ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ СИСТЕМ ВОДООТВЕДЕНИЯ ПОСЕЛЕНИЙ, ГОРОДСКИХ ОКРУГОВ (ИТС 10-2019)

Обязательный по требо-

ваниям СанПиН. Факти-

чески на практике приме-

няется редко

Осадок из отстой-

№ 11А. Уплотнение и

Подсушенный оса-

Бетонные или земляные сооруже-

ников

(резервуа-

подсушка на песковых

док.

ния - песковые площадки.

ров)

площадках

Сливная вода

Спецавтотранспорт для уборки и

вывозки осадка

Также:

№ 11Б. Обезвоживание

Обезвоженный оса-

Бетонная площадка с отводом

Раствор

флоку-

в геоконтейнерах (геоту-

док (кек)

фильтрата. Специальные фильтру-

лянта из подпро-

бах)

Фильтрат

ющие мешки - геотубы

цесса № 9.

Техническая вода

Также:

№ 11В.

Механическое

Обезвоженный оса-

Комплектное оборудование для ме-

Раствор

флоку-

обезвоживание

док (кек).

ханического обезвоживания (шне-

лянта из подпро-

Фильтрат

ковые или ленточные фильтры, де-

цесса 9.

кантерные центрифуги).

Техническая вода

Транспортные линии (шнеки, лен-

точные транспортеры), бункеры

Обезвоженный оса-

№ 12.

Приготовление

Почвогрунт.

Площадки вылеживания (опцио-

док

почвогрунтов

Отходы от просеи-

нально). Виброгрохоты для просеи-

вания

вания почвогрунта. Строительная

техника для погрузочно-разгрузоч-

ных работ

См. примечание ¹⁾к табл. 2.1

Единственная в стране полноценная система отведения и очистки ПСВ действует

в г. Москве и эксплуатируется ГУП «Мосводосток». Система отведения представляет со-

бой развитую коллекторно-речную сеть, которая включает в себя всю гидрографическую

сеть города, частично заключенную в коллекторы, и водосточную сеть, которая охваты-

вает до 90 % территории г. Москвы (в старых границах). Через водосточную сеть города

в водные объекты сбрасывается до 600 млн. м³ 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

123

в устьевых участках коллекторно-речной сети. Существующие ОС ПСВ можно подраз-

делить на пять типов:

- очистные сооружения механической очистки - отстойники

(«пруды-отстой-

ники»), 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 яв-

ляются) - одна из первых конструкций очистных сооружений, представляющие собой

многосекционные железобетонные резервуары, расположенные на водосточных коллек-

торах. В состав сооружений входят песколовки и горизонтальные отстойники с приспособ-

лениями для задержания нефтепродуктов. Из оборудования также используется строи-

тельная 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 основ-

ному оборудованию относятся:

- металлические съемные решетки на входе в сооружение для задержания плава-

ющего мусора;

- сооружение для отстаивания;

- кассетные фильтры для безнапорной фильтрации.

В качестве загрузки в разное время использовались деревянные опилки, метал-

лическая стружка, синтетические материалы (сипрон, капрон-щетина и др.), а также ан-

трацит, шлаковата и другие утеплители, применяемые в строительстве.

Тонкослойные отстойники - разновидность отстойников, дополненная тонко-

слойными блоками.

Данные по эксплуатируемым ГУП «Мосводосток» сооружениям приведены в таб-

лице 2.27.

124

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

Наименование сооружения

Количество, единиц

Отстойники («пруды-отстойники»)

Сооружения камерного типа

Щитовые заграждения

Фильтровальные ОС

Габионные фильтрующие ОС

Песколовки

Всего сооружений

157

Примечание  Также имеется 26 прудов-регуляторов и 4 сооружения других типов.

Анализ состава ОС ГУП «Мосводосток» приведен в таблице 2.28.

Таблица 2.28 - Анализ состава ОС ГУП «Мосводосток»

Тип сооружений

Доля, %

Простейшие сооружения для отделения грубых примесей (щитовые за-

граждения и песколовки)

Сооружения с отстаиванием

Сооружения с фильтрованием различной эффективности

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 объек-

тах 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 реа-

генты и расходуемые материалы (загрузка фильтров и т. п.). При этом на большом ко-

личестве объектов не используются ни реагенты, ни загрузка.

125

Рассматривать материально-энергетический баланс имеет смысл только для двух

уровней технологий очистки, обеспечивающих, соответственно, существенную и глубо-

кую 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 под-

борки данных по ОС ПСВ поселений приводятся данные для некоторых сооружений.

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

Расход на 1 т продукции (1 м³ очищенной сточной

№

Наименование

Ед. изм.

воды)

Минимальный

Максимальный

Поступающая сточная вода

м³

1,0

Реагенты

кг

2.1

На основе алюминия (по Al)

0,012

0,017

2.2

Органические полиэлектро-

литы (флокулянты) - для

0,002

очистки

2.3

Органические полиэлектро-

литы (флокулянты) - для

кг

0,001

обезвоживания осадка

2.4

Загрузка (песок) для филь-

кг

0,025

тров доочистки

2.5

Сорбционная загрузка

кг

0,1

Энергоресурсы***

3.1

Электроэнергия

кВт·ч

0,03

0,28

3.2

Топливо (или тепловая энер-

кДж

0,13

гия)

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 получа-

емого почвогрунта либо изолирующего материала определяется загрязненностью ПСВ

и эффективностью его очистки и может изменяться в чрезвычайно широком диапазоне.

126

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 прини-

мать во внимание следующие аспекты:

1. Сокращение эмиссий в окружающую среду в виде сбросов загрязнений в вод-

ные объекты и обработка выделяемых в виде осадка загрязнений с производством вто-

ричной 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 ока-

зывает 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

Загрязняющие ве-

Следствия для техноло-

Механизм удаления из

щества, удаляемые

Условия реализации

гии очистки и результата

сточных вод

по данному меха-

применения

низму

Потребление

веще-

При достаточном количестве

Органические соеди-

Чем выше нагрузка на со-

ства как основного суб-

веществ, обеспечивающих так

нения (определяе-

оружение, тем (при прочих

страта для осуществ-

называемую кинетику нуле-

мые как БПК), аммо-

равных условиях) выше

ления жизнедеятель-

вого порядка (скорость по-

нийный азот, нит-

остаточное

содержание

ности бактерий

требления вещества не зави-

раты

данного загрязнения. Су-

сит от его концентрации)

ществует выраженная за-

висимость между концен-

трациями входа и выхода

127

Загрязняющие ве-

Следствия для техноло-

Механизм удаления из

щества, удаляемые

Условия реализации

гии очистки и результата

сточных вод

по данному меха-

применения

низму

Потребление

веще-

В большей части объема аэро-

Нефтепродукты,

Колебания

входящей

ства как одного из суб-

тенка - при очень низком со-

СПАВ,

фенолы.

нагрузки не влияют на

стратов в количестве,

держании вещества, при кото-

Также частично дан-

остаточное содержание.

не оказывающем вли-

ром потребление происходит

ный механизм отно-

Изменения состояния ак-

яния на жизнедеятель-

очень медленно. Эффектив-

сится к нитритам

тивного ила, прежде всего

ность бактерий

ность удаления данных органи-

как биохимической си-

ческих загрязнений находится

стемы, напротив, могут

на пределе возможностей

оказывать большее воз-

процесса, т. е. достигается

действие на величину пре-

предельная концентрация, ко-

дельной концентрации

торая может быть получена в

процессе

биологической

очистки в данных условиях

Сорбция веществ (со-

Нагрузка по сорбируемым ве-

Все тяжелые ме-

Колебания

входящей

единений) органо-ми-

ществам (соединениям) неве-

таллы, алюминий,

нагрузки в весьма широ-

неральной матрицей

лика и оставляет большой

мышьяк.

ком диапазоне (но ниже

активного ила.

(свыше 80 %) неисчерпанный

токсичного воздействия)

При попытке достиг-

резерв биолого-химической

не влияют на остаточное

нуть малых концен-

сорбционной системы

содержание.

траций фосфатов с

использованием до-

Изменения состояния ак-

статочного количе-

тивного ила как сорбцион-

ства реагентов

ной системы (разнообраз-

также и фосфаты

ные физико-химические па-

раметры), напротив, могут

оказывать большее воздей-

ствие на остаточную кон-

центрацию

Проведенная статистическая обработка большого массива данных за 3 года по 13

отдельным ОС и блокам ОС Москвы и Санкт-Петербурга показала, что практически от-

сутствует взаимосвязь между среднемесячными значениями концентраций 11 техноген-

ных загрязняющих веществ на входе на ОС и на выходе. Для 18 % ситуаций эта связь

характеризуется как слабая (значение коэффициента детерминации R² в диапазоне 0,1-

0,3), для 4 % - как умеренная (R² в диапазоне 0,3-0,5), а для остальных 78 % - как

отсутствующая. Этот вывод хорошо согласуется с теоретическими предпосылками, из-

ложенными в таблице 3.1.

128

Полученные данные означают, что любой (в рассмотренном диапазоне, который

существенно ниже порога токсичного воздействия на активный ил) концентрации в сточ-

ной 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 або-

нентами (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 эффек-

тивности 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 сле-

дуют важные выводы для практики очистки и нормирования, использованные в настоя-

щем 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 удале-

ния, на который способна биологическая очистка на каждом конкретном объекте, доста-

точно поддержание этих сооружений в нормальном работоспособном состоянии;



нормирование сбросов промышленных абонентов по техногенным загряз-

нениям должно обеспечивать две цели: предотвращение токсичного воздействия на ак-

тивный ил и предотвращение накопления токсичных веществ в осадках сточных вод,

препятствующие их использованию как удобрения и сырья для производства почвогрун-

тов (требования к этим видам использования приведены в разделе 3.4). Обе эти цели

обеспечиваются при обеспечении достижения требований Правил холодного водоснаб-

жения и водоотведения [42]. Установление для промышленных абонентов более низких

требований не даст никакого дополнительного экологического эффекта, однако суще-

ственно 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 прак-

тически по всем веществам, которые присутствуют в значимых для этих объектов кон-

центрациях. Вывозимые с площадок ОС осадки сточных вод также проходят необходи-

мый контроль. Однако контроль выбросов в атмосферу на сооружениях на практике на

129

большинстве объектов не дает результатов, информативных применительно к специфи-

ческим загрязнениям воздуха, характерных для ОС ГСВ. А основным видом воздействия

выбросов ОС ГСВ является выделение дурнопахнущих веществ.

На очистных сооружениях дурнопахнущие вещества выделяются от организован-

ных и неорганизованных источников. На подавляющем большинстве объектов объек-

тивный 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 сжи-

гания топлива и выбросов, наиболее характерных для промпредприятий.

В таблице 3.2 на примере одних из лучших ОС в стране приведены типичные кон-

тролируемые параметры выбросов, по статистической отчетности.

