ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ КАНАЛИЗАЦИИ

Организация химико-технологического контроля за работой очистных сооружений

Технологический контроль должен обеспечивать всестороннюю оценку технологической эффективности работы очистных сооружений.

На весь комплекс и каждое сооружение в отдельности составляется технологический паспорт с указанием технических данных, проектной и фактической производительности сооружений. При определении последней необходимо учитывать неизбежность периодического выключения сооружений на профилактический, текущий и капитальный ремонты. Число сооружений, останавливаемых на ремонт, должно увязываться с допустимой перегрузкой сооружений, остающихся в эксплуатации.

Для всесторонней оценки режимов работы очистных сооружений необходимо вести количественный и качественный учет работы не только всего комплекса, но и отдельных сооружений по следующим показателям [34, 35]:

• а) решетки — количество снимаемых отбросов, их влажность, зольность и плотность — не реже I раза в месяц;
• б) песколовки — количество осадка по объему, его плотность, влажность, содержание и фракционный состав песка — не реже I раза в месяц;
• в) первичные отстойники (в том числе двухъярусные) — количество сырого осадка, его влажность, химический состав, количество выносимых взвешенных веществ (по объему и массе), продолжительность пребывания сточной жидкости в отстойнике — не реже I раза в декаду;
• г) аэротенки — БПКполн сточной воды до и после пребывания в аэротенке — не реже I раза в декаду; продолжительность и интенсивность аэрации; количество активного ила, поступающего в аэротенки, и избыточного активного ила, поданного в илоуплот-нитель или на иловые площадки, концентрация, степень рециркуляции и регенерации активного ила, количество воздуха, поданного в аэротенки; содержание растворенного кислорода в воде — 1 раз в смену;
• д) вторичные отстойники — продолжительность отстаивания, величина выноса ила, концентрация рециркулирующего ила — не реже 1 раза в декаду, иловый индекс — 2 раза в декаду;
• е) илоуплотнители — количество, влажность, зольность поступающего и уплотненного ила, продолжительность отстаивания, количество взвешенных веществ в осветленной воде — не реже 1 раза в декаду;
• ж) преаэраторы — доза ила, количество воздуха, время аэрации, эффект задержания — 1 раз в смену;
• з) биокоагуляторы — доза ила, количество воздуха, время пребывания сточной жидкости, содержание взвешенных веществ в поступающей и очищенной воде, количество осадка, его влажность и зольность — 1 раз в смену;
• и) биофильтры — БПКполн, ХПК, количество взвешенных веществ, нагрузка по БПК_ПОли— не реже 1 раза в декаду; температура поступающей и очищенной воды, содержание растворенного кислорода — 1 раз в смену.

К числу показателей, характеризующих работу сооружений по обработке осадков сточных вод, относятся:

• а) для метантенков — количество и температура загружаемого сырого осадка и ила, а также выгружаемого сброженного осадка, количество выделяемого газа и поданного пара — ежедневно; влажность, зольность загружаемого и выгружаемого осадка, температура брожения и химический состав — ежемесячно;
• б) для иловых и песковых площадок — количество и влажность поступающего на площадки и убранного с них осадка, продолжительность сушки, удельное сопротивление, содержание БПКполн и взвешенных веществ в фильтрате (дренажной воде) — не реже 1 раза в декаду;
• в) для иловых прудов — количество иловой воды, БПК и содержание в воде взвешенных веществ — не реже 1 раза в месяц;
• г) для сооружений механического обезвоживания (уплотнения) осадка — количество, влажность и зольность исходного и обезвоженного осадков, количество и содержание взвеси в фильтрате, дозы и расход коагулянта, производительность вакуум-фильтров — 1 раз в смену; БПК_1Ю;1Н дренажной воды — 1 раз в декаду;
• д) для аэробных стабилизаторов осадка — продолжительность и интенсивность аэрации, количество осадков из отстойников и избыточного активного ила, количество воздуха, поданного в стабилизатор; содержание растворенного кислорода — 1 раз в смену;
• е) количество поступающего и уплотненного ила, продолжительность отстаивания (уплотнения), количество взвешенных веществ в БПКполн в осветленной воде — не реже 1 раза в декаду; содержание сухого вещества, зольность, влажность и удельное сопротивление стабилизированного осадка — 1 раз в неделю;
• ж) для сооружений термической сушки осадка — количество, влажность и зольность сырого и высушенного осадка, температура топочных газов на входе и выходе сушильного устройства, расход топлива (абсолютный и на единицу продукции), производительность сушильного аппарата — 1 раз в смену;
• з) для полей фильтрации — нагрузка по воде на 1 га, БПК и содержание в очищенной воде взвешенных веществ, растворенного кислорода, бактериальных загрязнений — не реже 1 раза в декаду;
• и) для прудов — продолжительность пребывания, БПК, количество поступающих и уходящих из пруда взвешенных веществ, количество задержанного осадка и его характеристика — не реже 1 раза в месяц, периодичность чистки прудов.

