Проектирование очистных сооружений: от выбора технологического процесса до инженерных решений, строительства и интеграции оборудования

Проектирование станции очистки сточных вод является одним из наиболее важных этапов при реализации любого проекта по очистке коммунальных, жилых, коммерческих или промышленных сточных вод. Станция очистки сточных вод может быть оснащена высококачественным оборудованием и современными технологиями очистки, однако достижение требуемых показателей эффективности очистки возможно только при условии, что первоначальное проектирование базируется на точных данных о расходе стоков, корректном выборе технологического процесса и полных гидравлических расчётах, а также при правильной координации всех компонентов.

Для заказчиков проектов, разработчиков, подрядчиков и государственных органов недостатки в проектировании могут привести к серьёзным проблемам. К ним относятся чрезмерные строительные затраты, высокое энергопотребление, нестабильная эксплуатация, очищенная вода, не соответствующая требуемым стандартам, сложное техническое обслуживание, необходимость многократных доработок и задержки при вводе в эксплуатацию. Поэтому успешная станция очистки сточных вод должна проектироваться как единая инженерная система. Кроме того, большой объём опыта реализации проектов является важным фактором при оценке компетенций в области проектирования станций очистки сточных вод.

Проектирование также должно обеспечивать практическую применимость станции очистки сточных вод в процессе эксплуатации, достаточную гибкость для будущего расширения и надёжную работу на протяжении всего расчётного срока службы.

Этот инженерный проект по очистке сточных вод был разработан для заказчика из Саудовской Аравии. В рамках нашего контракта мы выполнили проектирование станции очистки сточных вод, разработали компоновочные решения для строительства на месте, подготовили рабочую документацию и обеспечили техническую поддержку объекта. Объём работ охватывает сооружения для очистки коммунальных и промышленных сточных вод, насосные станции и другую инфраструктуру, связанную с водой.

Почему проектирование станции очистки сточных вод критически важно для успеха проекта?

Видимые элементы станции очистки сточных вод включают резервуары, трубопроводы, насосы, оборудование для очистки и помещения для оборудования. Однако наиболее важные решения принимаются до начала строительства.

Рамочные параметры этапа проектирования включают:

• Процесс очистки сточных вод
• Требуемую производительность очистки и гидравлическую нагрузку
• Доступную площадь земельного участка
• Количество, размеры и конфигурацию очистных сооружений
• Распределение потока
• Расчёт мощности насосов, воздуходувок и механического оборудования
• Электрическую нагрузку и требования к электропитанию
• Требования к автоматизации и управлению
• Объём образования осадка и требования к его обработке
• Пиковая пропускная способность и способность к обработке нагрузки
• Качество очищенных сточных вод на выходе
• Резервное пространство для будущего расширения мощности

Для крупномасштабных проектов по очистке сточных вод эти факторы особенно важны. Неподходящий процесс очистки сточных вод может увеличить капитальные затраты, а также усложнить ежедневную эксплуатацию и техническое обслуживание.

Выбор оборудования — включая насосы, воздуходувки, мешалки, дозирующие системы и другое механическое оборудование — должен осуществляться с учётом фактического расхода, условий эксплуатации и технологических требований, а также обеспечивать корректный подбор его мощности. Одновременно на этапе проектирования необходимо обеспечить надлежащую координацию между гражданскими инженерными сооружениями и оборудованием для очистки сточных вод.

Резервуары для обработки сточных вод, фундаменты оборудования, трубопроводы, электрические системы, зоны подачи и отвода стоков, а также пространства для технического обслуживания должны функционировать как единое целое в рамках общей планировки очистных сооружений. Недостаточная согласованность между гражданскими сооружениями и механическими и электрическими системами может привести к дорогостоящим изменениям после начала строительства.

Следовательно, проектирование очистных сооружений должно рассматривать объект как интегрированную систему, а не как набор отдельных чертежей или комплектов оборудования. На всех этапах — от технологического проектирования и гидравлических расчётов до гражданского строительства, интеграции оборудования, электрического управления, монтажа и пусконаладки — необходимо ориентироваться на реальные эксплуатационные требования очистных сооружений.

Изучите проект до выбора технологии очистки

Успешное проектирование очистных сооружений сточных вод должно начинаться с чёткого понимания проекта, а не просто с выбора конкретной технологии очистки сточных вод, например, процесса активного ила, MBBR, SBR или MBR.

