Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Для восполнения потерь воды из охлаждающих систем оборотного водоснаб­жения используется дочищенные городские стоки (ДГС). По-видимому, это, прежде всего, связано с тем, что эти стоки более доступны, имеются в доста­точных количествах, есть методы их обработки, тогда как производственных стоков бывает недостаточно и, кроме того, остаточные загрязнения в них час­то содержат вредные вещества.

Отметим, что в порядке эксперимента в 80-е годы было предусмотрено ис­пользование ДГС в восьми крупных промышленных узлах (Москве, Челябин­ске, Липецке, Харькове и др.). Применение в отечественной промышленности ДГС требует решения сложных проблем, которые условно можно разделить на социальные, технико-экономические и санитарно-эпидемиологические.

К социальным проблемам относится «синдром недоверия» у администрации промышленных предприятий, проявляющийся при практической реализации проектов использования в техническом водоснабжении ДГС. Не считаться с таким психологическим барьером невозможно, однако чем быстрее будет на-

коплен промышленный опыт, тем быстрее путем широкого обмена информа­цией такой барьер будет сломан.

Технологические схемы третичной очистки разработаны достаточно полно. Однако на практике приходится обрабатывать смесь городских и промышлен­ных стоков, что значительно сложнее вследствие наличия в промышленных стоках таких трудно перерабатываемых соединений, как нефть, нефтепродук­ты, фенолы и др. Поэтому при получении ДГС необходимо максимально осво — бождать городскую канализацию от поступления промышленных стоков.

При третичной очистке предполагается снизить содержание взвешенных веществ и БПК до 5 мг/дм3 и на 50-90 % — содержание биогенных веществ; надежное обеззараживание сточных вод лучше всего осуществляется озоном. Такая очистка производится либо на одноступенчатых сооружениях (фильт­рах с зернистой загрузкой, сорбционных фильтрах, в биологических прудах и др.), либо с использованием сложных технологических схем на основе физи­ко-химических методов.

Разработаны и применяются на практике научно-обоснованные условия ис­пользования доочищенных городских стоков в системах производственного водоснабжения, регламентируемые Методическими указаниями по гигиени­ческой оценке использования до очищенных городских сточных вод в про­мышленном водоснабжении № 3224-85, утвержденными Минздравом СССР 14 марта 1985 г.

При использовании городских сточных вод в закрытых системах техничес­кого водоснабжения достаточно обеспечения эпидемической безопасности, что достигается обеззараживанием воды и соответствующими санитарно-техни — ческими мероприятиями (цветовая маркировка распределительной сети тех­нического водопровода, исключение возможности соединения технического водопровода с хозяйственно-питьевым и т. д.).

При использовании сточных вод в открытых системах технического водо­снабжения, помимо необходимости обеспечения эпидемической безопаснос­ти как важнейшего критерия их качества, оценка должна включать и крите­рии, гарантирующие безвредность для человека химического состава техни­ческой воды, а также ее благоприятные органолептические свойства. Органо­лептические исследования натурных сточных вод производятся по общеприз­нанным методам. При этом предусматривается сравнительное изучение характера и степени изменения при доочистке запаха, окраски, способности к пенообразованию, включая исследования по определению пороговых разве­дений сточных вод. Особое внимание обращается на исчезновение, появление или усиление запахов окраски, способности к пенообразованию в результате применения для доочистки и обеззараживания сточных вод сильных окисли­телей (хлора, озона и т. д.).

Санитарно-химические анализы должны обеспечить необходимую информа­цию о качестве сточных вод. При изучении свойств сточных вод особое внима­ние следует обращать на характерные загрязнения, которые определяют специ­фику возможного неблагоприятного влияния таких сточных вод. Исследования по токсикологической оценке сточных вод проводятся специализированными НИИ гигиенического профиля и гигиеническими кафедрами медвузов на ста­дии выполнения научно-исследовательских работ в случаях использования сточ­ных вод в открытых системах технического водоснабжения.

