Эксплуатация систем водоснабжения и водоотведения

     Аэробная обработка производится для полной или частичной деструкции легко разлагаемой органики, в результате чего осадок может достаточно долго храниться без признаков разложения.

       При аэробной  стабилизации или минерализации  меняется структура осадков, уменьшается  удельное сопротивление, что облегчает последующее обезвоживание, нитрифицируется аммонийный азот.

     Процесс минерализации  избыточного активного ила из  вторичных отстойников начинается  практически сразу же при его  перемешивании и аэрации, так  как ил уже находится в состоянии, близком к отмиранию (автолизу), в  связи с недостатком питательных  веществ (субстратов).

      В случае минерализации  смеси избыточного активного  и сырого ила из первичных  отстойников, она начинается только  после того, как будут израсходованы  питательные вещества, содержащиеся  в сыром иле.

       Минерализация  завершают после уменьшения общей массы осадка на 10 %, а беззольной части – на 12–15 %. Одновременно повышается влажность осадка и образуется иловая вода.

      Процесс минерализации (стабилизации) зависит от температуры  осадка и возможен в интервале  от 8 до 35, но обычно осуществляется при 10– 20 ºC.

     Продолжительность аэрации  зависит от нагрузки по беззольному веществу на единицу полезной вместимости сооружения за сутки.

     Аэробные минерализаторы  выполняются по схеме реакторов-вытеснителей.

При изменении качества осадка и, соответственно, необходимой продолжительности стабилизации проводится регулировка, направленная на сокращение затрат воздуха и заключающаяся в отключении части секций минерализатора.

     После стабилизации  иловая вода нередко направляется  в аэротенки, причем вследствие высокого содержания соединений азота его общее содержание в потоке очищаемой воды возрастает на 15–20 %.

 

         4.2. Эксплуатация иловых площадок

     Иловые площадки предназначены  для сушки осадков, влажность  которых снижается до 70–80 %, а объем – в 6–10 раз. Обезвоженный осадок должен своевременно вывозиться в места депонирования или утилизации. Вода, входящая в состав осадков, по условиям ее выделения относится к свободной и связанной.      На иловых площадках главным образом удаляется свободная вода. Заметим, что уплотнение активного ила приводит к уменьшению содержания свободной и увеличению связанной воды.

     Основным фактором, от  которого зависит обезвоживание, является удельное сопротивление  осадков. Как известно, удельное сопротивление тем больше, чем выше содержание в осадке коллоидальных и других тонкодисперсных примесей. Аэробная минерализация позволяет получать осадки с невысоким удельным сопротивлением, более низким, чем у избыточного активного ила.

     При отстаивании слоя осадка на его поверхности выделяется свободная надиловая, а под слоем – подиловая вода.

     Связанная вода удаляется  испарением, которое зависит от  природно- климатических и местных  условий: температуры и влажности  воздуха, продуваемости площадки. Продолжительность сушки ила за счет испарения обратно пропорциональна толщине его слоя во второй степени. Если основной путь обезвоживания ила – сушка, толщину слоя заливаемого на карту иловой площадки ила целесообразно принимать небольшой (до 10–15 см), повторяя эту операцию 2–3 раза в течение одного цикла.

     Наоборот, при обезвоживании  осадка преимущественно за счет  удаления свободной воды, толщина  слоя налива принимается большой  – до 20–30 см, причем продолжительность  процесса оказывается значительной – от одного до двух-трех месяцев. Последовательный налив нескольких слоев осадка по мере их обезвоживания имеет тот недостаток, что расположенные ниже и уже обезвоженный слой маловодопроницаем.

    Таким образом, оптимизация  толщины слоя ила должна устанавливаться технологом исходя из конкретных местных условий и опыта эксплуатации. В холодное время года, продолжительность которого для большей части России превышает 100 суток в году, иловые площадки работают в режиме намораживания.

      Помимо замораживания свободной части воды, происходит замерзание связанной воды (капиллярной), причем, чем тоньше капилляры, тем замерзание воды происходит при более низкой температуре. Физически связанная вода мигрирует из клеток в межклеточное пространство, где и замерзает, а повышение давления, возникающее при кристаллизации, способствует коагуляции коллоидной фазы ила.

     После оттаивания  полностью промороженного ила  его удельное сопротивление первоначально  уменьшается на 2–3 порядка. При оттаивании  достигается хорошее обезвоживание, но талую воду необходимо своевременно отводить во избежание ее впитывания илом и перехода вновь в связанное состояние.