Таблица 3.2 А - Раздел 1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, их очистка и

утилизация» (выдержка из статистической отчетности)

Код загрязняющего вещества

Загрязняющие вещества

0330

Диоксид серы

0337

Оксид углерода

0012

Оксиды азота (в пересчете на NO2)

0401

Углеводороды (без летучих органических соединений)

0006

Летучие органические соединения (ЛОС)

0005

Прочие газообразные и жидкие

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

Код загрязняющего вещества

Загрязняющие вещества

0410

Метан

0101

Алюминий триоксид

0110

Ванадий пентоксид

0123

Железо триоксид (в пересчете на железо)

0128

Кальций оксид

0133

Кадмий оксид

0138

Магний оксид

0143

Марганец и его соединения (в пересчете на марганца (IV) оксид)

0146

Медь оксид

0164

Никель оксид

0184

Свинец и его соединения

130

Код загрязняющего вещества

Загрязняющие вещества

0188

Ртути соединения

0203

Хром (хром шестивалентный)

0260

Кобальт оксид

0290

Сурьма

0303

Аммиак

0316

Гидрохлорид

0325

Мышьяк, неорганические соединения

0328

Углерод (сажа)

0333

Дигидросульфид

0342

Фториды газообразные

0415

Смесь углеводородов предельных С1-С5

0416

Смесь углеводородов предельных С6-С10

1042

Бутан-1-ол

1071

Гидроксибензол (фенол)

1246

Этилформиат

1314

Пропаналь

1325

Формальдегид

1531

Гексановая кислота

1707

Диметилсульфид

1716

Смесь природных меркаптанов

1849

Метиламин

2704

Бензин нефтяной малосернистый

2732

Керосин

2735

Масло минеральное нефтяное

2754

Углеводороды С12-С19

2908

Пыль неорганическая: 70-20 %

2920

Пыль меховая

3620

Диоксины

Эти таблицы демонстрируют бесполезность примерно 90 % отчетной информа-

ции по выбросам с точки зрения контроля выделения токсичных и дурнопахнущих со-

единений, характерных для ОС ГСВ.

И наоборот, вещества, измеряемые при контроле выбросов, даже при методиче-

ски правильном пробоотборе (например, в Санкт-Петербурге и в Москве - сероводород

и меркаптаны, а также фенол и аммиак), в недостаточной степени характеризуют пол-

ный спектр выбросов (общее количество выделяемых из выбросов ОС веществ, обла-

дающих запахом - до 150).

131

Стоит отметить, что определение фактора, вызывающего запах, зачастую пред-

ставляет ряд трудностей. Химические и физические характеристики вещества не позво-

ляют предсказывать его способность вызывать запах. Для наиболее распространённых

пахучих веществ установлены зависимости между концентрацией того или иного веще-

ства и интенсивностью воспринимаемого человеком запаха, однако коэффициенты

сильно варьируются в зависимости от вещества. Пороговые значения восприятия за-

паха, т.е. такие концентрации пахучих веществ в воздухе, при превышении которых че-

ловек способен почувствовать запах, также сильно варьируются для различных ве-

ществ. 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 паху-

чими веществами не происходит никаких химических взаимодействий. Если же одо-

ранты реагируют между собой, ситуация усложняется ещё больше. Помимо этого, нема-

ловажную 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 кон-

центрацию запаха в целом.

Образование дурнопахнущих веществ (одорантов) на сооружениях канализации

происходит в жидкой фазе в результате протекания анаэробных (гнилостных) процес-

сов. Выделение этих веществ в воздушную среду происходит в результате их улетучи-

вания из жидкой фазы. Согласно закону Генри, равновесная концентрация одоранта в

воздухе пропорциональна его концентрации в жидкости, причем коэффициент пропор-

циональности определяется природой одоранта.

Летучесть дурнопахнущих веществ в соответствии с характерными для них значе-

ниями коэффициента k соотносится следующим образом: метилмеркаптан: сероводо-

род: аммиак: летучие жирные кислоты = 650000:54000:100:1. Значения ПДК и пороги об-

наружения запаха некоторых дурнопахнущих веществ приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Значения ПДК и пороги обнаружения запаха некоторых дурнопахнущих

веществ

ПДК, мкг/м³

Порог запаха,

Летучие вещества

мкг/м³

Рабочая зона

Селитебная зона

Сероводород

10 000

Аммиак

20 000

200

32 000

Метилмеркаптан

800

0,05

0,4

132

ПДК, мкг/м³

Порог запаха,

Летучие вещества

Рабочая зона

Селитебная зона

мкг/м³

Диметилсульфид

50 000

2,5

Пропионовая кислота

2000

61 000

Масляная кислота

10 000

400

Наряду с веществами, перечисленными в таблице 3.3, существенный вклад в

наличие у выбросов неприятного запаха вносят такие азотистые циклические соедине-

ния, 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 обла-

дают 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 ольфактометри-

ческие методики. В ольфактометрии используются следующие ключевые понятия, опре-

делённые европейским стандартом EN 13725 и ГОСТ 32673-2014 [39]:

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 м³ нейтрального газа при стандартных условиях (101,3 кПа; 293 К) образу-

ется концентрация 40 ppb, или 0,040 мкмоль/моль;

европейская единица запаха - такое количество пахучего вещества (паху-

чих веществ), котороепри разбавлении в 1 м³ нейтрального газа при стандартных усло-

виях (101,3 кПа; 293 К), вызывает у экспертной комиссии физиологический отклик, экви-

валентный отклику, вызываемому одной европейской эталонной массой запаха (EROM),

разбавленной 1 м³ нейтрального газа при стандартных условиях (101,3 кПа; 293 К);

единица запаха - это количество (смеси) одорантов в одном кубическом

метре пахучего газа (при температуре 293 К и давлении 101,3 кПа) при достижении по-

рога выявления экспертной комиссии;

порог выявления - значение разбавления, при котором вероятность выяв-

ления запаха в условиях исследования составляет 50 %;

концентрация запаха - это число европейских единиц запаха на кубиче-

ский метр газа при стандартных условиях (101,3 кПа; 293 К).

133

В ольфактометрии запах оценивается через конкретную количественную характе-

ристику - концентрацию запаха в воздухе. Она показывает, во сколько раз первона-

чально отобранная проба пахучего воздуха должна быть разбавлена до достижения по-

рога выявления, т. е. до того, когда вероятность ощущения запаха человеком будет при-

ближена к 50 %. Такой подход позволяет охарактеризовать качество воздуха без при-

вязки к конкретным загрязняющим веществам, исключительно через физиологическое

восприятие экспертной комиссии.

Более того, ГОСТ 32673-2014 предполагает возможность установления нормати-

вов выбросов в единицах запаха. Такой подход наиболее целесообразен для предприя-

тий, которые не превышают предельно-допустимые выбросы по загрязняющим веще-

ствам, но при этом получают жалобы от жителей близлежащих населённых пунктах и

желают достичь консенсуса с ними.

Большой объём проведенных исследований по корреляции запахов и концентра-

ций 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 использо-

ваться 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 № 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 зна-

чения всех веществ, входящих в группу.

Для ГСВ, поступающих на ОС, существует некоторая корреляция между величи-

нами 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 ве-

ществ в бытовых СВ, основанной на жизнедеятельности человека. Наибольшая взаимо-

связь 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

134

5 сут для БПК5), а также в более высокой точности. С учетом этой корреляции за рубе-

жом величину ХПК в ряде случаев используют вместо БПК5 (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 определя-

ется различными процессами на ОС, корреляция между этими веществами еще ниже,

чем для входящего потока. Глубина процесса полной биологической очистки с нитрифи-

кацией (БО, БН) может быть достаточно хорошо охарактеризована показателем концен-

трации 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 (ПДКрыбхоз), ПДК которых соотносится как 450:20:1, не позволяет отказаться от ин-

дивидуального 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 очищен-

ной воде этих ЗВ степень корреляции еще ниже в силу различного характера и интен-

сивности процессов очистки, а также весьма недостаточной изученности процессов уда-

ления илом (для тяжелых металлов).

Невозможно выбрать одно вещество-маркер для техногенных загрязняющих ве-

ществ. Как интегральный может быть использован показатель токсичности (определяе-

мой как кратность разбавления, с различными тест-объектами). Однако данный пара-

метр в российских условиях мало освоен и не должен рассматриваться как обязатель-

ный нормируемый показатель. Тем не менее, он рекомендуется к повсеместному ис-

пользованию, для введения в систему нормирования позднее.

Применительно к микробиологическим загрязнениям подавляющая часть исполь-

зуемых для нормирования показателей (за исключением п. 30 таблицы 3.3) является

не только маркерными, но и индикаторными (т. е. теми, которые характеризуют содер-

жание других подобных показателей, но сами не обладают опасностью). Такие важные

135

показатели, как колиформные бактерии, колифаги и др., относятся не к опасной патоген-

ной микрофлоре, а к микрофлоре естественных выделений человека. Кроме того, реак-

ция различных микроорганизмов на обеззараживающее воздействие не одинакова.

В ряде случаев при использовании хлора при малом содержании индикаторных бакте-

рий 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 малоприме-

нимое. В настоящем справочнике НДТ, в соответствии с Федеральным Законом №225-

ФЗ [8] применяется понятие технологически нормируемых веществ (ТНВ), к которым для

ГСВ отнесены загрязняющие вещества, по которым в разделе 5 установлены техноло-

гические показатели НДТ: взвешенные вещества, БПК5, ХПК, азот аммонийный, азот

нитратов, азот нитритов, фосфора фосфатов. ТНВ для ПСВ перечислены ниже. Не-

сколько 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 загрязнен-

ность очищенных ПСВ другими веществами, менее характерными для стока с селитеб-

ной территории.

Несмотря на разнообразие загрязняющих веществ в ГСВ, перечень, используе-

мый при контроле сточных вод, сбрасываемых подотраслью, для большинства ОС сов-

падает. Он определяется не столько воздействием загрязнений на водный объект,

сколько сложившимся перечнем веществ, применяемым при мониторинге водных объ-

ектов.

В распоряжении Правительства Российской Федерации от 08.07.2015 № 1316-p

«О перечне загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государ-

ственного регулирования в области охраны окружающей среды» [40] содержится пере-

чень веществ, подлежащих мерам государственного регулирования и включающих при-

менительно 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, соответ-

ственно, 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 боль-

136

шинства веществ концентрация была ниже предела измерения, и ни по одному из ве-

ществ измеренное содержание даже на входе на ОС не превышало нескольких процен-

тов 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 (таб-

лица 3.4). Только меньшая часть загрязняющих веществ относится к расчетным, т. е. к

тем, на целевое содержание которых может быть выполнен технологический расчет соору-

жений очистки ГСВ на базе биологического процесса. Эти вещества и относятся к ТНВ.

Остальные загрязняющие вещества, перечисленные в таблице 3.4 (тяжелые ме-

таллы, 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 загряз-

ненности растворенными минеральными веществами (хлориды, сульфаты, общая ми-

нерализация) в справочнике в дальнейшем не принимаются во внимание, так как ме-

тоды их задержания на ОС ГСВ и на ОС ПСВ отсутствуют. Их сброс с очищенными сточ-

ными водами приблизительно соответствует (за вычетом небольшого вхождения в со-

став осадков) входящей нагрузке на ОС. Как правило, эта нагрузка определяется фоно-

вым 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,

БПК5 и фосфор фосфатов, как показатели, на которые возможно эффективное целена-

правленное воздействие при использовании апробированных технологий (см. раздел 4).

