друг от друга по способности к эмиссии запаха. Данные по замерам способности к эмиссии запаха различных технологических жидкостей очистных сооружений [18] приведены в таблице 3.15. Данные по измерению удельных СЭЗ от различных технологических сооружений ОС ГСВ (по [19]) приведены в таблице 3.16.

Таблица 3.14 - Данные по замерам способности к эмиссии запаха различных технологических жидкостей очистных сооружений

Таблица 3.15 - Данные по измерению удельных СЭЗ от различных технологических сооружений ОС ГСВ

По интенсивности выделения дурнопахнущих веществ все подпроцессы, с учетом данных таблицы 3.16, можно разделить на следующие четыре группы (таблица 3.17).

Таблица 3.16 - Классификация подпроцессов, использующих открытые поверхности, по интенсивности выделения дурнопахнущих веществ

На интенсивность выделения дурнопахнущих веществ от ОС ГСВ влияют технологические факторы, перечисленные в таблице 3.18.

Таблица 3.17 - Технологические факторы, влиящие на интенсивность выделения дурнопахнущих веществ от ОС ГСВ

В связи с очень большим количеством технологических факторов, влияющих на интенсивность выбросов от ОС ГСВ, нормирование этих выбросов по технологическим показателям не представляется возможным. Нормирование должно осуществляться на уровне требований к недопущению ситуаций, ведущих к существенному росту выбросов, перекрытию критических участков поверхностей ОС с устройством сооружений очистки выбросов с требованием эффективности не ниже установленной.

Ситуация с выбросами ОС ПСВ аналогична, так как практически все сооружения на них имеют открытые поверхности. Однако в связи с низкой загрязненностью дождевого стока органическими веществами выбросы дурнопахнущих веществ и токсичных веществ с поверхности ОС ПСВ пренебрежимо малы, их нормирование или очистка нецелесообразны.

     3.4 Образование отходов

Перечень отходов, образующихся на ОС ГСВ, исчисляется десятками позиций. В таблице 3.19 приведен пример отчетности по отходам, образовавшимся на крупном ОС ГСВ (по данным анкетирования).

Таблица 3.18 - Пример отчетности по отходам, образовавшимся на крупном ОС ГСВ

Как видно из таблицы 3.19, из 22 поименованных в ней видов отходов только 4 (выделены курсивом) являются технологическими. Объем и перечень нетехнологических отходов определяются множеством факторов, среди которых:

- способ хозяйствования (при максимальном выполнении работ своими силами образуется максимум отходов, по мере роста сервисного обслуживания и аутсорсинга их количество снижается);

- степень износа зданий и сооружений (объекты, сооруженные 30-60 лет назад, в большей степени нуждаются в текущем ремонте, с образованием отходов).

Таким образом, нетехнологические отходы не должны являться предметом нормирования.

Образование технологических отходов на объектах ОС ГСВ количественно определяется воздействием следующих основных групп факторов:

1. Отнесение осадков сточных вод к продукции

Осадки, обработанные тем или иным способом с целью подготовки к использованию в качестве органических удобрений, компостов, почвогрунтов, рекультивантов и т.п. и соответствующие требованиям документации, определяющей требования к осадкам, используемым в этих целях [20-23], или разработанным ТУ на конкретный вид продукции, являются побочной продукцией.

2. Отнесение осадков к отходам

В соответствии с N 458-ФЗ "Об отходах производства и потребления" [24] (статья 1, пункт а), "отходы производства и потребления (далее отходы) - вещества или предметы, которые образованы в процессе производства, выполнения работ, оказания услуг или в процессе потребления, которые удаляются, предназначены для удаления или подлежат удалению в соответствии с настоящим ФЗ".

Удалению с территории очистных сооружений, на которых осуществляется очистка воды и обработка осадков, подлежат осадки, прошедшие технологические стадии обработки, предусмотренные проектной и технической документацией, не предусматривающей получение из них вторичной продукции, отгружаемой потребителю, либо не получившие применения как удобрение, рекультивант или иное, в соответствии с вышеупомянутыми документами. Таким образом, эти осадки относятся к отходам производства и потребления.

Осадок после промежуточных стадий обработки не подлежит удалению с территорий очистных сооружений, не классифицируется как "отход производства и потребления".

Осадки, не используемые в качестве побочной продукции или не соответствующие требованиям вышеуказанной нормативной документации, удаляемые за пределы технологических сооружений и размещаемые на полигонах ТБО, полигонах промышленных отходов и специализированных полигонах, относятся к отходам производства и потребления. Класс опасности устанавливается в соответствии "Критериями отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды" [25]* и в большинстве ОС ГСВ относится к IV-V классу опасности для окружающей среды.

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

           

3. Образование осадков (по сухому веществу), относящихся к отходам, с учетом п.п.1-2. В эту группу факторов, влияющих на объемы образования отходов, влияют:

- загрязненность сточных вод грубыми отбросами;

- эффективность задержания отбросов на решетках;

- загрязненность сточных вод песком;

- эффективность задержания песка в песколовках;

- загрязненность сточных вод (концентрация взвешенных веществ и ВПК). Чем выше загрязненность и глубже очистка, тем больше масса сухого вещества осадка;

- удельная нагрузка на сооружения биологической очистки по органическим веществам (чем ниже нагрузка, тем ниже образование избыточного активного ила);

- использование реагентов для осаждения фосфатов (увеличивают массу избыточного активного ила).

4. Наличие и эффективность работы сооружений по стабилизации осадка (снижают массу сухого вещества)

5. Глубина обезвоживания осадка:

- наличие и эффективность сооружений механического обезвоживания;

- использование минеральных реагентов для кондиционирования осадка (резко увеличивают массу по сухому веществу и фактическую массу);

- соблюдение регламента эксплуатации иловых площадок;

- наличие подпроцессов компостирования, сушки, сжигания.

Диапазон количества образующихся отходов (при условии, что осадки не находят применения и размещаются или утилизируются как отходы) в зависимости от технологий, существенно влияющих на это количество, приведен в таблицах 3.19 и 3.20.

Таблица 3.19 - Фактический диапазон количества образующихся грубых отходов

Таблица 3.20 - Расчетный диапазон количества образующегося осадка сточных вод

Таким образом, количество образующихся осадков определяется разнонаправленными факторами, что не позволяет осуществлять технологическое нормирование этих эмиссий.

Неприемлемость нормирования количества осадков, как отходов, имеет под собой и более глубокие основания, нежели большой диапазон их возможных объемов. Подходы к процессу очистки как к обработке сточных вод с целью, в том числе минимального образования осадка как отхода, подлежащего удалению, являются устаревшими. Современный, энергоресурсный, подход (ЭРП) к очистке (точнее - обработке) сточных вод ориентирует относиться к ней как к процессу концентрирования и утилизации составляющих ее химических веществ и элементов, имеющих энергетическую, удобрительную и иную ценность, а также тепловой энергии самих сточных вод [26]. Этот подход основывается как на понимании конечности природных ресурсов (нефть, фосфаты), так и на устойчивом росте стоимости ресурсов, произошедшем в последние два десятилетия.

С точки зрения ЭРП, чем больше выделено из сточной воды ее составляющих (органическое вещество, азот, фосфор), тем больше веществ может быть утилизировано как на самих ОС ГСВ (для получения энергии), так и за их пределами. В силу того, что процессы денитрификации и удаления фосфора нуждаются в органическом веществе для своего протекания, они конкурируют с энергогенерирующими процессами (прежде всего, анаэробным сбраживанием) за органическое вещество. Технологический уровень современных решений, например, в Европейском Союзе, сейчас оценивается в основном по уровню эффективности получения энергии из сточных вод при неизменном (высоком) уровне очистки.

Однако возможно и целесообразно осуществлять нормирование (для крупнейших объектов и выше) на основе технологических показателей критических свойств отходов, непосредственно влияющих на окружающую среду.

К этим свойствам следует отнести:

- содержание органического вещества в осадке (нормирование слишком высокого содержания органического вещества как критерия нестабильности осадка);

- содержание органического вещества в песке;

- содержание органического вещества в отбросах с решеток.

Образование отходов на объектах ОС ПСВ полностью определяется их поступлением с ПСВ, а оно, в свою очередь, условиями формирования ПСВ, находящимися вне сферы влияния организации, эксплуатирующей ЦСВ.

Трансформация поступающих загрязняющих веществ практически отсутствует, за исключением очистки в биоплато. Единственный процесс обработки отходов обезвоживание осадков. Таким образом, количество отходов ПСВ по сухому веществу не подлежит нормированию. Необходимо нормировать содержание сухого вещества в фактической массе отходов.

     Раздел 4. Определение наилучших доступных технологий
     

     4.1 Особенности методологии определения НДТ применительно к подотрасли

Выделенные в разделе 1 экологические проблемы (задачи) отрасли, с учетом анализа фактически применяемых технологий, проведенного в разделе 2, подразделяются на следующие:

1) Применительно к ОС ГСВ:

а) в области подпроцессов очистки сточных вод:

- очистка сточных вод от органических загрязнений, соединений азота, соединений фосфора;

- обеззараживание очищенных вод.

б) В области подпроцессов обработки осадков сточных вод с целью получения побочной продукции (биогаза, органического удобрения, почвогрунта, рекультиванта и т.п.), или практически неопасного или малоопасного отхода, предназначенного для размещения в окружающей среде:

- оптимальная стабилизация осадков;

- энергогенерация на базе органического вещества осадков;

- сокращение массы осадков;

- обеззараживание осадков.

Как показано в разделах 2-3, в сфере обработки осадка часть функций подпроцессов может пересекаться либо совпадать, четкое разграничение их невозможно.

2) Применительно к ОС ПСВ:

а) в области подпроцессов очистки сточных вод:

- очистка сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов;

- очистка сточных вод от БПК, соединений азота и фосфора, обеззараживание очищенных вод (при попадании в дождевую канализацию хозяйственно-бытовых сточных вод, либо ненадлежащем состоянии территорий водосбора);

б) в области подпроцессов обработки осадка: сокращение массы осадков.

Определение НДТ производилось сточки зрения полноты решения вышеперечисленных задач.

Все другие экологические задачи, возникающие в связи с образованием сточных вод поселений и их очисткой, не имеют на настоящий момент практических решений. Пути их решения изложены в разделе 7, посвященном перспективным технологиям.

С учетом проблем отрасли не менее важным, чем определение самих НДТ, является определение их применимости. Оно базируется на двух основных критериях:

- максимальная эколого-экономическая эффективность, направленная на предотвращение нерационального расходования инвестиционных ресурсов;

- комбинированный подход, с учетом как технологических возможностей на ОС, так и возможностей водного объекта.

Описанная в разделе 3 ситуация с развитием подотрасли требует обеспечения максимальной эколого-экономической эффективности. Для достижения этого определение НДТ необходимо осуществлять, в том числе (см.: подраздел 1.8), в увязке с оценкой состояния водного объекта, куда осуществляется сброс обрабатываемой сточной воды. Данная увязка должна обеспечить применение технологии, оптимально соответствующей экологическому состоянию водного объекта. Речь идет именно об определении уровня технологии, а не расчете качества сточной воды, допустимой к сбросу в водный объект. Подразумевается, что любая примененная технология должна эксплуатироваться в оптимальных, устойчивых условиях и при успешной реализации имеет ограниченный диапазон показателей качества очистки.

Важно понимать, что более 95% всех ситуаций реконструкции существующих и строительства новых ОС реализуются в существующих населенных пунктах и относятся к уже существующим потокам сточных вод и массовым нагрузкам. Поэтому под оптимальным (с учетом состояния водного объекта) уровнем НДТ подразумевается только и исключительно разумное снижение нагрузки на водный объект от данных ОС в результате использования технологий этого уровня, а также сохранение существующего положения на хорошо работающих ОС, со сосредоточением инвестиций на худших объектах. Применение оптимального уровня НДТ никоим образом не может означать увеличения существующего уровня сброса загрязнений.

Поскольку законодательство подразумевает пересмотр справочников НДТ, если ситуация в среднем по отрасли сдвинется в сторону повышения уровня технологий и глубины очистки, в следующих редакциях будут предусмотрены другие, более высокие уровни технологий.

К моменту актуализации справочника, по отношению к редакции 2015 г., накоплен существенно больший опыт разработки проектов, включающих в себя решения по внедрению НДТ, в том числе в наиболее важной части процесса - собственно технологии биологической очистки. Важно отметить, что данный опыт:

- в полной мере подтвердил выбор технологий, относимых к НДТ (практически все решения в данных проектах соответствуют НДТ). При проектировании новых сооружений достижение технологических показателей НДТ для ГСВ не вызывает проблем;

- показал наличие существенных проблем во многих случаях, связанных с реконструкцией сооружений биологической очистки в условиях недостаточности существующих объемов.

Последний аспект во многих случаях оказывает очень существенное влияние на возможность применения НДТ и достижения технологических показателей по ряду ЗВ. Проблема заключается даже не в увеличении затрат на реконструкцию ОС в пределах 20-25%. Во многих ситуациях на промышленных площадках ОС не имеется достаточного места для размещения новых сооружений, либо это сопряжено с очень дорогостоящими работами по прокладке новых каналов и других коммуникаций в условиях действующих сооружений (в отличие от многих промышленных предприятий, ОС ГСВ не могут быть остановлены на реконструкцию).

В практике технологического нормирования как ЕС и США, так и РФ (в многих других ИТС) активно применяется система двойного нормирования: более жесткие нормативы для вновь создаваемого объекта и менее жесткие - для существующих. Вышеуказанный накопленный опыт применения ИТС10 показал, что нет оснований противопоставлять структуру технологических нормативов в нем данному опыту. Целесообразно использовать систему двойных нормативов и в ИТС10. Однако, поскольку конкретные ситуации на реконструируемых ОС значительно различаются, следует использовать при установлении технологических показателей НДТ не одно значение, а диапазон, с указанием необходимости расчетного обоснования.

Основные технологии, которые могут рассматриваться как НДТ для ГСВ (в том числе удовлетворяющие критерию наличия 2 и более внедрений на территории Российской Федерации), обеспечивают качество очистки в трех диапазонах ИПКО:

- наименьшая величина (4,5-7) обеспечивается группой технологий с удалением азота и фосфора: БНДФ, БНДФ-А, БНДХФ, БНДБХФ, дополненной доочисткой;

- у этих же технологий, БНДФ, БНДФ-А, БНДХФ, БНДБХФ, но без доочистки, несколько больше - 7-10. При этом в данной группе показатели технологий с применением химических реагентов немного лучше (на 0,5 единиц), однако они имеют некоторые негативные последствия по количеству и составу образующегося осадка;

- по своим показателям следующая по росту значения - технология БНД, которая может быть применена только в отсутствие требований к удалению фосфора. Для водных объектов, для которых по соображениям сохранения продуктивности экологической системы и сохранения базы для рыбного промысла, может быть востребована технология, не предусматривающая удаления как фосфора, так и азота.

Такими образом, возможная вариативность условий сброса в водные объекты вытекает из набора апробированных технологий (групп технологий), которыми располагает отрасль. Несмотря на большое разнообразие местных условий в водных объектах, возможности учета условий сброса для объектов производительностью свыше 20 тыс. м/сут сводятся к четырем уровням экологической эффективности технологий, которые могут быть применены.

Для меньших расходов сточных вод (менее 20 тыс. м/сут) в связи с их меньшей экологической опасностью, а также с условиями применения технологий выбор НДТ расширен, с отнесением к ним технологий БО, БН, технологий естественной и физико-химической очистки.

Для оптимизации расходования инвестиций на создание (реконструкцию) ОС для целей перехода подотрасли на НДТ в соответствии с Федеральным законом N 225-ФЗ от 29.07.2017 для установления технологических показателей НДТ для сбросов ЦСВП устанавливаются категории водных объектов.

Правила отнесения водных объектов к категориям водных объектов для целей установления технологических показателей наилучших доступных технологий в сфере очистки сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения утверждены постановлением Правительства РФ от 26 октября 2019 г. N 1379. Далее даны условные, упрощенные характеристики категорий, исключительно для понимания их смысла. Детальные указания по отнесению конкретных объектов приведены в указанных Правилах.

Категория А. Наиболее охраняемые или наиболее уязвимые водные объекты - группа, требующая самых эффективных технологий.

Категория Б. Основная группа водных объектов.

Категория В. Экологически благополучные водные объекты.

Категория Г. Объекты с особо низким содержанием азота и фосфора, допускающие применение биологической очистки без глубокого удаления азота и фосфора.

Основные технологии, которые могут рассматриваться как НДТ для ПСВ (в том числе удовлетворяющие критерию 2 и более внедрений), обеспечивают качество очистки в трех диапазонах :

- наименьшая величина (до 3,5) обеспечивается группой технологий, имеющих в своем составе узел доочистки на двухступенчатых фильтрах (фильтры для глубокого удаления взвеси и сорбционные фильтры). Эти дорогостоящие в создании и эксплуатации технологии должны применяться при сбросах в водные объекты категории А;

- выше у технологических схем, включающих в себя отстойники (в том числе тонкослойные), с последующими фильтрами, либо флотационные сооружения, или габионные сооружения, дополненные биотехнологическими подпроцессами либо использованием реагентной обработки ( до 7), и иные сочетания поименованных подпроцессов. Эти технологии следует применять при сбросах в водные объекты категории Б;

- несколько худшее качество очистки обеспечивается у тонкослойных отстойников без применения биологической доочистки ( до 12). Эту технологию следует применять при сбросах в водные объекты категории В;

- отстойники (как наземного, так и подземного исполнения, аккумулирующие резервуары-отстойники, пруды-отстойники) обеспечивают существенно худшую очистку и могут применяться только для объектов категории Г.

     4.2 Анализ технологий как возможных НДТ для очистки городских сточных вод

Ниже описаны технологии, используемые для решения указанных экологических задач и оказывающие непосредственное воздействие на окружающую среду, в соответствии с перечнем технологий, указанных в разделе 2. Кроме общего описания, проведена оценка технологий по степени воздействия на другие компоненты окружающей среды и потребления ресурсов. Оценены условия применения технологий и факторы, влияющие на их реализацию.

4.2.1.1 Очистка сточных вод от органических загрязнений, соединений азота и фосфора

На подавляющем числе объектов, подпадающих под обязательное внедрение НДТ, для решения данной проблемы в составе процесса очистки сточных вод используется подпроцесс биологической очистки в аэротенках, с использованием в качестве доочистки фильтров различных конструкций, либо без доочистки.

Каждый из нижеописанных вариантов технологий биологической очистки включает в себя целый ряд технологий, известных под индивидуальными названиями. Приведенное описание затрагивает основные характеристики этих групп технологий, общие для них всех, не углубляясь в отличия между данными технологиями.

4.2.1.2 Биологическая очистка от органических загрязнений, соединений азота и фосфора

4.2.1.2.1 Биологическая очистка в аэротенках

Все характеристики для биологической очистки в аэротенках ниже описаны применительно к илоразделению во вторичных отстойниках. Широко применяемые за рубежом циклические реакторы (также известные как SBR) отличаются от системы аэротенк-отстойник лишь конструктивными особенностями исполнения и более широкими возможностями автоматизации процесса. Однако их применение принципиально не меняет ни экологических, ни стоимостных показателей подпроцесса биологической очистки ГСВ, поэтому циклические реакторы отдельно в данном справочнике не рассматриваются.

Использование мембранного илоразделения существенно улучшает значения ряда технологических показателей (взвешенные вещества, ), а также повышает надежность достижения минимальных значений других показателей, прежде всего, фосфора фосфатов и азота нитритов. Однако техническая рабочая группа при разработке справочника не смогла получить достоверных данных по местонахождению в России и результатам эксплуатции ОС, использующих мембранное илоразделение при очистке сточных вод поселений. Поэтому мембранное илоразделение (в составе мембранных биореакторов) как отдельная НДТ в данном разделе не рассматривалось. Аналогичная ситуация с флотационным илоразделением. Согласно принципу технологического нормирования, все технологии, которые способны обеспечить показатели, не превышающие показатели НДТ, также относятся к НДТ.

4.2.1.2.1.1 Биологическая очистка в аэротенках от органических веществ

Общее техническое описание

Также известна как полная биологическая очистка, традиционная биологическая очистка. Далее сокращенно именуется БО. Осуществляется в сооружениях, как правило, прямоугольной формы, куда поступает сточная вода и возвратный активный ил, отделяемый в сооружениях илоотделения. Для поддержания биохимического процесса окисления аэротенки аэрируются с помощью самых разнообразных пневматических, механических или гидравлических систем. В результате процессов аэрации происходит растворение в иловой смеси кислорода воздуха и его потребление микроорганизмами ила. В результате технологического процесса происходит сорбция на иле и окисление (полное либо частичное) органических загрязнений, как растворенных, так и взвешенных. Окисляемые органические соединения трансформируются в углекислоту и воду. В результате питания и деления микроорганизмов активного ила, а также сорбции ими загрязняющих веществ, происходит прирост активного ила.

В подавляющем большинстве применений предусмотрена регенерация возвратного активного ила (его аэрация без подачи сточной воды), с возможностью изменения соотношения объемов регенераторов и самих аэротенков.

При обеспечении растворения достаточного количества воздуха и наличии достаточного времени пребывания в аэротенках развиваются также дополнительные процессы биологического окисления аммонийного азота - нитрификация.

Преимущества для окружающей среды

В настоящее время является базовым методом очистки ГСВ, позволяя удалять органические загрязнения с эффективностью до 95-97% - до 8-15 мг/л по содержанию взвешенных веществ и .

Наряду с удалением органических загрязнений, определяемых по , удаляет, благодаря физико-химическим взаимодействиям, значительную часть тяжелых металлов. Также окисляет многие специфические техногенные загрязнители, такие как нефтепродукты, СПАВ, а также сероводород.

Частично (в количествах, необходимых для прироста активного ила) происходит удаление (поглощение) соединений азота и фосфора.

Неспособность технологии удалять азот и фосфор однозначно относит ее к устаревшим. Технология может рассматриваться как НДТ только для ОС с сверхмалой производительностью, как оказывающих малое негативное воздействие, и нуждающихся в простых и эффективных методах.

Межсредовые воздействия

Значительная часть органических соединений не окисляется, а трансформируется в прирост активного ила, увеличивая его концентрацию в сооружении. Соответственно, необходимо выводить избыточный активный ил (после сооружений илоотделения), обрабатывать его и размещать в окружающей среде.

Особенностью технологии является высокая энергоемкость процесса растворения кислорода воздуха в аэротенке. Энергия потребляется в виде электроэнергии и не может быть рекуперирована.

Возможны эмиссии летучих веществ в воздушную среду, однако за счет наличия растворенного кислорода во всем объеме сооружения выделение восстановленных соединений серы и ЛЖК невелико.

Применимость

Без негативного воздействия на окружающую среду по современным требованиям метод применим только в двух случаях: на сверхмалых очистных сооружениях, при использовании предварительного, либо последующего удаления фосфора с помощью реагентов, а также последующего удаления соединений азота с использованием дополнительного источника органики для процесса денитрификации (в России последнее не применяется).

Факторы, влияющие на возможность реализации

Один из наиболее простых методов очистки ГСВ, не требующий для своей реализации сложного оборудования и средств автоматики.

Потребность в площади для метода средняя.

При наличии в бассейне водоотведения мощных источников нерегулярной нагрузки либо залповых сбросов органических загрязнений (пищевые, химические, нефтехимические предприятия), приводящих к увеличению нагрузки по органическим загрязнениям более чем на 50%, возможна хронически нестабильная работа метода с ухудшением качества очистки по до 20-40 мг/л и негативным влиянием на сооружения илоотделения.

На ряде объектов технология применяется с использованием загрузочного материала для иммобилизации биомассы в аэротенках.

При использовании загрузочного материала он может быть размещен в сооружении следующими основными способами: в виде самонесущих блоков (непосредственно на днище либо на поддерживающих каркасах), в виде полотнищ, волокнистых материалов и т.п., размещаемых на каркасах, в виде плавающей загрузки.

Такой вариант более стабилен в условиях залповых сбросов загрязняющих веществ, позволяет повысить производительность сооружений.

Недостатками являются существенные капитальные вложения на приобретение загрузочного материала и его размещение в аэротенке, а также сложности с его регенерацией (известны случаи обрушения под весом биопленки недостаточно прочной загрузки). Использование загрузки, кроме плоскостной (как в аэротенке, так и в затопленных биофильтрах), требует тщательного процеживания сточных вод.

Референц-объекты

Подавляющее большинство всех ОС ГСВ в стране.

4.2.1.2.1.2 Биологическая очистка в аэротенках от органических веществ и аммонийного азота

Общее техническое описание

Историческое название процесса - продленное окисление. Для отличия всей группы процессов биологической очистки, использующих нитрификацию, от полной биологической очистки (классической технологии) в настоящем справочнике они именуются как процессы глубокой биологической очистки. Далее по тексту сокращенно именуется БН.

Конструктивное исполнение и движение технологических потоков аналогично полной биологической очистке. Является сочетанием в одном сооружении двух микробиологических процессов:

- аэробное окисление органических загрязнений растворенным кислородом;

- аэробное окисление аммонийного азота до нитратов (нитрификация) и нитритов.

Процесс нитрификации развивается как продолжение полной биологической очистки, в том числе самопроизвольно, при необходимом увеличении времени пребывания сточной воды в аэротенках (в том числе при отказе от регенерации возвратного ила и задействовании этих объемов для очистки сточной воды) и достаточном количестве растворенного кислорода (не менее 1 мг/л в тех зонах, где происходит нитрификация). В подавляющем большинстве ситуаций данный процесс не был предусмотрен проектом, а развился по описанным причинам.

Несмотря на внешнюю идентичность с полной биологической очисткой, процесс нитрификации ГСВ существенно отличается от нее. Для его эффективного протекания необходимо поддержание заданного минимального возраста ила. При снижении ниже этой величины процесс нитрификации нарушается и затем практически прекращается.

Высокое потребление кислорода на нитрификацию существенно увеличивает необходимый расход воздуха, который необходимо подавать на аэротенк - до 50-100%. Если этот расход не будет подаваться, процесс нитрификации будет происходить лишь частично, даже при необходимом возрасте ила. И, наоборот, при нарушении возраста ила даже при необходимом расходе воздуха процесс не будет происходить эффективно.

Поскольку процесс нитрификации приводит к выделению в воду ионов водорода, то при недостаточной буферности сточной воды возможно снижение рН и, в свою очередь, ингибирование процесса нитрификации.

Преимущества для окружающей среды

Позволяет удалять органические загрязнения с эффективностью до 96-98% - до 5-8 мг/л.

Позволяет переводить соединения азота из более токсичной формы (аммонийный азот) в менее токсичную (нитратный азот). Азот нитратов, в отличие от аммонийного азота, не потребляет кислорода в водных объектах, т.е. не оказывает негативного влияния один из важнейших технологических параметров - концентрацию растворенного кислорода. Более того, в загрязненных водных объектах азот нитратов может служить источником связанного кислорода для протекания процессов самоочищения путем денитрификации. Остаточная концентрация аммонийного азота может составлять 0,3-1,0 мг/л.

Теоретически процесс продленного окисления не обеспечивает удаления азота сверх 20-35%, потребляемых на прирост ила, т.е. в значительной степени оставляет без изменения негативное влияние азота в виде эвтрофикации водных объектов. Однако на практике на значительной части объектов (см.: раздел 3) отмечено существенное удаление азота на ОС, работающих по технологии БН - до 60%, с получением общего азота в пределах 15 мг/л.

За счет неполного окисления могут присутствовать повышенные концентрации азота нитритов - на уровне 0,1-0,5 мг/л.

За счет большего времени контакта загрязнений с илом обеспечивает максимально глубокое удаление органических загрязнений, определяемых по (до 2-3 мг/л) и специфических техногенных веществ (нефтепродукты, СПАВ, фенолы), а также сероводород.

Все остальные преимущества для окружающей среды тождественны полной биологической очистке.

Экологические преимущества однозначно свидетельствуют в пользу применения данной технологии как временной меры до реконструкции ОС с внедрением НДТ. Не рекомендуется как технология, которая должна внедряться путем реконструкции аэротенков, кроме ситуаций, в которых удаление азота нецелесообразно с рыбохозяйственной точки зрения, а также при предъявлении соответствующих требований потребителем при использовании сточных вод для орошения. В остальных ситуациях для реконструкции ОС начиная с небольших следует использовать более экологически эффективные технологии.

На малых ОС технология может рассматриваться как НДТ, учитывая их незначительный вклад в загрязнение водных объектов и не столь существенное влияние фактора энергопотребления.

Межсредовые воздействия

Особенностью технологии относительно полной биологической очистки является наиболее высокая энергоемкость процесса растворения кислорода воздуха в аэротенке. Энергия потребляется в виде электроэнергии и в рамках данного процесса не может быть рекуперирована.

Применимость

Без негативного воздействия на окружающую среду по соединениям азота и фосфора метод применим в следующих условиях:

- на сверхмалых - небольших ОС, в зависимости от категории водного объекта;

- при проведении последующего удаления нитратов с использованием дополнительного источника органики для процесса денитрификации, что формирует существенные дополнительные финансовые затраты и экологическую нагрузку в виде потребления реагентов и увеличения количества твердых отходов (в России не применяется);

- при использовании предварительного либо последующего удаления фосфора с помощью реагентов.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Наряду с полной биологической очисткой, один из наиболее простых методов очистки коммунальных СВ, не требующий для своей реализации сложного оборудования и средств автоматики.

Может быть реализован на существующих сооружениях без реконструкции, при нагрузке на них не выше 2/3 от проектной и достаточной мощности аэрационной системы.

Высокая (наиболее высокая из всех технологий биологической очистки) потребность в электроэнергии при отсутствии удаления азота делает технологию БН, как вновь внедряемого процесса, экономически малоэффективной. Рациональнее использовать технологии БНД. Технология БН, как правило, реализована по факту, как следствие низкой нагрузки на сооружения БО, при достаточной аэрации.

Потребность в площади для метода - повышенная (по сравнению с БО).

При наличии в бассейне канализования мощных источников нерегулярной нагрузки, либо залповых сбросов органических загрязнений (пищевые, химические, нефтехимические предприятия), приводящих к увеличению нагрузки по органическим загрязнениям более, чем на 50%, возможна хронически нестабильная работа метода с ухудшением качества очистки по до 20-40 мг/л и негативным влиянием на сооружения илоотделения. При сбросе определенных токсикантов, а также в результате перерывов в подаче электроэнергии более чем на 15 ч возможно ухудшение процесса нитрификации.

Аналогично технологии полной биологической очистки находит применение опция применения загрузочного материала для иммобилизации биомассы в аэротенках, повышающая стабильность процесса.

