Станция очистки сточных вод Клотен/Опфикон: типичные для Швейцарии очистные сооружения канализации

Очистные сооружения канализации Клотен/Опфикон (Kloten/Opfikon) обслуживают два небольших городка, являясь типичными для Швейцарии. Одновременно они имеет свои особенности, каких нет больше ни у кого в стране. Кроме того, эта станция очистки сточных вод одной из первых в Швейцарии стала работать по системе качества менеджмента ISO 9001, а также системе экологического менеджмента ISO 14001.

Очистные сооружения Клотен/Опфикон находятся в кантоне Бюлах, обслуживают два города: Клотен (Kloten), где проживает чуть более 17 тыс. человек, и Опфикон (Opfikon) с населением около 13 тыс. жителей. Кроме того, станция очистки сточных вод обслуживает крупнейший в Швейцарии международный аэропорт Цюриха - Клотен (Kloten Airport), который ежегодно принимает около 18 млн. пассажиров.

Очистные сооружения, которые были введены в эксплуатацию в 1993 году, рассчитаны на 60 тыс. условных жителей. Через станцию ежегодно проходит около 6 млн. м3 сточных вод, около 16 тыс. м3/сут.

Поступающие на станцию Клотен/Опфикон сточные воды очищаются в механико-биологических сооружениях с использованием осаждения фосфатов, нитрификации, частичной денитрификации и фильтрации. Ил выгнивает в септиктенке, высушивается и затем используется на цементном заводе.

На стадии механической очистки сточные воды проходят через решетки, песколовки и первичные отстойники. На стадии биологической очистки из сточных вод удаляются органические загрязняющие вещества. Ступень фильтрации служит для задержки остаточных хлопьев активного ила. Стадия частичной денитрификации использовалась на станции еще до создания биологической ступени. На сегодняшний день только часть сточных вод проходит здесь предварительную биологическую очистку.

На стадии механической очистки наиболее крупные твердые объекты задерживаются сороудержательными решетками, после чего они промываются, обезвоживаются и затем сжигаются в мусоросжигательной установке. Ежегодный объем остатка на решетке составляет около 73 тонн.

В 2006 году в сточных водах было зафиксировано существенное увеличение доли твердых веществ, что приводило к многочисленным засорам в трубопроводах и в грязевых насосах, предназначенных для перекачки свежих осадков. Как было установлено, из-за того, что расстояние между прутьями решетки составляло 10-15 мм, многие крупные инородные предметы там не задерживались. К тому же сороудержательная установка эксплуатировалась уже 40 лет. В связи с этим было принято решение о замене решеток в обоих подводящих каналах. Монтаж новых решеток в существующий подводящий канал должен был осуществляться без масштабных строительных переделок и при условии сохранения прежней пропускной способности в 500 л/сек. Всем этим критериям отвечала система StepScreen с решетками с расстоянием между прутьями 6 мм. Новые решетки обеспечивают очень хорошую производительность. Количество проходящих через решетку веществ увеличилось примерно на 3 т/мес., соответственно, сократился отсев веществ из фильтр-прессов, прекратилось засорение насосов и трубопроводов. Кроме того, новая герметичная система сороудержания и установленный новый транспортер для перемещения мусора и посторонних предметов позволили уменьшить эмиссию неприятных запахов.

В маслосборнике часть жиров и масел отделяется путем флотации. Эта часть закачивается насосом в метатенк.

В песколовках происходит осаждение песка, ежегодный объем которого составляет 59 т. Затем песок откачивается, осушается и проходит дальнейшую обработку на очистных сооружениях города Вердхельцли (Werdhoelzli). На дно отстойника в процессе первичной очистки оседают другие твердые вещества, такие как фекалии, бумага, пищевые отходы и т.д. Этот осадок перекачивается для дальнейшей переработки на участок обработки ила.

Весной 2007 года на станции были проведены работы по оптимизации блока нитрификации, в результате чего производительность этого блока заметно возросла. Тогда же было установлено новое программное обеспечение для системы регулирования в северном блоке биологической очистки. Режим работы дозатора для пропуска гнилостных вод настраивается теперь в зависимости от нагрузки, а вентиляция функционирует в соответствии с текущими производственными условиями.

Благодаря новой системе регулирования вентиляционный блок существенно лучше обеспечивает требуемые показатели содержания кислорода, что увеличивает эффективность вентиляции. Осенью 2007 года новая технология была внедрена и в южном блоке биологической очистки. В основном блоке биологической очистки были проведены испытания на предельную величину нагрузки: небольшой объем воды подвергался предварительной очистке, а основная ее масса направлялась в основной блок. Такой алгоритм ввода сточных вод в блок очистки легко реализуется именно с использованием новой системы регулирования. В процессе зимней эксплуатации выяснилось, что мощность очистных сооружений может быть увеличена за счет проведения других мероприятий, в частности, повышения производительности вентиляционной системы и более активной обработки сточных вод.

 С 2013 года на станции планируется начать глубокую модернизацию блока биологической очистки с целью повышения его производительности.

Биологически очищенные сточные воды, поступающие из вторичного отстойника, фильтруются через песчаный фильтр на 4-ой ступени очистки. При этом неосажденные хлопья активного ила задерживаются во вторичном отстойнике. Ежегодно задерживается около 12 тонн твердых веществ. Затем очищенные до нормативных показателей сточные воды подаются в водоприемник Глатт (Glatt).