Концентрации остальных веществ и показателей не могут быть рассчитаны, а мо-

гут быть лишь спрогнозированы, причем с недостаточно высокой точностью. Причины

этого изложены в подразделе 3.2.

137

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

Статус показателя

Наименование

№

в практике проектирования ОС

Примечания

показателя

ГСВ

Химические показатели

Водородный показа-

Назначаемый

Нормативные требования соблюдаются

тель (pH)

почти для всех технологий. Теоретически

расчет возможен, но на практике не произ-

водится

Температура

Расчетно-назначаемый

Расчет возможен, на практике произво-

дится редко

Растворенный кисло-

Назначаемый (реже - расчет-

Является расчетным, например, когда за-

род

ный)

паса кислорода после аэротенка и есте-

ственной аэрации на последующих ста-

диях очистки оказывается недостаточен

Взвешенные

веще-

Расчетный (ТНВ)

ства¹⁾

БПК5

Расчетный (ТНВ)

БПКполн

Расчетный (псевдорасчетный)

По сути, в расчетах используется вели-

чина БПК5, так как реальные данные хими-

ческого анализа присутствуют именно для

этого показателя, а БПКполн на практике

определяется редко

ХПК

Расчетно-назначаемый (ТНВ)

Теоретически расчет возможен, но на

практике не производится. Смысл показа-

теля для исходной и очищенной ГСВ раз-

личается. Применительно к исходной ГСВ

является аналогом БПК5 и может быть ис-

пользован в расчетах сооружений биоло-

гической очистки.

Применительно к очищенной воде харак-

теризует бионеразлагаемые органические

вещества

Азот аммонийный

Расчетный (ТНВ)

Азот нитритов

Расчетно-назначаемый (ТНВ)

Расчет возможен, но на практике произво-

дится редко

10.

Азот нитратов

Расчетный (ТНВ)

138

Статус показателя

Наименование

№

в практике проектирования ОС

Примечания

показателя

ГСВ

11.

Общий азот

Расчетный

В Российской Федерации не нормируется

в водных объектах. Однако весьма вос-

требован для технологических расчетов

сооружений БОСВ

12.

Фосфор фосфатов

Расчетный (ТНВ)

13.

Общий фосфор

Расчетный

В Российской Федерации не нормируется

в водных объектах. Однако весьма вос-

требован для технологических расчетов

сооружений БОСВ

14.

СПАВ

Назначаемый

Теоретически расчет возможен, но на

практике не производится, в связи с очень

низкой точностью в получаемом в очищен-

ных ГСВ диапазоне концентраций

15.

Нефтепродукты

Назначаемый

То же

16.

Фенолы

Назначаемый

То же

17.

Алюминий

Назначаемый

Методика расчета отсутствует

18.

Медь

Назначаемый

То же

19.

Никель

Назначаемый

То же

20.

Ртуть

Назначаемый

То же

21.

Кадмий

Назначаемый

То же

22.

Хром общий

Назначаемый

То же

23.

Цинк

Назначаемый

То же

24.

Общая минерализация

Назначаемый

Эффект очистки назначается равным 0 %

25.

Сульфаты

Назначаемый

То же

26.

Хлориды

Назначаемый

То же

27.

Сероводород

Назначаемый

Методика расчета отсутствует

Микробиологические показатели

28.

Общие колиформные

Эмпирико-расчетный

Используются эмпирически установлен-

бактерии

ные величины интенсивности обработки,

обеспечивающие требуемые значения

29.

Колифаги (по фагу М²)

Эмпирико-расчетный

То же

30.

Термотолерантные ко-

Эмпирико-расчетный

То же

лиформные бактерии

31.

Фекальные

стрепто-

Эмпирико-расчетный

То же

кокки

32.

Патогенные микроор-

Эмпирико-расчетный

То же

ганизмы

139

Статус показателя

Наименование

№

в практике проектирования ОС

Примечания

показателя

ГСВ

33.

Жизнеспособные яйцаЭмпирико-расчетный

То же

гельминтов (аскарид,

власоглав, токсокар,

фасциол), онкосферы

тениид и жизнеспособ-

ные цисты патогенных

кишечных простейших

34.

Энтерококки и стафил-

Эмпирико-расчетный

То же

лококки

Перечень расчетных показателей загрязняющих веществ применительно к фи-

зико-химическим методам очистки ПСВ существенно уже. При проектировании как рас-

четные показатели используют только взвешенные вещества и нефтепродукты, осталь-

ные показатели - эмпирико-расчетные или назначаемые.

Применительно к использованию маркеров для эмиссий в другие среды суще-

ственно 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 использо-

ваться в качестве маркерных веществ.

В области микробиологических загрязнений индикаторным (не маркерным) пока-

зателем для очищенных сточных вод являются термотолерантные колиформные бакте-

рии (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 виру-

сам и цистам простейших.

Применительно к эмиссиям в атмосферу ситуация описана в подразделе 3.3. Мар-

керным веществом загрязнения воздуха выбросами ОС ГСВ является сероводород.

140

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, эксплуата-

ция которых, согласно информации из анкет, осуществляется надлежащим образом. Из

этой выборки, в свою очередь, приняты во внимание анкеты, данные которых не вызы-

вают выраженных сомнений в соответствии действительности.

В результате проведен анализ по загрязненности сбросов по 200 объектам, ан-

кеты которых прошли предварительный отбор по достаточности и достоверности дан-

ных.

3.2.1.1.1 Взвешенные вещества

Поскольку около 1/3 ОC оснащены сооружениями доочистки, которые представ-

лены в основном зернистыми фильтрами, биореакторами с ершовой загрузкой и биопру-

дами, то для оценки влияния доочистки для станций производительностью менее

100 тыс. м³ в сутки (наиболее репрезентативная выборка) оценивалось качество очистки

по взвешенным веществам для сооружений, имеющих доочистку и работающих без до-

очистки. Эти данные представлены на рисунке 3.1.

Хорошо видно, что в диапазоне от 5 до 20 мг/л распределение взвешенных ве-

ществ в очищенной воде практически совпадает для станций, имеющих доочистку и ра-

ботающих только со вторичными отстойниками.

Для 25 % рассмотренных станции доочистка действительно позволяет получать

очищенную воду с концентрациями взвешенных веществ менее 7 мг/л, что соответ-

ствует хорошо работающим сооружениям доочистки, в остальных случаях существую-

щие 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 соответ-

ствует нормам проектирования в СССР. Т.е. 80 % сооружений производительностью ме-

нее 100 тыс. м³ в сутки достигают проектного качества очистки по взвешенным веще-

ствам.

Более того, 70 % очистных сооружений работают с выносом взвешенных веществ

менее 10 мг/л. Это показывает, что при низкой нагрузке на вторичные отстойники

141

очистка стока величина менее 10 мг/л может достигаться с высокой степенью надежно-

сти. Данный вывод не противоречит закономерностям, используемым при расчете вто-

ричных отстойников.

100

БЕЗ ДООЧИСТКИ

С ДООЧИСТКОЙ

Концентрация взвешенных веществ, мг/л

Рисунок 3.1 - Кумулятивная кривая обеспеченности концентрации взвешенных

веществ для ОС ГСВ с ПП менее 100 тыс. м³/сут

Примечание. Здесь и далее параметр «встречаемость величины показателя» означает,

что, например, на оси Y (оси ординат) для количества Y1 проанализированных объектов вели-

чина данного показателя составляет не более Х1 мг/л (по оси абсцисс). Т. е. из графика на ри-

сунке 3.1 следует, что все 100 % объектов без доочистки имеют содержание взвешенных ве-

ществ 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 Х в диапазоне (X2-X1).

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. м³ в сутки 80 % соору-

жений обеспечивают проектное качество очистки до 15 мг/л и 60 % - менее 10 мг/л. Для

ПП более 300 тыс. м³ в сутки 70 % станций укладываются в проектные 15 мг/л. Эффек-

тивная доочистка наблюдается менее чем в 10 % случаев.

142

3.2.1.1.2 БПК5 и ХПК

От 30 % до 45 % сооружений обеспечивают БПК5 менее 5-6 мг/л, что связано в

основном с существенной недогрузкой сооружений, причем верхнее значение относится

к ОС с ПП менее 100 тыс. м³ 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) обес-

печивается на 85-95 % станций (верхнее значение - также для нижнего диапазона ПП).

Существенно больше разброс данных по ХПК (см.: рисунок 3.2). Основной диапа-

зон величины ХПК, характерный для 50 % случаев, составляет от 30 до 60 мг/л. Однако

в отличие от взвешенных веществ и БПК5 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.

100

110

120

130

140

концентрация мг/л

Рисунок 3.2 - Кумулятивная кривая обеспеченности ХПК для

ОС ГСВ с ПП менее 100 тыс. м³/сут

3.2.1.1.3 Биогенные элементы

Распределение концентраций биогенных элементов (форм азота и фосфора) при-

ведено в таблице 3.5.

143

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

Загрязняющее ве-

Диапазон

Распределение загрязненности по формам

щество

загрязненности,

азота и фосфору фосфатов, %, для ОС с ПП

мг/л

более

100-300 тыс. м³/сут

менее 100 тыс. м³/сут

300 тыс. м³/сут

Менее 1

1-2

Аммонийный азот

2-3

3-10

Более 10

Менее 10

Азот нитратов

10-15

Более 15

Менее 0,1

0,1-0,2

Азот нитритов

0,2-0,5

Более 0,5

Менее 0,5

0,5-1

Фосфор фосфатов

1-1,5

1,5-2,5

Более 2,5

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 денитри-

фикации (10-20 %). Это различие может быть вызвано следующими причинами: нераз-

витой нитрификацией, при которой азот в основном остается в виде аммонийного (5-

15 %), симультанной денитрификацией (см. ниже);

144

- на 15-35 % ОС баланс образования и удаления нитратов приводит к их со-

держанию свыше 15 мг/л;

в) касательно удаления общего азота.

Концентрация общего азота на ОС практически не контролируется (кроме боль-

шей части объектов, на которых реализовано удаление азота). Для оценки эффективно-

сти удаления азота концентрации общего азота были получены из данных анкет следу-

ющим образом:

- входящий общий азот - как 1,25 от концентрации аммонийного азота (п. Свода

правил [8]);

- 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 %.

100

Эффективность удаления, %

а) Для ОС ГСВ с ПП более 300 тыс. м³/сут

145

100

Эффективность удаления, %

б) Для ОС ГСВ с ПП 100-300 тыс. м³/сут

100

Эффективность удаления, %

в) Для ОС ГСВ с ПП менее 100 тыс. м³/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 % проанализирован-

ных случаев;

- выраженное удаление азота (характеризуемое как более 65 %) обеспечивается

на станциях с проектной производительностью:

- более 300 тыс. м³/сут - 25 % ОС (среди них доля с БНД - 20 %);

- 100-300 тыс. м³/сут - 12 % (доля с БНД - 16 %);

- менее 100 тыс. м³/сут - 25 % (доля с БНД - 14 %).

146

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 удале-

ния азота примерно соответствует количеству станций с внедренным процессом денит-

рификации.

