Опыт внедрения современных систем обеззараживания ультрафиолетовым излучением в Пекине (КНР)
В настоящий момент в КНР активно строятся новые и модернизируются уже существующие очистные сооружения канализации. В начале 2017 года были введены в эксплуатацию очистные сооружения канализации Huai Fang, входящие в состав централизованной системы канализации г. Пекина. Обязательный этап обеззараживания выполнен на базе УФ-технологии. При выборе поставщика оборудования учитывалось наличие сертификата биотестирования, выполненного уполномоченной организацией и подтверждающего эффективность работы оборудования. Использование высокоэффективных амальгамных ламп вертикального расположения позволило сохранить концепцию минимального наземного строительства при сооружении ОСК.
Ключевые слова: сточные воды, обеззараживание, ультрафиолет, биотестирование.
В последнее десятилетие в КНР интенсивно реализуется широкомасштабная программа восстановления экологической природной среды республики, обладающей громадной численностью населения и, как следствие, высокой антропогенной нагрузкой, испытываемой поверхностными водоемами-приемниками промышленных и бытовых сточных вод. Прежде всего, это касается городов с высокой концентрацией населения, численность которых составляет десятки миллионов человек, таких как Пекин, Шанхай, Шэньчжэнь и др.
В рамках программы защиты водной среды в КНР осуществляется крупномасштабное строительство новых и реконструкция действующих очистных сооружений канализации, в технологических схемах которых предусматриваются наиболее современные технические решения, эффективность которых подтверждена мировым опытом.
Проектами предусматриваются как выпуск очищенных и обеззараженных сточных вод в водоемы, так и их повторное использование для полива лесопарковых угодий, дорожных покрытий, в системах мелиорации, а также в системах технического водоснабжения промышленных предприятий.
Одним из важнейших элементов в технологических схемах очистных сооружений канализации является обеззараживание очищенных сточных вод.
Нормативная база
В КНР обеззараживание сточных вод является обязательным и регламентируется государственными нормативами GB 18918-2002 «Discharge standard of pollutants for municipal wastewater treatment plant» («Нормы удаления загрязняющих веществ для городских водоочистE ных станций (городских станций очистки сточных вод)»).
В качестве основной технологии обеззараживания очищенных сточных вод в КНР принята обработка ультрафиолетовым излучением как наиболее эффективная и безопасная для окружающей среды.
В стране разработаны и приняты государственные нормативные документы, такие как стандарт GB/T 19837-2005 «Ultraviolet (UV) disinfecE tion equipment for municipal water and wastewater treatment» («Ультрафиолетовое оборудование для обеззараживания воды городского потребления и сточных вод»), регламентирующие дозы УФ-излучения в канализационных системах различного назначения и основные требования к УФ-оборудованию.
В соответствии с нормативом GB 18918-2002 для повторного использования сточных вод необходимо обеспечение очистки сточных вод до требования Класса А (в том числе содержание ТКБ - менее 100 КОЕ/100мл).
Реализация проекта
В первом квартале 2017 года введена в промышленную эксплуатацию крупная станция обеззараживания очищенных сточных вод УФ-излучением на вновь построенных очистных сооружениях канализации г. Пекина производительностью 600 тыс. м3/сут.
Очистные сооружения WWTP Huai Fang входят в общий комплекс очистки сточных вод централизованной системы промышленно-бытовой канализации столицы КНР. ОСК Huai Fang являются одними из крупнейших очистных сооружений в мире, практически полностью размещенных под землей. Это позволяет минимизировать выбросы в окружающую среду и использовать территорию ОСК в рекреационных целях.
Максимальная производительность очистных сооружений составляет 32500 м3/час.
Очищенные и обеззараженные сточные воды направляются на повторное использование в городской застройке и технических системах промышленных предприятий.
Технологическая схема комплекса очистных сооружений включает в себя сооружения механической и биологической очистки и обеззараживание прошедших очистку сточных вод УФ-излучением.
На станцию обеззараживания поступают очищенные сточные воды с содержанием взвешенных веществ до 5 мг/л.
Требования к качеству обеззараженных сточных вод определяют содержание ТКБ в пределах 100 КОЕ/100 мл.
С учетом ограниченных размеров территории очистных сооружений и жестких требований к потерям напора (определяемых самотечной схемой подачи сточных вод) УФ-станция была запроектирована на основе высокомощных амальгамных ламп низкого давления типа DB-900НО, расположенных вертикально.
Комплект УФ-оборудования, включая УФ-лампы, произведен на предприятии «LIT UV Elektro» - одном из производственных предприятий группы компаний «ЛИТ», расположенном в Германии.
УФ-станция включает в себя шесть каналов, в каждом из которых установлены УФ- модули типа 88MLV-36A900HO-M-G с вертикальным расположением УФ-ламп. В каждом канале располагаются две последовательные секции, состоящие из одного УФ-модуля.
В каждом канале установлена система автоматического поддержания уровня сточных вод на основе регулирующих затворов с электроприводом и ультразвуковых датчиков уровня.
Система управления позволяет обеспечивать автоматическое регулирование мощности УФ-излучения ламп в зависимости от расхода и качества поступающих на обеззараживание сточных вод. Измерение коэффициента УФ-пропускания сточных вод производится автоматически специальными датчиками (тау-метрами).
Каждый УФ-модуль имеет систему механической очистки кварцевых чехлов с пневматическим приводом. Очистка производится в автоматическом режиме.
