Научно-производственные разработки. Статьи
Биоблоки «БЕЛЭКПОЛЬ» — блочные станции нового поколения очистки сточных вод. Медиагалерея.
Используя опыт лучших мировых технологий, собственные изобретения, кроме проектирования различных традиционных классических решений биологической очистки сточных вод, предприятием «БЕЛЭКПОЛЬ» разработаны и освоены современные очистные сооружения различной производительности, многофункциональные технологические решения и оборудование нового поколения с использованием в качестве очистных сооружений биоблоки (12 типов) — компактные модульные очистные сооружения блочного типа.
Разработанный ряд типоразмеров биоблоков прямоугольной или круглой формы с различной производительности от 1 до 20 000 м3/сут позволяет обеспечить возможность увеличение любой производительности очистных сооружений канализации путем тиражирования компактных установок при низких инвестиционных затратах.
Это позволяет осуществлять на современном техническом уровне новое строительство и комплексную модернизацию объектов с доведением их количественных и качественных показателей до требуемого уровня при значительном экономическом эффекте, многократно подтвержденным Государственной экспертизой и опытом эксплуатации.
Преимуществами биоблоков «БЕЛЭКПОЛЬ» является их компактность, высокая производительность, полуавтоматический или автоматический режим работы.
Надежность и долговечность этих сооружений обеспечивается их современной технологией, компактной конструкцией, новыми, не имеющими аналога, приемами энергосберегающих гидравлических и биологических процессов, минимальным количеством современного технологического оборудования, функционирующего в полуавтоматическом или автоматическом режиме.
Отсутствие множества традиционных отдельностоящих громоздких сооружений — первичных отстойников с илоскребами и насосами сырого осадка, вторичных отстойников с илососами, насосных илоциркуляционных станций активного ила, множества другого энергоемкого механического оборудования, резко повышают надежность очистных сооружений, значительно упрощают их эксплуатацию гораздо меньшим количеством эксплуатационного персонала, понижая при этом энергопотребление и, в целом, всю стоимость строительства и себестоимость очистки воды.
При необходимости использования процесса первичного отстаивания традиционные емкостные сооружения первичных отстойников гравитационного типа не используются, а заменяются на специальные механические сита с получением более высокой эффективности удаления из сточных вод взвешенных веществ до 70%, БПК до 35% и влажностью шлама 25-40%, при этом исчезает основной источник неприятных запахов, резко сокращаются размеры площадки очистных сооружений, эксплуатационные затраты, размеры санитарно-защитной зоны.
В зависимости от концентрации загрязнений, поступающих на очистку, разрабатывается определенная конструкция биоблока и соответствующий технологический режим – с удалением или без удаления биогенных веществ, обеспечивающий требуемые нормативы очистки сточных вод. В реакционных зонах вытеснителя и смесителя биоблока обеспечиваются режимы полной биологической очистки (глубокой) с нитри-денитрификацией и биологической дефосфотацией воды, фильтрации воды во взвешенном слое осадка осветлителя, при необходимости глубокой, третичной очистки стоков (БПК=3мг/л) в биореакторах с прикрепленными микроорганизмами, а также необходимые технологические процессы – системы рециркуляция и удаление избыточного ила, сбор и удаление плавающих веществ. В этом же сооружении (при необходимости) блокируется узел механической очистки стоков, узел механического обезвоживания осадков, воздуходувная станция, лаборатория, бытовые помещения и другие необходимые сооружения, и оборудование.
Отличительной особенностью биоблока является то, что фильтрация и дополнительный процесс окисления загрязнений протекает во взвешенном слое илоотделителя (вторичного отстойника).
Биоблок оборудуется пневматической мелкопузырчатой дисковой системой аэрации (разработка и изготовление «Белэкполь»), которая в сочетании с конструктивными особенностями сооружения обеспечивает в нем необходимый кислородный режим и высокий массообмен с дополнительной рециркуляцией иловой смеси.
По сравнению с традиционными решениями очистки воды, в биоблоках резко сокращается количество аэрозольных выбросов.
В предлагаемой технологии практически нет анаэробных процессов, поэтому гарантируется отсутствие неприятных запахов, что позволяет резко уменьшить размеры санитарно-защитной зоны.