Его характеристики аналогичны. Для реализации в условиях нитрификации существенно, что неэффективная регенерация загрузки приводит к периодическим сбросам отмершей биопленки и вторичному загрязнению аммонийным азотом, что существенно снижает эффективность процесса.

Референц-объекты

Не менее 30% сооружений полной биологической очистки в России в силу сложившихся обстоятельств работают по данной технологии.

4.2.1.2.1.3 Биологическая очистка в аэротенках от органических веществ и азота

Общее техническое описание

На практике реализована с помощью процессов биологической нитри-денитрификации (далее именуется БНД). Применяемые технологические схемы приведены на рисунке 4.1.

     

а) Модифицированный процесс Лудзака-Эттингера (МЛЭ), также называемый предвключенной денитрификацией

     

б) Ступенчатая нитри-денитрификация (могут использоваться 2 или 3 ступени с чередованием аноксидной и аэробной зон)

"Карусельная нитри-денитрификация". На примере демонстрационной линии на Курьяновских ОС (Москва), 1995-1998 годы, 40 тыс. м/сут

1 - первичный отстойник;

2 - биореактор;

3 - вторичный отстойник;

а - поступающая сточная вода;

б - осветленная сточная вода;

в - возвратный ил;

г - очищенная сточная вода;

д - реагент ();

заштрихованная часть - зона переменной аэрации

в) "Карусельная" нитри-денитрификация

     

Вариант технологии симультанной нитри-денитрификации (Люберецкие ОС, Москва, 60 тыс. м/сут)

1 - зона симультанного процесса (концентрация в пределах 0,3-0,8 мг/л);

2 - зона переменной аэрации;

3 - зона без аэрации;

а - поступающая сточная вода;

б - возвратный ил;

в - иловая смесь на вторичные отстойники

г) Попеременная или симультанная нитри-денитрификация

     
Рисунок 4.1 - Варианты технологического процесса нитри-денитрификации в аэротенках

Конструктивно осуществляется в аэротенках прямоугольной формы, куда поступает сточная вода и возвратный активный ил, отделяемый в сооружениях илоотделения. Может также быть реализован как циклический процесс, с осуществлением последовательно биохимических процессов и отставания ила в едином сооружении (в России имеются единичные объекты с циклическими реакторами).

Технология основана на использовании в одном сооружении трех микробиологических процессов:

- аэробное окисление органических загрязнений растворенным кислородом;

- аэробное окисление аммонийного азота до нитратов (нитрификация);

- аноксидное окисление органических загрязнений кислородом нитратов, с восстановлением нитратного азота до молекулярного (денитрификация).

Условием проведения денитрификации является отсутствие в иловой смеси в течение необходимого времени растворенного кислорода либо очень малая его концентрация (до 0,5 мг/л) при одновременном присутствии органических веществ. Для проведения двух групп процессов, характеризующихся разными потребностями в растворенном кислороде, используют следующие основные приемы:

- физическое разделение процессов путем выделения специальных зон нитрификации и денитрификации (зоны N и D);

- разделение процессов во времени в одном и том же объеме сооружения. Используется частичное разделение во времени, при этом фазы нитрификации и денитрификации повторяются многократно;

- комбинированное использование физического и временного разделения процессов;

- одновременное, когда весь процесс очистки проводится при невысоких значениях концентрации растворенного кислорода (до 1 мг/л).

Бактерии, осуществляющие нитрификацию и денитрификацию, существуют в единой иловой смеси, функционируя в соответствующих зонах (временных интервалах) либо в единой зоне с промежуточными условиями. Обязательным условием деятельности бактерий-денитрификаторов является наличие органического вещества, которое они могут потреблять в процессе восстановления нитратов, для которого необходимо окисление связанным кислородом углерода и водорода.

Для обеспечения такой возможности при использовании различных зон применяется такой технологический прием, как рециркуляция между зонами. Необходимость этого обусловлена тем, что процесс нитрификации происходит тогда, когда почти все органические загрязнения удалены.

В схемах с зональным разделением нитрификации и денитрификации производится рециркуляция иловой смеси, содержащей нитраты, из конца аэробной зоны в начало аноксидной. Эта рециркуляция осуществляется с помощью погружных насосов путем создания горизонтально ориентированными мешалками бесконечного потока ("карусель") иловой смеси между зонами, а также с помощью эрлифтов (рационально только на малых установках).

Способы аэрации - аналогично БО. Зоны денитрификации должны перемешиваться для предотвращения расслоения иловой смеси и для массообмена. Перемешивание на большинстве объектов - с помощью погружных мешалок (оптимальный метод), несколько объектов были выполнены с перемешиванием воздухом с минимизацией растворения кислорода (нерекомендуемый метод).

Возвратный активный ил подается в начало зоны денитрификации либо в единый объем аэротенка (при других рассмотренных решениях по проведению процесса).

Сравнение технологических схем нитри-денитрификации приведено в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Сравнение технологических схем нитри-денитрификации

Преимущества для окружающей среды

Позволяет удалять органические загрязнения с эффективностью до 96-98% - до 5-8 мг/л, а также соединения азота до 90%. В мировой практике, как правило, не нормируют формы азота в составе общего азота. В Российской Федерации нормируются все 3 основные формы. Процесс биологического удаления азота позволяет получать остаточный общий азот преимущественно в наименее токсичной форме азота нитратов, минимизируя содержание аммонийной и нитритной форм. Метод полностью способен обеспечить требования ПДК по содержанию азота нитратов.

Достижение ПДК по аммонийному азоту не может быть гарантированно, по азоту нитритов - маловероятно.

Все остальные преимущества для окружающей среды тождественны процессу БН.

Межсредовые воздействия

Отличительной особенностью процесса БДН является сниженное потребление воздуха (и, соответственно, электроэнергии) по сравнению с БН, так как около 60% энергии, пошедшей на нитрификацию, потом используется для окисления органических загрязнений в процессе денитрификации внутри данной технологии.

Применимость

Метод должен рассматриваться как основная и она же заключительная стадия очистки на очистных сооружениях соответствующего масштаба. Применение метода без реагентного удаления фосфора применимо на объектах до малых включительно.

Технология, как правило, не требует дополнительного источника органики для процесса денитрификации. Для ОС в России неизвестны случаи с применением внешнего источника органических веществ для денитрификации, тогда как за рубежом это встречается довольно часто.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Более сложный метод, как правило, требующий для своей реализации использования дополнительного оборудования (мешалки, насосы рециркуляции). Желательно также использование средств автоматики.

Потребность в площади для метода - повышенная по сравнению с БН на 20-30% и до 50-60% по сравнению с БО.

Проблемы с ингибированием нитрификации и проблемами с аэрацией - аналогичны БН.

Однако потребление электроэнергии все же существенно выше, чем при БО по следующим причинам:

- 40% кислорода, пошедшего на нитрификацию, теряется безвозвратно;

- процесс требует более высокой концентрации растворенного кислорода (КРК), чем БО, соответственно, растворение кислорода протекает менее эффективно - заключительная стадия нитрификации (до 1 мг/л) проходит при весьма низкой потребности в кислороде, что приводит к росту КРК до 4-5 мг/л и еще большему снижению эффективности потребления кислорода.

Тем не менее при реконструкции существующих объектов, по проекту имеющих процесс БО, часто достигают снижение потребления электроэнергии по следующим причинам:

- как правило, на этих сооружениях по факту эксплуатируют процесс БН, а не БО;

- реконструкция с переводом на БНД сопровождается заменой старых неэффективных систем аэрации, что дает сокращение затрат воздуха до двух раз.

Референц-объекты по технологии БНД приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Референц-объекты по технологии БНД

4.2.1.2.1.4 Биологическая очистка в аэротенках от органических веществ и азота, с химическим удалением фосфора

Техническое описание

С точки зрения технологии биологической очистки очень близка к БНД.

Технологические схемы БНД и БНДХФ отличаются только добавлением реагента для улучшенного удаления фосфора. На ОС ГСВ в России реагент добавляют (применительно к биологической очистке):

- в конце аэротенка - перед вторичными отстойниками;

- в возвратный активный ил;

- в возвратные потоки от сооружений обработки осадка.

Также вне биологической очистки реагент добавляется перед первичными отстойниками, а также перед фильтрами доочистки.

Используются коагулянты, так как удаление фосфора происходит в основном путем сорбции фосфатов на хлопьях гидроксида железа или алюминия. Эти хлопья, в свою очередь, включаются в состав хлопьев активного ила.

Доза реагента пропорциональна количеству удаляемых фосфатов. Кроме того, она сильно зависит от местных условий и точек введения реагента. Необходимая доза существенно возрастает относительно обычных значений, когда нужно обеспечить максимальную глубину удаления. Оптимальная остаточная концентрация 0,5-0,7 мг/л, возможно достижение 0,2-0,4 мг/л, но при существенном увеличении расхода реагента.

Преимущества для окружающей среды

Весьма глубокое осаждение фосфора. Вместе с входящей в состав процесса технологией БНД обеспечивает настолько глубокую очистку ГСВ, насколько она может быть достигнута в одностадийном сооружении биологической очистки с гравитационным илоразделением.

Применимость

Использование метода с опцией реагентного удаления фосфора применимо при любых масштабах сооружений.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Реагентное удаление фосфора приводит к существенному увеличению эксплуатационных затрат (см.: раздел 6), и в первую очередь по следующим статьям:

- на приобретение реагентов;

- на обработку, перекачку, обезвоживание, вывозку и размещение дополнительного количества осадка (5-20%, в зависимости от количества удаляемого фосфора и массы основного прироста избыточного активного ила), образующегося за счет включения гидроксида железа или алюминия в его сухое вещество;

- на эксплуатацию узла хранения реагента, приготовления и дозирования его раствора.

Химический осадок вытесняет часть активной биомассы из ила. Увеличение количества избыточного ила приводит к снижению возраста ила и требует для сохранения того же количества органического вещества ила (для гарантированного проведения нитрификации) увеличения объемов аэротенков пропорционально дополнительному приросту сухого вещества осадка (см. выше).

На ОС ГСВ с анаэробной стабилизацией осадка дополнительная нагрузка по бионеразлагаемому осадку на метантенки снижает их эффективность.

Также ухудшаются свойства осадка, получаемого при такой технологии, при использовании как удобрения.

Референц-объекты, на которых применены технологии БНДХФ, приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Референц-объекты, на которых применены технологии БНДХФ

4.2.1.2.1.5 Биологическая очистка в аэротенках от органических веществ и азота, с биологическим удалением фосфора

Общее техническое описание

От БНД принципиально отличается наличием еще одной технологической зоны - так называемой анаэробной. Эта зона часто называется зоной биологического удаления фосфора, хотя сущность процессов в ней прямо противоположна. Данная зона конструктивно может быть расположена как часть прямоугольного аэротенка, либо выделена в отдельную емкость, называемую фосфорным бассейном. В циклических реакторах вместо анаэробной зоны используется анаэробная стадия процесса в едином объеме сооружения.

Некоторые применяемые на практике технологические схемы процесса, далее сокращенно именуемого БНДБФ, приведены на рисунке 4.2 [28]. Кроме схем, изображенных на рис.4.2, находит применение также процесс Йоханнесбургского университета и ряд других решений. Приведенный в данном разделе перечень конкретных технологий БНДБФ (как и всех остальных) не ограничивает в использовании иных эффективных решений.

     

а) Процесс А/О (Анаэробик-Аноксик-Оксик)

     

б) Процесс Кейптаунского университета (UCT)

     

в) Модифицированный процесс UCT (MUCT)

     
Рисунок 4.2 - Некоторые варианты процесса БНДБФ, применяемые в России

Большая часть схем удаления фосфора реализуют с выполнением стадий нитри- и денитрификации по предвключенной технологии, "карусельной" (циркуляционной) или симультанной технологии.

Благодаря наличию указанной зоны, согласно современным представлениям о процессе, технология реализуется благодаря сочетанию четырех микробиологических процессов, осуществляемых одним илом:

- аэробное окисление органических загрязнений растворенным кислородом. В данном процессе производится двумя различными функциональными группами микроорганизмов. Первая - обычные гетеротрофы, потребляющие различные органические соединения. Вторая - фосфораккумулирующие микроорганизмы (ФАО), способные потреблять только летучие жирные кислоты (ЛЖК), доступные им в анаэробной зоне. Их специфический механизм запасания энергии в клетках работает за счет накопления в ней полифосфатов в количествах до 20-30% фосфора от сухого вещества клеток данных бактерий и до 5-7% от сухого вещества ила в целом;

- анаэробное поглощение ФАО летучих жирных кислот с преобразованием их во внутриклеточное полимерное соединение, с выделением при этом в жидкую фазу фосфатов. Они выделяются в результате распада полифосфата, дающего клеткам ФАО энергию на поглощение и биохимическую трансформацию ЛЖК. Окисление органических соединений, образующихся в анаэробных условиях, производится позже, при попадании иловой смеси как аэробные условия, так и в зону денитрификации (денитрифицирующие ФАО)

- аэробное окисление аммонийного азота до нитратов (нитрификация);

- аноксидное окисление органических загрязнений кислородом нитратов, с восстановлением нитратного азота до молекулярного (денитрификация). Данный процесс может также производится денитрифицирующими ФАО.

В простейшем виде технология функционирует следующим образом: возвратный активный ил попадает в анаэробную зону, куда поступает сырая сточная вода, затем иловая смесь поступает в блок БНД, после чего на стадию илоразделения.

Важным условием эффективного биологического удаления фосфора является предотвращение попадания в анаэробную зону существенных концентраций азота нитратов, так как в их присутствии ЛЖК, находящиеся в сточной воде, будут потребляться не ФАО, а денитрификаторами. Особенностью процесса БНД является весьма существенное содержание азота нитратов в возвратном активном иле - до 6-9 мг/л. В условиях, как правило, невысокой концентрации БПК в сточных водах в России и, соответственно, невысокого содержания ЛЖК вышеописанная технология с подачей возвратного ила сразу в анаэробную зону работает плохо. Для обеспечения низкого содержания нитратов в подаваемом в нее иле его вначале подвергают денитрификации, либо внутри технологии БНД, либо в отдельной зоне.

В зависимости от используемой разновидности метода используется подача в анаэробную зону иловой смеси, прошедшей предварительную денитрификацию. С этой целью используют рециркуляционные насосы.

Присутствие растворенного кислорода в анаэробной зоне недопустимо.

Организация процесса БНД, аэрация и перемешивание производятся аналогично описанию для БНД. Анаэробную зону перемешивают только мешалками.

Группа технологий БНДБФ, несмотря на 40-летнюю историю применения, по-прежнему активно развивается. Это связано со сложностью микробиологических и биохимических процессов, протекающих при взаимодействии 4 вышеперечисленных групп микроорганизмов.

БНДБФ не могут быть эффективно применены на любой ГСВ. Необходимым условием является наличие минимально необходимого соотношения в этой ГСВ величин БПК и общего фосфора. При меньших значениях сточная вода не будет содержать достаточно органического вещества, чтобы его хватило и для денитрификации, и для роста ФАО. Важно также содержание ЛЖК, однако при достаточном количестве БПК на его увеличение можно влиять (см.: подраздел 4.1.1.6).

При дальнейшей обработке избыточного активного ила с повышенным содержанием фосфора не должно допускаться образование в нем анаэробных условий, и в особенности при наличии доступного органического вещества, так как в этом случае ФАО в соответствии со своим метаболизмом быстро выделят фосфор.

Преимущества для окружающей среды

Позволяет удалять органические загрязнения с эффективностью до 96-98% - до 5-8 мг/л, соединения азота - до 90%, общий фосфор - до 90%, фосфор фосфатов - до 95%.

Наряду с удалением органических загрязнений, определяемых по , удаляет, благодаря физико-химическим взаимодействиям, значительную часть тяжелых металлов. Также окисляет многие специфические техногенные загрязнители, такие как нефтепродукты, СПАВ, а также сероводород.

Технология (с использованием технологий обработки и утилизации осадка) позволяет осуществить существенную рекуперацию фосфора из сточных вод. Это имеет важное значение в условиях конечности запасов фосфорных руд. Для извлечения фосфора используют технологические приемы, провоцирующие выделение фосфора из избыточного активного ила с последующим выделением его в виде соединений, имеющих агрохимическую ценность (см.: п.7.2.1).

Межсредовые воздействия

Аналогичны описанным для ВО и БНД, кроме повышенной эмиссии летучих веществ в воздушную среду из анаэробных зон.

Не требуя использования реагентов, метод минимизирует образование потенциальных отходов. Повышая удобрительную ценность осадка, технология увеличивает его привлекательность как удобрения.

Применимость

Метод применим как заключительная стадия очистки на очистных сооружениях от небольших и выше. Причиной ограничений является относительная сложность эксплуатации технологии.

Применение метода требует дополнительного объема на 1,5-2 ч пребывания сточной воды, что требует увеличения объема, необходимого для БНД, примерно на 20%.

Затраты на электроэнергию не возрастают. Увеличение количества избыточного активного ила пренебрежимо мало.

Метод не может быть рассчитан на достижение концентрации общего фосфора менее 1 мг/л, что соответствует 0,6-0,8 мг/л фосфора фосфатов. На практике достижимы (в отдельные продолжительные периоды) концентрации до 0,2 мг/л. Таким образом, он позволяет достичь практически тех же результатов, что и БНДХФ, но без применения дорогостоящих реагентов. В развитых странах происходит постепенное вытеснение группой технологий БНДБФ методов с химическим осаждением фосфатов.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Один из наиболее сложных методов биологической очистки из находящих массовое распространение. Требует для своей реализации использования дополнительного оборудования (мешалки, насосы рециркуляции).

Корректная разработка технологической части проекта и наладка процесса во многих случаях представляют сложность и требуют привлечения квалифицированных специалистов.

В отдельные периоды из-за колебаний состава сточных вод, условий эксплуатации, а также субъективных факторов эффективность биоудаления фосфора может снижаться, в эти периоды фосфор фосфатов возрастает до 1,0-1,5 мг/л. Отказ от использования первичного осветления может повысить надежность метода, однако существенно увеличивает объем аэротенков и потребность в электроэнергии.

Способность фосфора, биологически поглощенного активным илом, очень быстро выделяться в жидкую фазу при попадании ила в анаэробные условия во избежание формирования на очистных сооружениях мощного рецикла фосфатов накладывает существенные ограничения на проведение процессов обработки осадка и требует применения специальных технологических приемов. По данным многих объектов в странах Западной и Восточной Европы, в процессе мезофильного анаэробного сбраживания, несмотря на наличие анаэробных условий, рецикл фосфора на ОС не превышает 15-20%. По термофильному сбраживанию недостаточно данных о степени удержания фосфора в твердой фазе.

Сравнительная характеристика технологических схем нитри- и денитрификации с биологическим удалением азота и фосфора приведена в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Сравнительная характеристика технологических схем нитри- и денитрификации с биологическим удалением азота

Референц-объекты, на которых применены технологии БНДБФ, приведены в таблице 4.5.

Таблица 4.5 - Референц-объекты, на которых применены технологии БНДБФ

4.2.1.2.1.6 Биологическая очистка в аэротенках от органических веществ и азота, с биологическим удалением фосфора, улучшенным с помощью ацидофикации

Общее техническое описание

Для возможности надежного осуществления биологического удаления фосфора в условиях недостаточной концентрации ЛЖК разработана группа технологий, которые при взаимодействии с БНДБФ существенно повышают ее эффективность и надежность.

Простейшее, но дорогостоящее решение (в Российской Федерации не применяется) - дозировать в анаэробную зону ЛЖК (уксусной кислоты). Этот реагент играет роль субстрата для ФАО, инициируя их рост.

Дешевым источником ЛЖК является выработка их из органического вещества поступающей сточной воды в результате процесса ацидофикации (обеспечения кислотами). Другая также актуальная задача, решаемая при ацидофикации, - увеличение соотношения БПК/азот для проведения денитрификации до необходимой глубины.

Для этого осуществляют дополнительные технологические процессы с осадком первичных отстойников. Используют следующие разновидности ацидофикации:

- рециркуляция осадка в первичных отстойниках, с подачей выведенного осадка снова в распредкамеру отстойников. При этом ЛЖК, образовавшиеся в результате биохимических процессов, поступают в воду и далее с осветленной водой - в анаэробную зону аэротенков;

- уплотнение осадка первичных отстойников с подачей сливной воды перед аэротенками;

- ферментация осадка в отдельных ацидофикаторах с последующим уплотнением и подачей сливной воды перед аэротенками (в Российской Федерации не применяется);

- ферментация иловой смеси в анаэробной зоне, в отсутствии перемешивания.

Далее эта группа процессов биологической очистки сокращенно названа БНДБФ-А.

Преимущества для окружающей среды

Повышает надежность удаления фосфора фосфатов на уровне 0,2-0,7 мг/л, а также поддержания азота нитратов на уровне ниже 9 мг/л.

Межсредовые воздействия

Приводит к некоторому пренебрежимо малому снижению твердой фазы осадка первичных отстойников.

Увеличивает эмиссии ЛЖК, сероводорода, других дурнопахнущих веществ в атмосферу.

Применимость

Начиная с небольших ОС.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Ввиду выделения дурнопахнущих веществ из сооружений ацидофикации осадка рекомендуется их перекрывать с очисткой отводимого воздуха.

Референц-объекты

- Технология хорошо изучена и применяется на многих объектах за рубежом. В России известен удачный опыт применения (в режиме длительных производственных испытаний) двух вариантов технологии на Люберецких очистных сооружениях для повышения эффективности технологии БНДБФ. В настоящее время первичные остойники на этих сооружениях работают в режиме ацидофикации, что обеспечивает устойчивое удаление фосфора фосфатов, однако отдельные периоды срыва биологического удаления имеют место. Весьма положительные результаты получены по технологии ферментации иловой смеси в анаэробной зоне аэротенка на ОС г.Кириши. Однако этот процесс требует существенного запаса по объему сооружений, т.к. приводит к снижению возраста ила вследствие его дополнительного отмирания.

4.2.1.2.1.7 Биологическая очистка в аэротенках от органических веществ и азота, с химико-биологическим удалением фосфора

Техническое описание

Технологические схемы процесса, далее сокращенно именуемого БНДБХФ, отличаются от БНДБФ только добавлением реагента.

В дополнение к тому или иному варианту технологии БНДБФ для повышения глубины и надежности удаления фосфора в дополнение к биологической дефосфотации используются реагенты (коагулянты), аналогично БНДХФ. Данный процесс называется биолого-реагентным, или биолого-химическим удалением фосфора.

Возможны различные точки введения реагента (описаны выше для БНДХФ).

Применимость

Использование биолого-химического удаления фосфора применимо при любых масштабах сооружений, так как использование реагента позволяет компенсировать неоптимальное биологическое удаление фосфора.

Недостатки метода БНДХФ выражены в этом методе пропорционально доле химического процесса в удалении фосфора.

Если разновидность технологии биоудаления фосфора применена правильно и служба эксплуатации уделяет должное внимание биологической составляющей процесса удаления, то на долю химического удаления приходится от 0% до 25% общего удаления фосфора. При ошибках в выборе процесса и ненадлежащей эксплуатации доля реагентного удаления достигает 80%.

Референц-объекты, на которых применены технологии БНДБХФ, приведены в таблице 4.6.

Таблица 4.6 - Референц-объекты, на которых применены технологии БНДБХФ

4.2.1.2.2 Биологическая очистка в биофильтрах

Данная группа объединяет несколько значительно отличающихся друг от друга технологий. Основные из них:

- незатопленные биофильтры;

- затопленные (погружные) биофильтры;

- роторные биофильтры.

4.2.1.2.2.1 Биологическая очистка в незатопленных биофильтрах

Общее техническое описание

Осуществляется в сооружениях, как правило, прямоугольной или круглой формы, заполненных загрузочным материалом, в которые поступает и распределяется по поверхности сточная вода. На поверхности загрузочного материала формируется биопленка, осуществляющая процесс очистки. Аэрация биофильтров происходит, как правило, самопроизвольно, за счет подъема вверх в слое загрузки нагревающегося от сточной воды воздуха. В варианте аэрофильтров воздух подается вентиляторами.

В России в биофильтрах использовалась только засыпная минеральная загрузка (щебень) по технологии 1930-х годов. Главными недостатками этих сооружений являются высокая материалоемкость и постепенная кольматации загрузки (зарастание ее биопленкой).

Начиная с 1960-х годов прошлого века за рубежом созданы сотни установок с пластиковой загрузкой с высокой порозностью и удельной поверхностью. Как правило, это загрузка в виде самонесущих листовых или трубчатых блоков. Конструкция таких биофильтров обеспечивает стабильную работу.

В результате технологического процесса в незатопленных биофильтрах происходит сорбция на биопленке и окисление (полное либо частичное) органических загрязнений, как растворенных, так и большей части взвешенных. Окисляемые органические соединения трансформируются в углекислоту и воды. В результате питания и деления микроорганизмов активного ила, а также сорбции ими загрязняющих веществ происходит прирост биопленки.

В целях обеспечения более равномерного распределения загрязнений и обеспечения их оптимальной концентрации, как правило, осуществляется разбавление поступающих сточных вод очищенной водой (прошедшей биофильтр).

По мере нарастания слоя внутренняя часть биопленки отмирает, в результате чего данный фрагмент отслаивается и уносится из биофильтра с потоком очищенной воды, отводимой со дна сооружения.

При поддержании нагрузки на биофильтр, не превышающей определенные значения, наряду с окислением органических загрязнений происходит биологическое окисление аммонийного азота - нитрификация.

Преимущества для окружающей среды

Позволяет удалять органические загрязнения с эффективностью до 96-98% - до 5-8 мг/л. Наряду с удалением органических загрязнений, определяемых по , удаляет, благодаря физико-химическим взаимодействиям, значительную часть тяжелых металлов. Также окисляются многие специфические техногенные органические загрязнители, такие как нефтепродукты, СПАВ, а также сероводород.

Частично (в количествах, необходимых для прироста активного ила) происходит удаление соединений азота и фосфора.

Межсредовые воздействия

Значительная часть органических соединений не окисляется, а трансформируется в прирост биопленки. Отмершая биопленка отводится из биофильтра с потоком очищенной воды, поступающей в сооружения илоразделения. Соответственно, необходимо выводить после сооружений илоотделения биопленку, обрабатывать и размещать ее в окружающей среде. Преимуществом по сравнению с процессом активного ила в аэротенках является более высокая концентрация сухого вещества биопленки, что сокращает ее объем и затраты на обработку.

Использование естественной аэрации обеспечивает невысокую энергопотребление (только на подачу и рециркуляцию сточных вод). Энергия потребляется в виде электроэнергии и не может быть рекуперирована.

Возможны эмиссии летучих веществ в воздушную среду, однако за счет наличия растворенного кислорода во всем объеме сооружения выделение восстановленных соединений серы и ЛЖК невелико. При нарушении условий эксплуатации и возникновении частичной кольматации биофильтра возможно развитие гнилостных процессов и выделение дурнопахнущих соединений.

Применимость

Без негативного воздействия на окружающую среду по соединениям азота и фосфора метод применим в следующих условиях:

- на сверхмалых очистных сооружениях;

- при проведении последующего удаления азота с использованием дополнительного источника органики для процесса денитрификации, что формирует существенные дополнительные финансовые затраты и экологическую нагрузку в виде потребления реагентов и увеличения количества твердых отходов;

- при использовании предварительного либо последующего удаления фосфора с помощью реагентов.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Один из наиболее простых методов очистки коммунальных СВ, не требующий для своей реализации сложного оборудования и средств автоматики.

Потребность в площади для реализации метода невысокая.

Достаточно устойчив к нерегулярной нагрузке. Сооружения с пластиковой загрузкой устойчивы к залповым сбросам органических загрязнений промышленных предприятий, щебеночные биофильтры в таких условиях могут быстро закольматироваться.

Референц-объекты

В России эксплуатируются, как минимум, несколько десятков биофильтров и аэрофильтров со щебеночной загрузкой. Данных об использовании в ЦСВ биофильтров с пластиковой загрузкой нет. Однако сотни таких объектов работают по этой технологии за рубежом (прежде всего в США). Работоспособность технологии на ГСВ при использовании пластиковых загрузок не вызывает сомнений.

4.2.1.2.2.2 Биологическая очистка в затопленных биофильтрах

Общее техническое описание

Используют в двух основных разновидностях:

- со стационарной загрузкой;

- с подвижной загрузкой.

Более детальное описание см.: раздел 4.2.1.8.

В России применительно к ОС ГСВ накоплен опыт реализации только затопленных биофильтров со стационарной загрузкой. Биофильтры с подвижной загрузкой описаны в разделе 7.

Чаще используют аэротенки-биофильтры (биотенки), сочетающие в себе конструкции аэротенка и биофильтра. В этих конструкциях используется как биопленка, так и плавающий ил. Однако возможно применение затопленных биофильтров без плавающего ила.

Используют пневматическую аэрацию.

Затопленные биофильтры могут позволить реализовать следующие разновидности технологий биологической очистки: БО, БН, БНД, БНДХФ. Денитрификацию производят с гидравлическим перемешиванием. Однако в варианте со стационарной загрузкой сложность массообмена при денитрификации затрудняет масштабирование на более крупных установках.

Преимущества для окружающей среды

Соответствуют используемым технологическим процессам.

Межсредовые воздействия

Как правило, образование твердого вещества (биопленки) ниже, чем прирост избыточного активного в аэротенках.

Применимость

Используют на объектах до небольших включительно.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Существенная стоимость загрузочных материалов, с одной стороны, и уменьшение объемов строительных конструкций - с другой.

Использованию способствует необходимость реконструкции в условиях дефицита объемов, а также наличие фактов залповых сбросов абонентов, приводящих к увеличению нагрузки по органическим загрязнениям.

Выбор типа загрузки и детали конструкции сооружения оказывают большое влияние на надежность работы. Существенную проблему представляет неконтролируемое обрастание загрузки биопленкой. Этот эффект может приводить к двум видам последствий:

- периодическое отмирание биопленки с выделением в очищенную воду продуктов ее разложения (аммонийный азот);

- полное зарастание загрузки с потерей ее площади поверхности и, практически, выходом ее из строя.

Для предотвращения зарастания загрузки проводят специальные регламентные процедуры, например, усиление интенсивности аэрации для удаления биопленки с поверхности загрузки. Также эффективна биорегенерация загрузки, за счет остановки подачи загрязненной воды в секцию сооружения, с продолжением подачи воздуха, в результате чего развиваются процессы самоокисления биопленки с уменьшением ее количества и очисткой поверхности загрузки.

Референц-объекты

При анкетировании данные по объектам с такими технологиями не получены, однако, по оценке экспертов - членов ТРГ, имеется не менее 10 ОС ГСВ, использующих данную технологию.

