Опыт АО «Мосводоканал» по применению газоочистного оборудования на сооружениях канализации
В АО «Мосводоканал» активно внедряются технологии дезодорации газовоздушных выбросов от сооружений канализации. На предприятии проведена промышленная апробация различных типов оборудования для газоочистки, в ходе которой проводился подбор оптимальных режимов его эксплуатации и мониторинг выбросов дурно пахнущих веществ на источниках с установленным газоочистным оборудованием. На очистных сооружениях хорошо зарекомендовало себя оборудование с технологией обеззараживания воздуха ультрафиолетовым облучением с последующей доочисткой активированным углем. На канализационных насосных станциях малой производительности и с небольшой концентрацией сероводорода может применяться оборудование адсорберного типа с угольной загрузкой.
Ключевые слова: АО «Мосводоканал», сооружения канализации, газо-воздушные выбросы, дезодорация.
Загрязнение воздушного бассейна является одним из факторов, влияющих на ухудшение состояния среды обитания в современных городах. К основным источникам загрязнения относится автотранспорт и крупные предприятия энергетики. Однако выбросы загрязняющих веществ происходят и на предприятиях городского хозяйства, занимающихся очисткой канализационных стоков. Неприятные запахи выделяются от точечных источников, таких как канализационные насосные станции, вентиляционные вытяжки каналов и коллекторов. Через крышки люков и камер, а также из вентиляционных коробов и вытяжек в окружающую среду проникает сероводород (Н2S), аммиак, органические метил/этилмеркаптаны, фенол, формальдегид и другие дурно пахнущие загрязняющие вещества. Проблема запахов стоит и на очистных сооружениях, где связана с большими площадями открытых емкостных источников.
По мере повышения требований к санитарно-эпидемиологической и экологической обстановке проживания жителей современного города, все большее внимание уделяется не только безопасности воздушной среды, но и присутствию в ней веществ, формирующих неприятные запахи даже при концентрациях, не представляющих угрозу для здо= ровья человека.
В целях решения этой проблемы специалисты АО «Мосводоканала» активно занимаются поиском и промышленной апробацией различных методов газоочистки [1, 2]. Был изучен достаточно богатый зарубежный опыт в данной области, по результатам работы выбраны наилучшие доступные технологи газоочистки. В соответствии с постановлением правительства Москвы №176 от 14 марта 2006 года №176-ПП «О развитии систем водоснабжения и канализации города Москвы на период до 2020 года», СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов», СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения», на предприятии разработана «Программа по удалению запахов от сооружений канализации», предусматривающая мероприятия по минимизации выделения дурно пахнущих веществ.
Приоритетными направлениями программы являются:
1. Инженерно-технические мероприятия, в том числе модернизация и/или реконструкция сооружений очистки сточных вод и обработки осадка, предусматривающая перекрытие открытых емкостных сооружений с установкой системы сбора и очистки вентиляционных выбросов.
2. Усиление контроля за деятельностью абонентов в части соблюдения нормативов, установленных «Правилами холодного водоснабжения и водоотведения», недопущение несанкционированных сбросов загрязняющих веществ в городскую систему канализации.
3. Оснащение канализационных насосных станций, колодцев и вентиляционных камер, вытяжных систем, расположенных на городских канализационных каналах и коллекторах, газоочистным оборудованием.
В рамках данной статьи последнее направление будет рассмотрено более подробно.
Для определения возможности использования современного оборудования для газоочистки оборудования на сооружениях канализации проводились эксплуатационные испытания, в ходе которых проверялась эффективность работы оборудования и степени очистки газовоздушных смесей вентиляционных систем канализационных сооружений, проводился подбор оптимальных режимов эксплуатации оборудования и мониторинг выбросов дурно пахнущих веществ на источниках с установленным газоочистным оборудованием.
Оборудование для адсорбционной очистки
Одним из самых распространенных средств защиты воздушного бассейна от загрязнений является адсорбционный метод. Так, применение в качестве сорбента активированного угля обеспечивает устранение практически всех запахов и значительное улучшение технологических показателей воздушных выбросов.
Однако при использовании активированного угля или других адсорбентов необходимо удаление адсорбированного вещества и регенерация адсорбента. Данного недостатка, по заявлению производителей, лишена система дезодорации Uni-Adsorber (компания Unitechnics, Германия). Устранение запахов происходит благодаря наличию в фильтрующем материале микроорганизмов, производящих биохимическую деструкцию органических и неорганических загрязняющих соединений. Результатом деструкции является образование безвредных и не обладающих запахом веществ. В системе используется фильтрующий материал с саморегенерацией, очистка проводится один раз в год промывкой водой. В АО «Мосводоканал» проведены испытания системы дезодорации Uni-Adsorber Basic, предназначенной для удаления запахов от канализационных камер и колодцев. Фильтры были установлены в горловины колодцев. Оборудование показало высокую эффективность, в настоящее время закупается и устанавливается на объектах Мосводоканала.
