Дифференцированный подход к компоновке блочно-модульных очистных сооружений на объектах военной инфраструктуры Вооруженных Сил РФ

Отходы и их переработка. Вторичное сырье. Ресурсосбережение

УДК 355.7: 504.4.054

Саркисов С.В., Чистяков А.Э., Мусатов В.И.

Sarkisov S.V., Chistyakov A.E., Musatov V.I.

Дифференцированный подход к компоновке блочно-модульных очистных сооружений на объектах военной инфраструктуры Вооруженных Сил РФ

Differentiated approach to the layout of block-modular treatment facilities at the military infrastructure of the Russian Federation Armed Forces

Аннотация:

Рассмотрены проблемы водопроводно-канализационного хозяйства Министерства обороны Российской Федерации. Авторами разработана технологическая схема блочно-модульной станции очистки сточных вод для объектов Министерства обороны Российской Федерации. Проведен анализ эффективности работы предложенного оборудования на примере очистных сооружений военного городка, расположенного на территории Западного военного округа.

Abstract:

The problems of the Ministry of defense of the Russian Federation water supply and sewerage are considered. The authors developed a technological scheme of block-modular wastewater treatment plant for the objects of the Ministry of defense of the Russian Federation. The analysis of the efficiency of the proposed equipment on the example of treatment facilities of the military camp located in the Western military district.

Ключевые слова: очистные сооружения, модуль, блок, сточные воды.

Key words, sewage dispersal plants, modular, block, sewage.

Известно, что система очистки сточных вод является одной из наиболее важных составляющих инженерного оборудования объектов военной инфраструктуры. Надлежащее и бесперебойное функционирование этих систем является необходимой основой для поддержания боеспособности подразделений Вооруженных Сил, что обуславливает высокую значимость проблемы функционирования канализационного хозяйства Министерства обороны [1].

В настоящее время на объектах Министерства обороны сложилась ситуация, при которой отсутствуют объективные данные о текущем состоянии очистных сооружений. Это связано с

неоднократной передачей функции эксплуатации объектов канализационного хозяйства от одной организации к другой и формализованным подходом при передаче объектов в эксплуатацию.

Современное состояние станций очистки сточных вод объектов военной инфраструктуры характеризуется тем, что имеет место физический и моральный износ технологического оборудования сооружений. Технологический ресурс, надёжность, безопасность, заложенные при проектировании, изготовлении и монтаже, в процессе длительной, а зачастую и сверхнормативной эксплуатации иссякают, а затраты на содержание их в работоспособном состоянии растут. По имеющимся данным, в настоящее время очистные сооружения объектов Министерства обороны имеют наиболее неблагоприятное состояние среди всех объектов коммунального хозяйства. Связано это в первую очередь с отсутствием финансирования данной отрасли, а во вторую с отсутствием должного контроля со стороны эксплуатирующих организаций за качеством работы [2].

Решение указанной проблемы связано с выполнением ряда задач, а именно:

- прекращение прямого сброса неочищенных сточных вод, в том числе ливневых, в водные объекты для снижения негативного воздействия на окружающую среду и улучшения экологической обстановки в районах дислокации воинских частей и соединений;

- модернизация и строительство новых станций очистки сточных вод с внедрением технологий глубокого удаления биогенных элементов, доочистки и обеззараживания сточных вод, что позволит стабильно обеспечивать требуемую степень очистки в соответствии с нормативными требованиями Российского законодательства.

В целом, приоритетным направлением развития водопроводно-канализационного хозяйства в данных условиях является совершенствование технологии очистки сточных вод, реконструкция, модернизация и новое строительство канализационных сооружений, в том числе использование наиболее экологически безопасных и эффективных реагентов для очистки воды, внедрение новых технологий водоочистки [3].

В настоящее время разработана программа модернизации объектов водопроводно-канализационного хозяйства Министерства обороны, в которую включены более 400 канализационных очистных сооружений, 201 канализационная насосная станция и около 2 тысяч километров сетей водоотведения в 81 субъекте Российской Федерации, в том числе в труднодоступных регионах страны. Состав модернизируемого канализационного хозяйства представлен в таблице 1.

Таблица 1

Объекты и сети систем водоотведения военных городков и военных объектов, нуждающиеся в

модернизации

Водоотведение

Статус объектов Очистные сооружения , ед Насосные станции, ед Сети, км

Объекты хозяйства Федерации водопроводно-канализационного Министерства обороны Российской 437 201 2063

Объемы отведения воды на упомянутых объектах водоотведения Министерства обороны составляют около 440 млн. м3/год.

