Сыктывкарский ЛПК: решение проблем очистки сточных вод

Аннотация

Описаны особенности процесса очистки сточных вод Сыктывкарского лесопромышленного комплекса, типичные для целлюлозно-бумажной промышленности. Приведены данные исследований по проблеме «вспухания» активного ила. Для ее решения предложено использовать аэробный селектор. На основе результатов моделирования была предложена схема реконструкции преаэраторов впускных потоков в аэротенк, согласно которой смесь сточных вод и возвратный активный ил направляются в первые коридоры преаэраторов, которые выполняют функции селектора бактерий. Представлена технологическая схема обработки сточных вод и осадков для ретехнологизации существующих сооружений: обработка сточной жидкости на решетках тонкой механической очистки и в аэрируемых песколовках; дегазация сточных вод перед первичными отстойниками; установка ленточных фильтр-прессов для обработки избыточного активного ила; установка устройств для дополнительного обезвоживания первичного осадка и избыточного активного ила до влажности 50%; обеззараживание сточных вод.

Ключевые слова

сточные воды , иловый индекс , ретехнологизация , аэратор , целлюлозно-бумажная промышленность , аэробный селектор

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

Сточные воды предприятий целлюлозно-бумажной промышленности относятся к сильнозагрязненным, имеют разный состав, который зависит от специфики предприятия, применяемых технологий и методов локальной очистки. Кроме того, усовершенствование основной технологии, внедрение экологически менее опасных процессов приводит со временем к тому, что проектные схемы очистки сточных вод быстро устаревают. Более чем 10-летний опыт работы специалистов Группы компаний «Экополимер» на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности с внедрением разнообразного оборудования – от аэраторов до аппаратов для обезвоживания осадка – позволяет решать многие задачи очистки сточных вод. Этот опыт нашел свое воплощение в рекомендациях по изменению существующего технологического режима и в предложениях по реконструкции всего комплекса очистных сооружений для ОАО «Монди Сыктывкарский ЛПК» («Монди СЛПК»), одного из крупнейших производителей целлюлозно-бумажной продукции в России.

ОАО «Монди СЛПК» производит очистку не только собственного промышленного стока (210 тыс. м³/сут), но и хозяйственно-бытовых сточных вод г. Сыктывкара (65 тыс. м³/сут) и пос. Эжва (16 тыс. м³/сут).

Производственные сточные воды ОАО «Монди СЛПК» включают несколько потоков: загрязненные стоки от производственных цехов и хозяйственно-бытовые стоки комбината. Каждый из потоков имеет специфический состав загрязнений, и, как правило, подвергается собственной локальной очистке на комбинате.

Механически очищенные стоки двух линий бытовых сточных вод и стоки комбината после раздельной механической очистки объединяются в одну линию и проходят совместную биологическую очистку. Смешанный поток промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод распределяется по двум секциям преаэратора второй ступени, откуда поступает в два блока аэротенков. Из аэротенков очищенная сточная вода с активным илом проходит в сборные каналы и через распределительные чаши направляется на осветление во вторичные радиальные отстойники.

Очищенная вода после вторичных отстойников поступает в резервуар главной насосной станции и по напорным коллекторам подается в камеру гашения, откуда по земляным каналам идет на третью ступень очистки – доочистку в прудах. Очищенные сточные воды направляются в р. Вычегду с соблюдением требований к водоемам рыбохозяйственного назначения. Образующиеся в процессе очистки осадки поступают в шламонакопитель. Часть образующегося осадка подвергается механическому обезвоживанию на шнековых фильтр-прессах. Технологическая схема очистки представлена на рис. 1.

В 1997 г. компания «Экополимер» в процессе работы с ОАО «Монди СЛПК» выявила следующие основные проблемы технологии, используемой на очистных сооружениях канализации:

неудовлетворительное качество очистки по органическим соединениям, аммонийному азоту и фосфору в связи с низкой концентрацией растворенного кислорода в аэротенках;
повышенная температура сточной жидкости (38–45°С на входе в сооружения, 30–38°С в аэротенках);
низкая работоспособность решеток и песколовок;
высокий иловый индекс, «вспухание» активного ила и, как следствие, вынос ила из вторичных отстойников;
переполнение прудов доочистки и вторичное загрязнение сбрасываемых сточных вод;
неэффективная технологическая схема обработки осадков сточных вод и низкая эффективность работы оборудования.