 

        5. Эксплуатация лотков и трубопроводов очистных сооружений

      Вследствие колебаний  расходов сточных вод и их качества в течение суток и неравномерного выпуска ила меняющегося качества, происходит заиливание самотечных лотков, напорных и безнапорных илопроводов. Заметим, что иногда длина напорных илопроводов достигает нескольких десятков километров.

      Во избежание загнивания осадков лотки систематически очищаются ототложений и промываются технической водой, а задвижки, шиберы, регулирующие и измерительные водосливы осматриваются и поддерживаются в рабочем состоянии операторами соответствующих сооружений (отстойников, аэротенков и других).

      Напорные илопроводы  при проектировании разбиваются  на ремонтные участки длиной  не более 1–2 км с устройством  выпусков. Для промывки применяется  техническая вода.

     Наиболее вероятно  засорение илопроводов для транспортировки сырых, содержащих жиры и песок, осадков из первичных отстойников.

      Промывка илопроводов  ведется при скоростях воды  не менее 1–1,5 м/с, причем объем  промывной воды должен составлять, как минимум, 5–10 вместимостей илопровода. Например, на промывку 1 км трубопроводов диаметром 300 мм (площадь живого сечения 0,07 м) требуется 35–70 м3 воды.

     Во избежание образования  засоров, перерывы в подаче ила  по напорным илопроводам, особенно  большой протяженности, крайне нежелательны. Выходы из напорных илопроводов следует держать открытыми, направляя ил в одну из свободных карт иловых площадок.

       В случае засорения  напорного илопровода место засора  определяется по показаниям манометров, устанавливаемых в контрольных  колодцах. На участке, где возникло  засорение, обнаруживается аномально большой перепад давлений. Ликвидация засора производится по обычной методике.

 

         6. Эксплуатация воздуходувных станций

     Воздуходувные станции  предназначены для подачи воздуха  в аэротенки, аэробные минерализаторы и в аэрируемые песколовки.

     Чаще всего, в воздуходувных  станциях установлены трубовоздуходувки (ТВ), создающие давления до 0,6–0,8 ати.

     Воздуходувки соединяются  параллельно. Безотказность установок  обеспечивается созданием незагруженного  резерва (1–2 резервных агрегатов).

     Атмосферный воздух  забирается на высоте не менее 4 м, от поверхности земли. Воздух  проходит приемную пылеосадительную  камеру, а в случаях, когда диспергирование  воздуха в сооружениях (аэротенки  и другие) производится при помощи фильтросных пластин или труб, он очищается воздушными фильтрами.

Трубовоздуходувки – центробежные нагнетатели и их работа характеризуется двумя основными параметрами: подачей м3/мин и создаваемым давлением в ата. Параметры зависят от скорости вращения ротора, как и у центробежных насосов.

При сжатии воздуха его температура повышается на 5–15 градусов. Кольцевые подшипники трубовоздуходувок имеют масляное охлаждение, система которого в свою очередь связана с водяным охлаждением (расход воды 2–5 м3/час). При большом количестве рабочих воздуходувок целесообразно оборотное водоснабжение с охлаждением циркулирующей воды на градирне.

     Как известно, условия  работы основных потребителей  сжатого воздуха аэротенков в  течение года меняется и появляется  возможность временного отключения отдельных секций и, соответственно, уменьшения возможной потребности в сжатом воздухе. В этом случае регулировка воздуходувок производится за счет изменения количества параллельно работающих агрегатов.

 

        7. Анализ качества эксплуатации станций очистки городских сточных вод.

     Условием, обеспечивающим  эффективную эксплуатацию городских  очистных сооружений, является правильная  организация управления и контроля  работы.

    На крупных и средних  очистных сооружениях целесообразно диспетчерское управление с передачей на диспетчерский пункт результатов измерений, основных параметров и тревожных сигналов .

     Контроль и управление  отдельными технологическими процессами  желательно автоматизировать. Последнее  относится прежде всего к аэротенкам, биофильтрам, вторичным отстойникам, хлораторным, илоуплотнителям, аэробным минерализаторам, насосным станциям (иловым и для перекачки стоков).

     Оценка качества эксплуатации  в настоящей работе дается  по критериям надежности, экологичности, экономичности и безопасности жизнедеятельности обслуживающего персонала.

 

     7.1. Надежность эксплуатации

     Безотказность. Основной  функцией станции является обеспечение  очистки стоков в соответствии  с нормативными требованиями  и при расчетной суточной производительности.