Остальные 55-65 % сооружений работают с удалением азота от 35 % до 65 %,

т. е. результатом, который может быть достигнут при самопроизвольной или налажен-

ной 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 ПДКрыбхоз

(0,02 мг/л) как целевое значение ТП БОСВ;

д) касательно содержания фосфатов:

- хотя технологией удаления фосфора оснащено 8-10 % сооружений, концен-

трации 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 перехо-

дом 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 от-

метить, что на многих станциях достигается частичное удаление азота. Следует пред-

положить, что это происходит благодаря наличию зон с низкими концентрациями кисло-

рода. Этому способствуют:

- существенная недогрузка ОС ГСВ по расходу, развившаяся в результате сниже-

ния водопотребления, позволяющая увеличить время контакта сточной воды с активным

илом и позволяющая развиваться процессам нитрификации;

- неудовлетворительное состояние аэрационных систем и невысокие концентра-

ции растворенного кислорода во многих из вышеописанных случаев также приводит к

развитию симультанной (одновременной) денитрификации и снижению общего азота на

147

5-7 мг/л. В ситуациях с невысоким уровнем содержания общего азота и высоким време-

нем пребывания в аэротенках это может приводить к достижению целевых показателей

по соединениям азота. Невысокая нагрузка также позволяет (при своевременном вы-

воде избыточного ила) получать хорошие результаты по БПК5 и взвешенным веществам.

Как правило, в этих ситуациях концентрация азота аммонийного в основном со-

ставляет до 3 мг/л, азота нитратов 8-15, нитритов - менее 0,3 мг/л, содержание фос-

фора 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 нитри-

фикацией 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.

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0,5

1,5

2,5

3,5

Железо

Кадмий

148

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

ПДКрыбхоз, мкг/л /% объ-

Основной диапазон

Основной диапазон кон-

ектов, где они достига-

эффективности

Загрязняю-

центрации в очищенной

ются в очищенной ГСВ /

удаления, % / коли-

щее

воде, мкг/л /количество

Комментарии

кратность превышения

чество

вещество

объектов в этом диапа-

ПДК верхней границы

объектов в этом

зоне, %

основного диапазона

диапазоне, %

Железо

30-300/85

100/20/3

70-99/80

Кадмий

0,02-0,2/83

5/100/-

80-99/74

Медь

2-10/84

1/0/10

70-99/83

Нефтепро-

20-180/90

50/15/3,6

90-99/81

дукты

0,01

Сероводород

0-5/91

99,5-100/75

(отсутствие)/37/500

СПАВ

30-160/84

100/58/1,6

90-98/81

Еще для 33 %

объектов эф-

фективность

Фенолы

0,15-3,5/87

1/29/3,5

96-99,8/45

от 70 % до

95 %, без вы-

раженных мак-

симумов

Цинк

10-50/81

10/6/5

50-96/84

Свинец

0,05-5,5/90

6/100/-

5-85/54

Осталь-

ные 46 % объ-

ектов имеют

эффектив-

ность удале-

ния от 0 % до

100 %,

при

равномерном

распределе-

нии

Марганец

0,5-50/50

10/26/5

70-100/65

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 °C и

их отдельных блоков) и Санкт-Петербурга (5 °C).

151

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

Эффективность удаления загрязняющих веществ, %

Населенный пункт

Никель

Хром

Алюминий

Москва

50/71

85/93

93/97

Санкт-Петербург

40/54

Нет данных

59/80

Перед чертой - минимальное значение; после черты - среднее значение.

Результаты анализа, приведенные в таблицах 3.6, 3.7, позволяют сделать следу-

ющие выводы:

1) для большинства рассматриваемых загрязнений даже основной диапазон раз-

броса 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 ве-

личин 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

ПДКрыбхоз:

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

ПДКрыбхоз;

- по двум веществам - меди и цинку практически ни на одном объекте

ПДКрыбхоз 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 ПДКрыбхоз составляет 15-37 %, т. е. является не-

большой;

- по СПАВ ПДКрыбхоз 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 диа-

пазоне 70-99 %,

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

- для фенолов и цинка достигаются высокие значения, но диапазон весьма раз-

мыт и начинается примерно с 50 %;

152

- для свинца диапазон чрезвычайно размыт, что, однако не имеет практиче-

ского значения, так как все значения находятся ниже ПДКрыбхоз;

- эффективность удаления никеля невелика, средние значения составляют 55-

71 %;

4) для окисляемых техногенных загрязнений удаление происходит наиболее эф-

фективно, что подтверждает теоретические представления по данному вопросу, изло-

женные 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 окисляе-

мых 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 исполь-

зовать эффективность удаления как технологический норматив;

6) в целом можно сделать вывод, что несмотря на то, что все современные техно-

логии очистки ГСВ не рассчитаны на удаление техногенных загрязнений, их удаление

происходит весьма эффективно. Окисляемые загрязнения удаляются примерно на

уровне общих органических загрязнений (по БПК5), а тяжелые металлы - в основном

существенно выше, чем азот и фосфор при обычной технологии биологической очистки;

7) однако концентрации техногенных загрязнений в очищенной воде распределя-

ются случайным образом и мало зависят от концентраций в поступающей воде.

Т. е. этот процесс происходит весьма эффективно, но не может контролироваться служ-

бой 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 эффективно-

сти удаления для техногенных загрязнений представляется невозможным. В практиче-

ской работе по нормированию загрязняющих веществ на основе технологических пока-

зателей НДТ необходимо ограничиться загрязняющими веществами, отнесенными к тех-

нологически нормируемым.

3.2.2 Сбросы сооружений очистки поверхностных сточных вод

Оценка сбросов ПСВ приведена по данным ГУП «Мосводосток» и ГУП «Водоканал

Санкт-Петербурга» в таблицах 3.8 и 3.9.

153

Таблица 3.8 - Энергоэффективность работы ОС ПСВ ГУП «Мосводосток»

Эффективность

Остаточное содержание, мг/л

удаления

№

Тип сооружения

взвешенных

нефтепродук-

ИПКОцтп*

плавающего

веществ

тов

мусора, %

Отстойники (так называемые

100

10-15

1,5-2

21-50

«пруды-отстойники»)

Сооружения камерного типа

100

12-20

3-8

19-46

Песколовки

50-100

10-20

60-120

Щитовые заграждения

40-70

5-10

33-64

Отстойники, оборудованные

100

8-10

1-2

6,6-12

тонкослойными модулями

Отстойники, оборудованные

тонкослойными модулями,

комбинированные с биотехно-

100

8-10

0,1-1

2,1-7

логической очисткой (эйхор-

ния)

Сооружения глубокой очистки

100

2-5

0,05-0,5

0,8-3,5

(ФОС)

Габионные фильтрационные

100

3-7

0,1-1

1,1-6,4

сооружения с биоплато

* См.: 3.2.4

Таблица 3.9 - Эффективность работы ОС ПСВ ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»

Остаточное содержание,

Наименование

Фактическая

сооружения, год

производите

мг/л

Состав ОС

ввода в

льность,

взвешенных

нефтепрод

эксплуатацию

л/сек

веществ

уктов

ОС № 1,

60 л/сек

Решетки, песколовки, торфяные фильтры,

До 2,5

До 0,4

резервуар-аккумулятор, напорные

2005 г.

кварцевые и угольные фильтры, УФО

ОС № 2,

170 л/сек

Горизонтальный отстойник, фильтры с

До 300

До 0,9

синтетической загрузкой

1991 г.

ОС № 3,

80 л/сек

Камера с корзиной, аккумулирующий

10-15

До 0,3

резервуар, пескоотделитель,

2018 г.

нефтеотделитель, УФО

154

Наименование

Фактическая

Остаточное содержание,

сооружения, год

производите

мг/л

Состав ОС

ввода в

льность,

взвешенных

нефтепрод

эксплуатацию

л/сек

веществ

уктов

ОС № 4,

30 15 л/сек

Камера с корзиной, аккумулирующий

До 15

До 0,9

резервуар, отстойник, масло-

2015 г.

нефтесепаратор, безнапорные песчаный

и угольный фильтры. УФО

ОСПС № 5

180 л/сек

Пескоуловитель, коалесцирующие

До 10

До 0,5

фильтры, безнапорные фильтры с

2019 г.

загрузкой из нетканого гидрофобного

сорбента

ОСПС № 6,

15 л/сек

То же

До 10

До 0,5

2019 г.

ОСПС № 7,

160 л/сек

То же

До 100

До 0,5

2019 г.

Основным недостатком прудов-отстойников является то, что они проектировались

для работы в проточном режиме и работают по принципу отстойника-вытеснителя. Эф-

фект задержания взвешенных веществ в таких сооружениях не превышает 20-40 %, эф-

фект 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 автопокры-

шек) и оседает очень медленно. Благодаря существенному содержанию СПАВ (причем

их тем больше, чем выше культура содержания дорожных покрытий) происходит прак-

тически 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 воз-

растает 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 %.

155

Однако последующая эксплуатация этих сооружений представляет значительные труд-

ности. 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 пере-

менном 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 дости-

гается неплохой эффект очистки по сравнению с другими станциями, но имеются боль-

шие проблемы с эксплуатацией полистирольных фильтров.

В ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» эксплуатируется 7 ОС ПСВ, из них - 6 под-

земного 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 рыбо-

хозяйственного назначения даже по ТПО ПСВ.

3.2.3 Интегральная оценка сбросов в водные объекты

Обоснованная в разделе 1 необходимость обеспечения наибольшей эколого-эко-

номической эффективности при переходе на НДТ требует разработки критерия выбора

объектов, нуждающейся в первоочередной модернизации. Для этого необходимо при-

менять систему интегральной оценки качества очищенной воды. В этом качестве удобно

использовать сумму отношений концентраций загрязнений Ci (фактического либо про-

ектного) к целевым технологическим показателям. Этот критериальный параметр ана-

логичен по принципу расчета «показателю антропогенной нагрузки» (ПАН), предложен-

ному 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 опреде-

ленный 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 кон-

троле ОС величины химических загрязнений, как показано в разделах 2 и 4, не являются

156

целью применяемых технологий и не должны приниматься во внимание при расчете

ИПКО.

Для каждой конкретной пробы сточной воды или (по средним данным) для кон-

кретного объекта:

cⁱ

ИПКОцтпi =

cцтпi

ИПКОцтп = (

ⁿ ИПКОi),

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

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

Применительно к задаче интегральной оценки качества сточной воды безразмер-

ный параметр ИПКО удобнее рассматривать не как удельный объемный (ПАН), а как

удельный массовый параметр - насколько данная сточная вода в сумме более загряз-

нена, чем сточная вода с показателями, равными ЦТП.

Значения ПДКрыбхоз являются (применительно к обсуждаемому вопросу) ориенти-

ром для совершенствования технологических процессов. Однако недостижимость либо

труднодостижимость ряда значений ПДКрыбхоз даже по расчетным показателям (БПК,

азот аммонийный и нитритный, фосфор фосфатов - для ГСВ, нефтепродукты - для

ПСВ) делает нецелесообразным использование их для целей технологического ана-

лиза.