При использовании сточных вод в открытых системах технического водо­снабжения, несмотря на относительно небольшую площадь контакта тела ра­ботающих с технической водой (5-10 %), систематическое воздействие оста­точных количеств химических соединений, содержащиеся в ней, может ока­заться небезразличным для здоровья человека. Поэтому при проведении ис­следований по оценке накожного действия сточных вод руководствуются основными положениями Методических рекомендаций по изучению кожно — резарбтивного действия химических соединений при гигиеническом регламен­тировании их содержания в воде Минздрава СССР.

При использовании сточных вод в закрытых системах технического водо­снабжения необходимая степень обеззараживания до очищенных сточных вод достигается при соответствии их качества следующим требованиям:

Взвешенные вещества, мг/дм3………………………………………….. 3,0

ВПК, мг02/дм3………………………………………………………………………….. 5,0

ХПК, мгОг/лм3…………………………………………………………………… 50,0

Коли-индекс………………………………………………………………………. 1000

При использовании городских сточных вод в открытых системах техничес­кого водоснабжения необходимая степень обеззараживания до очищенных сточ­ных вод достигается при соответствии их качества следующим требованиям:

Запах, баллы……………………………………………………………………….. 2,0

Окраска, отсутствие в столбике воды, см, не менее… 10,0

Взвешенные вещества, мг/дм3………………………………………. 3,0

ВПК, мгО/дм3…………………………………………………………………….. 3,0

ХПК, мгО/цм3…………………………………………………………………… 30,0

Специфические ингредиенты, мг/дм3………………………….. ПДК

Коли-индекс………………………………………………………………………. 100

Известно, что именно гигиенические требования, исключающие неблагоп­риятное воздействие на здоровье человека и окружающую среду, являются главным сдерживающим фактором практического использования ДГС в тех­ническом водоснабжении. При этом необходимо решить следующие гигиени­ческие задачи:

• оценить эффективность методов очистки, доочистки и обеззараживания сточных вод, предназначенных для подпитки оборотных систем;

• произвести гигиеническую оценку продувочных сточных вод как возмож­ного источника загрязнения водоемов;

• исследовать токсичность гидроаэрозоля оборотной воды, поступающего в атмосферный воздух в результате выноса капельной влаги из охлаждающих градирен;

• изучить распространение гидроаэрозоля оборотной воды и аэрозоля неко­торых компонентов ее в натуральных условиях.

Современные методы подготовки сточных вод для подпиши оборотных си­стем должны обеспечивать безопасность использования их в эпидемическом отношении. Разработаны оптимальные параметры обеззараживания доочжцен — ных сточных вод озоном в зависимости от степени подготовки воды по сани­тарно-химическим и санитарно-микробиологическим показателям (взвешен­ные вещества, ХПК, БПК, исходный уровень микробного загрязнения). Обез­зараженная пода считается эпидемически безопасной при уровне содержания санитарно-показательных микроорганизмов — коли-индекс и индекс фага не более 1000; патогенные микроорганизмы и вирусы должны отсутствовать.

Разработаны гигиенические требования к повторному использованию очи­щенных сточных вод, которые вошли во Временные методические рекоменда­ции к использованию доочищенных городских сточных вод в техническом водоснабжении. Строительство и эксплуатация сооружений третичной очист­ки (главным образом одноступенчатых) показали, что при этом общая сто­имость сооружений и обработки стоков (очистки и доочистки) увеличивается вдвое, но в то же время достигается экономия свежей воды и обеспечивается охрана водных ресурсов от загрязнения.

В черной металлургии проектами было предусмотрено использование ДГС для технического водоснабжения крупнейших металлургических заводов и комбинатов: ММК, НЛМК, КарМК, ЗапСио, Кузнецкого МК и др., а также ряда других промышленных предприятий (Западно-Сибирской ТЭЦ и др.). Пла­ны эти практически не были реализованы.

Опыт эксплуатации системы с применением ДГС имеется на промышленных предприятиях юго-восточной зоны г. Москвы использующих сточные воды Курьяновской станции аэрации, однако он оценивается неоднозначно (рис. 3.33).