При дезинфекции сточных вод контролируют дозы и расход хлора (хлорной извести), продолжительность контакта, остаточный хлор и хлоропоглощаемость — по согласованию с местными органами по регулированию использования и охране вод и Государственного санитарного надзора, но не реже 1 раза в смену.

Наилучшие результаты при измерении расходов сточных вод, поступающих на станцию, получаются при использовании лотков с критической глубиной (лотков Паршаля). Расход воды с помощью этих лотков определяют по формуле

<2 = 2,365 ЬН^а,

где 0 — расход воды, м³/с; Ь — ширина лотка, м; Н — глубина слоя воды, м; а — коэффициент, зависящий от ширины лотка.

При измерении расходов воды различными водосливами получают менее точные результаты, поэтому их применяют для измерения расходов воды на отдельных сооружениях и при производстве пусконаладочных работ. В связи с тем что отверстия для впуска воды в отдельные сооружения и на разводящих каналах,

как правило, перекрывают шиберами, наиболее доступным методом является измерение расхода воды при истечении ее из-под щита. При этом методе отверстие между лотком и нижней кромкой будет затопленным и расход вычисляют по формуле

где р — коэффициент расхода, принимаемый равным 0,62; Ь — ширина лотка (щита, шибера), м; # — ускорение свободного падения, м/с²; к — величина открытия щита (шибера), м; Н и #2 — глубина потоков в верхнем и нижнем бьефах, м.

Во всех перечисленных способах измерения расхода воды количество воды есть функция толщины ее слоя Н перед замерным устройством, измеряемой специальными уровнемерами. Наибольшее распространение получили уровнемеры с мембранными дифманометрами типа ДМ в комплекте со вторичным прибором типа ЭПИД, которые обеспечивают автоматическую запись уровня на дисковую диаграмму.

Количество воздуха, газа и пара в напорных трубопроводах очистных сооружений измеряют расходомерами: диафрагмой, соплом или трубой Вентури. Действие таких расходомеров основано на изменении перепадов давлений, создаваемых этими приборами (сужающими устройствами). Мерой расхода является перепад давления, измеряемый до и после сужающего устройства. Естественно, чем больше скорость движения потока измеряемой среды (чем больше расход), тем больше перепад давления.

В общем виде уравнение, по которому рассчитывают расход контролируемой среды, можно записать:

<2 = <шЯ Ж

где а — коэффициент расхода, зависящий от типа сужающего устройства; е — поправочный коэффициент; с1 — диаметр отверстия сужающего устройства, м; Ар — перепад давления, кг с/см²; р — плотность измеряемой среды в рабочих условиях, кг/м³.

На очистных сооружениях канализации измерение расходов жидких сред сужающими устройствами затруднено из-за загрязнения взвесями импульсных трубок приборов, измеряющих давление. В настоящее время контроль жидких сред в напорных трубопроводах на станциях (осадок, активный ил, сточная вода) осуществляется индукционными расходомерами с условным проходом 100—800 мм на расход сточной жидкости до 6300 м³/ч. Преимуществом индукционных расходомеров перед другими измерительными устройствами является отсутствие потерь напора. Они хорошо работают в однородных жидких средах. Однако при резком изменении качества и количества перекачиваемых сред, что имеет место на очистных станциях (неравномерность подачи, попадание и возникновение в трубопроводах газа), точность показаний индукционных расходомеров значительно ухудшается. Кроме того, на внутренних стенках индукционных расходомеров отлагается твердый осадок, который закрывает концы электродов и искажает показание ЭДС. В связи с этим рекомендуется периодически, не реже 1 раза в квартал, очищать внутреннюю поверхность расходомера и проводить его тарировку.

В крайнем случае расход жидких сред (вода, осадок) можно подсчитывать по производительности тарированных насосов. Тарировку насосов нужно проводить регулярно по мерному резервуару.

Количество отбросов, задерживаемых на решетках, определяют путем складирования их в течение суток в мерный контейнер.

Количество осадка {песка), выгружаемого из песколовок, измеряют объемным способом путем откачек в бункер обезвоживания или в специальный мерный лоток.