Применяемый модульный принцип построения очистных сооружений с объединением всех технологических процессов в одной емкости позволяет вести поэтапное строительство, увеличивать объемы соизмеримо с необходимой производительностью и выделяемыми инвестициями.
При этом значительно сокращается площадь очистных сооружений и протяженность необходимых технологических коммуникаций, о чем свидетельствует многолетний отечественный и зарубежный опыт эксплуатации. В связи с этим такие сооружения могут размещаться практически в любой части населенных мест жилой застройки (размер санитарной зоны 20-180 м.), т.е. появилась возможность децентрализации системы очистки сточных вод в городах, что особо актуально при строительстве очистных сооружений канализаций в микрорайонах городов, санаторно-курортных комплексах, отелях. А это уже дает другую, более дешевую и менее энергоемкую систему развития инженерного обеспечения городов.
Использование биоблоков уменьшает:
- строительный объем сооружений до 60%
- объем земляных работ до 70%
- протяженность технологических коммуникаций в 2÷6 раз
- энергоемкость сооружений до 40 %
- занимаемую площадь на 50÷60%
- площадь санитарной зоны в 3÷10 раз
- численность обслуживающего персонала в 2÷3 раза
Применение для очистки сточных вод биоблоков, разработанных «Белэкполь», особо привлекательно для Республики Беларусь, России и других стран, подпадающих под экономические санкции, из-за которых возникают трудности с закупкой, ремонтом и обслуживанием импортного оборудова-ния, так как технологический процесс в биоблоках, разработанных «БЕЛЭКПОЛЬ», построен на использовании отечественного, со значительно меньшим количеством электромеханического оборудования относительно традиционных решений, что также даёт значительное снижение капитальных и экс-плуатационных затрат.
Комплектно — блочные станции «БЕЛЭКПОЛЬ» — станции нового поколения глубокой очистки сточных вод
Пример включения международными инвестиционными банками в условия тендерных торгов 2021 года строительства очистных сооружений канализации в городах Египта технологических решений с биоблоками «БЕЛЭКПОЛЬ»
Дисковые мелкопузырчатые аэраторы «БЕЛЭКПОЛЬ»
Аэраторы «БЕЛЭКПОЛЬ» предназначены для растворения кислорода в воде — создания условий биохимических процессов, оптимальных условий интенсивности перемешивания в сооружениях биологической очистки, коммунальных, ливневых и промышленных стоков.Возможно использование аэраторов для систем водоснабжения, рыбоводческих прудов, искусственных и природных водоёмов.
С 1975г. «БЕЛЭКПОЛЬ» в зависимости от назначения и условий эксплуатации разработал и производит различные модификации полимерных мелкопузырчатых дисковых аэраторов, с постоянным совершенствованием конструкции аэратора и материала диска- диспергатора, с комплектацией различными сменными аэрационными элементами:
A. Диспергаторы из волокнисто-пористого полимера – АДМ – 215 ВП;
B. Диспергаторы из гранулированных порошков нержавеющей стали, титана – АДМ – 215 Н;
C. Диспергаторы из различных полимеров мембранного типа – АДМ – 215 М. Аэраторы «БЕЛЭКПОЛЬ» изготавливаются с учетом:
- ряда собственных изобретений и патентов;
- разработанного алгоритма изготовления различной однородной сквозной пористостью аэрационного элемента, зависимостью размера пор на размер формируемых пузырьков воздуха, равномерностью их распределения по всей поверхности аэрационного материала;
- создания вокруг аэраторов равномерного интенсивного эрлифтного поля.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСКОВЫХ АЭРАТОРОВ
| НАИМЕНОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ | ЗНАЧЕНИЕ |
| 1. Наружный диаметр корпуса аэратора, мм: | 215 |
| 2. Максимальное рабочее давление подаваемого воздуха, МПа (кгс/см2) | 0,1 (1,0) |
| 3. Производительность аэратора, м3/ч | 1÷6 |
| 4. Сопротивление, кПа | 0,2÷0,3 |
| 5. Размер пузырьков, мм | 0,2÷2,0 |
| 6. Эффективность подачи кислорода на 1 м. погружения аэратора, г/м3 | 20÷30 |
| 7. Коэффициент использования кислорода воздуха (Нгл=6м), % | 40÷48 |
| 8. Коэффициент массопередачи с учетом эрлифтного поля, % | 25÷30 |
| 9. Химическая стойкость к очищаемой среде, pH | 3,0÷9,0 |
| 10. Масса аэратора, г | 350 |
Конструкция аэратора
Аэратор состоит из разборного корпуса с навинчивающейся крышкой, соединительного патрубка, сменного пористого диска-диспергатора
воздуха, обратного клапана. Все детали корпуса выполняются из полимеров.