ВНИИ ВОДГЕО и трестом «Мосводопровод» разработаны условия исполь­зования очищенных сточных вод Курьяновской станции аэрации на промыш­ленных предприятиях юго-восточной зоны столицы. Установлено, что биоло­гически очищенные сточные воды, дрочищенные на песчаных фильтрах, мо­гут использоваться в системах прямоточного и оборотного охлаждающего во­
доснабжения. Высокая степень доочистки городских сточных вод (по взве­шенным веществам — до 2 мг/дм3, по биохимическому потреблению кисло­рода до 10 мг/дм3) предопределяет высокую степень обеззараживания хлори­рованием, надежность которого гарантируется продолжительностью контакта воды с хлором (60 мин), концентрацией остаточного хлора (не менее 1 мг/ дм3), величиной коли-индекса (до 1000). Первая очередь системы производи­тельностью 190 тыс. м3/сут снабжает технической водой более 60 промыш­ленных предприятий, в том числе АЗЛК. Следует отметить, что часть очищен­ных промышленных сшков используется в технологических операциях цехов гальванопокрытий, окраски, испытаний как промывочная вода. К сожалению, и этот московский эксперимент потихоньку «умирает».

В качестве другого примера на рис. 3.34 приведена технологическая схема доочистки городских сточных вод на станции в районе залива г. Сан-Фран­циско. После очистки городские сточные воды направляются для использова­ния в системах водоснабжения бумагоизготовительных, нефтеперерабатыва­ющих, нефтехимических, сталеплавильных и других предприятий. Пропуск­ная способность станции около 114 тыс. м3 воды в сутки, из них 80 % воды потребляется для охлаждения.

Применение извести на первичной стадии очистки по этой схеме позволяет снять большую часть нагрузки по удалению органического углерода. Добавка извести (pH = 11) в начале процесса приводит также к удалению фосфора, тяжелых металлов, которые создают токсичную среду для нитрифицирующих бакгерий, и вирусов. Дозирование хлорного железа в количестве 12 мг на 1 л в известковый реактор улучшает действие извести при флокулировании части фосфора, находящейся в сточных водах в коллоидной форме. Эта схема уже на первой стадии позволяет удалить фосфор до 1 мг/дм3 и меньше и практически полностью уничтожить вирусы.

После первичных отстойников сточная вода направляется в окислитсль-нит — рификатор. В нем обеспечивается стабильное окисление аммония до нитра­тов. Стоки подвергаются рекарбонизации за счет окисления соединений угле­рода и азота в самом окислителе-нитрификаторе, и добавление углекислоты производится лишь по мере необходимости (для этих процессов в большин-

Рис. 3.33. Технологическая схема подготовки сточных вод п Москвы к повторному использованию в лром — водоснабжении: 1 — механическая очистка (решет­ки, песколовки, отстойники); 2—биологическая очи­стка (аэротенки); 3 — доочистка (скорые фильтры с зернистой загрузкой); 4 —■ дезинфекция (хлорирова­ние в контактных резервуарах); 5 — кондициониро­вание; I — общий городской сток; II — очищенная вода в промводоснабжеыни

Рис. 3.34. Схема сооружений доочистки городских сточных под в районе чаліша г. Сан-Франциско (США). / — сточные воды после биологической очистки; 2 — ичвесть; 3 — полимер или хлорное железо; ил на дальнейшую обработку; 5—С02;

б — воздух; 7 — возвратный ил; 8 — избыточный ил в голову сооружений; 9 — метанол; 10 — хлор;

Вторичное отстаивание

стве случаев достаточно углекислоты, продуцируемой микроорганизмами).

Расход воздуха в окислителе-нитрифи- каторе составляет 50 м3 на 1 кг снятой БПК5 плюс потребность в кислороде для окисления органических соединений, содержащих азот. Процесс с окислени­ем (аэробная стабилизация) следует за денитрификацией с применением мета­нола, так как он осуществляется теми же микроорганизмами. Аэробная стабили­зация формирует также условия для окисления избытка метанолов.