4.2.1.2.2.3 Биологическая очистка в роторных биофильтрах

Общее техническое описание

Биороторы представляют собой диски, либо барабаны с засыпной загрузкой, расположенные на горизонтальном, медленно вращающемся валу.

Диски (барабаны) погружаются меньшей частью диаметра в емкость соответствующей формы, по которой протекают сточные воды.

Основной биоценоз, ответственный за процесс очистки, формируется на поверхности дисков биоротора в виде прикрепленной биопленки. Активный ил, который находится в воде ванн в состоянии взвеси, играет небольшую долю в процессе очистки.

Требуемый для аэробного разложения кислород забирается из воздуха биопленкой во время вращения; при этом сточные воды интенсивно перемешиваются. При погружении дисков биоротора в сточные воды осуществляется питание и рост микроорганизмов биопленки на поверхностях дисков.

По соображениям защиты атмосферного воздуха, а также безопасности, установки выполняются с закрытыми кожухами, с принудительной вентиляцией, в том числе для аэрации.

Преимущества для окружающей среды

Надежная очистка от органических соединений и нитрификация, даже в условиях периодических перегрузок, неравномерной нагрузки и других факторов, способных нарушить работу аэротенков.

Частичное удаление азота (в пределах 50%) достигают использованием рецикла жидкости, прошедшей биоротор, в регулирующую емкость. В результате удаление азота - около 50%.

Фосфор может удаляться за счет добавления реагента перед отстойником.

Межсредовые воздействия

Аналогичны затопленным биофильтрам.

Применимость

До малых сооружений включительно

Факторы, влияющие на возможность реализации

Условия применения на объектах, где допустимо частичное удаление азота

Основными преимуществами данной технологии являются:

- простота и стабильность процесса;

- адаптация к изменениям нагрузки или гидравлическим колебаниям;

- эксплуатация не требует высокой квалификации персонала;

- незначительные энергозатраты.

Референц-объекты

Пос.Петровское (Ленинградская область, Приозерский р-н), Центральная усадьба о.Валаам (Республика Карелия).

4.2.1.3 Доочистка от органических соединений, азота и фосфора

4.2.1.3.1 Биологическая доочистка от органических соединений и соединений азота

Общее техническое описание

Вариант с незатопленными биофильтрами

Осуществляется в сооружениях, как правило, прямоугольной или круглой формы, заполненных плоскостным или трехмерным (каркасным) загрузочным материалом, в которые поступает и распределяется по поверхности доочищаемая вода. На поверхности загрузочного материала формируется биопленка, осуществляющая процесс очистки. Аэрация биофильтров происходит самопроизвольно.

В результате технологического процесса доочистки в незатопленных биофильтрах происходит сорбция на биопленке и окисление (полное либо частичное) органических загрязнений и аммонийного азота. Окисляемые органические соединения трансформируются в углекислоту и воду, аммонийный азот - в нитраты (и некоторое количество нитритов). В результате питания и деления микроорганизмов активного ила, а также сорбции ими загрязняющих веществ происходит прирост биопленки. Также биопленка сорбирует часть взвешенных частиц активного ила.

По мере нарастания слоя внутренняя часть биопленки отмирает, в результате чего данный фрагмент отслаивается и уносится из биофильтра с потоком очищенной воды, отводимой со дна сооружения.

Вариант с затопленными биофильтрами

Осуществляется в заполненных сооружениях с загрузочным материалом, в которые поступает сточная вода. На поверхности загрузочного материала формируется биопленка, осуществляющая процесс очистки. Для поддержания биохимического процесса окисления биофильтры аэротенки аэрируются с помощью, как правило, пневматических систем. Загрузочный материал может быть размещен в сооружении следующими основными способами:

- в виде самонесущих блоков (непосредственно на днище либо на поддерживающих каркасах);

- в виде полотнищ, волокнистых материалов и т.п., размещаемых на каркасах;

- в виде плавающей загрузки (пока на ОС ГСВ в России применено только в проектах);

- мелкодисперсный материал, приводимый в состояние псевдоожижения при подаче рециркуляционного расхода (пока на ОС ГСВ в России не применяется).

При использовании свободноплавающей пластиковой загрузки, плотность которой близка к плотности воды, применяют стационарные сита для отделения ее от обработанной распределения воды.

Преимущества для окружающей среды

Позволяет осуществлять глубокое окисление аммонийного азота и органических загрязнений - до 2-3 мг/л по , до 0,4 мг/л по аммонийному азоту, 0,05-0,1 мг/л по азоту нитритов.

Эффективность и глубина удаления взвешенных веществ зависят от особенностей применяемой загрузки и достигает 50-60%.

Межсредовые воздействия

Прирост биопленки незначительный.

Эмиссии в воздушную среду незначительны ввиду высокой аэробности процесса и малой толщины биопленки.

Применимость

Универсальная.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Потребность в площади для реализации метода невысокая.

Референц-объекты

Биофильтры доочистки с ершовой загрузкой - ОС ГСВ г.Подольск. Общее количество объектов - не менее 10.

4.2.1.3.2 Доочистка от взвешенных веществ фильтрацией

Осуществляют, как правило, в зернистых, механических, ворсистых или мембранных фильтрах.

Общее техническое описание

а) Зернистые фильтры

Известно множество конструкций зернистых фильтров, объединяемых использованием насыпной зернистой фильтрационной загрузки. Их можно подразделить на следующие основные категории:

- по типу процесса:

1) чисто фильтрационные;

2) биолого-фильтрационные

- по типу загрузки:

1) с тяжелой минеральной загрузкой (песок и т.п.);

2) с плавающей загрузкой

- по режиму подачи воды:

1) напорные;

2) безнапорные

- по типу промывки:

1) периодическая;

2) непрерывная

- по положению загрузки во время фазы фильтрации:

1) стационарная;

2) движущаяся.

Для всех типов фильтров со стационарной загрузкой доочищаемая вода проходит через неподвижный (в фазе фильтрации) загрузочный слой. В фильтрах с движущейся загрузкой ее слой находится в постоянном движении, за счет того, что загрузка снизу подается эрлифтом в зону промывки, и после нее оседает сверху слоя, там, где начинается фильтрация воды.

Промывная вода периодически либо непрерывно отводится в качестве возвратного потока, как правило, в начало технологического процесса очистки сточных вод, либо в аэротенки.

б) Механические фильтры

- Безнапорные сетчатые фильтры

Очищенная сточная вода поступает самотеком на сетки, имеющие размер ячейки от 10 до 100 мкм, в зависимости от требований к эффективности и свойств сточной воды и загрязнений, профильтровывается через них и собирается сборными системами. Сетки по окончанию фазы фильтрации промываются обратной струей.

В наиболее распространенном типе оборудования, вращающихся (роторных) дисковых фильтрах, как правило, сетка закреплена на сегментах, собранных в полупогруженные диски, которые вращаются.

- Напорные пружинные и сетчатые фильтры

Очищенная сточная вода под напором подается в наружную полость(ти) фильтра, фильтруется либо через насечки на пружинах, либо через сетку во внутреннее пространство фильтра, после чего отводится в сборную систему.

По окончании цикла фильтрации следует цикл промывки. Сетчатые фильтры промываются потоком воды вдоль сетки. В пружинных конструкциях пружины разжимаются, пространство между их витками увеличивается, после чего происходит промывка обратным током воды.

Перед фильтрацией в доочищаемую воду перед различными конструкциями может подаваться раствор реагента (коагулянта, либо флокулянта, или обоих), преимущественно для осаждения фосфатов (чаще в трубопровод или канал, однако возможно и использование камер смешения и хлопьеобразования).

Преимущества для окружающей среды

Позволяет удалять взвешенные вещества до остаточных концентраций 2-8 мг/л, а также соответствующие взвешенным веществам , органические соединения азота и фосфора. При использовании реагентов для дополнительного осаждения фосфора фильтры могут обеспечивать остаточные концентрации фосфора фосфатов менее 0,2 мг/л.

Межсредовые воздействия

Безнапорная фильтрация практически не образует каких-либо существенных межсредовых воздействий.

Напорная фильтрация требует более существенных энергозатрат.

Применимость

Применим до уровня крупнейших ОС включительно.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Удельные капитальные вложения при использовании дисковых сетчатых фильтров существенно снижаются по мере увеличения производительности установки. Метод применим при любых значениях ПП.

Применение пружинных и прочих корпусных механических фильтров в связи с невысокой единичной производительностью в значительной степени ограничено ОС до средних включительно.

Опыт эксплуатации зернистых фильтров, весьма противоречив. Конструкции, выполненные по проектам 1970-1980-х годов, показали низкую надежность. Напротив, весьма положительный опыт эксплуатации накоплен на ОС Южного Бутово и Зеленограда, запроектированных по немецким стандартам (хотя проектную загрузку пришлось заменить на более крупную). Напротив, отрицательный опыт получен на ряде объектов при использовании фильтров с непрерывной промывкой загрузки (см.: таблица 4.7).

Применение опции реагентного удаления фосфора приводит к существенному увеличению эксплуатационных затрат, и прежде всего, по следующим статьям:

- на приобретение реагентов;

- на эксплуатацию узла хранения реагента, приготовления и дозирования его раствора.

Однако реагентное удаление фосфатов на стадии доочистки (при ее наличии) может иметь преимущество по отношению к применению реагентов в аэротенках: отсутствует негативное влияние на активный ил (накопление в нем инертной биомассы). Введение реагента и на основной стадии очистки, и при доочистке снижает его расход.

Референц-объекты с использованием фильтров приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7 - Референц-объекты с использованием фильтров

___________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.   

           

В безнапорных стационарных фильтрах с ворсистой тканью (ковровое плетение) биологически очищенная сточная вода самотеком поступает на полностью затопленные элементы, обтянутые с двух сторон ворсовой фильтрующей тканью, имеющей ворс наружу. Направление фильтрации - снаружи внутрь кассет (фильтроэлементов). При этом ворс формирует при фильтрации намывной слой. Осуществляется периодическая промывка ткани вакуумом с загрязненной стороны с использованием отфильтрованной воды, фильтрующейся противотоком из внутреннего объема фильтроэлементов.

Конструктивно ворсистые фильтры выполняются в двух вариантах:

- вращающиеся на валу полностью затопленные пакеты дисков, с неподвижным элементом вакуумной промывки,

- неподвижные элементы, промывка которых осуществляется движущимся ваккуумируемым промывным устройством.

Фильтрация по своей эффективности соответствует отверстиям 10 мкм (рейтинг фильтрации 10 мкм

Имеется информация о наличии дисковых сетчатых фильтров на ОС Новочебоксарска и Череповца, однако данные по этим ОС в ходе анкетирования не получены.

Данные таблицы 4.7, таким образом, не позволяют однозначно рекомендовать использование зернистых фильтров с непрерывной промывкой и биолого-фильтрационных реакторов с ершовой загрузкой.

4.2.1.3.3 Доочистка в биопрудах

Общее техническое описание

Очищенная вода подвергается естественной биологической доочистке в земляных емкостях (могут быть гидроизолированы), рассчитанных на пребывание от нескольких суток до 1-2 нед, глубиной от 0,5 м до нескольких метров. Процесс очистки осуществляется в основном бактериями аналогично процессу в аэротенках, удаление биогенных элементов осуществляется также на прирост водорослей и других водных растений. Аэрация может быть естественной, либо искусственной (как пневматической, так и механической). При использовании мелких биопрудов с высшей водной растительностью большую роль в очистке играют также процессы фильтрации и биосорбции. Наряду с завершением биохимических процессов, в биопрудах происходит осаждение взвешенных веществ.

Качество очищенной воды после биопрудов во многом определяется качеством поступающей в них биологически очищенной сточной воды.

Влияние на окружающую среду

Позволяют контролировать содержание взвешенных веществ не более 10мг/л, даже при залповом выносе ила из вторичных отстойников. Позволяют получить содержание аммонийного азота не более 2 мг/л и не более 5 мг/л (при надлежащем времени пребывания). При использовании прудов с высшей водной растительностью в большей степени происходит удаление азота и фосфора.

Осуществляется существенное удаление тяжелых металлов (нерасчетный процесс).

Межсредовые воздействия

Практически отсутствуют.

Применимость

От сверхмалых до средних ОС включительно.

Референц-объекты

По данным анкетирования информация не получена. По данным экспертов - членов ТРГ, количество объектов с биопрудами составляет не менее 10.

4.2.1.4 Мембранные биореакторы

Техническое описание

Данная технология по своему результату объединяет в себе биологическую очистку в аэротенках и глубокую доочистку на мембранах.

Мембранные илоотделители используют как сооружения илоразделения при работе с аэротенками, они представляют собой модули с ультра- или микрофильтрационными мембранами, через которые отфильтровывается от частичек ила очищенная вода.

По типу фильтрации мембранные илоотделители подразделяются на вакуумные, напорные и безнапорные. По типу используемых мембран системы подразделяются на половолокнистые и пластинчатые. Мембраны собираются в модули таким образом, что их внутренняя полость, в которую фильтруется очищенная вода, герметично соединяется с отводящими коллекторами.

Мембранное илоразделение работает циклами. После цикла фильтрации следуют процедуры, приводящие к очистке пор в мембранах. Это может быть прекращение подключения модуля к вакууму (для вакуумных систем), либо закрытие клапана отвода фильтрата (для самотечных систем), обратный импульс очищенной воды или воздуха. Под мембранным модулем постоянно, либо периодически работает мощная аэрация, обеспечивающая обдув мембран. Периодически мембранные модули подвергаются химической промывке от возникающих биологических и химических отложений.

Отделенный на мембранах возвратный ил направляется обратно в биореактор.

Установки мембранного илоразделения, работающие вместе с аэротенками, практически составляют целостную инженерную систему, называемую мембранным биореактором (МБР). Хотя принципиальных изменений в технологии биологической очистки применение мембранного илоразделения не вносит, конструкция биореактора существенно трансформируется в связи с тем, что достижима концентрация ила до трехкратной по отношению к классической технологии, а также в связи с тем, что значительная часть аэробной зоны реализуется в хорошо аэрируемом отделении мембранных модулей. В частности, к специфике применения МБР относится то, что на многих объектах не используется первичное осветление.

В небольших установках илоразделитель может быть помещен непосредственно в аэротенк.

Технологическая эффективность

Высокая эффективность отделения ила, практически вне зависимости от его се-диментационных свойств, позволяет обеспечить близкое к нулевому содержание взвеси (на практике обычно указывается - менее 3 мг/л). Поскольку взвесь активного ила (биопленки) также характеризуется и содержит общий азот и фосфор, то работа мембранного илоразделителя оказывает существенное воздействие и на снижение значений этих показателей.

При надлежащей механической прочности мембран и квалифицированной эксплуатации установок обеспечивают очень высокую надежность и эффективность всей стадии биологической очистки практически в любых эксплуатационных ситуациях, связанных с залповыми сбросами загрязнений, ухудшением свойств ила и т.д.

Седиментационные свойства активного ила, формирующиеся в аэротенке, не оказывают принципиального влияния на эффективность работы мембранного илоразделения.

Выводимый избыточный активный ил имеет более существенно более высокую концентрацию относительно систем со вторичным отстойником, что снижает нагрузку на сооружения обезвоживания.

Межсредовые воздействия

Формируют существенное увеличение потребления электроэнергии по причине высокого расхода воздуха на обдув мембран. Большинство решений, присутствующих на рынке, также требует откачки всего расхода очищаемой воды вакуум-насосами (либо подачи иловой смеси в напорные модули). Однако есть хорошо апробированные решения, основанные на работе мембран только на разнице уровней жидкости в пределах 0,6-0,8 м.

Потребляют некоторое количество реагентов для химической промывки, однако их массовый расход невелик.

Мембранные илоразделители уменьшают удельное количество образуемых отходов, т.к. прирост ила в них, как правило, ниже, чем в классических системах.

МБР позволяют получить очищенную воду, оптимальную для использования в качестве технической и поливной, т.е. вернуть сточную воду в оборот.

Применимость

В настоящее время можно с уверенностью говорить о применимости МБР в диапазонах мощности по крайней мере от сверхмалых до больших (за рубежом имеются объекты и в диапазоне крупных ОС).

Факторы, влияющие на возможность реализации

Сложное оборудование, работающее только при условии полной или частичной автоматизации. В случае частых нарушений регламента эксплуатации мембраны могут быть выведены из строя.

Обладают значительной стоимостью при приобретении для сверхмалых объектов в сравнении с классическими системами. Требуют дополнительных эксплуатационных затрат, как постоянных - на электроэнергию и реагенты, так и периодических (весьма высоких) - на замену мембран, по сравнению с классическими системами. Относительно систем, включающих этап доочистки, разница в затратах менее ощутимая, либо отсутствует.

МБР позволяют на одной стадии процесса очистки добиться как минимум тех же результатов, что и глубокая биологическая очистка с доочисткой. Данные по сопоставлению стоимости владения для двух технологий в российских условиях у технической рабочей группы отсутствуют.

За счет увеличения дозы ила позволяют уменьшить объем и площадь аэротенков в 2-4 раза, объем сооружений илоразделений - не менее, чем в 2 раза. Таким образом, площадь всей системы биологической очистки может быть сокращена в 2-3 раза, а объем - в 3-4 раза по сравнению с использованием вторичных отстойников.

Другое серьезное преимущество - МБР малочувствительны к залповым сбросам в составе поступающих сточных вод, так как вынос ила из сооружения невозможен.

Референц-объекты

По данным анкетирования информация не получена. По данным экспертов - членов ТРГ, количество объектов для ЦСВП, проектная производительность которых не превышает 5000 м/сутки, составляет не менее 10.

     4.2.2 Обеззараживание сточных вод

4.2.2.1 Обеззараживание очищенных вод хлором или хлор-реагентами

Общее техническое описание

В очищенную воду дозируется раствор хлора в воде, приготавливаемый в хлораторе в результате испарения жидкого хлора, либо раствор гипохлорита натрия, после чего вода в течение не менее 0,5 ч должна находиться в контактном резервуаре. Концентрация остаточного хлора в очищенной воде после контакта должна составлять не менее 1,5 мг/л.

В качестве источника активного хлора может использоваться привозной или приготовленный на месте гипохлорит натрия. На малых объектах используется хлорная известь.

Влияние на окружающую среду

Метод обеспечивает соблюдение санитарно-гигиенических требований по обеззараживанию. Одновременно с этим метод наносит прямой и очевидный вред окружающей среде за счет сброса в водный объект обеззараженной воды с остаточным содержанием активного хлора, хлораминов, хлорорганических соединений. Это наносит ущерб всем гидробионтам, а также приводит к накоплению хлорорганических соединений в пищевой цепи и в донных отложениях.

Межсредовые воздействия

Постоянное воздействие на воздух и почвы, шумовое, тепловое и другие виды загрязнения отсутствуют.

Расход электроэнергии небольшой при использовании жидкого хлора, существенный - при получении гипохлорита электролизом.

Применимость

При любом масштабе сооружений. Жидкий хлор целесообразно применять только на средних и больших сооружениях, гипохлорит может применяться (получаться) на сооружениях любого масштаба.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Использование хлора создает существенные риски отравлений при авариях в системе приема, хранения и дозирования, а также при террористическом нападении.

Все хлорсодержащие обеззараживающие реагенты весьма коррозионны.

Очищенные сточные воды, в отличие от питьевой воды, характеризуются весьма высоким хлорпоглощением до достижения требуемой величины 1,5мг/л остаточного хлора после контакта. Существенно, что данный параметр зависит от содержания аммонийного азота в воде (образующего хлорамины), которое может колебаться в широких пределах.

Действующие экологические и инженерные требования требуют проведения дехлорирования после хлорирования. Процесс дехлорирования осуществляется введением в хлорированную воду веществ, способных связывать избыточный хлор. В качестве таких веществ можно применять гипосульфит-натрия (серноватисто-кислый натрий ), сернистый газ , сульфит натрия и др. Для дехлорирования применяют также фильтрование через активированный уголь. На загрузке происходит восстановление активного (растворенного) хлора до аниона , а также сорбируются токсичные продукты хлоролиза органических загрязнений.

Ресурс работы угля в таком режиме значительно выше, чем при сорбции органики. Однако так как поверхность зерен угля после некоторого времени его работы покрывается слоем сорбированных веществ, препятствующих работе фильтра, требуется его промывка водой. Также может потребоваться регенерация горячим щелочным раствором.

Сооружения хлорирования с дехлорированием достаточно сложны и требуют квалифицированной эксплуатации.

Референц-объекты

Сотни объектов, в том числе с использованием жидкого хлора (количество сокращается) и гипохлорита натрия (количество увеличивается).

Как по данным анкетирования, так и по данным экспертов - членов ТРГ, дехлорирование в России нигде не используется. Таким образом, на всех ОС ГСВ, где используется хлорирование, в большей или меньшей степени наносится ущерб водным объектам.

4.2.2.2 Обеззараживание очищенных вод УФ-облучением

Общее техническое описание

Очищенная вода подвергается облучению, проходя рядом с УФ лампами, помещенных в проницаемые для излучения чехлы. В результате воздействия УФ излучения (для обеззараживания очищенных сточных вод применяются только лампы низкого давления с длиной волны 254 нм) разрушаются участки ДНК бактерий и патогенных простейших, а также РНК вирусов, что препятствует их размножению.

Аппараты УФ обеззараживания могут быть корпусными (напорными) и канальными (открытыми). Первые применяют до уровня больших сооружений, вторые - на крупных и выше.

Преимущества для окружающей среды

Метод обеспечивает соблюдение санитарно-гигиенических требований по обеззараживанию без прямого негативного воздействия на окружающую среду.

Межсредовые воздействия

Воздействия на воздух и почвы, шумовое, тепловое и другие виды загрязнения отсутствуют.

Метод требует существенного расхода электроэнергии на работу УФ ламп (обычно 15-20% от затрат на аэрацию в аэротенках и до 30% - при полностью оптимизированных, сокращенных энергозатратах на биологическую очистку). Эти затраты не рекуперируемы.

Применимость

При любом масштабе сооружений.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Сооружения достаточно компактны.

Чем меньше содержание взвешенных веществ в очищенной воде, тем ниже энергозатраты на УФ обеззараживание и выше эффективность метода.

При длительной транспортировке обеззараженной воды по каналам (трубопроводам) длиной несколько километров возможен существенный эффект вторичного роста бактерий, в том числе и за счет бактериальных обрастаний на стенках, приводящий к увеличению их содержания свыше санитарных требований. Это обстоятельство должно учитываться при назначении мощности облучения, а также при определении необходимости и выборе метода третичной очистки в зависимости от условий отведения обеззараженной воды в водный объект. Вторичный рост индикаторных бактерий отнюдь не тождественен росту содержания патогенных организмов, подавляющее большинство которых не способно к размножению вне организма человека, однако данное обстоятельство применительно к УФ-обеззараживанию изучено не достаточно.

Референц-объекты

Десятки крупных крупнейших и сотни остальных объектов. Крупнейшие в мире ОС с УФ обеззараживанием - на Курьяновских и Люберецких ОС (Москва).

     4.2.3 Подпроцессы обработки осадка

4.2.3.1 Подпроцессы стабилизации осадка

4.2.3.1.1 Анаэробная стабилизация жидких осадков (метановое сбраживание)

Общее техническое описание

Обрабатываемый осадок подается в закрытые перемешиваемые реакторы - метантенки, в которых происходит анаэробный (бескислородный) процесс распада части органического вещества осадка с получением смеси метана и углекислого газа. Процесс требует поддержания определенной температуры. Выделяют 2 диапазона температур - мезофильный (33-38°С) и термофильный (50-55°С). Время обработки составляет 12-30 сут в мезофильном и 6-12 сут в термофильном. Обработанный осадок самотеком выгружается из метантенка.

Сбраживанию подвергают, как правило, смесь осадков первичных отстойников и избыточного активного ила, реже - только осадок первичных отстойников (при использовании отдельной технологии для избыточного активного ила) либо только избыточный активный ил (при очистке сточных вод без первичного осветления).

В зарубежной практике все больше распространены методы повышения эффективности процесса сбраживания (тепловая обработка, УЗ-обработка и др.). В отечественной практике референц-объекты такого рода отсутствуют.

Преимущества для окружающей среды

Один из наиболее благоприятных для окружающей среды процессов, используемых в коммунальном водоотведении. Позволяет трансформировать в биогаз нестабильное органическое вещество осадка, которое в противном случае разлагается в окружающей среде, требуя большого количества кислорода (при окислении в почве) либо выделяя парниковые газы (при захоронении либо ином складировании). Выделенный в процессе сбраживания биогаз представляет собой ценное топливо, эффективная утилизация которого (наряду с другими инженерными решениями) позволяет не только обеспечить нужную температуру в метантенках, но и обеспечить выработку энергии, на 50-70% (до 100%) покрывающей затраты сооружений очистки сточных вод на аэрацию. При этом в результате сжигания биогаза экономится природное топливо и существенно сокращается выброс парниковых газов.

Уменьшение количества сухого вещества осадка приводит к сокращению его объема, размещаемого в окружающей среде.

Различные химические и физико-химические процессы, происходящие в анаэробных реакторах, приводят к связыванию большей части тяжелых металлов в нерастворимые или малорастворимые соединения, в том числе сульфиды.

При термофильном сбраживании при соблюдении необходимой температуры, не ниже 53°С, обеспечивается необходимая для почвенной утилизации степень обеззараживания осадков, а также полная дегельминтизация. При мезофильном сбраживании обеззараживание существенно ниже, дегельминтизации не происходит.

При нарушениях эксплуатации, при отсутствии систем сбора и очистки газовых выбросов из сооружений, связанных с метантенками (загрузочно-выгрузочные камеры, уплотнители, резервуары) возможно загрязнение атмосферного воздуха, в том числе дурнопахнущими веществами. Сброс неутилизированного биогаза без сжигания на "свече" приводит к существенному распространению запахов и токсичных веществ и является полностью недопустимым.

Межсредовые воздействия

Метод трансформирует часть органического вещества твердой фазы осадка в газовую фазу в виде метана и углекислого газа. Меньшая часть органического вещества, а также выделяющиеся при распаде азот и фосфор переходят в жидкую фазу (в иловую воду). Газовая фаза утилизируется при сжигании. Таким образом, единственным массовым газообразным продуктом трансформации твердой фазы в результате является углекислый газ. Получение энергии из биогаза снижает нагрузку на окружающую среду в сфере энергетики.

Распад органического вещества в жидкую фазу невелик и не превышает 2-4% от входящего потока вещества. Более существенно выделение в жидкую фазу азота (около 15% от входящей нагрузки на очистные сооружения) и фосфора (около 10-15%).

Применимость

Принципиальные ограничения по масштабу для ОС ГСВ, начиная со средних, отсутствуют (в животноводстве успешно эксплуатируются анаэробные реакторы объемом всего в сотни м), однако целесообразность применения следует рассматривать начиная с больших очистных сооружений. Как экономичный метод стабилизации органического вещества рекомендуется, начиная с ЭЧЖ более 100 тысяч (при наличии в технологии первичного осветления), что соответствует ежесуточному объему поступления сточных вод около 30 тыс. куб. м в сутки. Отсутствие в технологии стадии осветления не отменяет целесообразности применения сбраживания, но увеличивает масштаб сооружений, при котором оно целесообразно, либо (в зарубежной практике) предполагает использование методов предобработки, увеличивающих степень распада органического вещества активного ила.

Метод требует существенной площади на территории очистных сооружений (но не более 10% от площади сооружений очистки сточных вод).

Факторы, влияющие на возможность реализации

Требует значительных емкостей метантенков, создания газово-энергетического хозяйства (сооружения и оборудование по сбору, накоплению, очистке и утилизации биогаза). Метантенки сооружаются как наземные емкости, поэтому (в отличие от подземных емкостей) любая неплотность в бетоне либо в металлоконструкции приводит к утечке наружу.

Требует предварительной обработки осадка: желательно максимальное (но не выше 8-10% по сухому веществу) сгущение осадков, процеживание осадка первичных отстойников. По современным подходам минимально необходимо сгущение избыточного активного ила. Для повышения энергоэффективности весьма желательно использование теплообменников для рекуперации тепла сброженного осадка. Оно позволяет снизить до 3-х раз энергозатраты для термофильного процесса и до 2-х раз - для мезофильного.

Сами метантенки и все элементы газового хозяйства потенциально взрывоопасны и требуют квалифицированной эксплуатации.

Российские нормы, направленные на безопасную эксплуатацию метантенков, значительно усложняют (по сравнению с зарубежной практикой) все стадии применения метода, начиная с проектирования. Они же предписывают значительные разрывы (20 м) между группой метантенков и газгольдерами, другими сооружениями либо проездами.

Периодически (даже при использовании эффективного перемешивания) необходима очистка метантенков от накапливающегося в них песка и корки. Даже с применением гидромеханизации это требует тяжелого ручного труда.

Использование более интенсивного термофильного сбраживания при времени обработки менее 10 сут возможно, но приводит к получению осадка с неудовлетворительными водоотдающими свойствами. Распространенным решением этой проблемы является проведение промывки сброженного осадка очищенной водой (т. е. смешение с этой водой с последующим разделением смеси в уплотнителях). Это требует дополнительных капитальных вложений, площади, а также может являться источником загрязнения атмосферы.

Существенное (особенно при термофильном сбраживании) выделение в иловую воду аммонийного азота и фосфора увеличивает нагрузку по ним на основные сооружения. Однако разработаны (но в России пока не применяются) эффективные и энергосберегающие методы локальной очистки от азота и фосфора. Применительно к фосфору за рубежом применяются технологии, достигающие рекуперацию этого ценного элемента в качестве удобрения.

Референц-объекты

Курьяновские и Люберецкие ОС (Москва), Ярославль, Новосибирск - термофильное сбраживание.

4.2.3.1.2 Аэробная стабилизация жидких осадков

Общее техническое описание

В используемой в отечественной практике технологии обрабатываемый осадок подается в аэрируемые тем или иным способом емкости (как правило, аналогичные аэротенкам, используемым для очистки сточных вод от органических загрязнений), в которых при температуре 14-25°С (соответствует температуре сточных вод, с учетом процессов теплообмена зимой) происходит аэробный процесс окисления органического вещества осадка первичных отстойников (при совместной стабилизации осадков) биомассой активного ила и самоокисление этой биомассы.

Применима также аэробная стабилизация только ила (когда не используется первичное осветление либо осадок первичных отстойников обрабатывается по другой технологии).

Время стабилизации зависит от концентрации обрабатываемых осадков. Обработанный осадок самотеком выгружается из стабилизатора.

Преимущества для окружающей среды

Позволяет разложить (окислить) нестабильное органическое вещество осадка, которое в противном случае разлагается в окружающей среде, требуя большого количества кислорода при окислении в почве, либо выделяя парниковые газы при захоронении, либо ином складировании. Однако эффективность разложения органического вещества не превышает 60% от показателей анаэробного сбраживания.