Подходящий процесс очистки сточных вод зависит от реальных условий и требований каждого проекта. Например, MBR может быть рассмотрен в случае ограниченной площади участка и необходимости получения очищенной воды высокого качества. Напротив, традиционный процесс активного ила может оказаться более подходящим при наличии достаточной площади участка и предпочтении знакомого способа эксплуатации. Если существующие биологические резервуары можно использовать повторно, то в качестве варианта повышения производственной мощности также может быть рассмотрен MBBR.

Правильная технология — это та, которая соответствует реальным требованиям и ограничениям проекта, а не та, которой в настоящее время уделяется наибольшее внимание на рынке.

Определить расчётный расход

Инженерная команда определит текущий и прогнозируемый среднесуточный расход, максимальный суточный расход, пиковый часовой расход, минимальный расход, внутренний рециркуляционный расход, расход возвратного активного ила (RAS) и, при необходимости, расходы, связанные с ливневыми водами.

Проектирование очистных сооружений сточных вод исключительно на основе среднесуточного расхода может привести к недостаточной гидравлической пропускной способности в пиковых эксплуатационных условиях. Системы решёток, сборные каналы, насосные станции, отстойники, установки обеззараживания и другие объекты очистки сточных вод могут требовать способности обрабатывать значительно более высокие мгновенные расходы, тогда как биологический процесс очистки должен оставаться устойчивым в периоды низких расходов.

На этапе проектирования очистных сооружений сточных вод все допущения, касающиеся расходов, и методы расчётов должны быть чётко продуманы и задокументированы. Это позволяет заказчикам, подрядчикам и контролирующим органам понять, как была определена выбранная мощность очистных сооружений сточных вод.

Определение требуемого качества очищенной воды

Требуемое качество сточных вод определяет общий процесс их очистки. Очистные сооружения, сбрасывающие стоки в канализационную сеть, предъявляют иные требования к качеству воды по сравнению с объектами, осуществляющими сброс непосредственно в природный водоём.

Очистные сооружения, предназначенные для повторного использования воды в целях орошения, как правило, требуют доочистки с применением фильтрации третьего уровня и дезинфекции; для более сложных случаев повторного использования воды могут потребоваться мембранные методы очистки или процессы углублённой очистки.

Проектные критерии должны устанавливать предельные значения всех соответствующих параметров, включая:

Стандарты сброса следует рассматривать как минимальные контрактные требования, а не как обычные операционные цели.

Выбор процесса очистки сточных вод

Выбор соответствующего процесса очистки сточных вод является критически важным общим проектным решением. Понимание различных технологий очистки сточных вод помогает заинтересованным сторонам более эффективно участвовать в выборе процесса. Ниже приведено описание широко используемого процесса очистки:

Классический активный ил

Классический процесс активного ила — это хорошо отработанная и широко признанная технология. При правильном проектировании и эксплуатации он обеспечивает стабильную и надёжную биологическую очистку. Для реализации процесса требуются аэротенк, вторичный отстойник, система рециркуляции активного ила (RAS) и установка для обработки избыточного активного ила (WAS). Он подходит для очистки городских сточных вод, однако, как правило, требует относительно большой площади земли.

Реактор периодического действия (SBR)
Система SBR объединяет несколько биологических и осветлительных стадий в одном реакторе посредством циклического управления во времени. Она обеспечивает компактную планировку и гибкость процесса. Однако для обеспечения устойчивой работы при непрерывном притоке стоков необходима надёжная автоматизация, корректно спроектированные циклы и достаточный объём резервной ёмкости.

Реактор с подвижной биопленкой (MBBR)

Процесс MBBR использует носитель в биореакторе для создания защищённой поверхности, на которой формируется и растёт биоплёнка. Его можно применять как при строительстве новых очистных сооружений, так и при модернизации или реконструкции существующих объектов.

Мембранный биореактор (MBR)

Процесс MBR объединяет биологическую очистку с мембранной фильтрацией. Эта технология позволяет получать очищенную сточную воду высокого качества без необходимости в больших площадях, обычно требуемых для вторичного отстаивания в традиционных процессах очистки. Однако мембранные системы требуют эффективной предварительной очистки для минимизации загрязнения, регулярной промывки мембран, тщательной оценки энергопотребления и эксплуатации квалифицированным персоналом.