Для оценки эмиссий подотрасли целесообразно воспользоваться понятием целе-

вых технологических показателей (ЦТП), реализуемых с использованием НДТ, которая

должна применяться в условиях сброса в наиболее защищаемые водные объекты. Тех-

нологическое обоснование этих величин приведено в разделах 4-5.

В разделе 6 в целях оценки негативного воздействия на водные объекты исполь-

зован критерий ИПКО, рассчитанный как сумма отношений величин Ci к ПДКрыбхоз (Срх),

именуемый ИПКОрх. Для отличия от него вышеописанный критерий далее именуется ИП-

КОцтп.

Значения ЦТП, примененные для расчета ИПКОцтп для ОС ГСВ приведены в таб-

лице 3.10.

157

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

Показатель

Значение Cцтп i, мг/л

Универсальные

Взвешенные вещества

БПК5

ХПК

Азот аммонийных солей (N-NH4)

Азот нитратов (N-NO3)

Азот нитритов (N-NO2)

0,1

Фосфор фосфатов (P-PO4)

0,5

Только для объектов, подпадающих под действие ХЕЛКОМ [8]

или других международных соглашений

Азот общий*

Общий фосфор*

0,5

Значения ЦТП для ОС ПСВ приведены в таблице 3.11.

Таблица 3.11 - Значения ЦТП для ОС ПСВ

Показатель

Значение Cцтп i, мг/л

Взвешенные вещества

Нефтепродукты

0,2

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 рас-

чета, при 7 задействованных показателях при соответствии показателей качества

очистки значениям ЦТП величина ИПКОцтп составит 7,0.

Таблица 3.12 - Основной диапазон содержания загрязняющих веществ, отнесенных к ТП

БОСВ, в очищенной воде, сбрасываемой в водные объекты

Диапазоны концентраций загрязняющих веществ, мг/л

Технологии

Взв. в-ва

БПК5

ХПК⁴⁾

N-NH4

N-NO3

N-NO2

P-PO4

БО ¹

12-20

8-15

30-50

6-25

0-10⁵⁾

0,05-0,4

0,7-3,5

БНЧСД ²

5-10

3-6

30-40

1-2

10-20

0,05-0,4

0,7-3,5

БНД ³

8-15

3-6

30-40

1-2

5-12

0,05-0,2

0,7-3,5

БНДХФ

8-15

3-6

25-35

1-2

5-12

0,05-0,2

0,15-0,8

БНДФ

8-15

3-6

30-40

1-2

5-12

0,05-0,2

0,3-1,0

158

Диапазоны концентраций загрязняющих веществ, мг/л

Технологии

Взв. в-ва

БПК5

ХПК⁴⁾

N-NH4

N-NO3

N-NO2

P-PO4

БНДБХФ

8-15

3-6

25-35

1-2

5-12

0,05-0,2

0,15-0,8

2-5

1-3

В соответствии с результатами, достигнутыми на стадии био-

БФ

5-10

1-3

логической очистки

¹⁾ Нагрузка на ОС с БО близка к проектной, нитрификация менее 50 %.

²⁾ Сооружения БО с нагрузкой на них не выше 60 % от проектной, с развитой нитрификацией и частич-

ной денитрификацией.

³⁾ Для всех технологий, начиная с БН, диапазон значений содержания взвешенных веществ приводятся

для проектной нагрузки по притоку сточных вод.

⁴⁾ В значительной степени зависит от доли и характера сбросов промышленных стоков.

⁵⁾ Для БО и БН характеризует степень нитрификации, для остальных технологий - степень денитрифи-

кации.

Следует учитывать, что не все показатели в одной пробе очищенных сточных вод могут быть одновре-

менно близки к одной из границ диапазонов (верхней или нижней). Так, при высоких значениях аммо-

нийного азота азот нитратов будет по нижней границе диапазона и наоборот.

Таблица 3.13 - Величина интегрального показателя качества очистки ИПКОцтп для различных

технологий очистки ГСВ

Величина ИПКОцтп для диапазона концентраций по таблице 3.12

без доочистки

с доочисткой

Технологии

для минимальных

для максимальных

для минимальных

для максимальных

значений

БО

16,0

47,9

11,6

45,5

БН

8,8

21,7

6,4

20,0

БНД

7,1

18,8

5,8

17,0

БНДХФ

5,9

13,3

4,5

11,5

БНДБФ

6,3

13,8

5,0

12,0

БНДБХФ

5,9

13,3

4,5

11,5

ЦТП

7,0

С учетом приведенных выше данных анализа ситуации на объектах и результатов

расчета ИПКОцтп весьма существенно действие на качество очищенной воды таких фак-

торов снижения сбросов загрязняющих веществ, как недогрузка сооружений, низкокон-

центрированные сточные воды, а также явления симультанной денитрификации.

Обращает на себя внимание близость значений ИПКОцтп для процесса БН (как ре-

зультата проведения БО на ОС с недогрузкой) к показателям современных технологий

(начиная с БНДХФ). Разница величины ИПКОцтп БН и БНДХФ составляет 50-60 %, тогда

как для процессов БО и БНДХФ они различаются в 2,8-3,6 раз.

159

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 до-

очистки - в пределах 1,0-1,8 единиц ИПКОцтп, 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 эффектив-

ности аэрации, не гарантирует стабильного результата. Однако бесспорно, что подоб-

ные объекты не должны становиться приоритетными для реконструкции. Система нор-

мирования должна создавать условия для приоритетной модернизации более проблем-

ных объектов, сбрасывающих существенно более высокие концентрации - объекты с

полной биологической очисткой с ИПКОцтп свыше 30.

На рисунке 3.5 приведен анализ величины ИПКОцтп для трех диапазонов ПП ОС

ГСВ.

100

7,5

10 12,5

15 17,5

20 22,5

25 27,5

30 32,5

ИПКОцтп

а) Для ОС ГСВ с ПП более 300 тыс. м³/сут

160

Расчет показателя ПКОцтп для выборки из 200 объектов позволяет разделить ОС

ГСВ на следующие категории:

- менее 7 - современные ОС, построенные (реконструированные) по техноло-

гиям 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 биологиче-

ской очистки;

- свыше 30 - ОС, работающие плохо.

Расчет ИПКОцтп 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 вы-

бросов присутствуют только для подпроцессов № 1, 16А, 20, 21. Для остальных подпро-

цессов в подавляющем большинстве случаев выбросы происходят с открытой поверх-

ности сооружений.

Ключевым в мировой практике оценки количественного воздействия ОС ГСВ на

атмосферный воздух является понятие скорости эмиссии запаха (СЭЗ), OU/с или OU/ч

и используется для количественной характеристики скорости выделения запаха источ-

ником. В случае площадного (неорганизованного) источника запаха СЭЗ равна произве-

дению удельной СЭЗ единицей площади (OU/м²/с или OU/м²/ч) на площадь источника.

Поскольку равновесная концентрация одоранта в воздухе прямо пропорцио-

нальна его концентрации в воде, существенным параметром является так называемая

способность к эмиссии запаха (ОЕС). ОЕС есть количество запаха, выражаемое в OU/м³

жидкости, которое может быть извлечено из кубометра жидкости в стандартных усло-

виях.

Различные технологические жидкости, находящиеся в открытых сооружениях,

значительно отличаются друг от друга по способности к эмиссии запаха. Данные по за-

мерам способности к эмиссии запаха различных технологических жидкостей очистных

сооружений [18] приведены в таблице 3.15. Данные по измерению удельных СЭЗ от раз-

личных технологических сооружений ОС ГСВ (по [19]) приведены в таблице 3.16.

162

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

жидкостей очистных сооружений

Значение, тыс. OUE/м³

Жидкость

среднее

максимальное

Сточная вода на входе на очистные сооружения

418

Иловая вода от сырого осадка

2000

10 700

Избыточный ил

Иловая вода от обезвоживания стабилизированного осадка

110

254

Таблица 3.15 - Данные по измерению удельных СЭЗ от различных технологических

сооружений ОС ГСВ

Удельная СЭЗ, тыс. OUE /м²ч

Сооружение

средняя

максимальная

Усреднитель

26,2

Подводящий канал исходной сточной воды

1,4

46,6

Решетки

5,2

332

Аэрируемая песколовка

3,2

730

Песковая площадка

1,1

3,9

Первичный отстойник: поверхность

2,3

394

Первичный отстойник: водослив

7,7

73,6

Аэротенк (аэробная зона)

0,51

65,1

Аэротенк (зона денитрификации)

0,73

14,5

Аэротенк (анаэробная зона - зона удаления фосфора)

1,5

22,7

Емкость преацидификации сточной воды

65,8

Вторичный отстойник (поверхность)

0,65

5,8

Фильтры доочистки

0,5

4,9

Уплотнитель осадка первичных отстойников

6,7

238

Уплотнитель избыточного ила

1,5

12,4

Площадка складирования обезвоженного осадка

2,5

104

По интенсивности выделения дурнопахнущих веществ все подпроцессы, с учетом

данных таблицы 3.16, можно разделить на следующие четыре группы (таблица 3.17).

163

Таблица 3.16 - Классификация подпроцессов, использующих открытые поверхности, по

интенсивности выделения дурнопахнущих веществ

Группы

по интенсивности

Подпроцессы

выделения

дурнопахнущих веществ

Наиболее интенсивное выделение

№ 2. Удаление оседающих грубых примесей (песка).

№ 4. Аккумулирование сточных вод.

№ 12А. В части уплотнения осадка первичных отстойников или

смеси осадков.

Преацидификация осадка первичных отстойников.

№ 15. Уплотнение стабилизированных жидких осадков (после сбра-

живания)

Интенсивное выделение

№ 1. Открытые каналы вне зданий.

№ 5. Осаждение взвешенных веществ (осветление, первичное от-

стаивание).

№ 6А. Обработка в биореакторах биологической очистки (биофиль-

тры).

№ 12А. В части уплотнения избыточного активного ила.

№ 14А. Аэробная стабилизация жидких осадков.

№ 16 А. Механическое обезвоживание осадков (в части складиро-

вания нестабилизированного обезвоженного осадка).

№ 16Б. Подсушка осадка на иловых площадках.

№ 17 Дополнительная выдержка осадков в естественных условиях

Существенное выделение

№ 3А. Обработка песка на песковых площадках.

№ 6Б. Обработка в биореакторах биологической очистки (аэро-

тенки).

№ 15. Уплотнение стабилизированных жидких осадков (после

аэробной стабилизации).

№ 18. Компостирование обезвоженных осадков

Небольшое выделение

№ 8. Отделение очищенной воды от биомассы, вынесенной из био-

реактора.

№ 9. Доочистка.

№ 11. Обеззараживание очищенной воды

На интенсивность выделения дурнопахнущих веществ от ОС ГСВ влияют техно-

логические факторы, перечисленные в таблице 3.18.