Уменьшение количества сухого вещества осадка приводит к сокращению его объема, размещаемого в окружающей среде.

Аэробная стабилизация - очень энергоемкий процесс, требует высокого расхода электроэнергии. Энергозатраты не могут быть рекуперированы.

Метод не обеспечивает требуемой для почвенной утилизации степени обеззараживания осадков. Также не обеспечивается дегельминтизация.

Межсредовые воздействия

Метод трансформирует часть твердого вещества в углекислый газ (выделяется с воздухом, выходящим из сооружения), т.е. в газовую фазу. Часть органического вещества (водорода и кислорода) выделяется в жидкую фазу (иловую воду) в виде воды. Таким образом, единственным экологически значимым массовым продуктом трансформации твердой фазы является углекислый газ.

При достаточной аэрации выделение загрязняющих и дурнопахнущих веществ невелико, при недостатке кислорода развиваются гнилостные процессы и выделение дурнопахнущих веществ существенно возрастает.

Выделяющиеся при распаде азот и фосфор переходят в жидкую фазу (в иловую воду). Выделение в жидкую фазу азота не превышает 10% от входящей нагрузки на очистные сооружения, фосфора - 5-10%.

Применимость

Технически метод применим для сооружений любой производительности. Метод требует максимальной площади на территории очистных сооружений из всех технологий стабилизации осадка (кроме длительной стабилизации за счет вылеживания на площадках хранения).

Факторы, влияющие на возможность реализации

Требует значительных емкостей стабилизаторов, около половины объема аэротенков для БО.

Сооружения безопасны в эксплуатации и не требуют сложной эксплуатации.

Метод увеличивает затраты на электроэнергию на очистных сооружениях не менее чем на 30-60% (большее значение - для совместной стабилизации осадка первичных отстойников и ила).

4.2.3.1.3 Компостирование обезвоженного осадка

Общее техническое описание

Компостирование является аэробным биотермическим процессом разложения органического вещества, в результате которого происходит обеззараживание, снижение влажности и улучшение физико-механических свойств компостируемой массы. Основными факторами, определяющими эффективность процесса, являются качество исходного материала, температура, воздушный режим и реакция среды.

Процесс компостирования происходит в две стадии:

- термофильная стадия, осуществляется термофильными микроорганизмами и характеризуется повышением температуры компостируемой массы до 50-60°С. При этом достигается ее обеззараживание и минерализация, т.е. микробное разложение органического вещества и повышение зольности. За счет высокой температуры происходит значительное высушивание компостируемой массы. В зависимости от времени закладки компоста и в условиях достаточного доступа воздуха эта стадия протекает в течение 1-3 нед, после чего происходит постепенное снижение температуры с переходом ко второй стадии процесса;

- мезофильная стадия, осуществляется мезофильными микроорганизмами при температуре 35-30°С. На этой стадии происходит дозревание компоста (продолжение стабилизации органического вещества) и сушка и улучшение его физико-механических свойств, дальнейшее отмирание патогенных микроорганизмов. Продолжается высушивание компоста, что достигается достаточной аэрацией или перемешиванием, что обеспечивает значительное удаление влаги и увеличение содержания сухого вещества.

Существуют различные варианты технологий приготовления компоста, в том числе технология приготовления буртовым (площадочным) способом в различных вариантах; приготовление компостной массы с помощью смесителя и дальнейшее компостирование приготовленной смеси на площадке компостирования; проведение первой (термофильной) стадии в контейнерах различной конструкции и дальнейшее созревание на площадках и др.

Для быстрого начала разложения и оптимального протекания процесса компостирования должны быть выполнены следующие требования к исходному сырью: влажность компостной массы - 70-75%, отношение углерода к азоту - 25-40, рН - не менее 6,5, рыхлая укладка. Поскольку механически обезвоженные осадки, как правило, не соответствуют этим требованиям, то для снижения влажности, обогащения углеродом и повышения пористости осадки необходимо смешивать с наполнителем. В качестве наполнителей могут использоваться древесные опилки, торф, растительные отходы и др. Количество используемого наполнителя определяется рядом факторов, в том числе исходной влажностью осадка и наполнителя. Наполнителем может служить готовый компост. При этом используют как двухкомпонентные (осадок - наполнитель), так и трехкомпонентные (осадок - компост - наполнитель) смеси, что позволит снизить количество используемого наполнителя и, следовательно, эксплуатационные затраты.

Аэрация компостируемой смеси в буртах осуществляется либо подачей воздуха через слой (например, через щелеванное днище), либо путем периодического ворошения. При компостировании в реакторах аэрация производится либо также через днище, либо путем вращения барабана и пересыпания его содержимого.

Окончательное дозревание компоста можно проводить путем его дальнейшей выдержки (хранения) на открытых площадках при укрытии его влагоизолирующим материалом.

При созревании компоста в результате снижения влажности до 50-55% и органического вещества на 20-30% происходит уменьшение массы компостируемого материала на 30-35%.

Преимущества для окружающей среды

Позволяет разложить (окислить) нестабильное органическое вещество осадка, которое в противном случае разлагается в окружающей среде, требуя большого количества кислорода (при окислении в почве) либо выделяя парниковые газы (при захоронении, либо ином складировании). Однако эффективность разложения органического вещества не превышает 70% от анаэробного сбраживания.

Уменьшение количества сухого вещества осадка приводит к сокращению его объема, размещаемого в окружающей среде. Компостированный осадок обладает хорошими мелиорационными и удобрительными свойствами, внешним видом, сыпучестью, высокопроницаем для воздуха, имеет сформировавшуюся почвенную микрофлору.

Метод обеспечивает требуемую для почвенной утилизации степень обеззараживания осадков.

Хорошо стабилизированный компост может храниться неограниченно долго и имеет минимум запаха даже при его увлажнении.

Межсредовые воздействия

Метод трансформирует часть твердого вещества в углекислый газ (выделяется с воздухом, выходящим из сооружения), т.е. в газовую фазу. Часть органического вещества (водорода и кислорода) выделяется в жидкую фазу (иловую воду) в виде воды. Таким образом, единственным экологически значимым массовым продуктом трансформации твердой фазы является углекислый газ.

При достаточной аэрации выделение загрязняющих и дурнопахнущих веществ невелико, при недостатке кислорода развиваются гнилостные процессы и выделение дурнопахнущих веществ существенно возрастает.

Компостирование - энергоемкий процесс. Он требует либо энергозатрат для подачи большого количества воздуха, либо расхода электроэнергии на вращение компостного барабана, либо расхода моторного топлива. Энергозатраты не могут быть рекуперированы.

Выделяющийся при распаде органического вещества аммонийный азот может попадать в воздух.

Возвратные потоки жидкости практически отсутствуют (за исключением невпитав-шихся и подлежащих отведению атмосферных осадков - при компостировании вне здания).

Применимость

Технически метод применим для сооружений любой производительности. Не следует рассматривать компостирование только как метод подготовки осадка к почвенной утилизации. Определенные модификации технологии в зарубежной практике используют для получения из осадка низкокалорийного топлива (так называемый процесс биосушки).

Промышленное проведение процесса имеет ограничения по минимуму производительности (ориентировочно около 50-100 м в сутки по исходному осадку), так как для оптимального проведения процесса в промышленных масштабах необходимо использование комплекта специальной техники: измельчителей, смесителей, буртоукладчиков, виброгрохотов и т.п. Данное оборудование является специализированным и весьма дорогостоящим. Его целесообразно использовать при достаточной его загрузке.

Метод требует максимальной площади из всех технологий стабилизации осадка (кроме длительной стабилизации за счет вылеживания на площадках хранения). Однако площадки компостирования могут быть размещены вне основной промплощадки очистных сооружений, в том числе вблизи мест образования материалов-наполнителей или мест утилизации.

Факторы, влияющие на возможность реализации

В условиях России площадочное компостирование требует существенного времени. При компостировании на открытых площадках на процесс влияют как атмосферные осадки, так и температура. При использовании навесов - только температура. В средней полосе России зимой процесс на открытых площадках замедляется не менее чем в 2 раза.

Для северо-западного региона при закладке в весенне-летний период компост созревает в течение 3-4 месяцев, при осенне-зимней закладке - в течение 5-6 месяцев. Сокращение сроков компостирования до 2 месяцев может быть достигнуто за счет использования биопрепаратов.

Сооружения безопасны в эксплуатации и не требуют сложной эксплуатации.

При аэрации воздухом на площадках метод увеличивает затраты на электроэнергию на очистных сооружениях до 30%. Однако есть способы снижения энергозатрат за счет более полного использованию кислорода воздуха путем последовательного его пропускания через несколько зон компостирования (при тоннельном компостировании). При ворошении с помощью техники требуется расход моторного топлива, но это также более рациональный способ.

При размещении осадка на полигонах захоронения отходов компостирование нецелесообразно.

Референц-объекты

ОС Твери, Дубны, Орла, Протвино, Петропавловска-Камчатского.

4.2.3.2 Сокращение объема осадков

4.2.3.2.1 Обезвоживание осадков

4.2.3.2.1.1 Механическое обезвоживание осадков

Общее техническое описание

Для обезвоживания жидких осадков используют два основных физических принципа:

- фильтрация жидкой фазы через фильтрующий элемент под давлением;

- отделение жидкой фазы под действием центробежных сил, в тысячи раз превышающих гравитационное поле.

Технологии обезвоживания в большой степени отождествляются с используемым обезвоживающим оборудованием.

По принципу фильтрации работают следующие методы обезвоживания:

- ленточные фильтр-прессы, в которых давление на осадок формируется протягиванием сдвоенной фильтровальной ленты, внутри которой находится осадок, через последовательность специальных валков;

- камерные фильтр-прессы, в которых давление формируется высоконапорным насосом, закачивающим жидкий осадок в совокупность камер, внутри которых имеются фильтрующие элементы;

- шнековые прессы (дегидраторы, обезвоживатели), в которых давление формируется шнеком, а в роли фильтрующего элемента выступает цилиндрическая сетка (стационарная, либо подвижная наборная);

- одноразовые фильтрующие мешки и фильтрующие трубы (геотубы), в которых осадок обезвоживается под собственным весом. Последние обладают существенными особенностями. Поскольку опыт применения их для вновь образующихся осадков пока отсутствует, они описаны как отдельная технология в разделе 7.

Центробежное поле используется в одном типе аппаратов - центрифугах (центробежных декантерах). Важным аспектом механического обезвоживания является кондиционирование осадка для придания ему оптимальных водоотдающих свойств. Для кондиционирования практически повсеместно используют органические полимерные флокулянты. Только на одном известном рабочей группе объекте (ОС Южного Бутова, Москва) применяют неорганические минеральные реагенты - хлорное железо и известь. Использование минеральных реагентов является устаревшим методом, который практически повсеместно заменен на практически безальтернативный в настоящее время метод кондиционирования органическими флокулянтами.

Преимущества для окружающей среды

Уменьшение количества сухого вещества осадка приводит к многократному сокращению его объема, размещаемого в окружающей среде. Удаляется в качестве возвратных потоков около 80-90% всех растворенных соединений.

Хорошо обезвоженный осадок имеет консистенцию влажной почвы и может транспортироваться автотранспортом к месту утилизации.

Межсредовые воздействия

Метод разделяет единую среду на потоки твердого (вернее, пластичного) и жидкого. Использование органических флокулянтов практически не увеличивает количество сухого вещества осадка.

В зависимости от количества открытых поверхностей осадка присутствует выделение дурнопахнущих и загрязняющих воздух веществ (за счет улетучивания их из жидкого и обезвоженного осадка).

Устаревший метод обезвоживания с минеральными реагентами привносил в окружающую среду много дополнительных веществ - гидроксидов железа и извести.

Применимость

Технически метод (в одной из разновидностей) применим для любых сооружений. Для минимальных расходов осадка применимы мешочные фильтры, для небольших расходов (до 200 м осадка/сут) - шнековые обезвоживатели и декантерные центрифуги. На средних и больших расходах осадка (до 5000 м осадка/сут) применимы центрифуги, ленточные и камерные фильтр-прессы. Для сверхбольших расходов в настоящее время, как правило, применяют центрифуги, единичная производительность которых может превышать 4000 м/сут.

Метод весьма компактен. Требует использования сложного оборудования и системы автоматизации процесса.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Наиболее компактным оборудованием являются центрифуги, наибольшее пространство требуется для камерных фильтр-прессов.

С точки зрения безопасности труда все производственные установки механического обезвоживания имеют свои потенциально опасные факторы:

- ленточные фильтр-прессы - движущиеся полуоткрытые детали;

- камерные фильтр-прессы - движущиеся открытые детали (плиты), высокое давление во время цикла фильтрации;

- центрифуги - высокие обороты.

Единственным типом оборудования, требующим на осадках городских сточных вод применения физического труда персонала, являются камерные фильтр-прессы.

Референц-объекты

Каждая из разновидностей технологии используется на десятках объектов в России.

4.2.3.2.1.2 Обезвоживание осадков на иловых площадках

Общее техническое описание

Осадок наливается в заданном количестве по отдельным площадкам (картам), где последовательно происходят процессы отделения части иловой воды (с ее сливом), подсушка в результате испарения влаги, промораживание и оттаивание с дополнительным отделением воды.

Для интенсификации подсушки осадок, как правило, подвергают ворошению и буртованию.

Преимущества для окружающей среды

При надлежащем проведении процесса обеспечивает достаточно эффективное сокращение объема и массы осадка, размещаемого в окружающей среде. Удаляется в качестве возвратных потоков около 50% всех растворенных соединений, что существенно меньше, чем при механическом обезвоживании.

Хорошо подсушенный осадок имеет консистенцию почвы и может транспортироваться автотранспортом к месту утилизации.

Межсредовые воздействия

Метод разделяет единую среду на потоки твердого (вернее, пластичного) и жидкого.

Очень большая открытая поверхность осадка способствует выделению из него дурнопахнущих и загрязняющих воздух веществ. В особенности это проявляется при направлении на иловые площадки нестабизированных осадков, которые перегнивают в ходе подсушки.

Применение иловых площадок неизбежно приводит к загрязнению грунтовых вод и атмосферного воздуха.

Применимость

Технически метод применим для сооружений практически любой производительности. Однако в современных условиях он должен ограничиваться небольшими существующими очистными сооружениями (до 4 тыс. м/сутки), при условии, что он не создает экологических и санитарно-гигиенических проблем. Для сооружений более высокой производительности метод должен применяться лишь в качестве резервного по отношению к механическому обезвоживанию. Однако это не является обязательным при наличии дополнительного резервирования и других технических решений.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Метод требует чрезвычайно больших площадей, многократно превышающих промплощадку очистных сооружений, на которых образуется подсушиваемый осадок. При перегрузке по объему наливаемого осадка, либо при использовании во влажном прохладном климате (северо-западные регионы) почти полностью теряет эффективность.

В сухое жаркое время года глубоко подсушенный осадок может загораться подобно торфу.

Референц-объекты

Традиционный метод.

4.2.3.2.1.3 Обезвоживание осадков на иловых площадках с использованием флокулянта

Метод аналогичен обезвоживанию осадка на иловых площадках за исключением следующих отличий, выделяющих его в отдельную технологию. Перед наливом осадка на площадки в него добавляется флокулянт (оптимально - специально разработанный для этой цели). В результате флокуляции твердой и коллоидной фаз происходит интенсивное отделение иловой воды. Ее отведение осуществляется через щелевые колодцы.

Благодаря рыхлой порозной структуре сфлокулированного осадка поверхность испарения существенно возрастает, что ускоряет дальнейшую сушку. Структуры сфлокулированного осадка стойки при выпадении атмосферных осадков.

Нагрузка на иловые площадки может быть увеличена на 500% и более, по сравнению с традиционной технологией использования иловых площадок.

Высокая порозность приводит к проникновению кислорода воздуха вглубь слоя подсыхающего осадка, что благодаря химическим и биохимическим процессам окисления ведет к существенному снижению эмиссий в атмосферу восстановленных соединений, отвечающих за неприятные запахи.

Референц-объекты

ОС Новосибирска, ОС Волжского.

4.2.3.2.2 Термическая сушка осадка

Общее техническое описание

Ранее обезвоженный осадок нагревают до температуры, способствующей ускоренному испарению влаги.

По физическому принципу разделяют:

- прямую сушку, когда нагрев осадка производят дымовыми газами от сжигания топлива;

- непрямую (контактную) сушку, когда нагрев осадка производят через поверхность теплообмена.

Одной из главных решаемых задач является обеспечение максимального теплообмена. В системах прямой сушки это решается, в частности, одним из следующих технических приемов:

- поды, по которым распределяется и движется осадок;

- сетки, на которые распределяется осадок, и затем движется вместе с ними;

- использование псевдоожиженного слоя;

- вращающиеся коаксиальные барабаны.

В системах непрямой сушки для интенсификации теплообмена, в частности, используют:

- вращающиеся в слое осадка теплопередающие конструкции;

- нагревающий трубный змеевик в псевдоожиженном слое осадка.

Перечисленные приемы не являются исчерпывающими.

Высушенный осадок может гранулироваться в виде пеллет для оптимизации его последующего применения.

Преимущества для окружающей среды

Дальнейшее (после обезвоживания) уменьшение количества осадка: сокращение его массы до 3 раз и объема до 4 раз. Высушенный осадок имеет сыпучую консистенцию и может транспортироваться автотранспортом к месту утилизации. Высушенный при температуре свыше 100°С осадок обеззаражен и дегельминтизирован.

Межсредовые воздействия

Сушка осадка приводит к испарению из него большинства летучих органических и неорганических веществ, а также (в зависимости от используемой температуры процесса) частичному низкотемпературному пиролизу органического вещества с выделением в выпар летучих органических соединений.

Как правило, технология термической сушки предусматривает:

- конденсацию выпара, при этом в него переходят многие летучие вещества, такие как аммонийный азот, летучие жирные кислоты. Выпар, как правило, направляется на очистку в голову сооружений;

- после конденсации выпара - осуществление необходимой очистки отходящих газов.

Однако некоторое выделение дурнопахнущих и загрязняющих воздух веществ от сооружений сушки все же происходит.

Термическая сушка - весьма энергоемкий процесс. На испарение влаги расходуется около 2250 кДж/кг (эквивалентно примерно 75 м природного газа на 1 т испаренной влаги). Источник этой энергии и возможность ее рекуперации существенно варьируют в зависимости от применяемых технологий обработки осадка. Рекуперация значительной части тепла, пошедшего на сушку, возможна путем конденсации выпара (при этом можно перевести в нагрев воды значительную часть разницы между высшей и низшей теплотой парообразования), а также с использованием тепловых насосов.

Наиболее высокая энергетическая эффективность - у технологической схемы, включающей в себя мезофильное сбраживание, когенерацию на биогазе, сушку отходящими газами газовых двигателей, обогрев метантенков конденсатом выпара осадка.

Применимость

Метод целесообразно применять для сооружений, начиная с больших.

Установки достаточно компактны. Необходимо использовать сложное оборудование, системы автоматизации процесса, квалифицированный персонал.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Наличие (отсутствие) альтернативного источника энергии и тепла (биогаз, выхлопные газы от сжигания биогаза в газовых двигателях, тепло от процесса сжигания осадка) и наличие (отсутствие) потребителя низкопотенциального рекуперированного тепла очень существенно влияют на себестоимость процесса. Сушка осадка товарным топливом без рекуперации тепла - весьма дорогой процесс.

Метод характеризуется рядом потенциальных опасностей:

- пылевоздушная смесь (высушенного осадка и воздуха) взрывоопасна. Для того чтобы предотвратить возникновение таких условий, в системах сушки контролируют содержание кислорода в газовой смеси внутри аппаратов не выше определенного значения, а также не допускают выделения пыли наружу;

- высушенный осадок способен самовозгораться в местах его хранения. С этой целью не допускают хранения больших его количеств;

- использование высокопотенциальных источников теплоты (топливо, отходящие газы от сжигания).

Референц-объекты

ОС Уфы, Чебоксар, Люберецкие ОС Москвы.

4.2.3.2.3 Сжигание осадка

Общее техническое описание

Ранее обезвоженный или высушенный осадок подают в разожженную печь, где он сгорает с образованием золы и дымовых газов. В печь с помощью дутьевых вентиляторов вдувается воздух. Смесь отходящих газов с золой-уносом подвергается очистке с удалением твердых частиц (золы) и токсичных газов и веществ, образовавшихся при сжигании. Дымовые газы используют для генерации энергии (пар, электроэнергия), а также для нагрева дутьевого воздуха. Не унесенные из печи продукты сжигания (шлаки) выгружают из нижней части.

Если процесс сжигания не требует подачи в печь дополнительного топлива, его называют автотермичным.

Известно несколько конструкций печей, из которых в России для сжигания осадка нашли применение только конструкции с псевдоожиженным слоем.

Преимущества для окружающей среды

Обеспечивает практически полное уничтожение органического вещества осадка, что имеет положительное экологическое значение при невозможности почвенной утилизации осадка. Количество сухого вещества сокращается в 3-4 раза, объем (относительно обезвоженного осадка) - до 15 раз.

Зола после сжигания осадка ГСВ относится к отходам 4-го класса опасности (опыт установок в Санкт-Петербурге).

Межсредовые воздействия

Сжигание приводит к полному переводу органического вещества осадка в газообразную фазу, т.е. в углекислый газ и водяные пары. Присутствующий в осадке азот переходит в окислы азота (также они образуются и из атмосферного азота), фосфор остается в золе. Существенны также образование двуокиси серы из сульфидов, содержавшихся в осадке, улетучивание ртути и кадмия. Остальные компоненты минеральной фазы осадка в основном окисляются до оксидов и остаются в золе.

Зола удерживается (до заданных концентраций пыли) с помощью циклонных установок и фильтров, оксиды серы и (частично) оксиды азота удаляются с помощью щелочной промывки отходящих газов (мокрой или сухой).

Органические вещества удаляются с использованием активированного угля. Для снижения концентраций окислов азота применяют специальные методы (добавление мочевины, использование катализаторов).

Эксплуатация установок сжигания требует значительного расхода электроэнергии и реагентов (щелочных). При оснащении установки системой энергогенерации вырабатываемая ею электроэнергия покрывает собственные нужды и позволяет поставлять энергию для других нужд.

Экономайзер на отходящих газах позволяет получать значительное количество тепла, существенно превосходящее потребности очистных сооружений.

Применимость

Установки сжигания достаточно компактны, однако очень насыщенны сложным оборудованием, требуют полной автоматизации процесса, высококвалифицированного персонала.

В связи с этим сжигание в мировой практике применяют, как правило, на ОС, начиная с крупных.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Один из наиболее дорогостоящих методов обработки осадка. В частности, это связано с тем, что оборудование для его реализации выпускается очень немногими компаниями, что способствует поддержанию высоких цен.

Метод характеризуется рядом потенциальных опасностей (взрыво- и пожароопасность).

Установки сжигания отходов находятся в потенциальной опасности стать объектом протестов населения, либо требований по закрытию со стороны местных органов исполнительной власти (при развитии городской застройки в направлении очистных сооружений).

Референц-объекты

В России на ОС ЦСВП работают только три установки-завода по сжиганию осадка (ЗСО) в Санкт-Петербурге: ЦСА, ССА, ЮЗОС. За период эксплуатации ЗСО было утилизировано свыше 5000000 м обезвоженного осадка.

На ЗСО в Санкт-Петербурге используются многоступенчатые системы газоочистки, исключающие попадание токсичных веществ в атмосферу. По результатам контроля, в том числе рядом независимых лабораторий, за время эксплуатации ЗСО превышений концентраций загрязняющих веществ в очищенных дымовых газах зафиксировано не было (российские нормативы более жесткие, чем европейские).

Для оценки степени биологической опасности на данных объектах применяется биоэлектронная система контроля качества газовых выбросов завода. В качестве тест-объектов используются легочные моллюски - африканские улитки. Данная система позволяет не только отслеживать потенциальные риски как случайных залповых выбросов токсикантов (при аварийной ситуации), так и риски от длительного воздействия на живые организмы даже очень малых концентраций различных продуктов неполного сгорания ила. Информация от системы биомониторинга подтверждает данные химического контроля.

За рубежом сжигание достаточно широко представлено на ОС ГСВ мегаполисов (Берлин, Мюнхен, Франкфурт-на-Майне, Штутгарт, Париж, Вена, Лондон, Манчестер и т.д.) и не только.

4.2.3.3 Производство почвогрунтов (искусственных грунтов)

Общее техническое описание

Почвогрунты (искусственные грунты) - смеси компонентов, приближающиеся по свойствам и составу к естественным плодородным грунтам. С этой целью в их состав должны входить минеральные компоненты (глина, песок), в качестве основных составляющих, а также органические компоненты, отвечающие за плодородие. Доля органических компонентов не должна превышать 20-30%.

Почвогрунты изготавливают, в том числе с использованием компоста из осадков сточных вод в качестве органического компонента. Обязательным условием является состав осадка, обеспечивающий соответствие почвогрунта действующим требованиям [3].

Технологический процесс сводится к завозу, складированию, дозированию, перемешиванию компонентов, просеиванию грунта, хранению запаса и отгрузке.

Основной нишей для использования почвогрунтов является территории, нарушенные при строительстве, а также рекультивируемые.

Преимущества для окружающей среды

Использование почвогрунтов позволяет осуществлять эффективную рекультивацию нарушенных грунтов с соблюдением экологических требований. Используются удобрительные свойства осадка, что позволяет сокращать применение минеральных удобрений. Одновременно использование мелиоративных свойств осадка позволяет сокращать разработку торфа, а также плодородных природных грунтов. При этом не отчуждаются территории для захоронения осадка как отхода. Кроме того, известно, что торф мало подходит для рекультивации, он неплодороден и смывается дождями.

Межсредовые воздействия

Гарантирует отсутствие образования отходов.

Применимость

Универсальный метод.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Осадок должен предварительно пройти компостирование, что обеспечивает его стабильность, обеззараживание и товарный вид, подобный перегною.

Важнейшим фактором является соблюдение всех требований к содержанию токсичных веществ как в исходном осадке, компосте, так и в почвогрунте.

Почвогрунты реализуются заинтересованным организациям-застройщикам, дорожным строителям, компаниям, занимающимся озеленением и благоустройством. Спрос на почвогрунты выше в крупных населенных пунктах, вокруг которых снижена доля сельскохозяйственных полей в составе земельных угодий. В этой ситуации направление использования осадка в почвогрунтах позволяет компенсировать недостаток возможностей для почвенного применения.

Использование осадков для приготовления почвогрунтов тормозится неэффективной запретительной системой регулирования использования осадков, действие которой приводит к тому, что организации ЦСВ проще вывозить осадки на полигоны захоронения отходов.

     4.3 Анализ технологий как возможных НДТ для ОС ПСВ

     

     4.3.1 Сооружения предварительной механической очистки перед аккумулированием ПСВ:

4.3.1.1 Сооружения процеживания:

Общее техническое описание

На ОС ПСВ, принимающих до л/с: решетки (сита), мусоросборные корзины (контейнеры) прозором до 10 мм. При большей производительности - двухступенчатая система с механизированными решетками.

Преимущества для окружающей среды

Удаление из ПСВ крупных механических примесей и плавающего мусора соответствующего размера на 100%.

Межсредовые воздействия

Образование осадка и всплывших веществ (нефтепродуктов) как отходов (неизбежно для всех технологий очистки ПСВ).

Применимость

Как обязательный элемент любой технологии очистки на ОС указанной мощности.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Устройство сооружений для процеживания не требует наличия значительных площадей.

4.3.1.2. Сооружения по удалению грубодисперсных оседающих механических примесей

Общее техническое описание

Песколовки, рассчитанные на эффективность удаления песка крупностью 0,25 мм и более не менее 85% (емкостные сооружения либо комплектное оборудование), оборудованные системами откачки песчаной пульпы из приямков на обезвоживание, либо, для ОС, начиная со средних - скребковым оборудованием, либо системой гидросмыва для транспортировки песка к приямкам, с системами взмучивания осадка в приямках.

Преимущества для окружающей среды

Удаление из ПСВ песка крупностью 0,25 мм является необходимым подпроцессом для ОС ПСВ.

Межсредовые воздействия

Образование осадка и всплывших веществ (нефтепродуктов) как отходов (неизбежно для всех технологий очистки ПСВ).

Применимость

Как обязательный элемент любой технологии очистки на ОС указанной мощности.

4.3.1.2 Аккумулирование сточных вод

Общее техническое описание

Осуществляется с целью регулирования расхода и усреднения состава. Является обязательным подпроцессом для ОС ПСВ накопительного типа.

В зависимости от производительности ОС используются:

- аккумулирующий резервуар-отстойник. Он должен быть оснащен эффективным оборудованием для удаления образующегося осадка (насосами или гидроэлеватором), скребковым оборудованием или системой гидросмыва, а также гидроразмыва осадка в приямках. Резервуар должен состоять из нескольких секций (минимум 2);

- аккумулирующий резервуар-усреднитель. Он должен быть оборудован системой перемешивания/взмучивания для максимального предотвращения оседания взвешенных частиц.

     4.3.2 Сооружения механической и физико-химической очистки

4.3.2.1 Пруды-отстойники

Общее техническое описание

Представляют собой сооружения для механической очистки, предназначенные для удаления из ПСВ крупных механических примесей, мусора, нерастворимых грубодисперсных примесей минерального и органического происхождения - взвешенных веществ, а также и нефтепродуктов. Конструктивно могут выполняться из сборных железобетонных (бетонных) конструкций, габионов, а также в виде земляных сооружений. Таким образом, под этим традиционным для данной сферы термином могут подразумеваться как отстойники, так и пруды. В основе их работы - гравитационное осаждение или всплытие под действием силы тяжести загрязняющих веществ, имеющих плотность, отличную от плотности воды. При этом тяжелые минеральные загрязнения под действием силы тяжести осаждаются, легкие (нефтепродукты) - всплывают на поверхность.

В приемной части прудов-отстойников, как правило, располагается зона улавливания песка, который в виде влажного осадка периодически (1-2 раза в сезон) выгружается с помощью строительной техники. В современных конструкциях прудов-отстойников, обслуживающих большие площади водосбора (до 100 га и более), удаление крупного мусора может осуществляться с помощью стрежневых решеток (с ручной или автоматизированной системой очистки), пескоулавливание - в отдельных проточных песколовках, аналогичных описанным в разделе 2 (таблица 2.4).

В месте выпуска очищенных ПСВ располагаются нефтесборные устройства - полупогружные конструкции, требующие периодического удаления слоя задержанных нефтепродуктов или сорбирующие боновые заграждения. В условиях значительного загрязнения ПСВ нефтепродуктами и колебания уровня воды удаление нефтепродуктов осуществляют специальными нефтесборными устройствами - скиммерами.