Анаэробная очистка

Анаэробный процесс очистки подходит для промышленных сточных вод относительно высокой концентрации и может также производить биогаз. Возможность применения этого процесса зависит от биоразлагаемости сточных вод, температуры воды, концентрации органических веществ, наличия токсичных веществ и условий эксплуатации. Конкретный биологический процесс очистки не следует выбирать напрямую до завершения проектной группой системного сравнения доступных вариантов очистки.

Предварительная обработка: критически важный первый этап

Защита блоков предварительной обработки на входе необходима для обеспечения стабильной работы биологической системы очистки. Этап предварительной обработки обычно включает грубую решётку, тонкую решётку, удаление песка, удаление масел, контроль расхода, насосы подъёма поступающих стоков и оборудование для контроля запахов.

Размер отверстий решётки должен соответствовать требованиям оборудования и технологических процессов последующей стадии очистки. Системы мембранной биореакторной очистки (MBR) или процессы, использующие загрузочные среды, как правило, требуют тонкой очистки. Системы удаления песка защищают насосы, трубопроводы и биологические реакторы от абразивного износа и накопления песка.

В зависимости от характеристик сточных вод предварительная обработка может также включать отстаивание, флотацию с растворённым воздухом (DAF) или химическую обработку. На этапе проектирования мы полностью учитываем, как будет собираться, транспортироваться, промываться, уплотняться и утилизироваться твёрдый осадок, образующийся на каждой стадии очистки.

Показать больше наших проектов по очистке сточных вод.

Вторичное отстаивание и разделение твёрдых фракций

Функция вторичного отстойника заключается в отделении твёрдых частиц, образующихся в ходе биологической очистки, от очищенных сточных вод и возврате осевшего ила в процесс очистки. Эффективность его работы зависит от скорости поверхностного перелива, нагрузки по твёрдым веществам, глубины резервуара, распределения притока, характеристик оседания ила, пропускной способности рециркуляции активного ила (RAS), методов отвода ила и оборудования для извлечения ила.

Даже при правильном проектировании биореактора вся система очистки сточных вод может работать некорректно, если вторичный отстойник не обеспечивает удержание ила.

В системах MBR мембранная сепарация заменяет традиционный вторичный отстойник, однако это предъявляет дополнительные требования, включая эффективную предварительную очистку, контроль загрязнения мембран, промывку и очистку мембран.

Третичная очистка и повторное использование воды

Если проект требует более высокого качества сточных вод, процесс очистки может быть дополнен ультрафильтрацией (UF), активированным углём, дезинфекцией, продвинутым окислением, обратным осмосом (RO) и другими процессами очистки.

Наиболее подходящая технология должна быть выбрана в зависимости от требований к качеству воды для повторного использования или сброса.

Согласование механических, электрических и систем управления

Полноценная станция очистки сточных вод требует слаженной работы механических и электрических систем для обеспечения надёжной эксплуатации.

Механическое проектирование включает: насосы, воздуходувки, решётки, мешалки, оборудование для обработки осадка, системы дозирования реагентов, клапаны, технологические трубопроводы, а также вентиляционные и системы контроля запахов.

Электрическое проектирование включает: расчёты нагрузок, центры управления на базе ПЛК, заземление, освещение, источники бесперебойного питания (UPS) и коррекцию коэффициента мощности, а также предусматривает функции онлайн-мониторинга качества воды и предупреждения об отклонениях.

Дизайн — это не просто автоматизация всей установки. Он также должен чётко определять логику запуска и остановки очистных сооружений, а также процедуры реагирования на отказы оборудования, аномальные уровни жидкости и колебания расхода поступающих стоков.

Компания Linzhen предоставляет вышеуказанные комплексные решения в рамках проектов по строительству муниципальных и промышленных очистных сооружений.

Опыт компании Linzhen в области решений для очистных сооружений

Мы предлагаем комплексные решения для очистки сточных вод и накопили обширный практический опыт реализации проектов различного масштаба на региональных рынках.