Количество обезвоженного и высушенного осадка определяют объемным способом путем измерения емкостей и площадок, где эти осадки складируют.

Для измерения количества израсходованного на дезинфекцию хлора применяют дозаторы (хлораторы) различных конструкций, в комплект которых входит ротаметр. Этим прибором можно также измерять расход коагулянтов (исключая известь) в цехе механического обезвоживания осадков и расход гипохлорита натрия при дезинфекции сточных вод. Расход этих коагулянтов можно также определять, используя водосливы с тонкой стенкой, в частности треугольный пропорциональный водослив.

В связи с тем что большинство физико-химических анализов сточной воды и осадков делаются трудоемкими ручными методами и способами, количество мест постоянного контроля должно быть по возможности меньшим [35].

Первой точкой контроля является место, где отбирают пробы сточной воды, поступающей на очистку. Обычно пробы неочищенной сточной воды берут в приемном канале или в камере после решеток. Можно брать пробы и из камеры перед решетками, но в этом случае в пробы попадают очень крупные взвеси, что искажает истинную концентрацию взвешенных веществ.

Второй точкой контроля является место отбора проб осветленной воды после первичных отстойников. Отбираемая проба должна характеризовать состав осветленной воды после всех сооружений механической чистки, а не одного отстойника или одной группы отстойников. К сожалению, во многих случаях такой точки на сооружениях найти не удается, поэтому приходится отбирать пробы одновременно в нескольких точках и составлять среднюю.

Следующую точку контроля устанавливают после аэрационных сооружений или биофильтров. Места отбора проб определяют по тому же принципу, что и для осветленной воды.

Последняя точка контроля для всей очищенной воды находится после вторичных отстойников, перед спуском воды в водоем. При дезинфекции очищенной воды или при наличии сооружений доочистки число мест взятия контрольных проб воды увеличивается.

Согласно существующей методике проведения технологического контроля работы канализационных очистных сооружений отбор проб воды производят с глубины на 0,5 м ниже поверхности зеркала воды.

На небольших и средних очистных станциях в местах контроля целесообразно оборудовать специальные камеры-помещения, где размещают автоматические или механические пробоотборники.

Большое значение для оценки работы сооружений имеет периодичность отбора проб. Как правило, результата одного разового отбора пробы недостаточно, чтобы судить об изменении качества исследуемой среды. Поэтому для контроля за работой очистных сооружений применяют серийный отбор проб. Типичным примером такого отбора проб является круглосуточный отбор проб сточной воды на станциях по мере прохождения ею очистных сооружений. При серийном отборе одновременно каждый час в определенную емкость отбирают пробы поступающей на станцию воды, воды после сооружений механической очистки и после сооружений биологической очистки. Из этих часовых (разовых) проб составляют среднесуточную пробу. Для этого в одну емкость сливают воду из часовых проб либо в равных объемах, либо пропорционально притоку сточной воды на станцию по часам суток. Среднесуточная проба тем точнее, чем меньше интервалы между отдельными разовыми пробами, поэтому наилучший результат получается при автоматическом отборе проб, когда разовые пробы можно отбирать практически любое число раз в сутки.

Несмотря на преимущество серийной смешанной пробы, у нее есть и недостатки. Смешанную пробу нельзя применять для определения компонентов среды, легко подвергающихся изменениям (например, определения растворенного в воде кислорода), и в тех случаях, когда состав среды резко отличается по часам суток (при взаимодействии различных проб изменяется физическое состояние среды).

Объем пробы зависит от числа ее компонентов, которые нужно определить. Например, для полного анализа сточной воды требуется проба объемом около 5 л, а для определения растворенного кислорода достаточно около 100 мл.

На очистных сооружениях пробу, как правило, отбирают в склянки и бутыли из прозрачного, бесцветного, химически стойкого стекла с резиновыми или притертыми стеклянными пробками. Пробы большого объема (более 5 л) отбирают в бутыли, защищенные предохранительными кожухами или плетеными корзинами. Посуда должна быть хорошо вымыта, обезжирена, что достигается применением синтетических моющих средств и последующим обмывом хромовой смесью и дистиллированной водой, и высушена.

В зависимости от целей и задач контроля может быть выполнен полный или сокращенный химический анализ.

При полном химическом анализе сточных вод на различных стадиях очистки определяют температуру, цветность, запах, водородный показатель (pH), прозрачность, массу и объем оседающих и взвешенных веществ, количество плотного остатка с учетом потерь при прокаливании, количество азота (общего, аммонийного, нитратного и нитритного), бихроматную окисляемость (ХПК), биохимическую потребность в кислороде (БПКз и БПКполн), количество растворенного кислорода, хлоридов, сульфатов, фосфатов, тяжелых металлов (железа, меди, хрома, цинка, свинца, никеля и т.д.), фенолов, цианидов, сульфидов, СПАВ, эфирорастворимых веществ, нефтепродуктов, свободного хлора.