Функцию отстойных сооружений также могут выполнять резервуары - накопители ПСВ или аккумулирующие резервуары.

Преимущества для окружающей среды

Удаление из ПСВ крупных механических примесей и плавающего мусора на 100%.

Эффект задержания взвешенных веществ в проточных отстойных сооружениях сильно колеблется в пределах 15-75% и зависит от гидравлической крупности примесей, высоты зоны отстаивания и времени пребывания сточных вод.

Межсредовые воздействия

Образование минерального осадка и всплывших веществ (нефтепродуктов) как отходов (неизбежно для всех технологий очистки ПСВ).

Применимость

При сбросе в водные объекты категории Г - как НДТ и как временное решение - в объекты категорий Б, В.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Устройство прудов-отстойников требует наличия значительных площадей в месте выпуска дождевой канализации в водный объект.

С увеличением расхода поверхностного стока, которое имеет место при выпадении интенсивных ливневых дождей, скорость движения воды существенно возрастает, в результате чего происходит вынос ранее выделенных загрязнений.

4.3.2.2 Щитовые сооружения

Общее техническое описание

Простейшие очистные сооружения, располагаемые непосредственно в акватории водного объекта, в который осуществляется сброс ПСВ. Конструктивно выполняются из бетонных и металлических конструкций, предусматривают заход катера-мусоросборника для очистки. Также может выполняться из плавающих боновых загрязнений.

Преимущества для окружающей среды

Минимальны из всех ОС ПСВ. Происходит удаление до 90% всего плавающего мусора, большей части всплывающих свободных нефтепродуктов и некоторой части взвешенных веществ.

Межсредовые воздействия

Образование осадка как отхода (неизбежно для всех технологий).

Применимость

При сбросе в водные объекты категории Г - как НДТ и как временное решение - в объекты категории Б, В.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Большое преимущество: могут быть использованы там, где отсутствует площадь земельного участка. Нет необходимости проводить работы на коллекторах.

Возможность применения ограничена шириной русла реки и невысоким эффектом очистки ПСВ от основных загрязняющих компонентов - взвешенных веществ и нефтепродуктов.

4.3.2.3 Реагентные тонкослойные отстойники

Общее техническое описание

Сооружения для механической, либо физико-химической (при обработке реагентами) очистки сточных вод, в которых процесс выделения примесей многократно интенсифицирован использованием тонкослойных модулей (плоскостных, трубчатых, сотовых). Как правило, они располагаются в прямоугольных сооружениях (горизонтальных отстойниках). Под модулями располагается коническое (многоконусное) днище с системой удаления осадка (как правило, откачка шламовыми насосами).

Отстаивание в тонкослойных модулях производится с обязательной предварительной обработкой ПСВ растворами реагентов (коагулянтов и (или) флокулянтов).

Наиболее эффективными являются отстойники комбинированного типа, имеющие, как правило, в едином корпусе секции безреагентного отстаивания камеры смешения и хлопьеобразования, секции обычного и тонкослойного реагентного отстаивания. В таких сооружениях обеспечивается наиболее благоприятный гидродинамический режим движения вод, позволяющий достигнуть максимального эффекта очистки.

Преимущества для окружающей среды

Эффективная технология очистки ПСВ, способная достичь снижение содержания взвешенных веществ до 10-30 мг/л, нефтепродуктов - до 2-5 мг/л, показателей ХПК и ВПК - до 40-80 и 10-15 мг/л соответственно.

Межсредовые воздействия

Аналогичны "прудам-отстойникам", за исключением потребления реагентов. При использовании минеральных реагентов масса образующегося осадка существенно увеличивается, также затрудняются условия их утилизации. При применении только флоку-лянта этот фактор не существенен.

Применимость

Универсальная. В качестве единственной основной стадии очистки - везде, кроме нового строительства для сброса в водные объекты категории А.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Требуемая площадь для собственно тонкослойных отстойников (модулей) небольшая, так как нагрузка на них составляет до 120 м/м в сутки. Возможна установка готовых модулей в действующие горизонтальные отстойники при проведении реконструкции ОС.

4.3.2.4 Реагентная флотационная очистка

Общее техническое описание

Процесс основан на всплытии вверх комплексов пузырек воздуха-частица загрязнения, образующихся в результате формирования данных пузырьков в обрабатываемой жидкости. Накапливающаяся на поверхности флотопена, представляющая собой концентрат выделенных загрязнений, отводится, как правило, скребками, для дальнейшей обработки.

Процесс наиболее эффективен для загрязнений, имеющих низкую смачиваемость водой: нефтепродуктов, большой части взвешенных веществ.

По способу формирования воздушных пузырьков флотацию подразделяют на ряд технологий, из которых для очистки ПСВ наиболее значимы:

- напорная флотация, при которой вода перед подачей в открытый резурвуар (флотокамеру) насыщается воздухом под давлением в отдельной емкости (сатураторе), во флотокамере, вследствие снижения давления воздух выделяется из воды в виде микропузырьков;

- импеллерная флотация, при которой дисперсная воздушная фаза производится за счет подсасывания воздуха в воздушную воронку, образующуюся благодаря вращению ротора (мешалки) внутри неподвижного перфорированного статора.

Для повышения эффективности метода используют предварительную коагуляцию и флоккуляцию загрязнений с добавлением солей железа (или алюминия) и/или полиэлектролитов (флокулянтов), в зависимости от местных условий.

Преимущества для окружающей среды

Эффективная технология очистки ПСВ, способная обеспечить снижение содержания взвешенных веществ до 10 мг/л, нефтепродуктов - до 2-3 мг/л.

Межсредовые воздействия

При использовании минеральных реагентов масса образующегося осадка существенно увеличивается, также затрудняются условия его утилизации. При применении только флокулянта этот фактор не существенен.

Применимость

Метод применим для сооружений средней и большой производительности.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Наиболее компактный процесс. Ограничением технологической эффективности применения является обязательное условие отсутствия в исходном стоке грубодисперсных и тяжёлых минеральных примесей. Существенные затраты на реагенты и электроэнергию. Значительная стоимость оборудования.

     4.3.3 Гидробиологические методы

4.3.3.1 Применение эйхорнии в прудах-отстойниках

Общее техническое описание

В летнее время в средней полосе и южных районах страны процесс отстаивания может быть совмещен с биологической очисткой ПСВ с помощью высшей водной растительности путем засева в пруды-отстойники культуры плавающего растения эйхорнии, обладающей свойством поглощать большие количества загрязнений развитой корневой системой. В результате контакта с корнями эйхорнии происходит очистка ПСВ практически от всех загрязняющих веществ, включая частичное удаление минеральных солей.

Эйхорния может работать в теплый период года с наступлением осенних холодов, когда отмирает биомасса. В зимний период часть культуры эхйорнии должна быть сохранена в специальных сооружениях до следующего теплого сезона.

Преимущества для окружающей среды

Значительно повышается эффективность работы прудов-отстойников (отстойников) по всем загрязняющим веществам. Эффективность зависит от времени контакта и температуры сточных вод, поступающих на очистку.

Межсредовые воздействия

Значительно возрастает количество твердой фазы (отмершей биомассы эйхорнии), удаляемой из ОС ПСВ по окончании сезона применения эйхорнии. Она может быть использована как компонент для компостирования. При отсутствии такой возможности объем отходов возрастет.

Применимость

Может быть использована в существующих очистных сооружениях (прудах-отстойниках) в зоне относительно теплого климата для повышения эффективности процесса очистки ПСВ от растворимых минеральных и органических соединений.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Применение эйхорнии возможно исключительно при температуре воды выше 20°С, что для средней полосы России ограничивает период ее использования 2-3 мес, для юга России - 4 мес. В северных и северо-западных регионах процесс не применим.

Для запуска культуры эйхорнии часть растений нужно сохранять в зимний период при поддержании необходимой температуры, освещенности и питания.

4.3.3.2 Фитоочистные системы

Общее техническое описание

Фитоочистные системы (ФОС) делятся на четыре основных типа: ФОС со свободной водной поверхностью; ФОС с горизонтальным подповерхностным потоком; ФОС с вертикальным подповерхностным потоком; комбинированные ФОС.

ФОС с открытой водной поверхностью - это биопруды с высшей водной растительностью (ВВР).

ФОС с подповерхностным потоком - биоплато (закрытое сооружение гидропонного типа).

Очищаемая, предварительно отстоянная вода проходит через загрузку дренажного слоя биоплато, состоящую из инертного материала (например, щебня). В слой высаживаются ВВР (камыш, рогоз, тростник и др.). Дренажный слой покрывается утеплителем, который не препятствует прорастанию высших водных растений. Утеплитель покрывается защитным слоем. Покрытие сооружения инертным термоизоляционным материалом предотвращает его промерзание в зимний период и обеспечивает работоспособность. Сооружение может быть как с естественной аэрацией, так и с искусственной.

Органические соединения разлагаются в ФОС как в аэробных, так и в анаэробных условиях бактериями, развивающимися на подземных/подводных частях растений и на поверхности минеральной загрузки. Кислород, необходимый для аэробного разложения, поступает непосредственно из атмосферы за счет диффузии из корней и корневищ растений и (или) в результате работы аэрационных систем (в случае применения принудительной аэрации). Роль высших растений чрезвычайно велика: каждый корень формирует своеобразное сообщество бактерий, подпитывая его кислородом, ферментами и биодоступным органическим веществом.

Азот удаляется за счет комплекса процессов: нитрификации/денитрификации, ассимиляции растениями (в период роста биомассы) и др. Фосфор удаляется в первую очередь за счет обменно-сорбционных реакций на поверхности минеральной загрузки путем образования нерастворимых и малорастворимых солей.

Преимущества для окружающей среды

ФОС способны обеспечить глубокую очистку сточных вод, с использованием естественного метода, не требующего ни электроэнергии, ни реагентов; минимум оборудования.

Межсредовые воздействия

Отходы и выбросы отсутствуют.

Применимость

Универсальная. ФОС применимы как для очистки ПСВ, так и для ГСВ. Для последних пока опыт практического применения в России отсутствует.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Все ФОС требуют значительной площади (время пребывания СВ - не менее суток при небольшой глубине).

В период весеннего снеготаяния биоплато, работающее на очистку ПСВ, неработоспособно до его оттаивания при устойчивой плюсовой температуре воздуха, так как, в отличие от работы на очистку ГСВ, зимой оно не обогревается теплыми сточными водами и замерзает. Также существенно и то, что при температуре воды порядка 3-5°С биологические процессы протекают крайне медленно. В этой ситуации биоплато будет работать с меньшей эффективностью, как фильтровально-сорбционное сооружение.

     4.3.4 Фильтрационная очистка и доочистка

4.3.4.1 Фильтрация на зернистых загрузках

Используют конструкции, которые можно подразделить на следующие основные категории:

1. По типу загрузки:

- с минеральной зернистой загрузкой (кварцевый песок, гидроантрацит и т.п.);

- с легкой плавающей загрузкой (пенопилистирольной и т.д.).

2. По режиму подачи воды:

- напорные;

- безнапорные.

3. По типу режима промывки:

- периодическая;

- непрерывная.

4. По положению загрузки во время фазы фильтрации:

- стационарная;

- движущаяся.

Для всех типов фильтров со стационарной загрузкой доочищаемая вода проходит через неподвижный (в фазе фильтрации) загрузочный слой. В фильтрах с постоянной промывкой загрузки ее слой находится в постоянном движении, за счет того, что загрузка снизу подается эрлифтом в зону промывки, и после нее оседает сверху слоя, там, где начинается фильтрация воды.

Перед фильтрацией в дочищаемую воду могут подаваться растворы реагентов (коагулянтов и (или) флокулянтов) для повышения эффективности очистки сточных вод. Как правило, используют контактную фильтрацию, при которой растворы реагентов подаются в статический смеситель или в напорный трубопровод, подающий сточные воды в фильтры. Процесс коагуляции происходит непосредственно в слое фильтрующей загрузки.

Преимущества для окружающей среды

Позволяет удалять взвешенные вещества до остаточных концентраций 2-5 мг/л, нефтепродукты - до 1 мг/л.

Межсредовые воздействия

Безнапорная фильтрация практически не образует каких-либо существенных межсредовых воздействий.

Напорная фильтрация требует более существенных энергозатрат.

Применимость

Технически - универсальны.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Существенно увеличивают стоимость создания и эксплуатации очистных сооружений.

4.3.4.2 Сорбционные фильтры

Общее техническое описание

Конструктивно аналогичны механическим зернистым фильтрам.

В качестве сорбента могут использоваться загрузки как плотностью меньше, чем плотность воды, (активированные угольные загрузки различных марок), так и большей плотности (цеолиты, сорбент МИУ-С и др.).

Как правило, регенерация сорбентов не производится.

Преимущества для окружающей среды

Позволяют осуществлять удаление нефтепродуктов до 0,05-0,1 мг/л.

Межсредовые воздействия

Периодически, 1-2 раза в год, образуется значительный объем отходов (отработанный сорбент, загрязненный нефтепродуктами), подлежащих размещению.

Применимость

Целесообразно использовать для очистки ПСВ на сооружениях, осуществляющих сброс сточных вод в наиболее уязвимые водные объекты (категория А).

Факторы, влияющие на возможность реализации

Для достижения требуемого эффекта очистки содержание взвешенных веществ в сточных водах, подаваемых на сорбционные фильтры, не должно превышать 2 мг/л, нефтепродуктов - 0,5-1 мг/л.

Высокая стоимость сорбентов - активированных углей, а также практическая невозможность регенерации последних в производственных условиях. Из этого вытекает необходимость частой (примерно 1-2 раза в год) замены большого количества загрузки, а также размещения отработанной загрузки как отхода.

     4.3.5 Обеззараживание

Находит применение исключительно УФ-обеззараживание. Технология, оборудование и условия применения аналогичны используемым при обеззараживании ГСВ (см.: подраздел 4.2.2.2).

     4.3.6 Обезвоживание осадка

В целом аналогично обезвоживанию осадка ГСВ (см.: подраздел 4.2.3.2.1), за исключением того, что в силу минерального состава, осадок ПСВ обладает гораздо лучшими водоотдающими свойствами, а также не выделяет дурнопахнущих веществ.

После вылеживания осадок может быть использован как почвогрунт при условии соответствия требованиям. При несоответствии требованиям должен вывозиться как отход.

     4.4 Определение НДТ

Все проанализированные в данном разделе технологии соответствуют критерию определения НДТ о внедрении на двух и более объектах.

Все проанализированные технологии имеют период внедрения 1-3 года от момента утверждения проекта. Исключение составляют ситуации, описанные в разделе 1.7, связанные с поэтапной реконструкцией сооружений (в основном крупнейших и сверхкрупных) в условиях приема сточных вод из населенных пунктов.

Понятие окупаемости технологий для данной области деятельности практически неприменимо, так как углубление очистки не только требует инвестиций, но и влечет за собой рост эксплуатационных затрат. Противопоставление этим затратам платы за сброс загрязняющих веществ в водные объекты неприемлемо:

- с юридической точки зрения. Очистка сточных вод - это не вопрос экономического выбора, проводимого хозяйствующим субъектом, а нормативное требование;

- ставки платы по таким ТП БОСВ, как азот и фосфор, на период работы над справочников были существенно ниже даже затрат на электроэнергию и реагенты для их удаления. В то же время большая часть платы может взиматься за техногенные загрязнения, концентрации которых существенно не изменятся после перехода на технологии удаления азота и фосфора.

Понятие окупаемости может использоваться только применительно к НДТ по энергосбережению (энергогенерации) и ресурсосбережению (рекуперации ресурсов).

     4.4.1 НДТ для ОС ГСВ

В таблицах 4.8-4.11 приведен сравнительный анализ соответствия технологий очистки ГСВ остальным критериям НДТ. Оценка эколого-экономической эффективности технологий очистки ГСВ приведена в разделе 6.

Таблица 4.8 - Анализ технологий подпроцессов очистки и доочистки ГСВ на предмет соответствия критериям определения НДТ

Технологии доочистки применимы после всех описанных разновидностей биологической очистки. Использование фильтров доочистки не оказывает существенного влияния на удаление соединений азота, а также фосфора (если перед ними не применяются реагенты).

Эффективность, как минимум равная совместному применрению БНДХФ и доочистки, обеспечивается путем применения мембранных биореакторов.

Таблица 4.9 - Анализ технологий подпроцесса обеззараживания ГСВ на предмет соответствия критериям определения НДТ

Таблица 4.10 - Анализ технологий подпроцесса стабилизации осадка ГСВ на предмет соответствия критериям определения НДТ

Таблица 4.11 - Анализ технологий подпроцессов сокращения объема осадка ГСВ на предмет соответствия критериям определения НДТ

По результатам сравнительного анализа применительно к объектам ОС ГСВ, относимым к 1-й категории в соответствии с Федеральным законом от 21.07.2014 N 219-ФЗ [32] (начиная со средних), выделены следующие технологии, в полной мере обеспечивающие возложенные на них функции:

1. Группа подпроцессов очистки и доочистки от органических соединений, соединений азота и фосфора: снижение сбросов всех целевых для данной группы загрязняющих веществ (см.: таблица 4.12).

Отобранные технологии отнесены к определенным условным группам водным объектов, исходя из соображений эколого-экономической эффективности инвестиций во избежание нерациональных затрат и потребления ресурсов.

Таблица 4.12 - Перечень НДТ очистки и доочистки от органических соединений, соединений азота и фосфора

Таким образом, технология БО не соответствует критериям НДТ для объектов, относимых к 1-й категории природопользователей.

2. Подпроцесс обеззараживания. Целевой функции - полной дезинфекции от всех микробиологических загрязнений - удовлетворяет УФ-обеззараживание. Оно же обеспечивает экологическую безопасность данного подпроцесса. Все критерии НДТ выполняются.

Обеззараживание хлором и хлор-реагентами не соответствуют критериям НДТ для вновь создаваемых сооружений, кроме обеззараживания гипохлоритом натрия на малых и сверхмалых объектах. Кроме того, эти методы не обеспечивают в полной мере их санитарно-гигиеническую цель: не достаточно эффективны по отношению к вирусам и цистам патогенных простейших. Обеззараживание хлором, несмотря на соблюдение мерхлорбезопасности, было и останется процессом, потенциально опасным сточки зрения реализации террористических угроз.

3. Подпроцесс стабилизации осадка.

Критериям НДТ соответствуют анаэробная стабилизация жидких осадков (метановое сбраживание), компостирование обезвоженного осадка.

Кроме того, функция стабилизации выполняется при использовании технологий сушки и сжигания.

Аэробная стабилизация жидких осадков не удовлетворяет критериям НДТ, как малоэффективный и энергоемкий процесс.

4. Подпроцессы уменьшения массы осадка.

Критериям НДТ соответствуют механическое обезвоживание, а также подсушка и выдержка осадков, обработанных флокулянтами, на иловых площадках в естественных условиях.

Подсушка и выдержка осадков на иловых площадках в естественных условиях (без применения реагентов) не удовлетворяет критериям НДТ для всех новых объектов и для всех объектов, начиная с крупных.

Технологические показатели технологий термической сушки и сжигания существенно превосходят таковые для процессов обезвоживания. Однако с учетом эколого-экономической эффективности (по снижению массы осадка на единицу затрат) они многократно уступают методам обезвоживания. Тем более, что при использовании осадка (удобрении, почвогрунты) снижение массы не является самоцелью.

     4.4.2 Определение НДТ для ПСВ

В таблице 4.13 приведен сравнительный анализ соответствия технологий очистки ПСВ критериям НДТ, кроме тех, о соответствии которым сказано в начале раздела 4.4.

Таблица 4.13 - Сравнительный анализ соответствия технологий очистки ПСВ критериям НДТ

По результатам сравнительного анализа применительно к объектам ОС ПСВ выделены следующие уровни технологий по соотношению эффективности и затрат:

1. Группа подпроцессов очистки от взвешенных веществ и нефтепродуктов

Отобранные технологии отнесены к определенным в таблице 4.14 условным группам водным объектов исходя из соображений эколого-экономической эффективности инвестиций во избежание нерациональных затрат и потребления ресурсов.

Таблица 4.14 - Перечень НДТ очистки ПСВ применительно к условиям сброса

_______________

* водные объекты категорий В и Г различаются друг от друга по экологическому состоянию в части концентрации биогенных элементов, а также по кислородному режиму. В ввязи с этим нет необходимости дифференцировать их для решения задач очистки ПСВ

Относительно других проанализированных технологий можно констатировать следующее:

- ЩЗ - недорогие сооружения, но имеющие более эстетический, чем экологический эффект;

- ПО - достаточно дорогостоящие сооружения, обладающие невысоким эффектом;

- ТО - стоимость выше, но эффективность недостаточна высока;

- ПО+Э - ограниченная климатическая зона применения;

- КФ - недостаточная эффективность.

2. Подпроцесс обеззараживания

Всем критериям НДТ соответствует только УФ-обеззараживание. Оно же единственный применяемый процесс.

3. Подпроцесс обезвоживания осадка

Учитывая небольшие масштабы ОС ПСВ, стабильность образующегося в ПО и ТО осадка, высокое содержание в нем сухого вещества, хорошие водоотдающие свойства, песковые площадки, используемые для подсушки выгружаемого осадка, вполне удовлетворяют критериям НДТ, не оказывая выраженного негативного воздействия на окружающую среду.

Осадок от процессов физико-химической очистки в силу условий своего образования менее концентрирован, его водоотдающие свойства хуже, а количество как по объему, так и по сухому веществу существенно больше. С учетом этого, критериям НДТ удовлетворяет технология механического обезвоживания осадка, полученного при физико-химической обработке, либо его обезвоживания в геоконтейнерах.

     Раздел 5. Наилучшие доступные технологии
     

     НДТ1

НДТ в части планирования инвестиций и выдачи заданий на проектирование, на модернизацию и развитие существующих ОС ГСВ является определение перспективных расходов сточных вод на основании фактических данных по динамике удельного водоотведения и численности населения поселения.

     НДТ 2

НДТ в части контроля формирования состава сточных вод, не относящихся к жилому сектору, является использование всех (с учетом применимости) методов, перечисленных в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Перечень методов для НДТ 2

     
     

     НДТ 3

НДТ в части контроля поступающих на очистные сооружения сточных вод и сброса очищенных сточных вод является использование всех (с учетом применимости) методов, перечисленных в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Перечень методов для НДТ 3

     
     

     НДТ 4

НДТ в части применения надлежащих технологий очистки ГСВ является использование всех (с учетом применимости) технологий, перечисленных в таблице 5.3. Здесь и далее все конкретные наименования групп технологий, обеспечивающих НДТ, являются рекомендуемыми, как способные обеспечить достижение технологических показателей НДТ, что подтверждено данными референц-объектов. Возможно применение иных технологических решений, обеспечивающих тот же результат.

Таблица 5.3 - Перечень технологий для НДТ 4 и технологические показатели для НДТ 4 з-к

В таблице 5.4 приведены технологические показатели для НДТ 4е "Небиологическая очистка сточных вод в местах периодического пребывания персонала и (или) отдыхающих".

Таблица 5.4 - Технологические показатели для НДТ 4е "Небиологическая очистка сточных вод в местах периодического пребывания персонала и (или) отдыхающих"

     
     

     НДТ 5

НДТ в части применения надлежащих технологий очистки ПСВ является использование всех технологий, перечисленных в таблице 5.5 (с учетом указанной области применения также одной из НДТ, перечисленных в табл. 5.6).

Таблица 5.5 - Перечень технологий для НДТ 5

     
     

     НДТ 6

НДТ в части применения надлежащих технологий очистки ПСВ является использование, в дополнение к НДТ 5, одной из технологий, перечисленных в таблице 5.6.

Таблица 5.6 - Перечень технологий для НДТ 6

В таблице 5.7 приведены технологические показатели для НДТ 6 а-д.

Таблица 5.7 - Технологические показатели для НДТ 6а-д

___________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.   

     
     

     НДТ 7

НДТ в части применения надлежащих технологий биологической очистки на объектах ОС ГСВ, начиная с больших, при сбросе сточных вод в водные объекты категорий Б-Г, является использование одной из технологий, перечисленных в таблице 5.8, с учетом условий применимости.

Таблица 5.8 - Перечень технологий для НДТ 7

 Технологические показатели НДТ 7 для очищенной воды после сооружений биологической очистки приведены в таблице 5.9.
____________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.   

Таблица 5.9 - Технологические показатели для НДТ 7

     
     

     НДТ 8

НДТ в части применения надлежащих технологий биологической очистки ГСВ на сверхмалых - средних ОС при сбросе сточных вод в водные объекты категорий Б-Г является использование одной из технологий, перечисленных в таблице 5.10, с учетом условий применимости.

Таблица 5.10 - Перечень технологий для НДТ 8

Технологические показатели НДТ 8 для очищенной воды после сооружений биологической очистки приведены в таблице 5.11.

Таблица 5.11 - Технологические показатели для НДТ 8

     
     

     НДТ 9

НДТ в части применения надлежащих технологий очистки ГСВ при сбросе в водные объекты категории А является использование одной из технологий, перечисленных в таблице 5.12, с учетом условий применимости.

Таблица 5.12 - Перечень технологий для НДТ 9

Технологические показатели НДТ 9 для очищенной воды приведены в таблице 5.13.

Таблица 5.13 - Технологические показатели для НДТ 9

     
     

     НДТ 10

НДТ в части сокращения массы образующегося на ОС осадка является его обезвоживание с использованием одной из технологий, перечисленных в таблице 5.14, с учетом условий применимости.

Таблица 5.14 - Перечень технологий для НДТ 10

Технологические показатели НДТ 10 приведены в таблице 5.15.

Таблица 5.15 - Технологические показатели НДТ 10

     
     

     НДТ 11

НДТ в части стабилизации органического вещества осадка является использование одной из технологий, перечисленных в таблице 5.16, с учетом условий применимости.

Таблица 5.16 - Перечень технологий для НДТ 11

Технологические показатели НДТ 11а и 11б приведены в таблице 5.17.

Таблица 5.17 - Технологические показатели для НДТ 11 а и 11 б

     
     

     НДТ 12

НДТ в части обработки осадка сточных вод ОС ГСВ является недопущение значительной рециркуляции загрязняющих веществ в возвратных потоках от сооружений обработки осадка на сооружения биологической очистки, как с помощью применяемых технологий обработки осадка, так и с использованием, при необходимости, технологий локальной очистки возвратных потоков.

Технологические показатели НДТ 12 приведены в таблице 5.18.

Таблица 5.18 - Технологические показатели для НДТ 12

     
     

     НДТ 13

НДТ в части управления процессом и качеством очистки является использование всех методов, перечисленных в таблице 5.19.

Таблица 5.19 - Перечень методов для НДТ 13

     
     

     НДТ 14

НДТ в части управления энергоносителями, сырьем и побочной продукцией при очистке ГСВ является использование всех методов, перечисленных в таблице 5.20, с учетом применимости.

Таблица 5.20 - Перечень методов для НДТ 14

Технологические показатели НДТ 14 приведены в таблице 5.21.

Таблица 5.21 - Технологические показатели для НДТ 14

     
     

     НДТ 15

НДТ в части предотвращения загрязнения воздушной среды и уменьшения углеродного следа очистных сооружений является использование всех (с учетом применимости) методов, перечисленных в таблице 5.22.

Таблица 5.22 - Перечень методов для НДТ 15

Технологические показатели НДТ 15 приведены в таблице 5.23.

Таблица 5.23 - Технологические показатели НДТ 15

* При возможности проведения ольфактометрических исследований.

     НДТ 16

НДТ в части предотвращения загрязнения почв является использование всех (с учетом применимости) методов, перечисленных в таблице 5.24.

Таблица 5.24 - Перечень методов для НДТ 16

     
     

     Раздел 6. Экономические показатели наилучших доступных технологий
     

     6.1 Стоимость перехода на НДТ

В таблице 6.1 приведена информация по стоимости мероприятий по переходу на НДТ, обобщенная по данным части анкет, содержавших достаточную информацию по данным разделам. Здесь и далее в разделе 6 информация и ее анализ приведены на основе данных 2015 г.

Таблица 6.1 - Данные по стоимости мероприятий по переходу на НДТ (по материалам анкет)

Данные таблицы 6.1 проанализированы по видам работ в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Анализ стоимостных показателей внедрения НДТ (по данным анкет)

Собранная по анкетам, а также по открытым источникам информация о реализованных и планируемых проектах по строительству и реконструкции ОС ГСВ позволяет сделать следующие выводы:

1. Организации ВКХ проводят весьма однотипные работы по развитию ОС, преобладающая часть которых направлена на реализацию таких основных НДТ, как:

- глубокая биологическая очистка с удалением азота и фосфора (БНДФ);

- УФ обеззараживание;

- механическое обезвоживание осадка.

2. Все вновь создаваемые и реконструируемые ОС ГСВ создаются по технологиям группы БНДФ. Это подтверждает правильность установления этой технологии в качестве базовой НДТ (см.: раздел 5).

3. Разброс удельной стоимости объектов по большинству видов работ составляет от 3 до 30 раз. Основные причины такого разброса:

- различная доля работ по реконструкции (а во многих случаях - по сути, новому строительству) строительных конструкций. Наличие таких работ в проекте многократно увеличивает его стоимость по сравнению с ретехнологизацией (изменением технологии с заменой оборудования);

- различная производительность объектов (однако влияние этого фактора далеко не всегда проявляется);

- значительные и во многих случаях необоснованные расхождения фактической и проектной производительности, приводящие к многократному завышению затрат на создание объекта;

- различная доля опциональных работ по реконструкции объектов вспомогательного назначения, включенных в состав проекта;

- существенные различия в стоимости приобретаемого оборудования, связанные как с местом его производства, техническим уровнем, так и с сугубо субъективными факторами;

- отсутствие четких представлений у органов государственного управления и экспертизы о стоимости многих видов оборудования.

4. Большинство вновь строящихся ОС ГСВ включают в себя доочистку, декларируемую до достижения . В то же время анализ показателей реализованных объектов (разделы 3, 4) не подтверждает достижения этих значений для большой части показателей качества очистки.

5. Полученный по анкетам объем информации недостаточен для определения влияния производительности ОС на стоимость внедрения основных НДТ.

     6.2 Анализ экономической доступности внедрения НДТ для организаций ВКХ

С учетом экономических проблем отрасли, изложенных в разделе 1, важно проанализировать экономическую доступность стоимости перехода на НДТ.

В таблице 6.3. приведены основные данные по условному объекту, принимающему 100 тыс. м сточных вод в сутки, использованные затем для анализа экономической доступности, проведенного в таблице 6.4. Анализ проведен для двух ситуаций с тарифом на водоотведение - относительно высоким и низким значениями тарифов (по данным таблицы 1.6).