Некоторые из наших проектов:

Комплексное очистное сооружение в США

Расположено в США; производительность этого очистного сооружения составляет 800 м³/сут. в ответ на значительные колебания качества местных сточных вод и строгие нормы сброса мы применили многоступенчатый комбинированный процесс очистки, объединяющий физико-химическую предварительную обработку и биологическую очистку, что обеспечивает стабильное и эффективное удаление органических веществ, взвешенных твёрдых частиц, азота и фосфора.

Завод по очистке сточных вод от промывки пластмасс в Малайзии

Этот завод по очистке сточных вод обслуживает местную промышленность по переработке и промывке пластмасс в Малайзии и имеет производительность 2000 м³/сут он специально разработан для удаления высоких концентраций взвешенных твёрдых частиц, масел и химических добавок из сточных вод, образующихся при промывке пластмасс. Вся система очистки сточных вод адаптирована под особенности стоков от мойки пластмасс и характеризуется высокой устойчивостью к ударным нагрузкам и низкими эксплуатационными затратами. Это позволяет заказчику обеспечить сброс очищенных стоков в соответствии с нормативами, а также рециркуляцию и повторное использование воды, что делает данный проект эталонным решением по очистке сточных вод для пластмассовой отрасли на рынке Юго-Восточной Азии.

Муниципальная станция очистки сточных вод в Узбекистане

Мощность данной местной муниципальной станции очистки сточных вод составляет 10 000 м³/сут. В проекте применяется проверенный биологический процесс очистки муниципальных сточных вод в сочетании с автоматизированной системой управления и точным управлением аэрацией.

Станция очистки серых сточных вод в Саудовской Аравии

Благодаря эффективной очистке и дезинфекции воды система обеспечивает передовую переработку и повторное использование серой воды из гостиниц, жилых комплексов и коммерческих объектов. В ответ на нехватку водных ресурсов на Ближнем Востоке, а также относительно высокое содержание солей и температуру исходной воды мы разработали целевую комбинацию процессов очистки, обеспечивающую баланс между оптимизацией энергопотребления при эксплуатации и гарантией качества очищенной воды. Очищенная вода используется для орошения зелёных насаждений, смыва унитазов и пополнения запасов воды в ландшафтных водоёмах.

Очистные сооружения для речной воды в Индонезии

Эта станция очистки речной воды расположена в Индонезии и имеет производительность 600 м³/сут. В качестве исходного водного источника используется местная поверхностная речная вода; на станции применяется полный цикл водоочистки — коагуляция, отстаивание, фильтрация и дезинфекция — для удаления мутности, взвешенных частиц и микроорганизмов. Очищенная вода соответствует стандартам для бытового и промышленного водопользования.

Муниципальная станция очистки сточных вод на Филиппинах

Эта муниципальная станция очистки сточных вод обеспечивает централизованную очистку стоков для местных городов и достигает стабильной и нормативно соответствующей очистки при ограниченной площади земельного участка.

Комплексные решения для очистки сточных вод: выбор правильного партнёра

Квалифицированная станция очистки сточных вод должна в первую очередь гарантировать, что очищенная вода постоянно соответствует установленным нормативам и требованиям местного экологического законодательства, обеспечивая защиту здоровья населения, а также окружающих водных ресурсов и экосистемы. Что ещё более важно, такая станция должна защищать инвестиции владельца, обеспечивая стабильную и надёжную работу, удобное и беспроблемное техническое обслуживание, а также чёткие перспективы будущего расширения мощности и модернизации системы, чтобы инвестиции сохраняли свою ценность в долгосрочной перспективе.

Мы адаптируем процесс очистки в зависимости от исходного качества сточных вод и точно проектируем технологию очистки на основе ключевых параметров: ХПК, БПК, взвешенных веществ (SS), аммиачного азота и общего фосфора. Мы подбираем подходящее биологическое оборудование для очистки, оборудование для доочистки и комплексные установки для очистки сточных вод. Независимо от того, речь идёт о городских сточных водах, промышленных сточных водах или децентрализованном проекте водоподготовки, мы предлагаем надёжные технологии и полный цикл услуг.

Если у вас есть запрос по проекту очистки сточных вод, пожалуйста, заполните форму, чтобы свяжитесь с нами. Наша техническая команда ответит на ваше письмо в течение 24 часов. Ваш адрес электронной почты и номер телефона не будут опубликованы. Поля, отмеченные символом *, обязательны для заполнения.