     Отказы в основном  объясняются неправильным перераспределением  грязевой нагрузки между первой  и второй ступенями очистки, внутрисуточными  колебаниями расходов и загрязненности  сточных вод, нарушениями регламента  эксплуатации, техническим состоянием установок и оборудования.

      Некоторые отказы  связаны с неудачными проектными  решениями. На- пример, при отведении  фугата или иловой воды из  аэробных стабилизаторов образуются  стоки, содержащие в больших концентрациях  соединения фосфора и азота (главным образом в форме нитритов и нитратов). При возврате этих стоков в технологическую линию очистки воды может возникнуть отказ вследствие повышенного содержания в очищенной воде биогенных веществ.

     Долговечность. Основные  объекты городских очистных сооружений относятся ко второму классу ответственности, т.е. они рассчитаны на длительный (пятьдесят лет и более) период эксплуатации. Нормативный ресурс оборудования (решетки, скребковые механизмы, транспортеры, центрифуги, насосные и воздуходувные агрегаты и др.) составляет 10–20 лет и ограничен моральным износом. Трубопроводы (включая и илопроводы) и иловые площадки относятся к третьему классу ответственности.

     Фактические значения  среднего ресурса объектов в  большой степени зависят от качества эксплуатации и обусловлены уровнем технического обслуживания. Вместе с тем, следует учитывать и «стартовые» обстоятельства – качество строительно-монтажных работ и использованных строительных материалов и оборудования. В наименее благоприятных условиях находятся открытые сооружения: первичные отстойники, песколовки, аэротенки, аэробные стабилизаторы, лотки и трубы. Крайне неблагоприятный температурный и влажностный режим создается в зданиях решеток, биофильтров, в насосных станциях (особенно иловых). Эти объекты нуждаются в постоянном наблюдении и систематической диагностике технического состояния, а так же в регулярном проведении ремонтов.

 

       7.2.Экономичность эксплуатации

     Важнейшим фактором, влияющим на экономичность эксплуатации, являются затраты электроэнергии, главным образом потребляемой воздуходувными и насосными станциями.

     Путь экономии электроэнергии заключается в правильном подборе насосного и воздуходувного оборудования и в регулировании его работы.

      Воздуходувные станции подают сжатый воздух в основном для аэрации в аэротенках и аэробных стабилизаторах. В течение года потребность в воздухе меняется, что позволяет по мере возможности сокращать его подачу, отключая часть секций аэротенков. Специфика условий подачи воздуха состоит в том, что требуемое давление сжатого воздуха на 80–90 % зависит от глубины воды или осадка в сооружениях и мало меняется при изменении расходов. Поэтому регулирование возудходувок за счет изменения числа оборотов, при котором меняется не только подача, но еще в большей степени давление, в данном случае мало эффективно.

       Целесообразно осуществлять регулирование путем параллельного включения и разного количества воздуходувных агрегатов.

        Расход сжатого воздуха может быть уменьшен за счет совершенствования систем аэрации, например, в случае замены фильтросов пористыми полимерными трубами.

      Экономия электрической и тепловой энергии достигается автоматизацией систем вентиляции и освещения, мерами по снижению теплопотерь зданий, использованием экономичных светильников.

      Продуманное управление аэротенков позволяет своевременно отключать часть секций в периоды сезонных сниженных гидравлических нагрузок.

Меняющиеся в течение года условия выпуска очищенных сточных вод в водный объект позволяет менять режим работы аэротенков, например, переходить от снижения БПК и нитрификации к снижению только БПК. При этом уменьшается продолжительность пребывания иловой смеси в аэротенке, появляется возможность отключения нескольких секций. Разумеется, подобное решение должно быть согласовано с контролирующими органами.

     Сокращение эксплуатационных затрат иногда достигается усовершенствованием технологических схем. Значительную часть эксплуатационных затрат составляет плата за сброс сточных вод, выброс загрязняющих атмосферу газов и пыли и за размещение осадков.

      Среди наиболее опасных загрязняющих веществ, для которых устанавливаются наибольшие ставки платы за сброс техногенные примеси (ионы тяжелых металлов, сульфиды, тетраэтилсвинец, фенол, красители, нефтепродукты), а также связанные с процессом очистки сточных вод нитриты и свободный хлор.

       Ставки на размещение отходов зависят от класса опасности последних для окружающей среды. Нестабилизированные и недегельментизированные осадки могут быть отнесены к умеренно опасным (3 класс), стабилизированные – к малоопасным (4 класс), а в виде компоста после аэробного компостирования – к практически неопасным (5 класс).