Кроме химического анализа сточных вод проводят бактериологический (общее число бактерий сапрофитов, растущих на мясо-пептонном агаре, число бактерий Со//на среде ЭНДО, некоторые формы патогенных микроорганизмов), радиологический (определение радиоактивного фона воды и осадков) и гельминтологический (определение количества яиц гельминтов в воде и осадках на разных стадиях очистки) анализы.

При сокращенном химическом анализе сточных вод на различных стадиях очистки определяют температуру, прозрачность, активную реакцию, количество взвешенных веществ с учетом потерь при прокаливании, БПКз, ХПК, количество растворенного кислорода (для очищенной воды).

Работу песколовок также определяют по количеству и качеству задержанного в них осадка. Но так как количество песка в поступающей воде точно установить невозможно, для оценки работы пользуются характеристикой самого песка, которую определяют в средней пробе не реже 1 раза в месяц. В пробе определяют относительную плотность, влажность (%), зольность (%), содержание песка (%) и производят рассев его по крупности (1, 0,5 и 0,25 мм).

Дополнительно для полной характеристики работы отстойников ежедневно отбирают различные пробы воды (разовые, среднесменные, среднесуточные) до отстойников и после них. В пробах определяют количество взвешенных и оседающих веществ, БПК.5, ХПК, объем и массу осадка. Для правильного установления технологического режима работы отстойников целесообразно также систематически снимать кривую осаждения взвешенных веществ.

Работу отстойников оценивают также и по качеству выгружаемого осадка. Поэтому следует регулярно отбирать пробы осадка, выпускаемого из первичных отстойников. В них определяют влажность, зольность и количества песка.

Сооружения биологической очистки, как правило, последние в технологической цепи обработки воды, поэтому работу этих сооружений контролируют очень тщательно. На отводном канале станции обязательно устанавливают автоматический пробоотборник, позволяющий получать пробы за каждый час. Из этих проб составляют среднесменные, в которых непрерывно (независимо от дня недели) определяют количество взвешенных веществ. Два раза в светлое время суток (утром до 12 ч и вечером примерно в 16 ч) в разовых пробах из отводного канала определяют количество растворенного кислорода. По качественным показателям, в том числе и по БПК.5, станция отчитывается на основании данных декадных среднесуточных проб.

Основными технологическими и расчетными характеристиками работы аэробных биологических окислителей (аэротенки, биофильтры) являются нагрузки по воде и загрязнениям на 1 м³ сооружения и 1 г биоценоза бактерий, простейших и грибов (пленка и ил). Таким образом, в аэротенках помимо контроля за качеством поступающей и очищенной воды необходимо осуществлять контроль за концентрацией ила, его качественным и количественным составом, а также за условиями обитания микроорганизмов. Для контролирования этих параметров определяют концентрацию растворенного кислорода и дозы (концентрации) активного ила в каждом аэротенке, регенераторе и канале — 1 раз в сутки; иловый индекс и динамику осаждения ила — 2 раза в декаду; видовой состав биоценоза — 2 раза в декаду.

Для характеристики активного ила и оценки качества биохимических процессов периодически следует производить анализ потребности активного ила в кислороде (распирометрическим методом) и анализ дегидрогеназной активности в различных точках системы биологической очистки. Один раз в месяц определяют также зольность активного ила, общий азот, фосфор и делают гельминтологический и радиологический анализы. Результаты лабораторных анализов и расчетов сводят в таблицу.

Помимо расчета нагрузки на 1 м³ аэротенка по БПК> (при расчете исходят из концентрации БПКз в поступающей воде) рекомендуется рассчитывать окислительную мощность (по разнице БПК.5 в поступающей и очищенной воде) и скорость окисления (окислительная мощность, отнесенная к 1 ч).

Контроль за работой биофильтров во многом совпадает с контролем за работой аэротенков.

Для оценки работы вторичных отстойников необходимо регулярно (каждый день) определять дозу активного ила, влажность осадка, а также количество выносимых взвешенных веществ. Два основных технологических параметра работы вторичных отстойников — концентрацию активного ила в смеси, поступающей на отстойники, и индекс ила определяют при оценке работы аэротенков. В формах технологического контроля за работой вторичных отстойников указывают также количество возвратного и избыточного активного ила по фактической влажности и по сухому веществу.