В основании корпуса аэратора предусмотрено устройство для подачи и равномерного распределения воздуха.
Крепление аэратора к воздухопроводам осуществляется с помощью быстроразъёмного безрезьбового соединения — крепёжной муфты из маслостойкой резины, которая поставляется комплектно с аэратором.
Обратный клапан перекрывает выходное отверстие при прекращении подачи воздуха, предотвращая проникновение воды в воздухораспределительную систему через диспергатор.
Пористый диск-диспергатор, обеспечивает распыление воздуха в воде в виде пузырьков диаметром от 0,2 до 2 мм. Разъёмность корпуса позволяет в случае необходимости легко производить замену или промывку диспергатора.
Воздухораспределительные системы аэрации «БЕЛЭКПОЛЬ» подъёмного, стационарного типа
Воздухораспределительные системы мелкопузырчатой аэрации изготавливаются для применения на сооружениях биологической очистки бытовых, промышленных и ливневых сточных вод с целью подачи требуемого (расчетного) количества воздуха к воде (иловой смеси) для её насыщения кислородом и создания требуемой степени интенсивности перемешивания.
Воздухораспределительные секции аэрации, в соответствии с расчетом (проектом), изготавливаются требуемой производительности по воздуху с устройством регулирования расхода.
Секции изготавливаются различной геометрической конфигурации из труб нержавеющей стали или полимерных материалов, с необходимым количеством дисковых аэраторов из волокнисто-пористого материала с комплектом элементов крепления для стационарного или подъёмного варианта монтажа.
Равномерное расположение аэраторов по всей площади аэрационной секции и равномерная установка аэрационных секций по всей площади днища аэротенка обеспечивают предельно высокую эффективность использования кислорода, при этом вокруг аэраторов и секций формируется равномерное интенсивное эрлифтное поле, которое дополнительно обеспечивает самую высокою степень эффективности и интенсивности аэрации с уменьшением энергопотребления и эксплуатационных расходов до 40-75%.
Подъёмная (стационарная) секция аэрации из нержавеющей стали, с возможностью её
подъема для замены, промывки аэраторов без опорожнения емкости от сточных вод
Гидропневмоаэратор «БЕЛЭКПОЛЬ»
В зависимости от размеров аэратора, глубины аэрируемой ёмкости, зоны действия оптимального растворения кислорода и интенсивного перемешивания стока коэффициент использования кислорода воздуха составляет 10-20%.
В зависимости от глубины аэрируемой ёмкости зона действия аэратора составляет 3,0-6,0м (7,0-28,0м2).
В гидропневмоаэраторах возможна нижняя или верхняя подача воздуха.
Материал изготовления — полимеры, нержавеющая сталь. Диаметр гидропневмоаэратора: 300-400мм.
Cхема работы незасоряемого гидропневмоаэратора «БЕЛЭКПОЛЬ»
Обработка осадков сточных вод.
Целесообразность получения и использования биогаза
на очистных сооружениях канализации
Разнообразие и увеличение количества подлежащих обработке осадков сточных вод в сочетании с неопределенностью и ограничениями законодательного и экономического характера все более усложняют задачу выбора технологий их обработки и утилизации. Широкое применение осадков в сельском хозяйстве все чаще ставится под сомнение контролирующими государственными органами, а новые более жесткие требования по хранению осадков приводят к росту затрат на их захоронение. В настоящее время наблюдается тенденция отказа от такого решения в пользу технологий термической минерализации (главным образом сжигания) осадков, хотя ситуация в разных странах мира весьма различна. Например, в Англии в сельском хозяйстве используется основная часть осадков, а во Франции лишь 50% осадков, 24% идут на захоронение и 17% подвергаются сжиганию.