Система удаления неприятных запахов была применена при реконструкции системы вентиляции, нацеленной на сокращение запахов в непосредственной близости от канализационной насосной станции, находящейся в центре города. В связи с окончанием строительства, расположенного рядом со станцией жилого дома, ожидалось увеличение ее мощности, и специфический запах в зоне расположения КНС создавал дискомфортные условия для жителей.
При реконструкции использована установка производства ОАО «НИИОГАЗ», состоящая из двух параллельно работающих адсорберов «АТС-1200» (рис. 1), заполненных импрегнированным гранулированным активированным углем марки «АУ-644». Такой активированный уголь практически полностью поглощает все компоненты, которые могут присутствовать в отходящих газах, в том числе формальдегид, аммиак, сероводород, меркаптаны, органические соединения.
При нормальной эксплуатации оборудования в течение 12-18 мес. не требуется никакого обслуживания, а далее происходит плановая замена угольной загрузки «АУ-644». Адсорбер показал достаточно высокую эффективность работы по сероводороду - до 98,2%. В результате очистки воздуха в районе насосной станции произошло сокращение концентрации сероводорода на 90%, содержание Н2S в воздухе на границе санитарной защитной зоны составляет 0,008 мг/м3, т.е. не превышает ПДК.
В ходе испытаний с компанией-производителем данного оборудования проработаны следующие комплектации по производительности: 1000, 1200, 1500, 2500 и 5000 м3/час.
Оборудование производительностью 1500, 2500 и 5000 м3/час разработано в соответствии с техническими требованиями АО «Мосводоканал». Ограничение по применению данного оборудования - концентрация по сероводороду (до 10,0 мг/м3). По результатам эксплуатации адсорберов «АТС» принято решение об их внедрении на других КНС с отработкой оптимальных режимов эксплуатации.
Оборудование, использующее плазменный разряд
В настоящее время на рынке представлено газоочистное оборудование, работа которого основана на плазменно-каталитической очистке воздуха - газоконверторы. На нашем предприятии проведены тестовые промышленные испытания мобильного газоочистного комплекса Strada Factory (производство ООО «Форм-Люкс») (рис. 2). Места установки оборудования - крыша узла процеживания сырого осадка цеха механической очистки воды Курьяновских очистных сооружений (ЦМОВ КОС), помещение здания решеток КОС.
Плазменный разряд используется также в технологии газоочистки с использованием неравновесной низкотемпературной плазмы. Газоочистное оборудование типа «Корона» (ФМКБ «Горизонт») (рис. 3) при очистке вентиляционного воздуха использует процесс орошения водой газоразрядной камеры (промывки), вследствие чего происходит увлажнение воздушных потоков, и образющиеся диоксиды переходят в кислотную составляющую с последующим их удалением со стенок газоразрядной камеры. В АО «Мосводоканал» проведены промышленные испытания мобильной тестовой установки «Корона-З» производительностью 500 м3/час.
Установка тестировалась на разных режимах и сооружениях: грабельное помещение КНС, перекрытая камера 54 распределительного канала поступающей воды на Новолюберецких очистных сооружениях (НЛОС). Были достигнуты неплохие показатели по степени очистки на КНС - около 70% и на очистных сооружениях - более 98%. Замеры проводила независимая аккредитованная химико-аналитическая лаборатория ГПБУ «Мосэкомониторинг». Результаты замеров концентрации сероводорода и степени очистки газоочистного оборудования (ГОО), полученные при проведении эксплуатационных испытаний, представлены в таблице 1.
В настоящее время установлено более 30 единиц газоочистного оборудования «Корона» на разных объектах. Более стабильная работа наблюдается на низковольтных и высоковольтных канализационных насосных станциях, где концентрация сероводорода не превышает более 30,0 мг/м3 при влажности воздуха не более 90%.
Эффективность работы газоочистного оборудования, использующего принципы газоразрядно-каталитической очистки воздуха и низкотемпературной плазмы, при эксплуатации на сооружениях канализации зависит от ряда факторов. Так, при незначительных перепадах энергоснабжения происходит отключение газоочистного оборудования, при превышении влажности свыше 80% наблюдается снижение эффективности работы оборудования с последующим отключением. В результате не обеспечивается бесперебойная работа газоочистного оборудования и, как следствие, снижение степени очистки газовоздушной смеси от сероводорода.
Фотосорбционно-каталитический метод очистки
Фотосорбционно-каталитический метод является одним из наиболее перспективных и динамично развивающихся методов очистки от дурно пахнущих веществ. Суть его состоит в том, что вентиляционные выбросы обрабатываются ультрафиолетовым излучением с длиной волны 185 и 254 нм, что приводит к образованию активных окислительных центров. Процессы трансформации дурно пахнущих веществ идут вначале в объемной части фотореактора, затем выбросы подаются на сорбционн-каталитическую ступень, где недоокисленные компоненты адсорбируются и доокисляются в более медленных процессах активными частицами из газовой фазы. Такая комбинация методов позволяет обеспечить высокую степень очистки при наличии в выбросах широкого спектра дурно пахнущих веществ (сероводород, меркаптаны, аммиак и др.). Устройства достаточно компактны, не нуждаются в воде и химических реагентах. Поэтому данная технология является наиболее перспективной для очистных сооружений, где образуются большие объемы вентиляционных выбросов (расходы свыше 5 м3/час).