Таблица 6.3 - Технико-экономические параметры условных ОС ГСВ

В таблице 6.4 приведено сопоставление необходимых затрат по основным видам работ с оборотом и прибылью предприятий отрасли. Для примера выбраны два уровня стоимости объектов (там, где имелись необходимые данные, - по биологической очистке и механическому обезвоживанию) и два уровня тарифов на водоотведение.

Таблица 6.4 - Анализ доступности работ по внедрению НДТ

Из таблицы 6.4 следует:

- для организаций ВКХ за счет собственных средств относительно доступны модернизация неудовлетворительно работающего цеха механического обезвоживания и внедрение технологии экологически безопасного УФ-обеззараживания. Как показывают данные раздела 2, именно по этим направлениям зафиксирован наибольший прогресс в модернизации;

- реконструкция ОС ГСВ с переходом на технологию с удалением азота и фосфора (даже при небольших затратах на общестроительные работы) доступна для организаций ВКХ только при привлечении к ее финансированию собственных внетарифных источников (плата за подключение новых абонентов, плата за негативное воздействие на ЦСВ, вносимая абонентами). Однако наличие таковых не может быть гарантировано. Подключение новых абонентов в значимых масштабах требует соответствующих темпов развития поселения, а плата за негативное воздействие должна вноситься абонентами только при нарушениях требований;

- строительство новых ОС и установки по сжиганию осадка (на полный расход сточных вод от населенного пункта) финансово недоступно для подавляющего большинства организаций ВКХ без преимущественного участия бюджетного финансирования, грантов и т.п.

Важно отметить, что переход на НДТ в большинстве случаев не только требует значительных капитальных вложений, но и приводит к существенному росту эксплуатационных затрат. Например, переход от БО к БНДФ приводит к увеличению только затрат на обслуживание оборудования и на реагенты не менее 0,5 руб./м при биологическом удалении фосфора и не менее 1 руб./м при химическом удалении фосфора, а с учетом амортизационных отчислений на строительные конструкции - не менее 0,7 и 1,2 руб./м при реконструкции и 1,3 и 1,8 руб./м при новом строительстве соответственно. К проектам, окупаемым для организаций, можно отнести только технологии в области энергосбережения, а также (не во всех случаях) реконструкцию цехов механического обезвоживания.

Дополнительные эксплуатационные затраты в условиях регулируемого тарифа существенно уменьшают способность организации, эксплуатирующей ОС, к погашению кредитов, взятых на внедрение данных НДТ. Важно отметить, что объективное увеличение затрат далеко не во всех случаях находит отражение в новых тарифах, в результате чего предприятия бывают вынуждены в лучшем случае компенсировать возросшие затраты на модернизированных объектах сокращением необходимых минимальных затрат на других участках производства (см.: таблица 1.7, раздел 1). Известны также случаи, когда сооружения, построенные за средства госбюджета, не могли быть запущены длительное время из-за отсутствия средств в тарифе.

Потребность в увеличении тарифа, при реализации перехода НДТ за счет его инвестиционной составляющей, приблизительно составит (для условий среднего тарифа, принятого равным 24 руб./ м):

- для перехода на механическое обезвоживание (при финансировании затрат в течение 3-х лет) - 8% для реконструкции и 16% для нового строительства, включая увеличение себестоимости;

- для перехода на технологии удаления азота и фосфора (применительно к процессу БНДБХФ, при финансировании затрат в течение 5-х лет) - 15% для реконструкции и 120% для нового строительства, включая увеличение себестоимости. Последняя цифра абсолютно нереалистична.

     6.3 Экономический анализ экологической эффективности использования НДТ

Важным вопросом являются удельные единицы измерения экономических показателей. В этой сфере существует несколько применяемых подходов, характеристики которых приведены в таблице 6.5.

Таблица 6.5 - Способы выражения экономических показателей технологий

Таким образом, оптимальным инструментом для экономической оценки НДТ является эколого-экономическая эффективность (ЭЭЭ) затрат жизненного цикла. Для целей настоящего справочника под этим термином подразумевается отношение экономических затрат на сокращение сбросов в водные объекты к экологическому результату, выраженному в комплексных единицах (интегральному показателю качества очистки, ИПКО или иному комплексному критерию). Наиболее точный результат для ЭЭЭ даст отношение затрат жизненного цикла к снижению величины ИПКО.

Как показано выше, мероприятиями, относительно доступными организациям, эксплуатирующим ЦСВ, являются:

- реконструкция действующих сооружений очистки с использованием НДТ 7 и НДТ 8, в меньшей степени - НДТ 9;

- строительство сооружении обеззараживания (на всех проанализированных объектах используется УФ облучение - НДТ 4ж);

- внедрение оборудования для механического обезвоживания (НДТ 10).

Переход на экологически безопасное обеззараживание не имеет альтернатив.

Альтернативой механическому обезвоживанию (НДТ 10а) в ряде случаев может быть НДТ 10в - с обезвоживанием на иловых площадках с использованием флокулянтов. Технология НДТ 10в на существующих иловых площадках (при их надлежащем состоянии, климатических условиях и градостроительной ситуации) позволяет получить тот же технологический эффект с затратами на 1 т СВ осадка в 5-10 раз ниже [29].

В области очистки ГСВ задача достижения наибольшей эколого-экономической эффективности инвестиций требует проведения специального анализа.

В таблице 6.6 приведены описание основных вариантов технологий для нового строительства и реконструкции ОС:

- классическая биологическая очистка (N 1);

- технология с удалением азота и фосфора (N 2);

- технология с удалением азота и фосфора, с доочисткой на фильтрах (N 3);

- технология с удалением азота и фосфора, с доочисткой (последовательно) на биофильтрах и фильтрах, ориентированная на достижение (N 4).

Рассмотрены подварианты реализации данных технологий с новым строительством и реконструкцией (А и Б соответственно). Под реконструкцией подразумевается использование существующих емкостных сооружений (с необходимой существенной реконструкцией строительных конструкций, обеспечивающей их расчетный срок службы в течение следующих 50 лет). Сооружения обработки осадка в данных расчетах не учтены. Все технологии подразумевают обеззараживание.

Таблица 6.6 - Основные варианты технологий для нового строительства и реконструкции ОС

Сравнение пяти вариантов технологий проведено по методике расчета стоимости жизненного цикла, с упрощениями, применительно к ОС ГСВ с притоком сточных вод 100 тыс. м/сут приведено в таблице 6.7. За расчетный срок службы ОС (50 лет) будет очищено 1825 млн м сточных вод. Указанная в графе 9 стоимость очистки является отношением всей учтенной совокупности затрат за жизненный цикл к общему объему очищенной воды.

Таблица 6.7 - Сравнение вариантов технологий для нового строительства и реконструкции сооружений очистки сточных вод

Для получения общей сравнительной оценки эффективности удаления загрязняющих веществ необходимо привести их количества к единой величине. С этой целью применим подход к расчету ИПКО, изложенный в разделе 3. Однако, поскольку в данном сравнении в том числе рассмотрена технология, направленная на достижение по ТНВ, при расчете ИПКО в качестве базы сравнения (знаменателя дроби) использованы величины ПДК для водоемов рыбохозяйственного водопользования для данных веществ. По ХПК использована ПДК СанПиН 2.1.5.980-00 для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения. Рассчитанные таким образом величины далее именуются .

Концентрации загрязняющих веществ при использовании четырех вариантов очистки приведены в таблице 6.8, величины , рассчитанные по данным таблицы 6.8 - в таблице 6.9. Эти данные для подвариантов А и Б приняты равными.

Таблица 6.8 - Концентрации загрязняющих веществ в очищенной сточной воде, использованные при расчете

Таблица 6.9 - Величины для различных технологий

В таблице 6.10 проведен расчет значений ЭЭЭ. Эколого-экономическая эффективность определялась двумя способами:

- как абсолютная - отношение стоимости очистки 1 м по данной технологии к разнице между исходной сточной воды и очищенной воды для данной технологии;

- как относительная (относительно предыдущей по глубине очистки технологии), что позволяет выяснить, какой эффект имеет углубление качества очистки с переходом от менее эффективной технологии к следующей, более эффективной.

Разница величин соответствует приведенной (интегральной) массе удаленных загрязнений. По физическому смыслу величина ЭЭЭ показывает стоимость удаления 1 кг массы условных загрязнений.

Таблица 6.10 - Определение эколого-экономической эффективности технологий

Данные таблицы 6.10 позволяют сделать следующие выводы:

- абсолютная ЭЭЭ уменьшается от БО к технологии, достигающей (по ПКО ГСВ) на 45% и 100%, в зависимости от варианта создания ОС (новое строительство или реконструкция соответственно);

- относительная ЭЭЭ резко возрастает при добавлении к подпроцессам БО или БНДФ подпроцессов доочистки: фильтров и особенно биореакторов доочистки. При новом строительстве удельные затраты на удаление одного и того же количества загрязнений на стадии доочистки до в 8 раз выше, чем на стадии биологической очистки. При реконструкции эта разница превышает 12 раз;

- несмотря на более высокую стоимость применения, ЭЭЭ биологической очистки с удалением биогенных элементов равна ЭЭЭ классической биологической очистки. Это объясняется гораздо большим абсолютным экологическим эффектом первой по сравнению со второй. Т.е. в сфере биологической очистки существует полная пропорциональность между инвестициями и экологическим эффектом (зависимость нулевого порядка): чем больше вложено средств, тем больший экологический эффект достигается. Важно отметить, что эта зависимость будет действовать только при использовании биологического удаления фосфора (при химическом удалении стоимость БНДФ резко возрастает). При переходе к доочистке стоимость удаления загрязнений возрастает на порядок.

Общий вывод: оптимальная ЭЭЭ достигается при использовании наиболее эффективных технологий биологической очистки в аэротенках с удалением азота и фосфора (биологическим путем). Система нормирования должна обеспечивать безусловный приоритет мероприятий по внедрению технологий удаления азота и фосфора в аэротенках (и им подобных методов) по сравнению с доочисткой. Применение доочистки должно рассматриваться как НДТ только в строго ограниченных ситуациях строгой охраны водных объектов. Во всех других ситуациях использование в проекте подпроцессов доочистки эквивалентно нанесению ущерба водным объектов в результате нехватки средств, неэффективно потраченных на данном объекте, для получения базового эффекта на другом объекте.

     Раздел 7. Перспективные технологии

Для характеристики и классификации развивающихся методов целесообразно выделить следующие понятия:

А. Инновационная технология:

А1. Развиваемая технология, находящаяся на стадии лабораторной или опытно-промышленной разработки в России либо за рубежом.

А2. Технология, не имеющая достаточного числа применений необходимого масштаба в России, чтобы отнести ее к НДТ.

А3. Не имеющая применений в России и используемая за рубежом на малом числе объектов (не более 3).

Б. Технология, освоенная в мировой и (или) отечественной практике, но не апробированная в данной отрасли в России:

Б1. Не имеющая достаточного числа применений в России, но используемая за рубежом (более 5 применений).

Б2. Смежная технология - применяемая в других отраслях, по близкому назначению, но в условиях, отличающихся от ОС ЦСВ.

Рассматривая перспективные технологии очистки ГСВ, следует различать статус технологий применительно к промышленным сточным водам и к ГСВ/ПСВ. Многие современные технологии, которые могут быть отнесены к НДТ для промышленных сточных вод, применительно к ГСВ и/или ПСВ следует рассматривать как перспективные (смежные) технологии. Однако данный подход следует в большей степени относить к специфическим загрязняющим веществам. При очистке от органических загрязнений (БПК, взвешенные вещества), соединений азота и фосфора данные, относящиеся к промышленным сточным водам, имеющим схожие с ГСВ характеристики загрязненности, следует рассматривать с технической точки зрения как относящиеся и к последней. Однако при этом необходимо учитывать экономические обстоятельства, т.к. для многих отраслей промышленности допустимая себестоимость очистки сточных вод существенно выше.

Проблемы, прежде всего экологические, не решаемые технологиями, отнесенными к НДТ, можно разбить на следующие группы:

1) недостаточно глубокое и нецеленаправленное удаление специфических органических загрязнений (нефтепродукты, СПАВ), биологически неокисляемых загрязнений, микрозагрязнений, тяжелых металлов;

2) потеря ценных составляющих сточных вод в процессе из обработки;

3) недостаточная эффективность НДТ в ряде ситуаций (например, неэффективное удаление азота при нитри- и денитрификации из ГСВ с низким соотношением БПК/общий азот). Техническая невозможность и ограничения применения технологий биологической очистки ГСВ в ряде случаев (места временного пребывания, низкая температура сточных вод и др.);

4) значительные объемы осадка ГСВ как отхода при невозможности получения из него вторичной продукции либо ее сбыта;

5) высокие экологические издержки, прежде всего расход электроэнергии и реагентов. Высокая стоимость реализации НДТ.

Учитывая состояние дел в подотрасли водоотведения, описанное в разделах 1-2, для отечественной практики наибольшее значение имеют группы проблем N 4-6. Первые три перечисленные группы проблем более актуальны в развитых странах Западной Европы и в США, а также в регионах с дефицитом пресной воды, где высок интерес к повторному использованию глубокоочищенных сточных вод.

Значительная часть проблем применяемых технологий связана не с их экологическим несовершенством, а со стоимостью их реализации, а также надежностью в различных ситуациях. Для снижения стоимости ОС разрабатывают новые технологические, технические и конструктивные решения, позволяющие достигать того же эффекта с меньшими затратами либо повысить устойчивость технологий.

Перспективные технологии изложены в данном разделе справочника в соответствии с приведенной выше классификацией. Необходимо обратить внимание, что данная классификация достаточно условна и ряд технологий может входить в различные ее группы.

     7.1 Снижение загрязненности по ХПК, удаление специфических органических загрязнений (нефтепродукты, СПАВ), микрозагрязнений, тяжелых металлов

     

     7.1.1 Биосорбционная очистка

Цель технологии

Глубокое удаление органических веществ, как в целом, так и отдельных микрозагрязнений. Также - глубокое окисление форм азота.

Общее техническое описание

Представляет собой комбинацию процесса с активным илом и использование порошкообразного активного угля (ПАУ). Может быть использована как в комбинации со вторичными отстойниками, так и с мембранным илоразделением. Порошкообразный активный уголь добавляется в аэротенк в количестве, соответствующем его выведению из системы с избыточным активным илом. На поверхности активного угля происходят процессы сорбции трудноокисляемых загрязнений с последующим окислением.

Процесс с мембранным илоразделением представляет собой более позднее развитие технологии, позволяющее увеличить концентрацию как ила, так и порошкообразного активного угля в реакторе и за счет снижения прироста ила уменьшить потребление угля.

Доза активного угля составляет 500-1000 мг/л реактора. Оптимальное значение возраста ила составляет около 15 сут. Это обуславливает необходимость добавления в биореактор 35-70 мг/л в сутки ПАУ.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Не требует регенерации активного угля за счет использования процесса биорегенерации.

Преимущества для окружающей среды

Глубокая очистка от органических и азотных загрязнений. Удаление микрозагрязнений. В очищенной воде достигается: ХПК - менее 10 мг/л, - менее 3 мг/л, общий азот - менее 1 мг/л, аммонийный азот - менее 0,2 мг/л, тригалометаны - менее 0,1 мг/л.

Межсредовые воздействия

В пределах 10% увеличивается количество сухого вещества, выводимого из процесса осадка

Применимость

С технической точки зрения применим для сооружений любой производительности. На практике (США) применяется для очистки сложных промстоков.

Применительно к сточным водам поселений более перспективен для очистки высокозагрязненных ПСВ.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Единственным и важнейшим фактором, ограничивающим реализацию, являются затраты на активный уголь, неизбежно выводимый из реактора с избыточным активным илом. Стоимость ПАУ не позволяет использовать технологию для ГСВ, так как затраты на него превышают 12 руб./м воды.

Примерно на этом уровне затраты по технологии с использованием мембранного илоразделения, в которой потребность в угле ниже, однако оборудование сложнее и дороже.

Статус технологии

Б1-Б2.

     7.1.2 Сорбционная доочистка на активном угле

Цель технологии

Глубокое удаление органических веществ, как в целом, так и микрозагрязнений, глубокое удаление аммонийного азота.

Общее техническое описание

Осуществляется путем пропуска дочищаемой воды через фильтры различных конструкций с гранулированным активным углем (ГАУ). Время пребывания в фильтре 15-35 мин обеспечивает снижение ХПК до 5-20 мг/л. Органические загрязнения, а также аммонийный азот сорбируются на активном угле. По мере срабатывания сорбционной емкости активный уголь подлежит замене, либо термической регенерации.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Удаление органических веществ и аммонийного азота при малом времени обработки и без энергозатрат.

Преимущества для окружающей среды

Очистка по ХПК до 5-15 мг/л, менее 3 мг/л, также по аммонийному азоту - менее 1 мг/л. Удаление микрозагрязнений.

Межсредовые воздействия

Образование отхода (отработанный активный уголь).

Применимость

С технической точки зрения применим для сооружений любой производительности, но, как любой метод фильтрования, проще реализуется на небольших и средних по расходу объектах. На практике применяется для очистки сложных и токсичных промышленных стоков.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Высокая стоимость гранулированного активного угля. Быстрое исчерпание его сорбционных свойств. Трудность и невысокая экономическая эффективность его регенерации.

Статус технологии

НДТ для очистки ПСВ (см.: раздел 5).

Применительно к ОС ГСВ - перспективная технология Б2.

     7.1.3 Сорбционная доочистка на минеральных сорбентах

Цель технологии

Глубокое удаление аммонийного азота, тяжелых металлов, специфических органических загрязнений.

Общее техническое описание

Осуществляется путем пропуска дочищаемой воды через фильтры различных конструкций с минеральным сорбентом нескольких типов. По мере срабатывания сорбционной емкости производится регенерация.

В качестве загрузки могут быть использованы:

- разновидности цеолитов, в том числе химически модифицированные;

- модифицированные глины.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями.

Удаление органических веществ и аммонийного азота при малом времени обработки и без энергозатрат.

Преимущества для окружающей среды

Очистка по ХПК до 5-15 мг/л, менее 3 мг/л, также по аммонийному азоту - менее 1 мг/л. Удаление микрозагрязнений.

Межсредовые воздействия

Образование значительных количеств отхода (отработанные сорбенты).

Применимость

Применим для сооружений любой производительности, но, как любой метод фильтрования, проще реализуется на небольших и средних по расходу объектах.

Находит применение на некоторых объектах очистки ПСВ.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Процесс БНД, осуществляемый на основной стадии, обеспечивает удаление азота, включая изначально находящийся в органической форме, тогда как сорбционный процесс, требующий отдельного сооружения, способен лишь концентрировать аммонийный азот. Обработка сточных вод от регенерации также представляет проблему.

Метод может найти применение совместно с физико-химической реагентной очисткой как подпроцесс для удаления аммонийного азота, при невозможности применить биологическую очистку, прежде всего для очистки сточных вод от объектов временного пребывания.

Статус технологии

А2.

     7.1.4 Биосорбционная доочистка

Цель технологии

Глубокое удаление органических веществ, как в целом, так и микрозагрязнений. Окисление аммонийного азота.

Общее техническое описание

Дочищаемая вода обрабатывается в фильтре-биореакторе с псевдоожиженной загрузкой в виде ГАУ. Конструктивно обеспечивается удержание загрузки в сооружении. Рециркулирующая жидкость насыщается кислородом в эрлифтах. ГАУ находится в сооружении длительное время.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Длительный срок службы ГАУ. Более высокая эффективность по сравнению с использованием инертных носителей биопленки.

Преимущества для окружающей среды

При достаточном времени пребывания - удаление ХПК на 40-60% - до 5-15 мг/л, - менее 3 мг/л, повышение удаления микрозагрязнений.

Межсредовые воздействия

Незначительное образование отхода (отработанный ГАУ).

Выбросы в воздух пренебрежимо малы.

Применимость

Ограничения по масштабу отсутствуют.

Сооружение разработано в 1980-е годы в СССР. Несмотря на выполненные научные проработки и использование в ряде проектов, нет информации о практическом применении на ОС ГСВ. Находит применение для промышленных сточных вод.

Применительно к сточным водам поселений более перспективен для очистки высокозагрязненных ПСВ.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Высокая стоимость ГАУ.

Риск слеживания биозагрузки в результате аварийных остановок насосов рециркуляции.

Статус технологии

А2/Б2.

     7.1.5 Фотокаталитическая доочистка

Цель технологии

Удаление из сточных вод микрозагрязнений.

Общее техническое описание

Применительно к сточным водам может быть использована на стадии глубокой доочистки (так называемой четвертичной очистки). Вода пропускается через каталитическую загрузку (диоксид титана или иные), облучаемую УФ-лампами, либо естественным солнечным освещением.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями.

Обеспечивает разложение микроконцентраций загрязняющих веществ, являющихся в большинстве своем бионеразлагаемыми.

Преимущества для окружающей среды

Удаление из сточных вод микрозагрязнений.

Межсредовые воздействия

Существенное энергопотребление на УФ-облучение.

Применимость

Метод вряд ли применим для больших расходов сточных вод. В связи с необходимостью УФ-облучения каталитической загрузки на расстоянии не более нескольких сантиметров конструкция реактора должна быть весьма сложной.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Метод находится на стадии разработки. На возможность реализации будут влиять эффективность удаления микрозагрязнений, энергозатраты, срок службы катализатора и единичная пропускная способность аппарата.

Статус технологии

А1.

     7.1.6 Окисление ферратами

Цель технологии

Глубокая очистка и обеззараживание сточных вод.

Общее техническое описание

Ферраты - соли высокоокисленного железа (Fe (VI)), содержащие феррат-анион . Соответствуют железной кислоте , которая в свободном виде не существует. Они представляют собой сильный окислитель, превосходящий по своей окислительной способности озон и перекись водорода (самые сильные из остальных окислителей). Восстанавливаются при окислении органических соединений до , после чего работают как коагулянт и реагент для осаждения фосфатов.

Для применения в ВКХ используются, например, устройства электрохимического синтеза ферратов на месте применения путем растворения из стального анода в концентрированном гидроксиде калия.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Универсальное действие, малое время обработки.

Преимущества для окружающей среды

Как дезинфектант (по сравнению с хлором) - обеспечивает более глубокое и надежное обеззараживание, не формируя токсичных соединений. Вода после обработки не токсична.

Удаление общего органического углерода (аналог ХПК) от начальной величины 12 мг/л составляет 30-35%, от начальной величины 13 мг/л - 90-95%, при дозах по феррату калия 4-6 мг/л. При дозах 10-15 мг/л сообщается об удалении ХПК ниже 10 мг/л.

Способен эффективно окислять микрозагрязнения, однако значимое удаление (до 70% по трихлоэтилену) достигается при дозе 30 мг/л и времени контакта 40 мин.

Сообщается также об удалении катионов токсичных металлов (кроме хрома и мышьяка, а также цинка) с помощью ферратов.

Межсредовые воздействия

Непосредственные - отсутствуют. Высокая энергоемкость получения феррата.

Применимость

Предлагаемые на рынке аппараты имеют единичную производительность до 230 тыс. м/сут из расчета дозы феррата 2 мг/л (для питьевой воды), что эквивалентно 70-100 тыс. м по сточной воде.

Таким образом, метод применим на очистных сооружениях любой производительности.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Стоимость реагента даже при производстве на месте пока весьма высока - около 300 руб./кг (в ценах 2014 года). Обработка сточной воды дозой 5 мг/л обойдется около 1,5 руб./м, что существенно для решения только задачи доочистки по и обеззараживания.

Статус технологии

Б1.

     7.1.7 Доочистка озонированием

Цель технологии

Глубокая очистка и обеззараживание сточных вод.

Общее техническое описание

В сточную воду через барботеры (имеющие необходимую химическую стойкость) подается озон, полученный на специальных установках. Типовая технологическая схема озонирования в максимальном варианте может состоять из следующих основных блоков:

- подготовки воздуха, в состав которого входят компрессор для забора и сжатия воздуха, фильтры, адсорберы, холодильники и ресиверы для очистки, осушки воздуха и стабилизации его давления;

- синтеза озона в газоразрядном генераторе с источником электропитания и системой отвода выделяющейся теплоты;

- смешения озоно-воздушной смеси с обрабатываемой водой из системы подачи и отвода газовой и жидкой фаз и системы разложения неиспользованного озона.

Доочистка озоном может использоваться в виде озонофлотации, для дополнительного удаления взвешенных веществ, когда контактный резервуар снабжен системой отведения образующейся флотопены. Однако сточки зрения расхода озона взвешенные вещества более эффективно удалять фильтрацией на предшествующей стадии доочистки.

Доза озона для доочистки/обеззараживания сточных вод очень высока и составляет 5-15 мг/л.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Универсальное действие, малое время обработки. Отсутствие потребности в реагентах.

Преимущества для окружающей среды

Озонирование широко распространено и является эффективным методом окислительной деструкции следующих веществ, содержащихся в сточных водах: фенол и его производные (хлор-, нитро-, амино-, алкилфенолы), полифенолы, сложные соединения фенольного характера, СПАВ (алкилбензосульфонаты и др.), красители и др.

Окисление СПАВ в сточных водах позволяет снизить концентрации содержащихся в них алкилбензолсульфонатов и алкифенолов до ПДК.

Окисление сложных соединений завершается частичной деструкцией полимакромолекул с образованием фрагментов с низкомолекулярной массой. В связи с этим проблемой может быть наличие в обработанной воде остаточных продуктов озонолиза, в результате чего может увеличиваться токсичность. В практике очистки питьевой воды после применения озона используют сорбционную доочистку.

При дозах, обеспечивающих окислительную доочистку, происходит глубокое обеззараживание сточной воды.

За вычетом проблемы продуктов озонолиза озонирование является наиболее экологически чистым методом окислительной обработки, поскольку при использовании (приготовлении) его не применяют химические реагенты (как перманганат калия, хлор и др.), которые приводят к так называемому вторичному загрязнению воды.

Межсредовые воздействия

Высокий расход электроэнергии. Риск выброса в окружающую среду продуктов озонолиза.

Применимость

Метод хорошо отработан на производственных сточных водах и питьевой воде, в доступе большое количество озонаторов различной производительности. Может быть применен при любом масштабе.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Высокая стоимость обработки (применительно к доочистке сточных вод) препятствует применению озонирования как метода обеззараживания. При реализации требований по глубокой доочистке до качества воды водоисточников питьевого водоснабжения (четвертичная очистка) является (по зарубежному опыту) одним из базовых методов.

Статус технологии

Б1/Б2.

     7.1.8 Доочистка на мембранах

Цель технологии

Глубокое удаление взвешенных веществ и высокомолекулярных органических соединений.

Общее техническое описание

Основана на пропускании воды под давлением через полупроницаемую мембрану и разделении воды на два потока: фильтрат (очищенная вода) и концентрат (концентрированный раствор примесей). Для доочистки сточных вод используются ультрафильтрационные мембраны, которые с размером пор от 0,01 до 0,1 мкм удаляют крупные органические молекулы (молекулярный вес больше 10000), коллоидные частицы, бактерии и вирусы, не задерживая при этом растворенные соли.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Высокая надежность, компактность.

Преимущества для окружающей среды

Глубокое удаление взвешенных веществ, возможность глубокого удаления фосфатов при использовании реагентов.

Межсредовые воздействия

Отсутствуют, за исключением существенного энергопотребления.

Применимость

Ограничения по производительности практически отсутствуют, реально применимость ограничена 200-300 тыс. м/сут.

Факторы, влияющие на возможность реализации

В связи с высокой стоимостью обработки целесообразность использования определяется утилизацией части обработанной воды как технической с высокими требованиями к ней. Также может быть применима при наличии в сточной воде специфических бионеокисляемых компнонентов промышленного происхождения (красители и т.п.).

Как технология доочистки всего потока сточных вод лишена смысла, т.к. значительно экономичней использовать мембраны не для доочистки, а для илоразделения, что позволяет сократить объем биореактора и не применять вторичные отстойники.

Статус технологии

А2/Б1. Реализована на двух объектах (Краснодарский край и в Новой Москве), данные об эффективности, а также о целесообразности применения в данных случаях отсутствуют.

     7.2 Извлечение ценных составляющих сточных вод
     

     7.2.1 Кристаллизация фосфатов из возвратных потоков сооружений обработки осадка

Цель технологии

Очистка возвратных потоков от фосфатов, с получением сырья для производства удобрения.

Общее техническое описание

Возвратный поток (как правило, фильтрат или фугат от обезвоживания сброженного осадка) обрабатывается в реакторе с псевдоожиженным слоем песка с добавлением реагента (соль магния). В результате взаимодействия магния, фосфатов и аммонийного азота образуют нерастворимое вещество струвит (магний - аммоний - фосфат). В условиях псевдоожиженного слоя частицы песка выступают центрами кристаллизации струвита, в результате чего на их основе образуются гранулы этого вещества диаметром несколько миллиметров.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Принципиально иная технология по сравнению с осаждением фосфатов коагулянтами при локальной очистке возвратных потоков. При использовании последних образующийся осадок содержит много железа или алюминия, рыхлый, плохо обезвоживается. Струвит по описываемой технологии представляет собой практически готовое фосфорно-азотное удобрение, нуждающееся лишь в сушке и фасовке.

Одна из двух технологий, позволяющих получать фосфорное удобрение из сточных вод.

Преимущества для окружающей среды

Снижение сброса фосфатов с очищенной водой. Рекуперация ценного (и конечного в природе) вещества.

Межсредовые воздействия

Потребление магниевого реагента (как правило, бишофит, добываемый на некоторых соленых озерах). Однако потребность в нем не слишком высока (соотношение магния к фосфору - не более 1:1).

Существенные затраты электроэнергии на поддержание взвешенного слоя.

Применимость

Применительно к ГСВ - только на возвратных потоках от обезвоживания сброженного осадка.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Экономически эффективен, начиная с высоких концентраций фосфора фосфатов в фильтрате (от 50-70 мг/л, лучше от 100 мг/л). Такие концентрации соответствуют сбраживанию предварительно сгущенного избыточного активного ила из процесса с биоудалением фосфора.

Статус технологии

Б1.

     7.3 Снятие ограничений по применению НДТ в ряде неблагоприятных ситуаций
     

     7.3.1 Денитрификация нитратного азота с добавлением субстрата

Цель технологии

Реализовать удаление азота при недостаточном соотношении БПК/азот в очищаемой воде. Также - снижение концентрации азота нитритов на стадии доочистки.

Общее техническое описание

В биореактор, в котором реализован процесс нитри- и денитрификации, подается дополнительный органический субстрат. За рубежом используются этанол, метанол, уксусная кислота.

Может использоваться как на стадии биологической очистки, так и доочистки.