164

Таблица 3.17 - Технологические факторы, влиящие на интенсивность выделения

дурнопахнущих веществ от ОС ГСВ

Факторы, увеличивающие интенсивность

Факторы, снижающие интенсивность

выделения дурнопахнущих веществ

Поступление сточных вод по самотечным коллек-

Подача сточных вод на ОС по напорным трубопро-

торам большой протяженности

водам¹⁾

Низкий проток сточных вод (по отношению к про-

Высокий приток сточных вод (по отношению к про-

ектному)

Высокая загрязненность сточных вод органиче-

Низкая загрязненность сточных вод органическими

скими соединениями

соединениями

Высокая загрязненность сточных вод сульфатами

Низкая загрязненность сточных вод сульфатами

(в большинстве случаев - природный фон в воде)

Использование аэрируемых песколовок

Использование других типов песколовок

Наличие песковых площадок

Механическая отмывка песка

Наличие первичных отстойников

Отсутствие первичных отстойников (может быть

целесообразно только в технологиях с удалением

азота и фосфора)

Несвоевременное удаление корки с поверхности

Надлежащая эксплуатация первичных отстойников

первичных отстойников

(либо их отсутствие)

Наличие в технологической схеме сооружений

Отсутствие подпроцесса ацидофикации

ацидофикации осадка первичных отстойников

Наличие анаэробных зон в аэротенках (технология

Отсутствие анаэробных зон в аэротенках

биологического удаления фосфора)

Неудовлетворительная аэрация, наличие застой-

Хорошая аэрация в аэротенках

ных зон

Недостаточная аэрация имеющихся аэробных ста-

Надлежащая аэрация аэробных стабилизаторов

билизаторов с подачей в них осадка первичных от-

(либо их отсутствие)

стойников и избыточного активного ила

Сбраживание осадка при высокой нагрузке на ме-

Сбраживание осадка при низкой нагрузке на ме-

тантенки, нарушение технологического режима

тантенки, надлежащее поддержание режима

сбраживания

Сброс биогаза метантенков без утилизации и сжи-

Надлежащая утилизация биогаза

гания на свече (нерегламентное действие)

Наличие уплотнителей сброженного осадка

Непосредственная подача сброженного осадка на

обезвоживание

Наличие иловых площадок

Механическое обезвоживание осадка

165

Факторы, увеличивающие интенсивность

Факторы, снижающие интенсивность

выделения дурнопахнущих веществ

Накопление нестабилизированного осадка на тер-

Быстрый вывоз (или дальнейшая обработка) ста-

ритории ОС

билизированного осадка либо использование тех-

нологий стабилизации осадка

Наличие сооружений термической сушки осадка

Отсутствие сооружений термической сушки либо

при недостаточной очистке выбросов

надлежащая очистка выбросов

¹⁾ Данный фактор может действовать и противоположно, за счет того, что при напорной пере-

качке летучие вещества под давлением растворены в сточной воде, а после разгрузки в приемную ка-

меру быстро улетучиваются.

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 дожде-

вого стока органическими веществами выбросы дурнопахнущих веществ и токсичных

веществ с поверхности ОС ПСВ пренебрежимо малы, их нормирование или очистка не-

целесообразны.

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

Код отхода по феде-

Класс

Наименование видов отходов

ральному классификаци-

опасности от-

онному каталогу отходов

хода

Лампы ртутные, ртутно-кварцевые, люминесцентные, утра-

4 71 101 01 52 1

тившие потребительские свойства (ртутные лампы, люминес-

(3533010013011)

центные ртутьсодержащие трубки, отработанные и брак)

166

Код отхода по феде-

Класс

ральному классификаци-

опасности от-

Наименование видов отходов

онному каталогу отходов

хода

Отходы синтетических и полусинтетических масел моторных

4 13 100 01 31

(масла моторные отработанные)

(5410020102033)

Отходы минеральных масел индустриальных (масла инду-

4 06 130 01 31

стриальные отработанные)

(5410020502033)

Отходы синтетических масел компрессорных (масла компрес-

4 13 400 01 31 3

сорные отработанные)

(5410021102033)

Отходы минеральных масел турбинных (масла турбинные от-

4 06 170 01 31 3

работанные)

(5410021202033)

Отходы при обезвреживании коммунальных отходов (зола от

7 47 100 00 00 0

сжигания кека) (золы, шлаки и пыль от топочных установок и

(3130000000000)

от термической обработки отходов (зола от сжигания кека))

Пыль (порошок) от шлифования черных металлов с содержа-

3 61 221 01 42 4

нием металла 50 % и более (пыль (или порошок от шлифова-

(3515036611004)

ния черных металлов (с содержанием металла 50 % и более))

Обтирочный материал, загрязненный нефтью или нефтепро-

дуктами (содержание нефти или нефтепродуктов менее 15 %)

9 19 204 02 60 4

(обтирочный материал, загрязненный маслами (содержание

(5490270101034)

масел менее 15 %))

Сальниковая набивка асбесто-графитовая, промасленная (со-

9 19 202 02 60 4

держание масла менее 15 %) (сальниковая набивка асбесто-

(5490300301034)

графитовая, промасленная (содержание масла менее15 %))

Смет с территории предприятия малоопасный (твердые ком-

7 33 390 01 71 4

мунальные отходы (смет с территории))

(9100000000000)

Мусор от офисных и бытовых помещений организаций несор-

тированный (исключая крупногабаритный) (мусор от бытовых

7 33 100 01 72 4

помещений организаций несортированный (исключая крупно-

(9120040001004)

габаритный))

Отходы при обработке осадков сточных вод (Кек - обезво-

женный осадок после центрифугирования) (отходы (осадки)

7 46 000 00 00 0

при механической и биологической очистке сточных вод

(9430000000000)

(кек - обезвоженный осадок после центрифугирования))

167

Код отхода по феде-

Класс

ральному классификаци-

опасности от-

Наименование видов отходов

онному каталогу отходов

хода

Мусор с защитных решеток хозяйственно-бытовой и сме-

7 22 101 01 71 4

шанной канализации малоопасный

(9430000000000)

Осадок с песколовок при очистке хозяйственно-бытовых и

смешанных сточных вод малоопасный (отходы (осадки) при

7 22 102 01 39 4

механической и биологической очистке сточных вод (песок

(9430000000000)

от очистных сооружений))

Прочие отходы при обработке хозяйственно-бытовых и

смешанных сточных вод (осадки от реагентной очистки

7 22 900 00 00 0

сточных вод) (прочие осадки от реагентной очистки сточ-

(9450000000000)

ных вод (отходы (осадки) от реагентной очистки сточных

вод))

Абразивные круги отработанные, лом отработанных абразив-

4 56 100 01 51 5

ных кругов (абразивные круги отработанные, лом отработан-

(3140430201995)

ных абразивных кругов)

Остатки и огарки стальных сварочных электродов (остатки и

9 19 100 01 20 5

огарки сварочных электродов)

(3512160101995)

Лом и отходы, содержащие незагрязненные черные металлы

4 61 010 01 20 5

в виде изделий, кусков, несортированные (лом черных метал-

(3513010001995)

лов несортированный)

Стружка черных металлов несортированная незагрязненная

3 61 212 03 22 5

(стружка черных металлов незагрязненная)

(3513200001995)

Отходы полиэтиленовой тары незагрязненной (полиэтилено-

4 34 110 04 51 5

вая тара поврежденная)

(5710290313995)

Прочие резиновые изделия, утратившие потребительские

свойства, незагрязненные (резиновые уплотнители) (резино-

4 31 190 00 00 0

вые изделия незагрязненные, потерявшие потребительские

(5750010113005)

свойства)

Пищевые отходы кухонь и организаций общественного пита-

7 36 100 01 30 5

ния, несортированные (пищевые отходы кухонь и организаций

(9120100100005)

общественного питания, несортированные)

168

Как видно из таблицы 3.19, из 22 поименованных в ней видов отходов только 4

(выделены курсивом) являются технологическими. Объем и перечень нетехнологиче-

ских 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 нор-

мирования.

Образование технологических отходов на объектах ОС ГСВ количественно опре-

деляется воздействием следующих основных групп факторов:

1. Отнесение осадков сточных вод к продукции

Осадки, обработанные тем или иным способом с целью подготовки к использова-

нию 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 продук-

ции, являются побочной продукцией.

2. Отнесение осадков к отходам

В соответствии с № 458-ФЗ «Об отходах производства и потребления» [24] (ста-

тья 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 ста-

дии обработки, предусмотренные проектной и технической документацией, не преду-

сматривающей получение из них вторичной продукции, отгружаемой потребителю, либо

не получившие применения как удобрение, рекультивант или иное, в соответствии с вы-

шеупомянутыми документами. Таким образом, эти осадки относятся к отходам произ-

водства и потребления.

Осадок после промежуточных стадий обработки не подлежит удалению с терри-

торий очистных сооружений, не классифицируется как «отход производства и потребле-

ния».

169

Осадки, не используемые в качестве побочной продукции или не соответствую-

щие требованиям вышеуказанной нормативной документации, удаляемые за пределы

технологических сооружений и размещаемые на полигонах ТБО, полигонах промышлен-

ных отходов и специализированных полигонах, относятся к отходам производства и по-

требления. Класс опасности устанавливается в соответствии «Критериями отнесения

опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды» [25] и в боль-

шинстве ОС ГСВ относится к IV-V классу опасности для окружающей среды.

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 БПК). Чем

выше загрязненность и глубже очистка, тем больше масса сухого вещества осадка;

- удельная нагрузка на сооружения биологической очистки по органическим ве-

ществам (чем ниже нагрузка, тем ниже образование избыточного активного ила);

- использование реагентов для осаждения фосфатов (увеличивают массу из-

быточного активного ила).

4. Наличие и эффективность работы сооружений по стабилизации осадка (сни-

жают 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 техноло-

гий, существенно влияющих на это количество, приведен в таблицах 3.19 и 3.20.

170

Таблица 3.19 - Фактический диапазон количества образующихся грубых отходов

Технология

Количество, м³/10⁶ м³ сточной воды*

Подпроцесс № 1. Выделение плавающих грубых примесей

(процеживание)

5-35

Подпроцесс № 1-1.

Обработка (отмывка и обезвоживание) грубых примесей, за-

держанных на решетках

3-25

Подпроцесс

№ 2. Удаление оседающих грубых примесей

(песка)

10-100

Подпроцесс № 3. Обработка песка

7-80

Таблица 3.20 - Расчетный диапазон количества образующегося осадка сточных вод

Технология

Масса осадков, кг сухого вещества/кг фактической влажности, на 1000 м³ сточной

биологической

воды*, при использовании технологий обработки осадка

очистки

Без стабилизации

АС

МС

СЖ***

+МО

+МО + ТС

+МО**

+МО + ТС

+МО**

+МО + ТС

БО

215/1075

215/239

182/909

182/202

152/759

152/169

65/90

БН

195/975

195/217

166/831

166/185

140/701

140/156

64/89

БНД

195/975

195/217

166/831

166/185

140/701

140/156

64/89

БНДХФ

230/1150

230/256

201/1006

201/224

175/875

175/194

99/137

БНДБФ

210/1050

210/233

180/900

180/200

153/763

153/170

74/102

БНДБХФ

220/1100

220/244

190/952

190/212

164/818

164/182

86/119

* По расчету для данных по загрязненности сточных вод, приведенных в таблице 1.3, по технологии

без первичного осветления. Для сточных вод с другой загрязненностью и в других условиях данные будут

отличаться.