В 2007 году процесс фильтрации был перепрограммирован таким образом, что работают не обязательно сразу все 8 фильтров, а лишь такое их количество, которое соответствует объему притока сточных вод. Таким образом, в сухую погоду эксплуатируется лишь половина фильтров, что сокращает время и ресурсы, необходимые для промывки фильтров. В связи с этим удалось почти в два раза уменьшить расходы на электроэнергию.

В 2007 году были произведены замеры давления на фильтрах. Как оказалось, после 15 лет эксплуатации перепад давлений на фильтрах не увеличился. Это означает, что данные фильтры еще находятся в хорошем состоянии и не имеют отложений, в то время как в других системах и установках уже через несколько лет эксплуатации на фильтрах возникают наслоения и засоры.

Удаление фосфатов из сточных вод производится путем добавления растворенных солей железа в аэротенк, в результате чего растворенный фосфор преобразуется в нерастворимую форму (осаждение фосфатов). Образующиеся фосфаты железа формируют хлопья активного ила и удаляются с избыточным илом из сточных вод. Ежегодный объем удаляемого фосфора составляет 27 тонн. Для осаждения фосфатов применяется сульфат железа-2. По оценкам специалистов станции, сульфат железа является самым подходящим реагентом для данной цели. Ежегодно расходуется 290 тонн сульфата железа.

В процессе очистки сточных вод образуется большое количество ила. Свежий ил забирается из первичного отстойника, ежегодный объем которого составляет примерно 73 тыс. м3, и прокачивается через сито, которое задерживает все грубые примеси. Затем он сгущается в дренажной установке, где удаляется около половины содержащейся в нем воды. Тем самым объем ила сокращается наполовину. Уплотненный свежий ил, объем которого составляет 35 тыс. м3/год, нагревается примерно до 36°C и закачивается в метатенк.

В метатенке уплотненный свежий ил сбраживается в течение примерно 25 сут. При этом так называемые метановые бактерии разлагают органические вещества. В результате, с одной стороны, ил утрачивает свой неприятный запах, а, с другой стороны, бактерии образуют биохимический газ, который имеет такой же состав, что и природный газ. Газ накапливается в газометре. Отсюда его забирают три блочные ТЭЦ, производящие электроэнергию и тепло. Они оснащены газовыми двигателями MWM G 234 V8 с расходом газа 55 м3/ч. Полученная за счет этого электроэнергия позволяет покрывать 26%-27% совокупной потребности станции Клотен/Опфикон в электроэнергии. Тепло используется для отопления зданий и подогревания сапропеля.

В сушилке происходит выпаривание остатка воды из обезвоженного ила. В качестве теплоносителя используется пар с температурой около 130°C. Пар производится в паровых котлах, работающих на мазуте. Испаренная вода охлаждается (конденсируется) очищенными сточными водами и используется для чистки очистных сооружений. Температура сухого очищенного ила на выходе из сушилки составляет примерно 110°C. В охладителе ил охлаждается очищенными сточными водами примерно до 30°C, а затем укладывается в бункер. Конечный продукт, представляющий собой гранулят, содержит 95% твердого вещества. Таким образом, из одного кубического метра свежего ила на выходе получается 30 кг сухого очищенного ила в виде порошка.

Высушенный очищенный ил, объем которого составляет примерно 1,2 тыс. т/год, поставляется на цементный завод в городе Утерзиггенталь (Untersiggental), где используется в качестве топлива - вместе с большим количеством угольной пыли вдувается в топку 70-ти метровой вращающейся трубной печи. Ил имеет теплоту сгорания, равную около 1/3 теплоты сгорания угля. Его применение позволяет снизить использование угля при производстве цемента (при одинаковом выбросе CO2). Негорючие вещества при температуре 1450 °C связываются в цементный клинкер, поэтому их не нужно удалять в виде золы или шлаков, как это имеет место для других способов сжигания.

Эффективность работы очистных сооружений отслеживается работающими в непрерывном режиме анализаторами. Следует отметить, что до 2007 года для автоматического сбора и анализа таких показателей, как количество сточных вод, температура, давление, объемный поток использовалось программное обеспечение с использованием базы данных Access. Однако эта система работала неустойчиво, потому что не могла надежно перерабатывать очень большой объем информации. В связи с этим было приобретено и внедрено программное обеспечение, основанное на применении базы данных SQL. Данное программное обеспечение позволяет осуществить архивацию данных с гораздо большей степенью детализации; кроме того, оно позволяет существенно упростить параметризацию данных и их анализ. Поскольку оптимизация существующих технологических процессов принимает все больший масштаб, становится все более важной проблема своевременного наличия и представления производственных и лабораторных данных.

Кроме того, эффективность работы очистных сооружения в среднем один раз в 5 суток проверяется по результатам лабораторных анализов. Четыре раза в год ведомство по вопросам отходов, воды, энергии и воздуха кантона Бюлах (Das Kantonale Amt fur Abfall, Wasser, Energie und Luft - AWEL) без предварительного уведомления осуществляет на станции отбор проб для контроля.

Материал подготовил Федор Румянцев

Журнал «Вода Magazine», №8 (12), 2008 г.