В Италии и Испании на захоронение направляется соответственно 80 и 70% осадков.
Но даже среди сторонников использования осадков в сельском хозяйстве все чаще появляются требования предварительной их обработки, например, известкования и глубокой термической сушки, что позволяет повысить качество поставляемого потребителям продукта или упростить переход к другим способам его утилизации.
Как правило, жидкие осадки подвергаются обработке с целью максимального снижения их влажности при минимуме затрат: статическому или динамическому сгущению (после которого осадки все еще остаются жидкими) и обезвоживанию (обычно частичному) до влажности 65—85%, что придает осадкам пастообразную и даже более плотную форму. В некоторых случаях эти осадки подвергаются анаэробной стабилизационной обработке (метановому сбраживанию), что позволяет извлечь и утилизировать в виде биогаза наиболее легко загнивающую часть органических веществ. Такие осадки используются в сельском хозяйстве.
Цель этих технологий — сохранение содержащихся в осадках органических веществ, которые затем можно успешно использовать в сельском хозяйстве.
В зависимости от мощности очистных сооружений и конкретного вида осадков в определенных экономических условиях можно сравнить общие затраты на строительство, эксплуатацию и модернизацию различных технологических линий обработки осадков, начиная от отвода до утилизации или захоронения. Например, затраты на обработку осадков от сооружений очистки городских сточных вод могут составлять от 335 до 760 евро/т сухого вещества, что применимо к сооружениям мощностью 10—400 тыс. экв.-жителей. Это составляет примерно 7,6— 16,7 евро/год на одного экв.- жителя, или 0,1—0,3 евро/м3 очищенной воды.
Мощность очистных сооружений является самым важным фактором, влияющим на подобную оценку. При этом для очистных сооружений одинаковой мощности стоимость различных технологических линий изменяется лишь на 25—30% средней величины. Выбор между различными технологиями обработки осадков весьма не прост, но важность и актуальность задачи вынуждают искать и принимать оперативные, заранее продуманные технические решения. С учетом накопленного опыта наиболее выигрышный подход должен быть основан на логике, специфике и глобальном видении проблемы.
Логика состоит в соблюдении определенной последовательности действий: сначала точно определяется вид подлежащих обработке осадков, затем анализируется их возможное в местных условиях конечное назначение (в форме соответствующих технических, законодательных и экономических требований и условий), и лишь потом определяется технологическая линия и конкретные способы обработки осадков с выбором соответствующих технических средств.
Специфика проявляется в детальном рассмотрении всех местных требований и условий (например, затрат на тот или иной способ вывоза осадков, наличие и стоимость закупки необходимых вспомогательных материалов для компостирования, перечня наиболее чувствительных экологических параметров и т. д.).
Глобальное видение проблемы включает прежде всего понимание того, что обработка сточных вод и обработка осадков неразделимы и тесно связаны друг с другом. Действительно, не только происхождение сточных вод, применяемые технологии обработки и возможное их совершенствование оказывают существенное влияние на образование подлежащих обработке осадков, но и сама обработка осадков приводит к формированию потоков загрязненных вод, часто рециркулируемых на вход в очистные сооружения. Кроме того, некоторые технологии (термическая сушка, жидкофазное окисление с получением биогаза и иногда сжигание) предусматривают использование очищенной сточной воды для нужд охлаждения и (или) промывки элементов сооружений. Такой подход, основанный на глубоком знании технологий обработки сточных вод и образующихся осадков, обеспечивает оптимальный выбор технологической линии обработки осадков для конкретного случая, а также способов и технических средств (установок и аппаратов) для ее воплощения.
Практическая реализация соответствующих очистных сооружений невозможна без тесного сотрудничества всех потенциальных участников этого процесса — инженеров- консультантов, генеральных подрядчиков, опытных проектировщиков, конструкторов, будущих эксплуатационников и администраторов.
Решая задачу обработки осадков, необходимо учитывать следующие факторы: характер осадков, их конечное назначение, способ обработки осадков и т. п. Эти факторы специфичны для каждого конкретного случая и глобальны в плане учета теснейшей связи технологий очистки сточных вод и техно¬логий обработки осадков.