** Масса фактической влажности приведена при содержании сухого вещества в кеке 20 %.

*** При содержании сухого вещества 72 %, определяемом технологической целесообразностью

транспортировки и перегрузки золы.

Таким образом, количество образующихся осадков определяется разнонаправ-

ленными факторами, что не позволяет осуществлять технологическое нормирование

этих эмиссий.

Неприемлемость нормирования количества осадков, как отходов, имеет под со-

бой и более глубокие основания, нежели большой диапазон их возможных объемов.

171

Подходы к процессу очистки как к обработке сточных вод с целью, в том числе мини-

мального образования осадка как отхода, подлежащего удалению, являются устарев-

шими. Современный, энергоресурсный, подход (ЭРП) к очистке (точнее - обработке)

сточных вод ориентирует относиться к ней как к процессу концентрирования и утилиза-

ции составляющих ее химических веществ и элементов, имеющих энергетическую, удоб-

рительную и иную ценность, а также тепловой энергии самих сточных вод [26]. Этот под-

ход основывается как на понимании конечности природных ресурсов (нефть, фосфаты),

так и на устойчивом росте стоимости ресурсов, произошедшем в последние два десяти-

летия.

С точки зрения ЭРП, чем больше выделено из сточной воды ее составляющих

(органическое вещество, азот, фосфор), тем больше веществ может быть утилизиро-

вано 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 веще-

стве 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 поступле-

нием 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 обезвожи-

вание осадков. Таким образом, количество отходов ПСВ по сухому веществу не подле-

жит нормированию. Необходимо нормировать содержание сухого вещества в фактиче-

ской массе отходов.

172

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, подразделя-

ются 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 подпро-

цессов 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, обеззара-

живание очищенных вод (при попадании в дождевую канализацию хозяйственно-бы-

товых сточных вод, либо ненадлежащем состоянии территорий водосбора);

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

Определение НДТ производилось с точки зрения полноты решения вышеперечис-

ленных 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.

173

С учетом проблем отрасли не менее важным, чем определение самих НДТ, явля-

ется 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 определе-

ние 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 соответствую-

щей 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 эксплуатиро-

ваться в оптимальных, устойчивых условиях и при успешной реализации имеет ограни-

ченный диапазон показателей качества очистки.

Важно понимать, что более 95 % всех ситуаций реконструкции существующих

и строительства новых ОС реализуются в существующих населенных пунктах и отно-

сятся 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 объ-

ектах. Применение оптимального уровня НДТ никоим образом не может означать уве-

личения 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 оотношению к редакции 2015 г., накоп-

лен существенно больший опыт разработки проектов, включающих в себя решения по

внедрению НДТ, в том числе в наиболее важной части процесса - собственно техноло-

гии биологической очистки. Важно отметить, что данный опыт:

174



в полной мере подтвердил выбор технологий, относимых к НДТ (практиче-

ски все решения в данных проектах соответствуют НДТ). При проектировании новых со-

оружений 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 суще-

ствующих 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 имееется достаточ-

ного места для размещения новых сооружений, либо это сопряжено с очень дорогосто-

ящими работами по прокладке новых каналов и других коммуникаций в условиях дей-

ствующих 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 дру-

гих ИТС) активно применяется система двойного нормирования: более жесткие норма-

тивы для вновь создаваемого объекта и менее жесткие - для существующих. Вышеука-

занный накопленный опыт применения ИТС10 показал, что нет оснований противопо-

ставлять 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 указа-

нием необходимости расчетного обоснования.

Основные технологии, которые могут рассматриваться как НДТ для ГСВ (в том

числе удовлетворяющие критерию наличия 2 и более внедрений на территории Россий-

ской Федерации), обеспечивают качество очистки в трех диапазонах ИПКО:



наименьшая величина ИПКОцтп (4,5-7) обеспечивается группой технологий

с удалением азота и фосфора: БНДФ, БНДФ-А, БНДХФ, БНДБХФ, дополненной доочист-

кой;



ИПКОцтп у этих же технологий, БНДФ, БНДФ-А, БНДХФ, БНДБХФ, но без до-

очистки, 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;

175



по своим показателям следующая по росту значения ИПКОцтп - технология

БНД, которая может быть применена только в отсутствие требований к удалению фос-

фора. Для водных объектов, для которых по соображениям сохранения продуктивности

экологической системы и сохранения базы для рыбного промысла, может быть востре-

бована технология, не предусматривающая удаления как фосфора, так и азота.

Такими образом, возможная вариативность условий сброса в водные объекты вы-

текает из набора апробированных технологий (групп технологий), которыми располагает

отрасль. Несмотря на большое разнообразие местных условий в водных объектах, воз-

можности учета условий сброса для объектов производительностью свыше

20 тыс. м³/сут сводятся к четырем уровням экологической эффективности технологий,

которые могут быть применены.

Для меньших расходов сточных вод (менее 20 тыс. м³/сут) в связи с их меньшей

экологической опасностью, а также с условиями применения технологий выбор НДТ рас-

ширен, с отнесением к ним технологий БО, БН, технологий естественной и физико-хими-

ческой очистки.

Для оптимизации расходования инвестиций на создание (реконструкцию) ОС для

целей перехода подотрасли на НДТ в соотвествии с Федеральным законом № 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 утвер-

ждены постановлением Правительства РФ от 26 октября 2019 г. № 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, допускаю-

щие применение биологической очистки без глубокого удаления азота и фосфора.

176

Основные технологии, которые могут рассматриваться как НДТ для ПСВ (в том

числе удовлетворяющие критерию 2 и более внедрений), обеспечивают качество

очистки в трех диапазонах ИПКОцтп:



наименьшая величина ИПКОцтп (до 3,5) обеспечивается группой техноло-

гий, 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 катего-

рии А;



выше ИПКОцтп у технологических схем, включающих в себя отстойники (в

том числе тонкослойные), с последующими фильтрами, либо флотационные сооруже-

ния, или габионные сооружения, дополненные биотехнологическими подпроцессами

либо использованием реагентной обработки (ИПКОцтп до 7), и иные сочетания поимен-

нованных подпроцессов. Эти технологии следует применять при сбросах в водные объ-

екты категории Б;



несколько худшее качество очистки обеспечивается у тонкослойных отстой-

ников без применения биологической доочистки (ИПКОцтп до 12). Эту технологию сле-

дует 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 соответ-

ствии с перечнем технологий, указанных в разделе 2. Кроме общего описания, прове-

дена оценка технологий по степени воздействия на другие компоненты окружающей

среды и потребления ресурсов. Оценены условия применения технологий и факторы,

влияющие на их реализацию.

177

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 использу-

ется подпроцесс биологической очистки в аэротенках, с использованием в качестве до-

очистки фильтров различных конструкций, либо без доочистки.

Каждый из нижеописанных вариантов технологий биологической очистки вклю-

чает в себя целый ряд технологий, известных под индивидуальными названиями. При-

веденное 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 при-

менительно к илоразделению во вторичных отстойниках. Широко применяемые за рубе-

жом циклические реакторы (также известные как SBR) отличаются от системы аэротенк-

отстойник лишь конструктивными особенностями исполнения и более широкими воз-

можностями 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 рассматрива-

ются.

Использование мембранного илоразделения существенно улучшает значения

ряда технологических показателей (взвешенные вещества, БПК5), а также повышает

надежность достижения минимальных значений других показателей, прежде всего, фос-

фора 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 нор-

мирования, все технологии, которые способны обеспечить показатели, не превышаю-

щие показатели НДТ, также относятся к НДТ.

178

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, отделя-

емый в сооружениях илоотделения. Для поддержания биохимического процесса окисле-

ния аэротенки аэрируются с помощью самых разнообразных пневматических, механи-

ческих или гидравлических систем. В результате процессов аэрации происходит раство-

рение в иловой смеси кислорода воздуха и его потребление микроорганизмами ила.

В результате технологического процесса происходит сорбция на иле и окисление (пол-

ное либо частичное) органических загрязнений, как растворенных, так и взвешенных.

Окисляемые органические соединения трансформируются в углекислоту и воду. В ре-

зультате питания и деления микроорганизмов активного ила, а также сорбции ими за-

грязняющих веществ, происходит прирост активного ила.

В подавляющем большинстве применений предусмотрена регенерация возврат-

ного 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 доста-

точного времени пребывания в аэротенках развиваются также дополнительные про-

цессы 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 БПК5.

Наряду с удалением органических загрязнений, определяемых по БПК5, удаляет,

благодаря физико-химическим взаимодействиям, значительную часть тяжелых метал-

лов. Также окисляет многие специфические техногенные загрязнители, такие как нефте-

продукты, 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 уста-

ревшим. Технология может рассматриваться как НДТ только для ОС с сверхмалой про-

изводительностью, как оказывающих малое негативное воздействие, и нуждающихся в

простых и эффективных методах.

179

Межсредовые воздействия

Значительная часть органических соединений не окисляется, а трансформиру-

ется в прирост активного ила, увеличивая его концентрацию в сооружении. Соответ-

ственно, необходимо выводить избыточный активный ил (после сооружений илоотделе-

ния), обрабатывать его и размещать в окружающей среде.

Особенностью технологии является высокая энергоемкость процесса растворе-

ния 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 со-

единений 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 ис-

пользовании предварительного, либо последующего удаления фосфора с помощью ре-

агентов, а также последующего удаления соединений азота с использованием дополни-

тельного 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 реали-

зации 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 БПК5 до 20-40 мг/л и негативным влиянием на соору-

жения илоотделения.

На ряде объектов технология применяется с использованием загрузочного мате-

риала для иммобилизации биомассы в аэротенках.

При использовании загрузочного материала он может быть размещен в сооруже-

нии следующими основными способами: в виде самонесущих блоков (непосредственно

на днище либо на поддерживающих каркасах), в виде полотнищ, волокнистых материа-

лов и т. п., размещаемых на каркасах, в виде плавающей загрузки.

180

Такой вариант более стабилен в условиях залповых сбросов загрязняющих ве-

ществ, позволяет повысить производительность сооружений.

Недостатками являются существенные капитальные вложения на приобретение

загрузочного материала и его размещение в аэротенке, а также сложности с его регене-

рацией (известны случаи обрушения под весом биопленки недостаточно прочной за-

грузки). Использование загрузки, кроме плоскостной (как в аэротенке, так и в затоплен-

ных 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 био-

логической 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 пол-

ной биологической очистке. Является сочетанием в одном сооружении двух микробио-

логических процессов:



аэробное окисление органических загрязнений растворенным кислородом;



аэробное окисление аммонийного азота до нитратов (нитрификация) и нит-

ритов.

Процесс нитрификации развивается как продолжение полной биологической

очистки, в том числе самопроизвольно, при необходимом увеличении времени пребы-

вания сточной воды в аэротенках (в том числе при отказе от регенерации возвратного

ила и задействовании этих объемов для очистки сточной воды) и достаточном количе-

стве растворенного кислорода (не менее 1 мг/л в тех зонах, где происходит нитрифика-

ция). В подавляющем большинстве ситуаций данный процесс не был предусмотрен про-

ектом, а развился по описанным причинам.