Двухстадийная обработка очищаемого газо-воздушного потока была применена при реконструкции сооружений НКОС. На первичных отстойниках было установлено оборудование Neutralox (Германия) (рис. 4) производительностью 10,0 тыс. м3/час, степень очистки составляла от 98,2% до 99,8%.
Одним из разработчиков фотокаталитических установок является НПО «ЛИТ». Реализация пилотного проекта с применением данного метода осуществлена на Люберецких очистных сооружениях. Опытно-промышленные испытания комплекса «ВЕНТЛИТ» (МСД=10000) производительностью 10 тыс. м3/час проводились в грабельном отделении насосной станции №5 в цехе механической очистки осадка (рис. 5). Для очистки вентиляционных выбросов старого здания решеток цеха механической очистки воды запущен в эксплуатацию комплекс «ВЕНТЛИТ» производительностью 40 тыс. м3/ч (четыре установки МСД=10000).
Положительные результаты испытаний позволили расширить сотрудничество Мосводоканала и НПО «ЛИТ». В настоящее время смонтировано и запущено в эксплуатацию 6 комплексов по очистке воздуха. Ультрафиолетовые системы газоочистки установлены в «горячих» точках очистных сооружений, надежно защищая воздушный бассейн от загрязнения. Комплексы полностью удаляют дурно пахнущие вещества, в очищенном воздухе сероводород и летучие органические соединения практически отсутствуют. По данным инструментально-лабораторного контроля эффективность очистки от загрязняющих веществ при работе газоочистных установок «ВЕНТЛИТ» составила: по сероводороду - до 100%, по аммиаку - 78% и по меркаптанам - 83%. После запуска систем газоочистки количество жалоб жителей ближайших районов по сравнению с 2014 годом уменьшилось более чем в два раза.
С целью дальнейшего улучшения санитарно-эпидемиологической обстановки в жилых массивах, расположенных рядом с территориями сооружений московской канализации, в период 2016-2018 гг. на московских очистных сооружениях планируется установить 15 единиц газоочистных установок производства НПО «ЛИТ» общей производительностью 119 тыс. м3/час. Общее планируемое количество установок очистки газа к 2019 году составит 25 ед. общей производительностью 199 тыс. м3/час.
Заключение
Сложность подбора оборудования для газоочистки на сооружениях канализации обусловлена тем, что вентиляционный воздух характеризуется залповой нестабильной концентрацией по сероводороду, большой влажностью и дисперсными включениями. На очистных сооружениях хорошо зарекомендовало себя оборудование со смешанной технологией: обеззараживание воздуха ультрафиолетовым облучением с последующей доочисткой активированным углем (установки производства НПО «ЛИТ»). На канализационных насосных станциях малой производительности (до 5 тыс. м3/час по вентиляции) и с небольшой концентрацией сероводорода (до 10 мг/м3) может применяться оборудование адсорберного типа с угольной загрузкой, при более высокой концентрации сероводорода предпочтительно оборудование со смешанной технологией (таблица 2).
Experience of Mosvodokanal JSC on application of gas cleaning equipment at sewerage facilities
In the JSC «Mosvodokanal» the technologies of deodorization of gas-air emissions from sewage facilities are actively introduced. The industrial approbation of various types of equipment for gas cleaning was carried out, during which selection was made of optimal modes of its operation and monitoring of emissions of foul-smelling substances on sources with installed gas cleaning equipment. At the treatment facilities, the equipment with the technology of air disinfection with ultraviolet irradiation followed by additional treatment with activated carbon has proved to be successful. At sewer pumping stations of low capacity and with a low concentration of hydrogen sulphide, adsorption type equipment with coal loading can be used.
Keywords: JSC «Mosvodokanal», sewage facilities, gas-air emissions, deodorization.
Kozlov Mikhail Nikolaevich, Head of Department of Advanced Equipment and Technologies, «Mosvodokanal» JSC Build. 4, 38 Andropova Avenue, 115487, Moscow, Russian Federation. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Kireev Yuri Petrovich, Head of Water and Sewerage Network Department of Engineering and Technology Centre, Department of Advanced Equipment and Technologies, «Mosvodokanal» JSC Build. 4, 38 Andropova Avenue, 115487, Moscow, Russian Federation. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Gavrilin Alexandr Mihailovich, Head of Department Engineering and Technology Centre, Department of Advanced Equipment and Technologies, «Mosvodokanal» JSC Build. 4, 38 Andropova Avenue, 115487, Moscow, Russian Federation.
E-mail:Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Dorofeev Aleksandr Gennadievich, Chief Expert, Wastewater Treatment Department, Engineering and Technology Centre, Department of Advanced Equipment and Technologies, «Mosvodokanal» JSC Build. 4, 38 Andropova Avenue, 115487, Moscow, Russian Federation. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Журнал «Вода Magazine», №12 (124), 2017 г.