По этой схеме очень эффективно уда­ляются из сточных вод питательные вещества. Количество общего азота в денитрифицированном стоке в среднем меньше 2 мг на 1 л, причем более поло­вины его — органический азот, значительная часть которого удаляется на пос­ледней стадии очистки при фильтрации через песчаную загрузку. Данные о работе этой станции очистки показали, что схема обеспечивает удаление заг­рязнений до таких значений, при которых сточные воды могут беспрепятствен­но использоваться в системах оборотного водоснабжения. Отмечается, что при использовании сточных вод, прошедших полную биологическую очистку, а также доочистку на фильтрах, всегда имеется тенденция к увеличению био­логических обрастаний, отложений фосфата кальция, ценообразования. Од­нако эти потенциальные проблемы могут быть всегда эффективно решены обычными методами обработки воды, включающими применение биоцидов, реагентов по предотвращению накипи и ценообразования, а также регулиро­вание pH.

Считается, что использование городских сточных вод для охлаждения выд­вигает в качестве основной проблемы контроль pH, щелочности и соотноше­ния азот : фосфор. При высоком pH возникает опасность отложения фосфат­

ной накипи на стенках трубок теплообменных аппаратов. При низком pH, на­личии свободной углекислоты, нитратов и растворенного кислорода, неболь­шой карбонатной жесткости и высокой температуре воды возможна коррозия металла.

Как показали опыты, если удовлетворительно предотвращаются биологи­ческие обрастания, то зачастую одновременно решается и проблема борьбы с коррозией. Большинство городских сточных вод после полной биологической очистки менее коррозионно-активно, чем свежая вода из источников. Подоб­ная технология использовалась на станции доочистки в г. Тахо (Калифорния, США)

Несмотря на принципиальное значение использования ДГС в отечественном промышленном водоснабжении, необходимо отметить, что полученные прак­тические результаты пока весьма малы. Причин тому несколько: недостаточ­ные исследования и разработки по экономичной технологии и техническому оснащению процессов обработки и повторного использования ДГС, чрезвы­чайно высокие требования Минздрава к таким системам, отрицательное об­щественное мнение на всех уровнях, включая руководство предприятии, к воз­можности повторного использования ДГС. Это прискорбно, поскольку такую работу все равно в будущем придется осуществлять.

За рубежом накоплен достаточно большой опыт использования ДГС в про­мышленном водоснабжении. В США ДГС применяют в нефтеперерабатываю­щей и металлургической промышленное™, энергетике и др. Так, в Балтиморе ДГС в количестве 570 тыс. м3/суг используют для охлаждения прокатных ста­нов, печей, гашения кокса и других операций на металлургических заводах. Сточные воды Токио, Осаки, Кавасаки и других городов (несколько милли­онов кубометров в сутки) после станции биологической отчистки доочищают и используют на металлургических заводах, бумажных фабриках и сотнях мелких предприятий для охлавдения технического оборудования и ведения ряда технологических процессов. В отдельных случаях эти воды предвари­тельно направляются на станции аэрации, но обычно до очистка осущестыя- ется процеживанием или фильтрацией через зернистую заірузку, или же коа­гуляцией, отстаиванием и фильтрацией.