Несмотря на внешнюю идентичность с полной биологической очисткой, процесс

нитрификации ГСВ существенно отличается от нее. Для его эффективного протекания

181

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 не-

обходимый 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 pH и, в свою оче-

редь, 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 вли-

яния 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 де-

нитрификации. 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 макси-

мально глубокое удаление органических загрязнений, определяемых по БПК5 (до 2-

3 мг/л) и специфических техногенных веществ (нефтепродукты, СПАВ, фенолы), а также

сероводород.

182

Все остальные преимущества для окружающей среды тождественны полной био-

логической очистке.

Экологические преимущества однозначно свидетельствуют в пользу применения

данной технологии как временной меры до реконструкции ОС с внедрением НДТ. Не ре-

комендуется как технология, которая должна внедряться путем реконструкции аэротен-

ков, 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 реконструк-

ции ОС начиная с небольших следует использовать более экологически эффективные

технологии.

На малых ОС технология может рассматриваться как НДТ, учитывая их незначи-

тельный вклад в загрязнение водных объектов и не столь существенное влияние фак-

тора 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 фос-

фора метод применим в следующих условиях:



на сверхмалых - небольших ОС, в зависимости от категории водного объ-

екта;



при проведении последующего удаления нитратов с использованием до-

полнительного источника органики для процесса денитрификации, что формирует суще-

ственные дополнительные финансовые затраты и экологическую нагрузку в виде по-

требления реагентов и увеличения количества твердых отходов (в России не применя-

ется);



при использовании предварительного либо последующего удаления фос-

фора с помощью реагентов.

183

Факторы, влияющие на возможность реализации

Наряду с полной биологической очисткой, один из наиболее простых методов

очистки коммунальных СВ, не требующий для своей реализации сложного оборудова-

ния 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 си-

стемы.

Высокая (наиболее высокая из всех технологий биологической очистки) потреб-

ность 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 низ-

кой 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 БПК5 до 20-40 мг/л и негативным влиянием на соору-

жения илоотделения. При сбросе определенных токсикантов, а также в результате пе-

рерывов в подаче электроэнергии более чем на 15 ч возможно ухудшение процесса нит-

рификации.

Аналогично технологии полной биологической очистки находит применение опция

применения загрузочного материала для иммобилизации биомассы в аэротенках, повы-

шающая стабильность процесса.

Его характеристики аналогичны. Для реализации в условиях нитрификации суще-

ственно, 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 сло-

жившихся обстоятельств работают по данной технологии.

184

«Карусельная нитри-денитрификация». На примере демонстрационной линии на

Курьяновских ОС (Москва), 1995-1998 годы, 40 тыс. м³/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 (FеСlз);

заштрихованная часть - зона переменной аэрации

в) «Карусельная» нитри-денитрификация

Вариант технологии симультанной нитри-денитрификации (Люберецкие ОС,

Москва, 60 тыс. м³/сут)

1 - зона симультанного процесса (концентрация O2 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

186

Конструктивно осуществляется в аэротенках прямоугольной формы, куда посту-

пает сточная вода и возвратный активный ил, отделяемый в сооружениях илоотделения.

Может также быть реализован как циклический процесс, с осуществлением последова-

тельно биохимических процессов и отставания ила в едином сооружении (в России име-

ются единичные объекты с циклическими реакторами.

Технология основана на использовании в одном сооружении трех микробиологи-

ческих процессов:

- аэробное окисление органических загрязнений растворенным кислородом;

- аэробное окисление аммонийного азота до нитратов (нитрификация);

- аноксидное окисление органических загрязнений кислородом нитратов, с восста-

новлением нитратного азота до молекулярного (денитрификация).

Условием проведения денитрификации является отсутствие в иловой смеси в те-

чение необходимого времени растворенного кислорода либо очень малая его концен-

трация (до 0,5 мг/л) при одновременном присутствии органических веществ. Для прове-

дения двух групп процессов, характеризующихся разными потребностями в растворен-

ном кислороде, используют следующие основные приемы:

- физическое разделение процессов путем выделения специальных зон нитрифи-

кации и денитрификации (зоны N и D);

- разделение процессов во времени в одном и том же объеме сооружения. Ис-

пользуется частичное разделение во времени, при этом фазы нитрификации и денитри-

фикации повторяются многократно;

- комбинированное использование физического и временного разделения процес-

сов;

- одновременное, когда весь процесс очистки проводится при невысоких значе-

ниях концентрации растворенного кислорода (до 1 мг/л).

Бактерии, осуществляющие нитрификацию и денитрификацию, существуют в еди-

ной иловой смеси, функционируя в соответствующих зонах (временных интервалах)

либо в единой зоне с промежуточными условиями. Обязательным условием деятельно-

сти бактерий-денитрификаторов является наличие органического вещества, которое они

могут потреблять в процессе восстановления нитратов, для которого необходимо окис-

ление связанным кислородом углерода и водорода.

Для обеспечения такой возможности при использовании различных зон применя-

ется такой технологический прием, как рециркуляция между зонами. Необходимость

187

этого обусловлена тем, что процесс нитрификации происходит тогда, когда почти все

органические загрязнения удалены.

В схемах с зональным разделением нитрификации и денитрификации произво-

дится 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 перемеши-

ваться для предотвращения расслоения иловой смеси и для массообмена. Перемеши-

вание на большинстве объектов - с помощью погружных мешалок (оптимальный ме-

тод), 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 таб-

лице 4.1.

Таблица 4.1 - Сравнение технологических схем нитри-денитрификации

Технологическая

Преимущества

Недостатки

схема

Модифицированный

Глубокое удаление аммонийного

Значительный рецикл из зоны нитри-

процесс Лудзака-Эттин-

азота. Не нуждается в автоматиза-

фикации. Малые возможности для из-

гера (МЛЭ)

ции. Простота применения при ре-

менения соотношения зон N и D

конструкции

Ступенчатый

Не требуется внутренний рецикл.

Усложненная схема, содержащая 4-6

процесс

Минимальное время пребывания за

зон. Малые возможности для измене-

счет повышенной концентрации ак-

ния соотношения зон N и D. В коридор-

тивного ила. Возможно достигнуть

ной компоновке высокие затраты на пе-

более эффективного удаления азота

ремешивание узких зон денитрифика-

и более глубокой нитрификации

ции. Сложно применять при рекон-

струкции

«Карусельный»

Широкие возможности для измене-

Увеличенные затраты на изменение

процесс

ния соотношения зон N и D. Мини-

строительных конструкций при рекон-

мальные энергозатраты на переме-

струкции

шивание. Уменьшение на 10 % за-

трат на аэрацию

188

Технологическая

Преимущества

Недостатки

схема

Периодический

Максимальная простота конструкции

Увеличенные затраты на аэрационную

процесс

(может быть использован единый

систему. Требует автоматизации. При

объем и схема циклического реак-

небольшом

времени

обработки

тора (SBR-реактора). Максимальные

воды возможно повышенное содержа-

возможности для управления про-

ние аммонийного азота в очищенной

цессом

воде (реактор-смеситель)

Симультанный

Те же. Минимальные затраты на

Те же. Несколько увеличенный объем

процесс

аэрацию (работа при пониженной

сооружения. Потенциальные проблемы

концентрации растворенного кисло-

со вспуханием ила

рода). Возможно глубокое удаление

общего азота

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 нор-

мируют 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 % энер-

гии, пошедшей на нитрификацию, потом используется для окисления органических за-

грязнений 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.

189

Технология, как правило, не требует дополнительного источника органики для

процесса денитрификации. Для ОС в России неизвестны случаи с применением внеш-

него 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 использо-

вания 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 - анало-

гичны 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 -заклю-

чительная 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 эффектив-

ности потребления кислорода.

Тем не менее при реконструкции существующих объектов, по проекту имеющих

процесс БО, часто достигают снижение потребления электроэнергии по следующим при-

чинам:

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

- реконструкция с переводом на БНД сопровождается заменой старых неэффек-

тивных систем аэрации, что дает сокращение затрат воздуха до двух раз.

Референц-объекты по технологии БНД приведены в таблице 4.2.

190

Таблица 4.2 - Референц-объекты по технологии БНД

Проектная производи-

Среднегодовое со-

тельность /

Технология

держание

Эффективность

Объекты

фактическая нагрузка,

нитри- и денитрификации

загрязнений в очи-

удаления, %

тыс. м³/сут (год, за кото-

щенной воде, мг/л

рый приведены данные)

N-NH4 0,33

Модифицированный про-

N-NO3 9,2

цесс Лудзака-Эттингера

ОС № 1

100/56 (2018 г)

Nобщ - 70

N-NO2 0,05

(МЛЭ)

Р-РО4 3,45

N-NH4 2,3

«Карусельный»

N-NO3 13,1

ОС № 2

160/88* (2018 г.)

Nобщ - 45-50

процесс

N-NO2 0,2

Р-РО4 1,9

Примечание. Сбор анкет по ОС проводился Бюро НДТ на условиях анонимности. Названия ОС, ука-

занных в настоящем справочнике здесь и далее, имеются в Бюро НДТ. Названия указаны в тех случаях,

когда информация по ОС взята из открытых источников.

* Фактическое время пребывания в аэротенках 12,5 ч.

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 (приме-

нительно 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 отстой-

никами, а также перед фильтрами доочистки.

Используются коагулянты, так как удаление фосфора происходит в основном пу-

тем 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

191

существенно возрастает относительно обычных значений, когда нужно обеспечить мак-

симальную глубину удаления. Оптимальная остаточная концентрация 0,5-0,7 мг/л, воз-

можно 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 тех-

нологией БНД обеспечивает настолько глубокую очистку ГСВ, насколько она может быть

достигнута в одностадийном сооружении биологической очистки с гравитационным ило-

разделением.

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 эксплуа-

тационных затрат (см.: раздел 6), и в первую очередь по следующим статьям:

- на приобретение реагентов;

- на обработку, перекачку, обезвоживание, вывозку и размещение дополнитель-

ного количества осадка (5-20 %, в зависимости от количества удаляемого фосфора и

массы основного прироста избыточного активного ила), образующегося за счет включе-

ния гидроксида железа или алюминия в его сухое вещество;

- на эксплуатацию узла хранения реагента, приготовления и дозирования его рас-

твора.

Химический осадок вытесняет часть активной биомассы из ила. Увеличение коли-

чества избыточного ила приводит к снижению возраста ила и требует для сохранения

того же количества органического вещества ила (для гарантированного проведения нит-

рификации) увеличения объемов аэротенков пропорционально дополнительному при-

росту сухого вещества осадка (см. выше).

На ОС ГСВ с анаэробной стабилизацией осадка дополнительная нагрузка по био-

неразлагаемому осадку на метантенки снижает их эффективность.

Также ухудшаются свойства осадка, получаемого при такой технологии, при ис-

пользовании как удобрения.

Референц-объекты, на которых применены технологии БНДХФ, приведены в таб-

лице 4.3.

192

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ СИСТЕМ ВОДООТВЕДЕНИЯ ПОСЕЛЕНИЙ, ГОРОДСКИХ ОКРУГОВ (ИТС 10-2019) - часть 3