В целях реализации данной программы, очистные сооружения необходимо разделить в зависимости от их проектной производительности на следующие группы:

- более 300 тыс. м3/сут;

- от 100 до 300 тыс. м3/сут;

- от 10 до 100 тыс.м3/сут;

- менее 10 тыс. м3/сут.

На объектах военной инфраструктуры, эксплуатирующих станции очистки сточных вод последней из перечисленных категорий, решением проблемы модернизации может стать применение блочно-модульных очистных сооружений.

Блочно-модульные очистные сооружения выполняются, как правило, в виде блок-контейнеров для различных условий эксплуатации с установленными системами жизнеобеспечения. Их преимуществами являются мобильность, возможность монтажа как в одиночном исполнении, так и в виде блока, соединенного стыковочными модулями, а также сравнительно низкая себестоимость относительно выполнения «классической» компоновки станции очистки сточных вод.

Рассмотрим возможность применения такого оборудования, в предложенной авторами компоновке, на примере очистных сооружений военного городка, расположенного на территории Западного военного округа.

Военный городок расположен на берегу Финского залива, сброс очищенных стоков осуществляется в его акваторию. При возникновении аварийных ситуаций, выходе из строя или при неудовлетворительной работе существующего оборудования очистных сооружений может возникнуть реальная угроза жизнедеятельности ихтиофауны залива, произойти сверхнормативное изменение качества воды в акватории, что повлечёт за собой угрозу выхода из строя систем водоснабжения населенных пунктов, расположенных в районе дислокации военного городка.

Численность потребителей коммунальных услуг и расчетные расходы сточных вод указаны в таблице 2:

Таблица 2

Характеристика сточных вод, поступающих от военного городка

Зона Время работы, ч Численность личного состава, чел. Норма водоотведения, л*чел/cут Расход сточных вод

Qсут. тах м3/сут Qч.max м3/ч Qсек.ср. л/сек

Казарменная 24 1500 250 488 51,2 14,2

Отдельно следует отметить то, что Финский залив, согласно законодательству РФ является заливом второго порядка [3], и относится к рыбохозяйственным водным объектам высшей категории, а также попадает под действие международного законодательства, в частности Хельсинской конвенции от 15 ноября 2007 года [4]. Конвенция регламентирует степень поступающих в акваторию сточных вод (таблица 3):

Таблица 3

Требования по очистке сточных вод, поступающих в Финский залив, предъявляемые Хельсинской конвенцией от 15.11.2007

№ Минимальное Максимальная концентрация

Показатель

п/п снижение на выходе, мг/л

1 Биологическое

потребление 80 % 15

кислорода.

2 Фосфор (Р)общ 80 % 1

3 Азот (К)общ 30 % 35

Хозяйственно-бытовые сточные воды образуются в объёме 488 м3/сутки (таблица 2). Для очистки бытовых стоков указанного объёма и химического состава авторами научно обоснована, разработана и предложена для практической реализации

экспериментальная технологическая схема компоновки блочного модуля для её использования в процессе реконструкции очистных сооружений военном городке, см. рис.1.

План

__тем__

Рис. 1 Схема блока установки очистки хозяйственно - бытовых сточных вод

1- аэротенк, 1.1 - сороулавливающая корзина, 1.2- блок биологической загрузки, 1.3 - система аэрации.

2 - вторичный отстойник, 2.1 - эрлифт рециркуляции активного ила. 3 - блок доочистки и обеззараживания, 3.1- система аэрации блока доочистки, 3.2 - эрлифт отвода активного ила из блока до очистки. 4 - погружной модуль УФ - обеззараживания.

Блочный модуль (рис.1) состоит из установки полной биологической очистки, в составе которой имеется аэротенк, биологическая загрузка с системой аэрации, вторичный отстойник, блок доочистки и погружной модуль ультрафиолетового обеззараживания. К блочному модулю предусматривается технологический павильон для размещения компрессорного оборудования и реагентного хозяйства, который расположен на территории городка. На территории объекта предусмотрен резервуар-усреднитель, который предназначен для равномерной подачи сточных вод на блок очистных сооружений. Сточные воды после усреднителя поступают в аэротенк, где происходит окисление загрязнений активным илом. Подача воздуха в аэротенке предусматривается через систему мелкопузырчатой аэрации от компрессора. Для обеспечения денитрификации в аэротенке предусмотрен блок биологической загрузки [5].