Технологическая эффективность

Позволяет удалять соединения азота с эффективностью до 90% (при необходимости - и выше). Процесс биологического удаления азота позволяет получать остаточный общий азот преимущественно в наименее токсичной форме азотанитратов, минимизируя содержание аммонийной и нитритной форм.

Применимость

На сооружениях любого масштаба.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Использование дополнительного органического субстрата очень значительно увеличивает эксплуатационные затраты. Кроме того, оно формирует существенные потенциальные риски для здоровья персонала:

- метанол - смертельный яд;

- этанол - опасность хищений и употребления персоналом, в результате - нарушение работы персонала, тяжелые отравления;

- уксусная кислота - опасное химическое вещество.

Статус технологии

Б1.

     7.4 Расширение возможности получения вторичной продукции из осадка ГСВ
     

     7.4.1 Аэробная термофильная автотермичная стабилизация жидких осадков

Общее техническое описание

По биологическим основам процесс не отличается от обычной аэробной стабилизации, однако осуществляется другими группами аэробных гетеротрофных микроорганизмов - термофильными. По конструктивному оформлению и эффективности отличия процесса весьма существенны.

Обрабатываемый осадок подается в аэрируемые (как правило, с подачей сжатого воздуха в механические диспергаторы) закрытые реакторы, в которых происходит аэробный процесс биологического окисления органического вещества осадков. В процессе окисления концентрированных осадков (избыточный активный ил подлежит предварительному сгущению, оптимальная концентрация подаваемой смеси осадка - 45-60 г СВ/л) выделяющаяся теплота нагревает теплоизолированный реактор до температур термофильного процесса - свыше 50°С (аналогично процессу компостирования обезвоженных осадков). Такие условия позволяют не только в несколько раз ускорить проведение процесса по сравнению с обычной аэробной стабилизацией, но и до 1,5-1,8 раз повысить глубину распада органического вещества осадка.

Благодаря результатам процесса и схожему конструктивному оформлению данный метод часто называют аэробным термофильным автотермичным сбраживанием (хотя процесс с биохимической точки зрения сбраживанием не является).

Технологическая эффективность

Распад ОВ до 50-60%. Метод обеспечивает любую требуемую для почвенной утилизации степень обеззараживания осадков.

Термофильная аэробная стабилизация - наиболее энергоемкий процесс, требует наиболее высокого расхода электроэнергии. Это объясняется пониженной эффективностью растворения кислорода воздуха (низкое значение так называемого альфа-фактора). Энергозатраты не могут быть рекуперированы.

Межсредовые воздействия

Аналогичны классической аэробной стабилизации.

Как правило, отходящий воздух из стабилизаторов требует очистки от загрязняющих веществ, а в холодное время - также и охлаждения с каплеулавливанием.

Выделяющиеся при распаде азот и фосфор переходят в жидкую фазу (в иловую воду). Выделение в жидкую фазу азота не превышает 15% от входящей нагрузки на очистные сооружения, фосфора - 10-15%.

Применимость

Технически метод применим для сооружений любой производительности. Метод достаточно компактен. Требует использования специальных реакторов, систем аэрации и системы автоматизации процесса.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Сооружения безопасны в эксплуатации.

Метод увеличивает затраты на электроэнергию на очистных сооружениях не менее чем на 30-50% (большее значение - для совместной стабилизации осадка первичных отстойников и ила).

Обработанный методом аэробного термофильного сбраживания осадок обладает наилучшими водоотдающими свойствами, а также оптимален для использования (после обезвоживания) в качестве удобрения для любых целей и культур (при соблюдении требований по содержанию токсичных веществ).

Статус технологии

Б1.

     7.4.2 Вермикомпостирование осадка

Цель технологии

Получение из осадков высококачественного удобрения.

Общее техническое описание

Обезвоженные осадки (лучше - предварительно подвергнутые аэробной стабилизации) добавляются в качестве питания к биомассе красных калифорнийских червей, культивируемой в процессе. Черви поедают вещество осадка, выделяя биоудобрение. Процесс осуществляется в тонкослойных поддонах, полупериодически. По окончании процесса черви вновь отделяются от обработанного осадка и используются в следующем цикле.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Получение особо высококачественного удобрения, которое может быть реализовано с получением дохода.

Преимущества для окружающей среды

Вовлечение органического вещества осадка в кругооборот в природе. Сокращение применения минеральных удобрений.

Межсредовые воздействия

Практически отсутствуют.

Применимость

На сооружениях небольшой производительности. Масштабы применения также определяются рынком сбыта вермикомпоста.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Технология требует ручного труда, ответственного контроля за процессом, значительных площадей зданий, где она реализуется. Характеризуется высокой материалоемкостью (стеллажи, поддоны).

Статус технологии

А2.

     7.4.3 Пиролитическая газификация осадка*

     
     

     Раздел 8. Пиролитическая газификация осадка*

_______________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Цель технологии

Уменьшение объема осадка с получением из него горючего газа с последующей утилизацией его для выработки тепловой и электрической энергии.

Общее техническое описание

В зависимости от местных условий используется три технологических приема:

1 Низкотемпературный пиролиз (470-550°С) с получением пирогаза, жидкой горючей фракции и полукокса. Полукокс газифицируют или производят активированный уголь или энергетические пеллеты.

2 Газификация процесса идет в среде перегретого пара при температуре 1200°С с получением синтез-газа. Синтез-газ возможно перевести в моторные топлива.

3 Комбинированный способ, когда на первой стадии используют пиролитическую обработку, а на второй - газификацию. Обезвоженный и высушенный осадок нагревается в замкнутом объеме при отсутствии кислорода, в результате чего происходит процесс пиролиза, выделяется пиролитический газ (углеводородов органических) и образуется полукокс. На второй стадии процесса происходит газификация полукокса (с ограниченным доступом кислорода), в результате чего выделяется синтез-газ (смесь водорода и окиси углерода).

Смесь пиролитического газа и синтез-газа используются в качестве топлива. В результате процесса образуется жидкая фракция: раздельно пиро газ и синтез-газ. Синтез-газ возможно переводить на основе процесса Фишера Тропша в моторные топлива.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Высокая степень конверсии органического вещества осадка в полезную энергию при минимальном объеме газовых выбросов. Пиролизный газ может быть сконденсирован и утилизироваться в качестве жидкого топлива. По данным промышленных испытаний конденсат пиролизного газа, образующийся при пиролизе смеси осадков сточных вод с остаточной влажностью 7%, в соотношении осадок первичных отстойников/избыточный активный ил - 50/50 по сухому веществу, имеет значительную теплотворную способность на уровне 18-22 МДж/кг. Подмешивание ОСВ для совместного пиролиза с хвостами переработки твердых коммунальных отходов (RDF), позволяет получить синерге-тический эффект в получении жидкой фракции (пиролизный конденсат с теплотворной способностью на уровне 36-40 МДж/кг, почти на уровне дизельного топлива.)

Преимущества для окружающей среды

Минимальный объем газовых выбросов.

Межсредовые воздействия

За счет многократно меньшего объема выбросов и иной аэродинамики реактора значительно меньше выброс пылевидных частиц по сравнению со сжиганием.

Применимость

Средние и крупные установки.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Требуется предварительная сушка осадка. Синтез-газ токсичен и взрывоопасен (однако применялся в качестве топлива для газовых фонарей с начала XIX века). Процесс пиролиза твердых топлив весьма хорошо известен.

Статус технологии

А3/Б2.

     8.1.1 Остеклование осадка

Цель технологии

Термическая переработка осадка с получением из минеральной части товарного экологически и санитарно безопасного материала, который может использоваться в строительстве и производстве.

Общее техническое описание

Предварительно обезвоженный и глубоко высушенный осадок сжигается с подачей воздуха (предпочтительно обогащенного кислородом) в топке, позволяющей достигать температуры 1100-1200°С, при которой минеральная часть осадка расплавляется. Расплав отводится вниз топки и попадает в зону остывания, формируя стеклоподобные частицы заданной формы и свойств. Отходящие газы охлаждаются, в том числе в системах рекуперации и получения энергии, и после очистки выбрасываются в атмосферу.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Получение из минеральной части осадка вместо отхода (золы) товарного продукта.

Существенное сокращение массы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Исключение выброса органических соединений (диоксины, фураны) по причине повышенной температуры сжигания.

Применимость

На ОС начиная с крупнейших

Факторы, влияющие на возможность реализации

Необходимость предварительной сушки осадка, а также обогащения воздуха кислородом. Работа с минеральными расплавами. Высокая стоимость оборудования. Необходимость квалифицированного персонала.

Статус технологии

А3.

     8.1.2 Получение жидкого топлива из осадка

Цель технологии

Получение из осадка коммерческого нефтеподобного продукта. Так называемый процесс "нефть из осадка".

Общее техническое описание

Обезвоженный высушенный осадок подвергается пиролизу. Благодаря специально подобранному давлению и использованию катализаторов происходит ожижение органического вещества с получением нефтеподобного продукта. Твердый остаток подлежит захоронению либо может быть сожжен.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Высокая эффективность преобразования органического вещества осадка в энергоноситель. Получаемое жидкое топливо может утилизироваться за пределами очистных сооружений.

Минимальные выбросы отходящих газов.

Применимость

На ОС начиная с крупнейших

Факторы, влияющие на возможность реализации

Состав получаемого жидкого топлива должен удовлетворять требованиям для использования в качестве моторного либо котельного топлива. Сложное оборудование, потенциально опасный производственный процесс, близкий к нефтепереработке.

Статус технологии

А3.

     8.1.3 Суперкритическое жидкофазное окисление

Цель технологии

Значительно сократить объем осадка, не используя сжигание, с целью минимизации воздействия на атмосферный воздух.

Общее техническое описание

Другие названия метода - гидротермальное окисление, "мокрое" сжигание.

Глубокосгущенный осадок нагревается в реакторе сверх так называемой критической точки (374°С), и, при соответствующем давлении подвергается химическому окислению кислородом, подаваемому компрессором. Оставшееся трудноокисляемое вещество может быть использовано как удобрение высшего класса (класс А по зарубежной терминологии).

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Эффект сокращения объема обработанного осадка близок к достигаемому путем сжигания, однако вредные выбросы в атмосферу практически отсутствуют.

Отсутствие вредных выбросов в атмосферу. Глубокое окисление органических веществ в осадке.

Применимость

ОС ГСВ, начиная со средних (нет технических ограничений для установок меньшего масштаба, ограничения экономические и по уровню эксплуатации).

Факторы, влияющие на возможность реализации

Высокая степень потенциальной опасности при работе со сверхвысокими давлениями, высокой температурой, техническим кислородом. Высокая стоимость как оборудования, так и эксплуатационных затрат.

Статус технологии

А3.

     8.2 Получение экологического эффекта, не уступающего НДТ, при существенно меньших затратах
     

     8.2.1 Удаление азота через нитрит

Цель технологии

Сокращение энергопотребления процесса очистки сточных вод, увеличение возможностей для энергогенерации. Расширение возможности применения биологического удаления азота.

Общее техническое описание

Отличием от нитри- и денитрификации в данном процессе является проведение нитрификации до нитрит-иона и денитрификации нитрита до атмосферного азота. Процесс требует тонкого управления аэрацией по рН процесса.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

До 50% снижается потребность в кислороде на удаление азота (и, соответственно, снижается энергопотребление), увеличиваются возможности для энергогенерации.

Межсредовые воздействия

Аналогичны биологической очистке с удалением азота. Меньшие затраты электроэнергии.

Применимость

В любом масштабе.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Неоптимальное соотношение углерода и азота в сточных водах, а также направленность на энергогенерацию на очистных сооружениях способствуют интересу к данной технологии.

Необходимы высококвалифицированный персонал и эффективная система автоматизации.

Статус технологии

Б1.

     8.2.2 Группа технологий с улучшенной нитрификацией

Цель технологии

Призвана сократить время обработки сточных вод в процессах биологического удаления азота и фосфора, лимитируемое в настоящее время необходимостью поддержания возраста ила, обеспечивающего устойчивую нитрификацию. В особенности это проявляется в холодное время года при снижении температуры сточных вод.

Общее техническое описание

Развивается целый ряд технологических решений с улучшенной нитрификацией (так называемая биоаугментация). Их можно разделить на две основные группы:

А. Наружное улучшение нитрификации.

К этой группе, в свою очередь, относятся следующие основные группы:

- комбинирование взвешенной и прикрепленной микрофлоры (при котором примерно половина сточной воды подается на капельный биофильтр, а обработанная вода оттуда, содержащая биопленку, подается в обычные аэротенки);

- выращивание нитрификаторов на возвратных потоках от обработки сброженного осадка с подачей обработанной жидкости либо избыточного активного ила в аэротенки. Преимущество в этих технологиях дает возможность проводить нитрификацию возвратных потоков при существенно более высокой температуре (свыше 25°С).

Б. Внутреннее улучшение нитрификации.

К этой группе относится процесс удаления азота и фосфора, названный DEPHANOX (денитрификация и фосфатаккумуляция в аноксидном процессе). Процесс включает в себя комбинацию взвешенного и прикрепленного ила в многостадийной системе, основанную на явлении фосфатаккумуляции в аноксидной зоне, происходящей в процессе денитрификации. Процесс включает в себя выделение нитрификации в отдельную зону, работающую без взвешенного ила, только с прикрепленной микрофлорой. С этой целью после анаэробной зоны, куда подается сточная вода и возвратный ил, производится отделение активного ила в отстойнике, осветленная частично обработанная сточная вода поступает в биофильтр-нитрификатор, а затем вместе с илом из отстойника в денитрификатор, с последующей постаэрацией и илоотделением.

Еще один процесс (BAR-процесс) предусматривает подачу азотсодержащего возвратного потока в отдельную зону аэротенка (регенератор), куда также поступает возвратный ил.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Уменьшение объема сооружений биологической очистки без ухудшения качества очищенной воды.

Технологический эффект

Соответствуют преимуществам для технологий с биологическим удалением азота и фосфора. Также за счет более надежной нитрификации снижается содержание аммонийного азота в очищенной воде.

Требуется меньшая площадь для размещения аэротенков (биореакторов).

Применимость

Практически не ограничена.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Для процесса DEPHANOX необходимо тщательное выделение грубодисперсных включений из сточных вод.

Процессы с внешним улучшением нитрификации требуют наличия возвратного потока от сооружений обработки сброженного осадка.

     8.2.3 Аноксидное окисление аммония (АНАММОКС-технологии)

Цель технологии

Повышение эффективности и снижение себестоимости удаления азота из сточных вод (в настоящее время - как правило, путем удаления азота из высококонцентрированных по аммонию возвратных потоков от обработки сброженного осадка).

Общее техническое описание

Около половины аммония в очищаемой воде окисляется в процессе биологической нитритации до нитрита в отдельном (первом) реакторе или в ходе симультанного (совместного) процесса, при этом вторая половина аммония окисляется образовавшимся нитритом с образованием молекулярного азота. Эта часть процесса осуществляется в бескислородных условиях и в отсутствии органического углерода.

Поскольку культура аннамокс-бактерий имеет очень низкую скорость роста, то одним из эффективных методов ускорения ее накопления в сооружении и повышения эффективности процесса является применение стационарных, либо подвижных (плавающих) носителей биопленки (загрузок).

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями

Процесс характеризуется низким энергопотреблением, малым образованием осадка и высокой энергоэффективностью, независимостью от источников органического вещества для денитрификации.

Преимущества для окружающей среды

Повышение глубины удаления азота из сточных вод минимизирует риск эвтрофикации водоемов-приемников. Снижение парникового эффекта (потребление, а не выделение в ходе процесса).

Межсредовые воздействия

Практически отсутствуют.

Применимость

На сооружениях любой мощности, где имеются потоки, концентрированные по аммонию (возвратные потоки от обработки осадков сточных вод при реализации метанового сбраживания).

Факторы, влияющие на возможность реализации

Технология требует наличия персонала высокой квалификации.

Статус технологии

А1/Б1. Применяется на десятках объектов за рубежом. В России выполнен большой объем исследований, разработаны новые конфигурации процесса.

Есть информация об использовании элементов процесса АНАММОКС при очистке ГСВ в затопленных биофильтрах на ряде хозяйственно-бытовых объектов, малых по производительности, не относящихся к ЦСВП [30]. Однако имеющийся объем информации пока не позволяет рекомендовать эту технологию как НДТ для ОС большей производительности.

     8.2.4 Фитотехнологии очистки ГСВ

Цель технологии

Обеспечение необходимого качества очистки ГСВ при уменьшении затрат.

Описание технологии

См.: подраздел 4.3.2.2. Для ПСВ ФОС являются НДТ.

Применительно к ГСВ биоплато является перспективной технологией со статусом А2/В2.

     8.2.5 Обезвоживание осадков ГСВ в геоконтейнерах

Цель технологии

Обеспечить глубокое обезвоживание осадка при сокращенных затратах и минимуме капитальных затрат.

Общее техническое описание

Метод занимает промежуточное положение между механическим обезвоживанием и иловыми площадками.

Аналогично механическому обезвоживанию осадок обрабатывается флокулянтом и подается насосом в геотекстильный контейнер (геотубу), сшитый из прочного фильтрующего материала, с объемом до 1500 м. Свободная вода выходит через стенки контейнера сквозь мелкие поры геотекстиля. В результате этого происходит обезвоживание осадка, фильтрат, выходящий из контейнера, получается чистым и не содержит механических взвесей. Контейнеры размещаются на площадке с твердым покрытием и системой отвода фильтрата на ОС. Наливы сфлокулированного осадка в геоконтейнер повторяются несколько раз, до финального заполнения емкости.

После завершения активной стадии водоотдачи осадок, закачанный в геотекстильные контейнеры, продолжает обезвоживаться благодаря хорошей светопоглощающей способности геотекстиля и испарению через большую площадь поверхности контейнера. Кроме того, контейнер не впитывает атмосферные осадки и шлам не подвергается повторному обводнению. Положительно на процесс обезвоживания влияет зимнее промораживание, в результате чего при оттаивании высвобождается дополнительное количество остаточной влаги. Благодаря обезвоживанию в контейнере обезвоженный осадок (шлам) становится материалом, удобным для погрузки и транспортировки. Контейнер может быть вскрыт (не используется повторно для этих же целей), и его содержимое вывозится. Может быть применено решение по захоронению обезвоженного осадка на месте обезвоживания, в этом случае геоконтейнеры укладываются в несколько слоев друг на друга.

Преимущества для окружающей среды

Аналогичны механическому обезвоживанию.

Применимость

Универсальный метод.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Метод позволяет оперативно и с минимальными капитальными вложениями реализовать эффективное обезвоживание осадка. Требуется минимальная площадь для размещения узла приготовления и дозирования раствора флокулянта (возможен контейнер, размещаемый рядом с площадкой обезвоживания).

При использовании метода не для захоронения на месте обезвоживания использованные геоконтейнеры необходимо утилизировать как отход.

Затраты на обезвоживание, по данным поставщиков процесса, ниже на 20-30%.

Статус технологии

Для ГСВ - А2/Б2. Имеется один референц-объект: рекультивация накопителей осадка (Санкт-Петербург), однако данный нестабилизированный осадок хранился в накопителях много лет, а до этого был уже обезвожен в центрифугах.

Для ПСВ является НДТ, так как для донных отложений водоемов, близких по составу, накоплен достаточный опыт.

     8.2.6 Биосушка осадка

Цель технологии

Обеспечить сушку обезвоженного осадка с минимальными затратами энергии.

Общее техническое описание

Представляет собой высокоинтенсивное компостирование осадка, направленное на получение подсушенного биотоплива. Проводится в туннелях с продувкой буртов компостируемой смеси через каналы в днище. Компостируемая смесь представляет собой обезвоженный осадок с добавлением готового компоста крупностью выше заданной, а также древесной щепы (оборотной с добавлением свежей).

При компостировании (окислении ОВ осадка) выделяется тепло, позволяющее разогревать осадок до 60°С и выше. Подача воздуха в технологии биосушки осуществляется противотоком через несколько туннелей, находящихся в разных фазах процесса. Свежий воздух подается в дозревающий туннель (и охлаждает его), затем проходит туннель в активной фазе и, максимально нагретый, быстро поднимает температуру во вновь уложенном туннеле. Это обеспечивает быстрый процесс при высоком использовании кислорода воздуха.

Отходящий воздух очищается от аммиака (с его утилизацией в виде сульфата аммония), охлаждается (с отводом тепла на утилизацию), осушается, дочищается и выбрасывается в атмосферу.

Технологическая эффективность

Осадок высушивается до 4 раз по объему, до содержания СВ 25-30%. Нагрузка по осадку на общую площадь сооружения - 5-7 м/м в год.

Межсредовые взаимодействия

С учетом очистки выбросов загрязнение воздуха находится под контролем.

Биосушка осадка - один из немногих процессов, позволяющих рекуперировать часть аммонийного азота, содержащегося в осадке.

Возвратные потоки на ОСК небольшие.

Применимость

Для потока осадка, соответствующего крупным ОС и выше. Может использоваться как групповое сооружение, получающее осадок от более мелких объектов.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Практически универсальный метод, не требующий сложных установок и высококвалифицированного персонала.

Свойства высушенного осадка, даже несмотря на потерю части органического вещества, позволяют использовать его как низкокалорийное топливо (аналог торфа). Он также может быть вывезен на полигон, использован как удобрение и т.п.

Метод нуждается в древесной щепе, однако ее потребление не превышает 1,5% по весу от обрабатываемого осадка, так как щепа используется многократно.

Статус технологии

Б1. Известны два объекта в Нидерландах, работающие уже свыше 10 лет.

     8.2.7 Электроосмотическое обезвоживание

Цель технологии

Повысить содержание сухого вещества в обезвоженном осадке с небольшими дополнительными затратами энергии.

Общее техническое описание

Метод применяется в дополнение к устоявшимся технологиям и направлен на отделение части связанной с сухим веществом осадка воды, которая не отделяется с помощью флокулянтов и давления.

Используется эффект электрофореза, когда осадок (ранее уже обезвоженный) попадает в пространство между электродами, через которые пропускается постоянный ток. В направлении возникающего электрофоретического потока воды может размещаться фильтрационная мембрана.

Поскольку процесс идет с выделением тепла за счет сопротивления току, происходит разогрев обрабатываемого осадка до 55-65°С.

Технические и экономические преимущества по сравнению с устоявшимися технологиями.

Содержание сухого вещества в обезвоженном осадке на 8-10 абс. % выше, чем при обычном обезвоживании, что соответствует 25-40 отн. %. Достигаемое значение содержания сухого вещества (55-60%) недостижимо на осадках городских сточных вод с помощью обычного обезвоживания. Побочный эффект разогрева осадка обеспечивает его обеззараживание.

Преимущества для окружающей среды

Уменьшение объема перевозимого и размещаемого в окружающей среде осадка. Обеззараживание осадка.

Межсредовые воздействия

Уменьшение образования твердой фазы осадка. Нагрев осадка приводит к выделению летучих веществ в газовую фазу, что может потребовать их сбора и очистки.

Применимость

Практически в любых условиях.

Факторы, влияющие на возможность реализации

Существенный расход электроэнергии. Необходимость использования выпрямителей тока. Потенциальная электроопасность для персонала, связанная в том числе с применением постоянного тока. Может потребоваться сбор и очистка образующихся дурнопахнущих выбросов.

Статус технологии

А1/Б1.

     Заключительные положения и рекомендации

Для актуализации справочника НДТ была сформирована техническая рабочая группа N 10 "Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов" (ТРГ 10), состав которой утвержден приказом Минпромторга России от 27 мая 2019 г. N 1783 (в редакции приказа Минпромторга России от 06 июня 2019 г. N 1988) "О технической рабочей группе "Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов", на основе справочника ИТС 10-2015 "Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов". В ее состав вошли представители 53 организаций, еще 13 организаций были представлены в качестве наблюдателей.

     
Рисунок - Структура ТРГ 10 "Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов"

При разработке ИТС 10-2015, произведенной 4 года назад, в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по НДТ и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Росстандарта от 23 июля 2015 г. N 863, было проведено масштабное анкетирование отрасли. На основании анкет, разосланных более чем в 400 крупнейших населенных пунктов Российской Федерации, была получена информация по 200 очистным сооружениям. Также более чем по 30 сооружениям была получена дополнительная информация в ходе разработки справочника НДТ. Очистные сооружения, информация по которым была обработана, обслуживают более половины населения России.

В связи с тем, что за 4 года, прошедших со времени разработки ИТС 10-2015, в отрасли не произошло каких-либо принципиальных изменений, которые требовали внесения корректировок в информацию, изложенную в разделах 2 и 3, техническая рабочая группа сочла нецелесообразным новое сплошное анкетирование предприятий отрасли, включающее в себя сбор информации о применяемых технологиях и результатах по всем предприятиям отрасли, относимым к природопользователям I категории. Однако за прошедший период получен дополнительный опыт эксплуатации ОС, описанных в ИТС 10-2015 как референц-объектов, а также были построены (реконструированы) по современным технологиям новые сооружения. В связи с этим была собрана информация о новых объектах очистки и обработки сточных вод, построенных (реконструированных) после 2014 года, а также информация о работе, включая качество очистки сточных вод, по объектам, описанным в ИТС 10-2015 как референц-объекты.

Члены технической рабочей группы пришли к выводам, что:

- концепция ИТС 10-2015, основанная на учете специфики централизованных систем водоотведения и комплексном подходе, учитывающем ситуацию в водных объектах, легла в основу нового законодательства, регулирующего отрасль. В связи с этим нет необходимости и целесообразности менять основные концептуальные положения ИТС 10-2015, т.к. это войдет в противоречие с действующим законодательством;

- основным для учета специфики отрасли является безусловный приоритет мероприятий, характеризующихся максимальной эколого-экономической эффективностью (максимальное количество предотвращенного вреда окружающей среде на рубль вложенных средств), а именно реконструкции аэротенков на ОС ГСВ и строительства эффективных сооружений отстаивания на ОС ПСВ. Применение доочистки и аналогичных технологий должно рассматриваться как НДТ только в четко ограниченных ситуациях строгой охраны водных объектов. Во всех других ситуациях использование в проекте подпроцессов доочистки эквивалентно нанесению ущерба водным объектов в результате нехватки средств, неэффективно потраченных на данном объекте, для получения базового эффекта на другом объекте.

В целом работа по актуализации справочника НДТ проводилась с привлечением максимально широкого круга представителей федеральных органов исполнительной власти, представителей предприятий, эксплуатирующих системы очистные сооружения централизованных систем водоотведения поселений, промышленных предприятий, отечественных производителей и поставщиков оборудования для очистки сточных вод, а также профильных общественных союзов и объединений, научных и образовательных организаций, институтов развития и технологических платформ. Решения по ключевым вопросам при актуализации справочника НДТ принимались путем голосования абсолютным большинством голосов полноправных членов. За итоговый текст проголосовало около 80% общего списочного состава ТРГ, при двух воздержавшихся. Мнения, высказанные при голосовании, были учтены в итоговой версии справочника НДТ.

     Библиография

1 Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды".

2 Постановление Правительства Российской Федерации от 23.12.2014 N 1458 "О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям".

3 Постановление Правительства Российской Федерации от 09.03.2019 г. N 250 "О внесении изменений в Правила определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям".

4 ГОСТ Р 56828.13-2016 Наилучшие доступные технологии. Формат описания. - М.: Стандартинформ, 2016.

5 ГОСТ Р 113.00.03-2019 Наилучшие доступные технологии. Структура информационно-технического справочника. - М.: Стандартинформ, 2019.

6 ГОСТ Р 56828.15-2016 Наилучшие доступные технологии. Термины и определения. - М.: Стандартинформ, 2016.

7 Федеральный закон от 29.06.2015 N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации".

8 Федеральный закон от 29.07.2017 N 225-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "О водоснабжении и водоотведении" и отдельные законодательные акты Российской Федерации".

9 Приказ Минпромторга России от 27 мая 2019 г. N 1783 "О создании технической рабочей группы "Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях".

10 Приказ Минпромторга России от 06 июня 2019 г. N 1988 "О технической рабочей группе "Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов"

11 ИТС 10-2015 "Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов".

12 Приказ Росстандарта от 10.04.2017 N 735 "О признании утратившими силу приказов Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 июля 2015 г. N 863 "Об утверждении Порядка сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли и от 20 октября 2015 г. N 1225 Об утверждении порядка формирования и осуществления деятельности технических рабочих групп".

13 Директива ЕЭС "Об очистке городских стоков (91/271/EEC)".

14 Рекомендации 28Е/5 "Очистка городских сточных вод".

15 Справочник Европейского союза по НДТ "Обработка/обращение со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности" (European Commission. Reference Document on Best Available Techniques in Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector).

16 Справочник Европейского союза по НДТ "Отходоперерабатывающая промышленность" (European Commission. Reference Document on Best Available Techniques for the Waste Treatments Industries).

17 ИТС 8-2015 "Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях".

18 Распоряжение Правительства Российской Федерации от 24.12.2014 N 2674-р "Об утверждении Перечня областей применения наилучших доступных технологий".

19 Постановление Правительства Российской Федерации от 28.09.2015 N 1029 "Об утверждении критериев отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий".

20 Постановление Правительства Российской Федерации от 31.05.2019 N 691 "Об утверждении Правил отнесения централизованных систем водоотведения (канализации) к централизованным системам водоотведения поселений или городских округов и о внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 5 сентября 2013 г. N 782".

21 ОКВЭД (Общероссийский классификатор видов экономической деятельности ОК 029-2001, введен в действие постановлением Госстандарта России от 6 ноября 2001 г.454-ст).

22 Данилович, Д.А., Максимова, А.А., Пупырев, Е.И. Оценка объемов неорганизованного дополнительного притока сточных вод в систему канализации // Водоснабжение и санитарная техника. - 2008. - N 10. - С.31-38.

23 СП 32.13330.2018 "СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения". - Москва: Минстрой России, 2018.

24 Данилович, Д.А., Козлов, М.Н., Кевбрина, М.В., Щеголькова, Н.М., Залетина, М.М. Закономерности формирования качества поступающей воды от жилой застройки // Сб. докладов 4-го Международного конгресса по управлению отходами ЭкваТэк-2006. - М., 2006.

25 Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты: методическое пособие / АО "НИИ ВОДГЕО". - Москва, 2015.

26 Орлов, Б.В., Бойкова, И.Г., Печников, В.Г. Экологическая реабилитация московской городской водоотводящей системы // Водоснабжение и санитарная техника. - 2011 - N 7. - С.51-57.

27 ГОСТ Р 56828.10-2015 НДТ. МР по актуализации информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям. - М.: Стандартинформ, 2016.

28 Об утверждении Методики исчисления размера вреда, причиненного водным объектам вследствие нарушения водного законодательства: приказ Минприроды России от 13 апреля 2009 г. N 87 (в ред. Приказа МПР России от 26.08.2015 г. N 365).