Использование УФ-модулей с вертикальным расположением ламп позволяет:
- обеспечить максимальную компактность УФ-станции;
- обеспечить минимальные гидравлические потери напора;
- обеспечить максимальную надёжность обеззараживания, что достигается посредством шахматного расположения ламп в модулях, которое создает оптимальные условия для перемешивания и распределения потока воды (рис. 5);
- существенно сократить трудоемкость обслуживания УФ-станции в связи с исключением необходимости выемки УФ-модулей при плановой замене УФ-ламп (один раз в полтора-два года).
В результате контрольного тестирования работающего УФ-оборудования в течение длительного времени выявлено полное соответствие эффективности обеззараживания заявляемым проектным параметрам и нормативным требованиям.
Аналогичная система обеззараживания сточных вод меньшей производительности на основе использования амальгамных ламп низкого давления с вертикальными УФ-модулями успешно эксплуатируется в системе производственно-бытовой канализации г. Пекина на станции WWTP Jiu Xian Qiao уже с 2006 года. При этом очищенные и обеззараженные сточные воды также повторно используются.
Биотестирование оборудования
В связи с важностью и крупными масштабами объекта для ОСК Huai Fang обязательным требованием являлось подтверждение обеспечения и эффективности расчетной дозы УФ-излучения, требуемой для достижения необходимой степени обеззараживания, результатами, полученными в ходе биотестирования УФ-оборудования независимой третьей стороной с предоставлением сертификата. Одним из таких сертификатов является сертификат соответствия требованиям американских стандартов USEPA UVDGM и NWRI. Прохождение УФ-оборудованием сертификации с применением методов биотестирования (то есть испытания УФ-установок в реальных условиях на реальной воде с использованием тестовых микроорганизмов) позволяет обеспечивать высочайшую степень надежности обеззараживания по сравнению с теоретически определяемой расчетной средней дозой по математической модели. Именно поэтому, несмотря на то, что такие требования не являются частью государственных стандартов Китая, для ОСК Huai Fang наличие сертификата биотестирования являлось обязательным условием поставки УФ-оборудования.
Лотковое оборудование производства «ЛИТ» на базе высокоэффективных амальгамных УФ-ламп типа НО в 2013-2014 гг. прошло биотестирование в компании HDR (США), одном из крупнейших американских сертифицирующих центров.
На тестовую площадку был поставлен полноразмерный стальной лоток, в котором были размещены УФ-модули (рис. 7).
В ходе биотестирования на УФ-станцию подавалась очищенная сточная вода после городских ОСК, в которую были добавлены тестовые микроорганизмы с разной чувствительностью к ультрафиолету. Это необходимо в целях получения наиболее полной оценки эффективности тестируемого УФ-оборудования по отношению ко всему спектру микроорганизмов, включая бактерии, вирусы и цисты простейших.
В результате тестовых испытаний УФ-станция показала высокую эффективность в широком диапазоне расходов и качества сточных вод. При этом сертифицированные УФ-дозы полностью соответствовали исходным расчетным значениям.
УФE-оборудование тестировалось с активированной системой регулировки мощности, таким образом, она также является сертифицированной, позволяя гарантированно обеспечить экономию электроэнергии.
Вывод
В г. Пекине, столице КНР, введена в эксплуатацию одна из самых крупных станций УФ-обеззараживания в мире на ОСК Huai Fang производительностью 600 тыс. м3/сут.
Муниципальные сточные воды, прошедшие очистку на ОСК Huai Fang г. Пекина, предназначены для повторного использования в различных целях (полив, технические системы водоснабжения).
На УФ-станции реализованы современные технические решения, основанные на использовании мощных амальгамных ламп низкого давления в вертикальном исполнении, что позволило обеспечить максимальную компактность УФ-станции и исключить непроизводительные расходы ручного труда при замене УФ-ламп.
Конфигурация УФ-станции (расположение и количество УФ-ламп) подбирались на основании биотестирования оборудования третьей специализированной стороной на реальной сточной воде с использованием реальных микроорганизмов. Такой подход позволяет подтвердить эффективность поставляемого оборудования и исключить все погрешности и неточности теоретических расчетов УФ-дозы.
Длительное полномасштабное тестирование в ходе ввода УФ-системы в промышленную эксплуатацию подтвердило правильность выбора оборудования и показало высокую эффективность при достижении нормируемых микробиологических показателей качества очищенных сточных вод.
Experience of implementation of modern UV disinfection systems in Beijing (China)
Now China actively reconstructs and builds new waste water treatment plants. In early 2017, WWTP Huai Fang, part of the centralized sewerage system in Beijing (China), were commissioned. UV technology was used as a manda8 tory disinfection stage. When choosing a supplier of equipment, the presence of a certificate of bioassay carried out by an authorized organization and confirming the efficiency of the equipment operation was taken into account. The usage of high efficient amalgam lamps with vertical arrangement allowed preserving the concept of minimum ground buildings during a construction of WWTP.
Keywords: wastewater, disinfection, ultraviolet, bioassay.
Sergey Kostuchenko - Chairman of the Board, LIT, Moscow, Russia, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Sergey Volkov - Technical Director, LIT, Moscow, Russia, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Andrey Kuzmin - Project Manager, LIT, Moscow Russia, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Evgeniy Lisiy - General Manager, Trade house LIT, Moscow, Russia, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Viktor Ortel - Director, LIT UV Elektro GmbH, Erfurt, Germany, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Denis Davydov - Physics Engineer, LIT UV Elektro GmbH, Erfurt, Germany, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Andrey Tkachev - Deputy for Technology of General Manager, LIT, Moscow, Russia, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Victor Baranov - Head of Technology Department, LIT, Moscow, Russia, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Журнал «Вода Magazine», №5 (117) 2017 г.