Предприятие «БЕЛЭКПОЛЬ» (Беларусь) имеет в своем распоряжении полную гамму технических решений обработки осадков для сгущения и механического обезвоживания, анаэробного сбраживания, термической сушки, компостирования, сжигания, газификации и жидкофазного окисления, а также ряд технологий для сокращения объема осадков на сооружениях биологической очистки сточных вод.
Получение биогаза из осадков, образующихся в процессе очистки сточных вод, не новая технология, она достаточно широко применяется в мировой практике, но требует тщательной предварительной проработки и технико-экономического обоснования.
Сбраживание осадков осуществляется в специальных реакторах (метантенках) при постоянной температуре и определенной продолжительности процесса, при этом образующийся в процессе распада органического вещества газ содержит 58-64% метана, 30-40% углекислого газа. Целесообразность сбраживания осадков городских сточных вод определяется степенью распада органического вещества и выходом газа на 1 м3 осадка, которые зависят от целого ряда факторов:
- концентрация и объем органических загрязнений (БПК) в очищаемых стоках (основной аргумент)
- вид осадка (осадок первичных отстойников, избыточный активный ил или их смесь)
- присутствие в сточных водах токсичных промышленных стоков, угнетающих процесс распада органики
- температура сточных вод и окружающей среды.
Поэтому решать вопрос о целесообразности строительства метантенков на очистных сооружениях следует только с учетом конкретных условий, при этом следует учитывать, что сбраживание осадка характеризуется рядом негативных моментов:
- при сбраживании изменяется структура осадка и ухудшается его водоотдача, что увеличивает затраты на последующее обезвоживание осадка
- при сбраживании значительно увеличивается количество жидкой фазы, повышающей нагрузку по азоту, фосфору и ХПК на очистку
- низкий выход газа из стоков с малым расходом сточных вод и малой концентрацией органики
- комплекс сооружений для сбраживания осадка (метантенки, газгольдеры, газоочистка) являются взрывоопасными и предъявляет особые требования к техническому обслуживанию
- большие капитальные и эксплуатационные затраты на получение биогаза, особенно из малого количества стоков с низкой концентрацией органики и производства из него электроэнергии.
Все это усложняет эксплуатацию очистных сооружений и требует наличия на них большого количества грамотного и квалифицированного персонала.
Технико-экономические расчёты показали, что при использовании современного оборудования при определенных условиях сбраживание осадков в метантенках может быть рекомендовано на очистных сооружениях производительностью свыше 100 тыс. м3/сут. Поэтому использование технологии сбраживания осадков в метантенках с получением биогаза возможно только при гарантированной технологической и экономической целесообразности.
Учредитель-Директор предприятия «БЕЛЭКПОЛЬ» Ракевич И.Л. член экспертного совета
по проектам государственных программ
при Совете Министров Республики Беларусь
Высоконагружаемые иловые площадки сушки осадка
«Белэкполем» разработана и успешно эксплуатируется конструкция иловых комбинированной системой двойного дренажа, обеспечивающей отвод иловой воды с разных уровней осадка, что позволяет значительно увеличить производительность обезвоживания осадка с уменьшением площади иловых площадок с водонепроницаемым основанием и оригинальной площадок в 5-8 раз.
Отвод фильтрованной дренажной воды с иловых площадок на бетонном основании осуществляется через систему двух дренажей — классический горизонтальный и вертикальный в виде фильтрующих кассет.
Вертикальный дренаж располагается на классических горизонтальных линиях дренажа и выполнен в виде фильтрующих кассет со щебёночной засыпкой со специально подобранной и послойно располагаемой фракцией щебня по объёму кассет.
Каждая линия горизонтальной дрены имеет выход в дренажный колодец и заканчивается открытым концом задвижкой.
После отстаивания — расслоения иловой смеси фильтрующие кассеты обеспечивают отвод иловой воды с разных уровней площадки. B процессе отстаивания — расслоения иловой
смеси на этот период обеспечивается закрытие сброса воды с линии горизонтального дренажа.
Комбинированная система двойного дренажа с предварительным расслоением иловой смеси обеспечивает относительно существующих традиционных систем увеличение производительности обезвоживания — сушки осадка на одном квадратном метре площадки в 5 — 8 раз с соответствующим сокращением занимаемой площади.