Из аэротенка иловая смесь через переливную перегородку поступает во вторичный отстойник, где происходит седиментация ила. Циркуляцию активного ила из вторичного отстойника в аэротенк осуществляет эрлифт. Откачка избыточного активного ила осуществляется ассенизационной машиной, периодически по мере его накопления, что определяется во время эксплуатации установки. Для интенсификации процессов удаления фосфатов из сточной воды, во вторичный отстойник предусматривается дозирование реагента - коагулянта из установки А12^04)3.

Из вторичного отстойника биологически очищенные сточные воды поступают в блок доочистки, где на поверхности плавающей загрузки образуется биопленка, осуществляющая

завершающий этап окисления органических загрязнений и перевода аммонийного и нитритного азота в нитратный. Для поддержания концентрации растворенного кислорода в блоке, а также для регенерации плавающей загрузки предусматривается подача воздуха через систему аэрации. Отвод осевших частиц биопленки в аэротенк осуществляется при помощи эрлифта. Обеззараживание очищенных сточных вод производится при помощи погружного УФ-модуля, размещаемого в виде трубы. Очищенные и обеззараженные сточные воды поступают в соединительную камеру, а затем самотеком отправляются на сброс в акваторию водоёма [6].

Проведённый авторами анализ возможности использования подобного сооружения в военном городке показал следующие результаты (таблица 4):

Таблица 4

Концентрации загрязнений сточных вод до и после очистки на блочно-модульной установке

Наименование параметра Усредненные значения Выполняются ли

Производительность, м3/сут 488 условия

Концентрации загрязнений Исходная, Очищенная, нормативных

мг/л мг/л документов, регламентирующих сброс

БПКполн 250 3 Да

Взвешенные вещества 220 8 Да

Азот аммонийный 30,4 0,4 Да

Азот нитритов - 0,02 Да

Азот нитратов - 9 Да

Фосфор фосфатный 4 0,2 Да

Размещение сооружений Подземное

Материал корпуса сооружений Стеклопластик

Вывод:

Таким образом, использование предложенной авторами компоновки блока установки очистки хозяйственно-бытовых сточных вод позволит очистить сточные воды, поступающие в Финский залив до требуемых международным рекомендательным документом и российским законодательством концентраций загрязняющих веществ на выходе. Предлагаемое научно обоснованное инженерное решение требует меньших финансовых затрат при реконструкции станции очистки сточных вод [7], в сравнении с существующими аналогами, позволяет автоматизировать процесс эксплуатации комплекта оборудования и повысить комплексную эффективность очистных сооружений используемых на объектах военной инфраструктуры с малой численностью личного состава (до 5 тыс. человек).

Раздел 1.01

Раздел 1.02 Список литературы:

15. Мусатов В.И., Макарчук Г.В., Медведева Л.В. К вопросу о необходимости модернизации очистных сооружений военных городков // Природные и техногенные риски (физико-математические и прикладные аспекты). 2019. № 1 (29). С. 45-55.

16. Медведева Л.В., Макарчук Г.В., Мусатов В.И. К вопросу снижения аварийности станций очистки сточных вод населенных пунктов // Проблемы управления рисками в техносфере. 2019. № 3 (51). С. 69-75.

17. Федеральный закон «О водоснабжении и водоотведении» от 07.12.2011 № 416-ФЗ: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_122867/ (дата обращения 11.11.2019).

18. Рекомендация 28E/5 «Очистка городских сточных вод» Хельсинской конвенции от 15 ноября 2007 года: https://kurs.znate.ru/docs/index-165337.html?page=2 (дата обращения 11.11.2019).

19. Николаев А.Н. Очистка сточных вод до требований экологических нормативов на сброс в водоемы // ЭКиП: Экология и промышленность России. -2003.-№7.-С.17-19.

20. Кащеев Р.Л., Чистяков А.Э., Саркисов С.В. Особенности проектирования станций очистки бытовых сточных вод малых военных городков // В сборнике: Актуальные проблемы военно-научных исследований. Сборник научных трудов. Под редакцией В.Б.Коновалова. Санкт-Петербург, 2019. С. 250-257.

21. Коновалов В.Б., Саркисов С.В., Вакуненков В.А., Мусатов В.И. Последствия воздействий террористических групп на системы жизнеобеспечения населенных пунктов // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2019. № 3-4 (129130). С. 78-82.