Рассмотрим подробнее работу центра защиты окружающей среды (считаю­щегося и сегодня образцово-показательным природоохранным объектом) г. Яманаси (Япония). В полном объеме с переработкой всех жидких и твердых отходов центр функционирует с 1985 г. Принципиальная технологическая схема очистки жидких отходов приведена на рис. 3.35. Сточные воды из выгребов (45 м5/сут) автоцистернами доставляют в центр и сливают в приемную ем­кость, откуда перекачивают на комминутор для измельчения. Измельченный осадок шнековым питателем подается в печь сжигания, а стоки — в приемную емкость. Из нее стоки I насосами равномерно подаются в двухступенчатые аэротенки-смесители I. Туда же подается чистая вода II для пятикратного раз­бавления. После прохождения второй ступени аэрации стоки дополнительно разбавляются чистой водой в 3 раза и поступают в первичные отстойники 2. Активный ил III направляется в аэротенки 1, избыточный ил IV — в сгусти­тель 2. Осветленная вода поступает в промежуточную емкость 3. В нее по­даются коагулянт V и флокулянт VI. Вода отстаивается во вторичном отстой­нике 4 и далее подается в окислитель 5, где обрабатывается озоном VII (расход озона 1 кг/ч) и емкостъ-деозонатор 6. Из него насосом вода подается для доо­чистки на песчаный фильтр 7, из которого поступает в приемный резервуар 8- В целях удаления органических примесей отфильтрованная вода подается на сорбционные фильтры 9, загруженные активированным углем, после чего качество очищенной воды по всем показателям выше городской водопроводной воды. Очищенная вода VIII поступает в пруд с декоративными рыбками 10, откуда сбрасывается в водоем. Такой прием, используемый не только в Япо­нии, можно рассматривать и как способ биоиндикации, и как рекламу очист­ных сооружений.

Схема обезвоживания и сжигания осадка показана на рис. 3.35, б. Осадок и избыточный активный ил из вторичного отстойника подаются в сгуститель 11 (время пребывания 4 ч), осветленная вода возвращается в начало процесса очистки, а в сгущенный осадок дозируется флокулянт VI и он подается на центрифугу 12 затем осадок подается в барабанную печь 13 для сжигания. Получаемая зола IX удаляется и используется как удобрение.

На очистных сооружениях в некоторых местах происходит выделение газов X’- при сливе привезенной хозяйственно-фекальной жидкости, работе аэротен — ков, печи сжигания осадков, регенерации угля. Газы от слива хозяйственно­фекальной жидкости и аэротенков подаются на печь дожигания, после чего на газоочистку 14 и на выброс. Газы от печи сжигания и установки регенерации Подаются на скруббер доочистки, где предусмотрена их промывка раствора­ми, содержащими NaOCl и NaOH. Эти схемы взаимозаменяемые.

В Мексике в целях промышленного водоснабжения построено 14 станций По доочистке биологически очищенных городских сточных вод (324 тыс. м’1/ сут). Вода используется для пополнения системы оборотного водоснабжения ТЭЦ, предприятий по производству чугуна и стали, бумаги и картона, маши­ностроительных предприятий, химических заводов.

В Великобритании большинство городских станций аэрации имеют в своем составе сооружения третичной очистки (песчаные скорые фильтры), Доочи — Щенные городские сточные воды идут на пополнение охлаждающих систем короткого Водоснабжения сталеплавильных цехов, для гашения кокса, пыле­удаления и закалки стали без ее обработки. Перед подачей в конденсаторы іурбии ТЭЦ воду предварительно умягчают известью.

Ряс. 3.35, Схема переработки српшосолсржащих сточных во стоков; б—технологическая схема обработки отходов

я центра охраны природы в

г. Ямаси (Япония): а — технологическая схема

Создание ЗСВ промузлов является наиболее перспективным направлением при использовании ДГС прежде всего для промузлов, в которых развиты наи­более водоемкие отрасли промышленности (металлургия, теплоэнергетика, химия, нефтехимия, машиностроение). Большие капитальные и эксплуатаци­онные затраты на строительство и эксплуатацию водооборотных циклов, а также требования наиболее полного осуществления водоохранных мероприя­тий обусловливают необходимость проведения расчетов с использованием имитационных и экономико-математических моделей для определения опти­мального варианта замкнутой или оборотной системы технического водоснаб­жения промузла. Модели взаимоувязывают затраты на освоение и расшире­ние природных водоисточников; транспортные расходы на подачу воды к по­требителям и от них; затраты на водоподготовку, очистку стоков, воспроиз­водство технологической воды внутри предприятий за счет водооборотных систем: затраты на восстановление качества воды и ее передачу после ис­пользования одним предприятием другому.

Комментарии запрещены.