Для оценки работы илоуплотнителей и расчета баланса сухого вещества определяют влажность уплотненного ила в среднесменных пробах (за 8 ч), а также количество выносимых взвешенных веществ в сливной воде в среднесуточных пробах (не менее 1 раза в декаду).

Для технологического контроля за сооружениями доочистки сточных вод проводят полный химический анализ поступающей и выходящей воды (1 раз в декаду в среднесуточных пробах). Кроме того, ежесуточно отбирают воду после фильтров и определяют ее прозрачность, 1 раз в декаду определяют количество взвешенных веществ в воде, поступающей на барабанные сетки и выходящей с них, 1 раз в месяц делают анализ воды после промывки барабанных сеток и фильтров, а также состава задержанных на сетках отбросов и затем определяют количество остаточных загрязнений по слоям загрузки на каждом фильтре. При загрузке фильтров устанавливают процентный состав песка различной крупности.

При дезинфекции сточных вод хлором или его соединениями их дозу, необходимую для ведения процесса, определяют периодически, не менее 1 раза в месяц, вычисляя хлорпоглощаемость очищенных сточных вод. Количество остаточного хлора в воде подсчитывают не менее 3 раз в сутки.

Технологический контроль за работой метантенков заключается в определении баланса загружаемого и выгружаемого осадков и основных индикаторных показателей процесса метантенового брожения. Количество и качество загружаемого и выгружаемого осадков устанавливают ежесменным учетом и отбором проб осадка во время его загрузки и выгрузки. В каждой пробе определяют влажность и зольность осадка. Ежесуточно после выполнения такого анализа часть высушенного осадка собирают, затем 1 раз в квартал составляют из этих частей среднюю пробу и анализируют ее на наличие жироподобных веществ, белков и углеводов (геми-и альфацеллюлозы).

Для определения показателей процесса брожения 2 раза в декаду делают анализ иловой жидкости (жидкой фракции) в каждом метантенке и 1 раз в месяц (при нормальной работе) определяют состав выходящего газа. В иловой жидкости определяют содержание летучих жирных кислот, щелочность и количество азота аммонийных солей, в газе — количество метана (вместе с водородом), углекислого газа, азота и кислорода. При нарушении технологического процесса в отдельных метантенках контрольные анализы проводят чаще, а если метантенки имеют большой объем, то пробы берут дополнительно из разных по высоте точек сооружения.

Технологический контроль работы иловых площадок осуществляется по пробам иловой жидкости, взятым из дренажных выпусков или осушительных канав, а также по пробам осадка непосредственно с площадок (из разных точек). Периодичность контроля зависит от размеров площадок и способов подсушки осадка. Анализ иловой жидкости заключается в определении количества взвешенных веществ и БПКо. При анализе осадка определяют его влажность и зольность. Если осадок с иловых площадок используется в качестве сельскохозяйственного удобрения, то желательно периодически выполнять агрохимический анализ осадка.

За цехами механического обезвоживания и сушки осадка нужно установить особо строгий технологический контроль. Это вызвано тем, что работа таких цехов во многом зависит от качества обработки осадка, поступающего на обезвоживающие аппараты^[1] из метантенков и уплотнителей. Так, для нормальной работы обезвоживающих аппаратов необходимо, чтобы влажность уплотненного и промытого осадка не превышала 96%. С другой стороны, вынос взвешенных веществ в фильтрате должен быть не более 1,5 г/л. Для достижения такого эффекта необходимо ежесуточно (несколько раз в смену) контролировать уровень осадка и концентрацию взвешенных веществ в верхней зоне уплотнителя, ежесменно (в средней пробе) определять содержание взвешенных веществ в сливной воде и влажность уплотненного осадка (качество поступающего на уплотнение осадка устанавливают при контроле за работой метантенков).

На обезвоживающих аппаратах и сушилках не реже 2 раз в декаду контролируют качество осадков по влажности, гигроскопической влажности, зольности, содержанию азота, фосфора, железа, меди и хрома. В поступающем осадке определяют также удельное сопротивление фильтрации и степень коагуляции, а в кэке проводят гельминтологический анализ.

В фильтрате обезвоживающих аппаратов контролируют pH, количество взвешенных веществ ВПК, ХПК и количество плотного остатка.

Качество коагулянтов, флокулянтов определяют не менее 1 раза в 5 суток, а также при получении новой партии реагентов перед началом ее использования.

• [1] Вакуум-фильтры, фильтр-прессы, центрифуги и центропрессы.