29 Постановление Правительства РФ от 26.10.2019 N 1379 "Об утверждении Правил отнесения водных объектов к категориям водных объектов для целей установления технологических показателей наилучших доступных технологий в сфере очистки сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений или городских округов".

30 Доклад о состоянии и об охране окружающей среды в Российской Федерации в 2017 году.

31 Распределение муниципальных учреждений по типам муниципальных образований на 1 января 2014 года. - Росстат, 2015.

32 Федеральный закон от 21.07.2014 N 219-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "Об охране окружающей среды" и отдельные законодательные акты Российской Федерации".

33 Конвенция по защите морской среды района Балтийского моря 1992 года (утверждена Постановлением Правительства Российской Федерации от 15 октября 1998 года N 1202).

34 Градостроительный кодекс Российской Федерации от 7 мая 1998 г. N 73-ФЗ (с изменениями от 30 декабря 2001 г., 10 января 2003 г.).

35 Постановление Правительства Российской Федерации от 15.04.1996 N 480 "Об утверждении федеральной целевой программы "Экономическое и социальное развитие Дальнего Востока и Байкальского региона на период до 2018 года".

36 Федеральный проект "Оздоровление Волги".

37 Федеральный закон от 7 декабря 2011 г. N 416-ФЗ "О водоснабжении и водоотведении".

38 Постановление Правительства Российской Федерации от 29 июля 2013 года N 644 "Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации".

39 ГОСТ 32673-2014 Правила установления нормативов и контроля выбросов дурнопахнущих веществ в атмосферу.

40 Распоряжение Правительства Российской Федерации от 08.07.2015 N 1316-р "О перечне загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды".

41 ИТС 22-2016 "Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях".

42 Постановление Правительства Российской Федерации от 29.07.2013 N 644 "Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации".*

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. Повтор, см. выше. - Примечание изготовителя базы данных.

           

Дополнительная литература, содержащая современную информацию об НДТ и опыте их применения

Очистка городских сточных вод

1. Баженов, В.И., Устюжанин, А.В., Королева Е.А. Аэрация для биологической очистки сточных вод: актуализация зарубежных терминов и аббревиатур // Водоснабжение и санитарная техника. - 2019. - N 9. - С.46-56.

2. Березин, С.Е., Баженов, В.И., Черненко, А.В. Обоснование выбора технологического оборудования по очистке сточных вод // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2014. - N 2 (апрель). - С.48-58.

3. Березин, С.Е., Баженов, В.И. Воздуходувные станции с регулируемыми центробежными компрессорами. - Симферополь: ИТ "Ариал", 2019. - 188 с.

4. Битиев, А.В., Басов, Н.С., Новиков, С.Н., Смоленский, А.В., Баженов, В.И., Устюжанин, А.В. Прогнозирование энергосберегающего эффекта управляемой подачи воздуха для Ново-Люберецких очистных сооружений // Водоснабжение и санитарная техника. - 2018. - N 9. - С.47-56.

5. Буженинов, Е.Л. Модернизация Северной аэрационной станции Екатеринбурга // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2018. - N 6.

6. Ванюшина, А.Я., Ветт, Б., Хелл, М. Лучшие примеры эксплуатации очистных сооружений: г.Штрасс (Австрия) // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2014. - N 4 (август). - С.39-50.

7. Гогина, Е.С., Саломеев, В.П., Макиша, Н.А. Решение вопросов удаления биогенных элементов из сточных вод // Водоснабжение и канализация. - 2011. - N 6. - С.23-27.

8. Гогина, Е.С, Гульшин, И.А., Архипова, Н.А. Экономичная реконструкция сооружений биологической очистки в Коломне: 10 лет успешной эксплуатации // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2018. - N 2.

9. Гревцов О.В., Щелчков К.А. Очистные сооружения поселений в преддверии начала применения принципов НДТ в нормировании / Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2018. N 6 - С.4-7.

10. Данилович, Д.А. Блок удаления биогенных элементов Люберецких очистных сооружений г.Москвы - этапы внедрения современных технологий // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2014. - N 2(апрель). - С.20-37.

11. Данилович, Д.А. Блок удаления биогенных элементов Люберецких очистных сооружений г.Москвы - этапы внедрения современных технологий. // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2014. - N 1 (февраль).

12. Данилович, Д.А. Технологическое нормирование коммунального водоотведения на основе наилучших доступных технологий // Вода и экология: проблемы и решения. - 2012. - N 2.

13. Данилович, Д.А., Климова, Л.А. Инженерные решения при разработке проектов модернизации очистных сооружений системы водоотведения / МВКНИИпроект // Проекты развития инфраструктуры города. - 2011. - Вып. N 11.

14. Данилович, Д.А. Биологическое удаление фосфора практически до нуля: отечественный опыт // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2017. - N 2.

15. Данилович, Д.А. Система подачи и диспергирования воздуха в аэротенка: опыт эксплуатации, оценка эффективности и соответствия НДТ// Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2017. - N 2.

16. Данилович, Д.А. Опыт технологического аудита на основе отраслевого справочника по НДТ (на примере реконструированных канализационных очистных сооружений "Заостровье") // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2017. - N 3.

17. Данилович, Д.А. Проектирование очистных сооружений канализации: как избежать негативного опыта // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2018. - N 1.

18. Данилович, Д.А. Проектирование очистных сооружений канализации: как избежать негативного опыта // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2018. - N 4-5.

19. Данилович, Д.А., Эпов, А.Н. Проектирование сооружений биологической очистки с удалением азота и фосфора в соответствии с требованиями НДТ: разработаны методические рекомендации // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2019. - N 1.

20. Данилович, Д.А., Козлов, М.Н. 25 лет промышленного внедрения технологий удаления азота и фосфора на московских очистных сооружениях: 20 апробированных технологических решений // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2019. - N 1.

21. Данилович, Д.А. Очистные сооружения г.Элк (Польша) - удачный пример поэтапной модернизации // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоот-ведения. - 2019. - N 2.

22. Дубовик, О.С., Маркевич, Р.М., Антонов, К.В. Совершенствование биологической очистки сточных вод от соединений азота и фосфора в условиях каскадной де-нитрификации // Водоснабжение и санитарная техника. - 2019. - N 2.

23. Егорова, Ю.А., Левин, Д.И., Люшина, Л.Ф., Петропавловский, С.А., Баженов, В.И., Данилович, Д.А., Носкова, И.А. Комплексная реконструкция городских очистных канализационных сооружений г.Самары // Водоснабжение и санитарная техника. - 2016. - N 8. - С.80-88.

24. Кевбрина, М.В., Гаврилин, А.М., Дорофеев [и др.] Наилучшие доступные технологии очистки сточных вод: опыт внедрения АО "Мосводоканал" // Водоснабжение и санитарная техника. - 2019. - N 9.

25. Кинебас, А.К., Нефедова, Е.Д., Рублевская, О.Н., Панкова, Г.А. [и др.] Опыт внедрения технологии химического осаждения фосфора: от лабораторных тестов до промышленной эксплуатации // Водоснабжение и санитарная техника. - 2011. - N 1.

26. Козлов, М.Н., Стрельцов, С.А., Кевбрина, М.В. [и др.] Ацидофикация (преферментация) как метод стабилизации сырого осадка при очистке сточных вод от биогенных элементов // Водоснабжение и санитарная техника. - 2013. - N 5.

27. Козлов, М.Н., Богомолов, М.В., Кевбрина, М.В., Николаев, Ю.А., Колбасов, Г.А. Эффективность микрофильтрации на дисковых фильтрах для задержания взвешенных веществ биологически очищенных сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. - 2014. - N 10.

28. Кофман, В.Я. Современные способы удаления азота из сточных вод (обзор) // Водоснабжение и санитарная техника. - 2019. - N 5.

29. Кулаков, А.А. Совершенствование малых канализационных очистных сооружений. Опыт ретехнологизации малых ОСК со стационарной и плавающей загрузкой // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2017. - N 5.

30. Пахомов, А.Н., Стрельцов, С.А., Козлов, М.Н. [и др.] Опыт эксплуатации сооружений биологической очистки сточных вод от соединений азота и фосфора // Водоснабжение и санитарная техника. - 2010. - N 10. - С.35-41.

31. Пробирский, М.Д., Рублевская, О.Н., Лысова, Т.И., Малышева, В.В. Опыт развития и модернизации Северной станции аэрации // Водоснабжение и санитарная техника. - 2012. - N 3.

32. Родионов, А.А., Озерова, Л.П., Есин, М.А. Ретехнологизация аэротенков для достижения глубокого удаления биогенных элементов: опыт очистных сооружений г.Набережные Челны // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2015. - N 2 (апрель). - С.26-33.

33. Рублевская, О.Н., Пробирский, М.Д., Леонов, Л.В. Внедрение технологических решений, направленных на предотвращение эвтрофикации водоемов (опыт ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга") // Водоснабжение и санитарная техника. - 2017. - N 2.

34. Семин, М.М., Явтушенко, М.В. Опыт модернизации очистных сооружений г.Подольска // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2019. - N 2.

35. Смирнов, А.В. Автоматизация и повышение энергетической эффективности работы ОСК по требованиям НДТ: практический опыт // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2018. - N 2.

36. Смирнов, А.В., Богатырев, М.М., Иванова, Ю.А. Адлерские очистные сооружения канализации // Водоснабжение и санитарная техника. - 2018. - N 8.

37. Харькин, С.В., Харькина, О.В. Реализация технологий удаления азота и фосфора из сточных вод: роль проектирования и эксплуатации // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2014. - N 1 (февраль). - С.4-15.

38. Храменков, С.В., Данилович, Д.А., Козлов, М.Н., Стрельцов, С.А. [и др.] Повышение качества очищенных сточных вод на Курьяновских и Люберецких очистных сооружениях // Водоснабжение и санитарная техника. - 2006. - N 11.

39. Эпов, А.Н., Канунникова, М.А. Разработка типовых решений по автоматизации процессов биологической очистки сточных вод с совместным удалением азота и фосфора // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2014. - N 3 (июнь). - С.40-54.

Очистка поверхностных сточных вод

40. Верещагина, Л.М., Меншутин, Ю.А., Швецов, В.Н. Опыт применения Рекомендаций по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты // Водоснабжение и санитарная техника. - 2014. - N 2.

41. Верещагина, Л.М. Расчет производительности очистных сооружений поверхностных сточных вод в условиях реформирования природоохранного законодательства // Водоснабжение и санитарная техника. - 2015. - N 1. - С.4-9.

42. Верещагина, Л.М., Швецов, В.Н. Разъяснение отдельных положений Рекомендаций по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий и площадок предприятий // Водоснабжение и санитарная техника. - 2016. - N 1. - С.50-58.

43. Меншутин, Ю.А., Фомичева, Е.В., Верещагина, Л.М., Куранов, Н.П. Критерии выбора систем очистки поверхностного стока // Экология производства. - 2014. - N 2.

44. Пономарёв, В.Г. Выбор сооружений для очистки сточных вод от взвешенных загрязнений // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2015. - N 1 (февраль). - С.45-52.

45. Пробирский, М.Д., Рублевская, О.Н., Ким, А.Н., Иваненко, И.И. Перспективы отведения и очистки поверхностного стока в Санкт-Петербурге // Водоснабжение и санитарная техника. - 2015. - N 6.

Обеззараживание очищенных сточных вод

46. Костюченко, С.В., Баранов, В.Л., Ткачев, А.А. Ультрафиолетовое излучение - современный способ обеззараживания сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. - 2015. - N 3.

47. Ткачев, А.А., Баранов, В.Л., Пискарева, В.М. Сравнительная оценка эксплуатационных затрат на обеззараживание сточных вод при применении хлорирования и УФ-технологии // Водоснабжение и санитарная техника. - 2018. - N 3.

Обработка осадков сточных вод

48. Данилович, Д.А. Биосушка осадка сточных вод (опыт Нидерландов) // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2014. - N 5 (октябрь). - С.40-50.

49. Данилович, Д.А., Ванюшина, А.Я. Анаэробное сбраживание - ключевая технология обработки осадков городских сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. - 2013. - N 10-11.

50. Данилович, Д.А. Современные методы обеззараживания осадков сточных вод // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2018. - N 6.

51. Данилович, Д.А. Макрушин, А.В. Сжигание осадков сточных вод становится доступным для водоканалов // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2017. - N 3.

52. Данилович, Д.А. Обработка и утилизация осадка сточных вод: 10 примеров стран Балтийского региона // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2017. - N 4.

53. Кноер, П., Бюхлер, М., Пуассон, А., Чепурнов, А.В. Низкотемпературная двухступенчатая сушка осадка сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. -2012. - N 4.

54. Кривень, А.П. Сравнительный анализ эксплуатационных затрат на обезвоживание осадков малых и средних очистных сооружений // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2018. - N 3.

55. Панкова, Г.А., Петров, С.В. Опыт эксплуатации заводов по сжиганию осадков сточных вод в ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга" // Водоснабжение и санитарная техника. - 2015. - N 7.

56. Рублевская, О.Н. 40 лет применения центрифуг на очистных сооружениях Ленинграда - Санкт-Петербурга // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2017. - N 1.

57. Шевченко, А.А., Мясоедов, А. Ю., Кривень, А.П. Сравнение мультидисковых дегидраторов и шнековых прессов // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2018. - N 4.

58. Шози, Ж., Габриэль, И., Вун Чин [и др.] Устойчивое управление биологическими осадками сточных вод: обзор наилучших технологий для стабилизации и снижения объема осадков // Водоснабжение и санитарная техника. - 2015. - N 6.

Энергосбережение

59. Баженов, В.И., Эпов, А.Н., Баженов, И.В. Энергосбережение как критерий разработки проекта АСУ ТП сооружений биоочистки // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2013. - N 1 (февраль). - С.44-62.

60. Данилович, Д.А. Практика сравнения эффективности аэрационных систем // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2015. - N 4 (август). - С.59-64.

61. Данилович, Д.А. Энергосбережение и альтернативная энергетика на очистных сооружениях канализации // Водоснабжение и санитарная техника. - 2011. - N 1.

62. Устюжанин, А.В., Березин, С.Е., Баженов, В.И. Проектирование воздуходувных станций с управляемым оборудованием // Вода Magazine. - 2018. - N 1 (125). - С.16-25.

Контроль и очистка газовых выбросов

63. Рублевская, О.Н. Мероприятия по предотвращению распространения неприятных запахов на объектах ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга" // Водоснабжение и санитарная техника. - 2013. - N 10.

64. Свицков, С.В. Внедрение технологии уничтожения неприятных запахов на очистных сооружениях г.Анапа // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2015. - N 4 (август). - С.36-41.

65. Свицков, С.В. Опыт эксплуатации адсорбционных фильтров Pure-Aire на очистных сооружениях водоканала г.Астаны // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2017. - N 1.

66. Свицков, С.В., Данилович, Д.А., Азаров, В.Н., Очистные сооружения как источник неприятного запаха: причины, характеристики и методы борьбы // Водоснабжение и санитарная техника. - 2016. - N 7.

Экономические аспекты

67. Баженов, В. И., Березин, С.Е., Устюжанин, А.В. Обоснование строительства воздуходувных станций на базе экономического анализа затрат жизненного цикла // Водоснабжение и санитарная техника. - 2015. - N 2.

68. Баженов, В.И., Березин, С.Е., Самбурский, Г.А. Методика расчета стоимости жизненного цикла для оборудования, систем и сооружений водоснабжения и водоотведения // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. - 2017. - N 4.

Приложение А
(обязательное)

     

Перечень наилучших доступных технологий

(является выдержкой из раздела 5. При наличии расхождений следует руководствоваться разделом 5)

     

     
     

Приложение Б
(обязательное)

     

Перечень технологических показателей

(является выдержкой из раздела 5. При наличии расхождений следует руководствоваться разделом 5)

Технологические показатели для НДТ 4е "Небиологическая очистка сточных вод в местах периодического пребывания персонала и (или) отдыхающих"

Технологические показатели для НДТ 6а "Физико-химическая очистка стоков от взвешенных веществ и нефтепродуктов методами тонкослойного отстаивания, флотации или контактной фильтрации с предварительной реагентной обработкой при всех перечисленных методах"

Технологические показатели для НДТ 6б "Физико-химическая очистка по 6а, с последующей доочисткой двухступенчатой фильтрацией на зернистых фильтрах (включая фильтры с плавающей загрузкой из твердых полимерных гранул). При использовании на предыдущей стадии (НДТ 6а) контактной фильтрации - с одноступенчатой фильтрацией на зернистых фильтрах на стадии доочистки"

Технологические показатели для НДТ 6в "Механическая очистка от взвешенных веществ и нефтепродуктов методом отстаивания, биологическая очистка в искусственных или естественных условиях"

Технологические показатели для НДТ 6г "Физико-химическая очистка по 6а с последующей доочисткой фильтрацией на двухступенчатых зернистых фильтрах (включая фильтры с плавающей загрузкой из твердых полимерных гранул) и сорбционных фильтрах. При использовании на предыдущей стадии (НДТ 6а) контактной фильтрации - с одноступенчатой фильтрацией на зернистых фильтрах на стадии доочистки"

Технологические показатели для НДТ 6д "Аккумулирование и усреднение загрязненной части поступающего расхода (может быть совмещено с механической очисткой), биологическая очистка в искусственных или естественных условиях, с последующей доочисткой фильтрацией в сорбционных фильтрах"

Технологические показатели НДТ 7а "Биологическая очистка с удалением азота" для очищенной воды после сооружений биологической очистки на объектах ОС ГСВ, начиная с больших"

Технологические показатели НДТ 7б "Очистка с биологическим удалением азота и фосфора" для очищенной воды после сооружений биологической очистки на объектах ОС ГСВ, начиная с больших"

Технологические показатели НДТ 7в "Биологическая очистка с удалением азота и химическим удалением фосфора для очищенной воды после сооружений биологической очистки на объектах ОС ГСВ, начиная с больших"

Технологические показатели НДТ 7г "Очистка с биологическим удалением азота и фосфора с ацидофикацией" для очищенной воды после сооружений биологической очистки на объектах ОС ГСВ, начиная с больших

Технологические показатели НДТ 7д "Очистка с биологическим удалением азота и биолого-химическим удалением фосфора" для очищенной воды после сооружений биологической очистки на объектах ОС ГСВ, начиная с больших

Технологические показатели НДТ 7е "Очистка с биологическим удалением азота и биолого-химическим удалением фосфора с ацидофикацией" для очищенной воды после сооружений биологической очистки на объектах ОС ГСВ, начиная с больших

Технологические показатели НДТ 8а "Полная биологическая очистка" для очищенной воды после сооружений биологической очистки" на объектах ОС ГСВ от сверхмалых до средних

Технологические показатели НДТ 8б "Полная биологическая очистка с удалением азота" для очищенной воды после сооружений биологической очистки на объектах ОС ГСВ от сверхмалых до средних

Технологические показатели НДТ 8в "Биологическая очистка с удалением азота и химическим удалением фосфора" на объектах ОС ГСВ от сверхмалых до средних

Технологические показатели для очищенной воды после сооружений биологической очистки для НДТ 8г "Очистка с биологическим удалением азота и биолого-химическим удалением фосфора" на объектах ОС ГСВ от сверхмалых до средних

Технологические показатели НДТ 9а "Технология очистки ГСВ при сбросе в водные объекты категории А" для очищенной воды на объектах ОС, начиная с больших

Технологические показатели НДТ 9б "Технология очистки ГСВ при сбросе в водные объекты категории А" для очищенной воды на объектах ОС от сверхмалых до средних

Технологические показатели НДТ 9в "Применение МБР, в которых реализованы технологии 7 в-е" для очищенных ГСВ

Технологические показатели НДТ 10а "Механическое обезвоживание (включая фильтрующие мешки как элемент оборудования для ОС соответствующего масштаба)", НДТ 10б "Уплотнение и подсушка на иловых площадках", НДТ 10в "Сгущение и подсушка на иловых площадках с применением флокулянта"

Технологические показатели НДТ 11а "Анаэробная стабилизация жидких осадков, включая обработку и утилизацию биогаза"

Технологические показатели НДТ 11б "Компостирование обезвоженных осадков"

Технологические показатели НДТ 12. НДТ в части обработки осадка сточных вод ОС ГСВ является недопущение значительной рециркуляции загрязняющих веществ в возвратных потоках от сооружений обработки осадка на сооружения биологической очистки, как с помощью применяемых технологий обработки осадка, так и с использованием при необходимости технологий локальной очистки возвратных потоков

Технологические показатели НДТ 14а "Использование для подачи воздуха в аэротенки агрегатов с КПД использования электроэнергии не менее установленных в таблице" и НДТ 14б "Использование технологий подачи воздуха, аэрационных систем (воздухонагнетатели и диспергаторы), обеспечивающих в совокупности затраты электроэнергии на процесс биологической очистки сточных вод в аэротенках не более установленных в таблице"

Технологические показатели НДТ 14г "Применение ресурсосберегающих технологий, позволяющих удалять фосфор из сточных вод преимущественно за счет биологических процессов, обеспечивающих расход реагентов, при условии выполнения технологических нормативов, не более установленных в таблице"

Технологические показатели НДТ 15

         * При возможности проведения ольфактометрических исследований.

Приложение В
(обязательное)

     

Технологические показатели для очистных сооружений смешанных (городских) сточных вод

Таблица В.1

Технологические показатели для очистных сооружений смешанных (городских) сточных вод (является выдержкой из раздела 5. При наличии расхождений следует руководствоваться разделом 5)

Таблица В.2

Технологические показатели содержания остаточного хлора для очистных сооружений смешанных (городских) сточных вод, использующих обеззараживание хлором и хлорреагентами

Таблица В.3

Технологические показатели для очистных сооружений поверхностных сточных вод

_______________

При сбросе сточных вод в водоемы, использование водных ресурсов которых осуществляется для обеспечения питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения 2 и более субъектов Российской Федерации, согласно Перечню, утвержденному распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 декабря 2008 г. N 2054-р, среднегодовое значение концентрации ХПК составляет 40 мг/л.

Таблица В.4 - Значения повышающих коэффициентов для составных (среднесуточных) проб к среднегодовым значениям технологических показателей НДТ для очистных сооружений смешанных (городских) сточных вод, учитывающие различные факторы неравномерности

Таблица В.5 - Значения повышающих коэффициентов для точечных (разовых) проб к среднегодовым значениям технологических показателей НДТ для очистных сооружений смешанных (городских) сточных вод, учитывающие различные факторы неравномерности

     
     

Приложение Г
(обязательное)

     

Перечень маркерных веществ

     
     

Приложение Д
(обязательное)

     

Энергоэффективность

1. Краткая характеристика отрасли с точки зрения ресурсо- и энергопотребления

Очистка городских сточных вод (ГСВ) поселений относится к числу весьма энергоемких процессов, занимая (в составе водопроводно-канализационных хозяйств) второе место структуре мегаполисов по энергопотреблению. Основной потребляемый энергоресурс - электроэнергия.

Очистка поверхностных сточных вод не является энергоемким процессом.

Результаты проведенного анализа фактических анкетных данных по энергопотреблению сооружений очистки ГСВ приведены в разделе 1.6 "Энерго- и ресурсопотребление подотрасли".

Вывод: необходимо включение мер по повышению энергоэффективности в справочник.

2. Основные технологические процессы, связанные с использованием энергии

Основным потребителем электроэнергии является подача сжатого воздуха (аэрация) в сооружения биологической очистки (аэротенки), где входящий в его состав кислород расходуется в процессе биохимического окисления загрязнений сточных вод. На это расходуется 60-80% общего потребления электроэнергии очистными сооружениями.

Энергопотребление зависит от загрязненности входящих сточных вод, технологических процессов очистки сточных вод и обработки осадков, глубины очистки, типов используемого оборудования, уровня автоматизации процесса.

На небольшом количестве установок в значительном количестве используется сетевой газ для реализации технологии термической сушки осадка, в количестве до 50 м/1000 м очищаемых ГСВ.

3. Уровни потребления

Сырьем для предприятий подотрасли являются очищаемые сточные воды.

Данные по диапазону расхода сырья, материалов и энергоресурсов на ОС ГСВ приведены в таблице 2.24 подраздела раздела 2.1.4.

Из реагентов наиболее часто применяются органические полиэлектролиты (флокулянты), наибольшее потребление по массе - реагентов для удаления фосфора.

Текущие уровни потребления ресурсов и производства вторичной продукции на ОС ГСВ

На ОС ГСВ могут производиться вторичные энергоносители (биогаз, и не только), а также вторичная продукция - обработанный осадок, пригодный к использованию в качестве удобрения или топлива. При утилизации вторичных энергоносителей могут быть выработаны электрическая и тепловая энергия в количествах, приведенных в таблице 2.25 раздела 2.

При использовании энергосберегающих технологических решений, реализации всех основных мер по энергосбережению, полной и эффективной энергогенерации на основе использования органического вещества осадка ГСВ для получения альтернативного топлива возможно полное обеспечение ОС ГСВ собственной электроэнергией и теплом (зарубежный опыт). В России всего два объекта используют получение электроэнергии из биогаза, получаемого при анаэробном сбраживании осадка, методом когенерации. Степень самообеспечения по электроэнергии на лучшем по этому показателю объекте составляет около 50% (Курьяновские очистные сооружения, Москва).

4. Наилучшие доступные технологии, направленные на повышение энергоэффективности, оптимизацию и сокращение ресурсопотребления

В справочнике приведены следующие НДТ, направленные на повышение энергоэффективности и оптимизацию и сокращение ресурсопотребления:

- НДТ 11а. Анаэробная стабилизация жидких осадков, включая обработку и утилизацию биогаза. Область применения как НДТ - на крупнейших и сверхкрупных ОС ГСВ, использующих первичное осветление (см.: раздел 5, таблица 5.16). Установлен технологический показатель - эффективность снижения органического вещества осадка в результате обработки по технологии НДТ 11а (см.: раздел 5, таблица 5.17);

- НДТ 14а. Использование для подачи воздуха в аэротенки агрегатов с КПД использования электроэнергии не менее установленных. Область применения как НДТ - на крупнейших и сверхкрупных ОС ГСВ (см.: раздел 5, таблица 5.20). Установлен технологический показатель - КПД использования электроэнергии в агрегатах для подачи воздуха в аэротенки, не менее 80% (см.: раздел 5, таблица 5.21);

- НДТ 14б. Использование технологий подачи воздуха, аэрационных систем (воздухонагнетатели и диспергаторы), обеспечивающих в совокупности затраты электроэнергии на процесс биологической очистки сточных вод в аэротенках не более установленных. Область применения как НДТ - ОС ГСВ, начиная с крупных (см.: раздел 5, таблица 5.20). Установлен технологический показатель - затраты электроэнергии на процесс очистки сточных вод, не более 0,7 кВт·ч/кг поступающих кислородпотребляющих веществ (см.: раздел 5, таблица 5.21);

- НДТ 14в Применение насосных агрегатов для рециркуляции активного ила из вторичных отстойников. Область применения как НДТ - на ОС ГСВ, начиная с больших (см.: раздел 5, таблица 20). Данная НДТ установлена для того, чтобы воспрепятствовать применению энергонеэффективных эрлифтов для рециркуляции активного ила (2-я статья затрат электроэнергии на ОС ГСВ);

- НДТ 14г. Применение ресурсосберегающих технологий, позволяющих удалять фосфор из сточных вод преимущественно за счет биологических процессов, обеспечивающих расход реагентов, при условии выполнения технологических нормативов, не более установленных. Область применения как НДТ - на ОС ГСВ, начиная с крупных.

Установлен технологический показатель - затраты реагентов на удаление фосфора из сточных вод, кг/кг удаленного фосфора (см.: раздел 5, таблица 5.21);

- НДТ 14д. Использование систем автоматического управления расходом реагентов для очистки сточных вод и обработки осадка, обеспечивающих их дозирование в количествах, минимально достаточных для осуществления технологических процессов. Область применения как НДТ - на ОС ГСВ, начиная с больших.

5. Экономические аспекты реализации НДТ, направленные на повышение энергоэффективности и оптимизацию и сокращение ресурсопотребления

Экономические аспекты реализации НДТ, направленные на повышение энергоэффективности и оптимизацию и сокращение ресурсопотребления, в разделе 6 не рассматривались.

Наиболее масштабное с точки зрения энергоэффективности направление - создание сооружений анаэробного сбраживания осадка ГСВ с получением биогаза и его утилизацией. Окупаемость таких проектов не следует рассматривать только как проект по энергоэффективности. Эта технология позволяет обеспечить требования к стабилизации органического вещества осадка, а также снизить его массу примерно на 30%, что позволяет пропорционально сократить затраты на последующее механическое обезвоживание, вывозку и утилизацию.

Следующее по значимости направление - использование регулируемых агрегатов для подачи воздуха в аэротенки на ОС ГСВ. Его окупаемость около 4-5 лет.

6. Перспективные технологии, направленные на повышение энергоэффективности и оптимизацию и сокращение ресурсопотребления

В разделе 7 рассмотрены следующие перспективные технологии, направленные на повышение энергоэффективности и оптимизацию и сокращение ресурсопотребления:

- подраздел 7.4.5. Получение жидкого топлива из осадка. Цель технологии - получение из осадка коммерческого нефтеподобного продукта;

- подраздел 7.5.1. Удаление азота через нитрит. В данной технологии до 50% снижается энергопотребление на удаление азота, увеличиваются возможности для энергогенерации;

- подраздел 7.5.3. Аноксидное окисление аммония (АНАММОКС-технологии). Процесс удаления азота характеризуется низким энергопотреблением (снижено до 1/3 от обычного);

- подраздел 7.5.6. Биосушка осадка. Процесс позволяет осуществить эффективную сушку осадка при энергозатратах, сниженных более, чем в 2,5 раза по сравнению с использованием природного газа;

- подраздел 7.5.7. Электроосмотическое обезвоживание. Технология позволяет осуществить частичную сушку осадка сточных вод при энергозатратах, пониженных в несколько раз.

Приложение Е
(обязательное)

     

Заключение по наилучшим доступным технологиям

Область применения

Настоящее Заключение НДТ распространяется на очистные сооружения, осуществляющие очистку сточных вод централизованных систем водоотведения поселений. Данная сфера распространения не описывается ОКВЭД, а должна быть определена в соответствии с Правилами отнесения централизованных систем водоотведения (канализации) к централизованным системам водоотведения поселений или городских округов, утвержденными постановлением Правительства РФ от 31 мая 2019 г. N 691.

1 Наилучшие доступные технологии

Описание НДТ приведено в Приложении А.

Значения технологических показателей всех НДТ приведены в приложениях Б и В.

2 Производственно-экологический контроль

Методы контроля технологических показателей для сбросов