В 1997–2007 годах компания «Экополимер» выполнила реконструкцию систем аэрации аэротенков очистных сооружений канализации, что привело к повышению степени очистки по органическим соединениям и аммонийному азоту в аэротенках. Для решения проблемы высокой температуры сточных вод были изготовлены аэраторы с диспергаторами из специальной термостойкой смеси полимеров, которые хорошо показали себя в этих условиях. Для очистки производственных сточных вод от грубых включений были выбраны три стержневых грабельных решетки с прозорами 20 мм. Их достоинство заключается в расположении элементов привода и подшипников выше уровня воды (под водой нет подвижных деталей).

Чрезвычайно сложной проблемой оказалось «вспухание» активного ила, т. е. рост нитчатых бактерий. Иловый индекс составлял 400–600 мл/г. Нитчатое вспухание активного ила – довольно распространенное явление на очистных сооружениях целлюлозно-бумажных производств [1; 2]. В связи с этим ГК «Экополимер» в 2005–2008 годах выполнил большой комплекс экспериментальных и теоретических исследований по решению этой проблемы на очистных сооружениях ОАО «Монди СЛПК».

Универсальным средством борьбы с ростом нитчатых бактерий является применение селектора, в котором создаются условия для подавления их роста. Выбор типа селектора (аэробный или анаэробный) зависит от вида бактерий, вызывающих вспухание. Для определения вида таких бактерий, а также для разработки и проверки рекомендаций по подавлению их роста была проведена научно-исследовательская работа. Субдоминирующими нитчатыми микроорганизмами во «вспухшем» активном иле очистных сооружений Сыктывкарского ЛПК оказались два вида бактерий, что типично для ила промышленных предприятий, целлюлозно-бумажных в частности. Причем конкретные виды возбудителей вспухания (Туpe 021N и Туpe 1851) также типичны для активных илов очистных сооружений этой отрасли.

Серия экспериментов была проведена на базе лаборатории очистных сооружений ОАО «Монди СЛПК». Лабораторные исследования по биологической очистке сточных вод заключались в моделировании работы преаэраторов второй ступени и аэротенков с выделением зоны селекции микроорганизмов двух типов. Первый тип представлял селекторы с анаэробными условиями, второй тип – аэробный селектор. Было установлено, что при применении аэробной селекции происходит быстрое подавление роста нитчатых бактерий (рис. 2), при этом остаточное количество аммонийного азота составляло 0,2 мг/л. Расчет селекторов и аэротенков был выполнен по программе ЭкоСим3м [3], адаптированной к условиям предприятия целлюлозно-бумажной промышленности [4].

Технологическая схема очистных сооружений канализации ОАО «Монди СЛПК» позволяет использовать существующие преаэраторы для создания селекторов. На основе расчетов была предложена схема реконструкции преаэраторов и изменения входящих потоков в аэротенк (рис. 3). Согласно этой схеме, смесь сточных вод и возвратный активный ил направляются в первые коридоры преаэраторов, которые выполняют функции селектора бактерий.

Дополнительным эффектом подавления вспухания активного ила является снижение концентрации аммонийного азота на выходе из прудов-аэраторов: в среднем она равна 5 мг/л. Проведенные исследования и математическое моделирование показали, что основная причина повышенного содержания аммонийного азота на выходе из прудов-аэраторов заключается в самоокислении активного ила. В связи с этим наиболее эффективным средством уменьшения концентрации аммонийного азота является снижение выноса ила из вторичных отстойников. Такое снижение ожидается после ввода в эксплуатацию запроектированных аэробных селекторов.

На втором этапе выполнено комплексное обследование внеплощадочных сооружений очистки сточных вод и разработаны предпроектные рекомендации по ретехнологизации существующих очистных сооружений, которые включают:

объединение всех потоков сточных вод, поступающих на сооружения;
обработку сточной жидкости на решетках тонкой механической очистки с прозорами не более 6 мм;
обработку сточной жидкости в аэрируемых песколовках;
дегазацию сточных вод перед первичными отстойниками;
установку дополнительных ленточных фильтр-прессов для обработки избыточного активного ила;
установку устройств для дополнительного обезвоживания первичного осадка и избыточного активного ила до влажности 50%;
установку перед водосливами вторичных отстойников специальных струеотсекающих перегородок;
обеззараживание сточных вод озонированием.

Для принятия окончательного решения по выбору метода обеззараживания очищенных сточных вод требуется проведение дополнительных исследований, которые планируется осуществить в ближайшее время.

Рекомендуемая технологическая схема ретехнологизации очистных сооружений по обработке сточных вод и осадков представлена на рис. 4.

Указанные рекомендации легли в основу программы реконструкции станции биологической очистки ОАО «Монди Сыктывкарский ЛПК» на 2010–2012 годы, которая предполагает выполнение мероприятий по обеспечению технологической и экологической безопасности объектов систем водоотведения и очистки сточных вод на территории г. Сыктывкара.

Список цитируемой литературы

Bergeron J., Pelletier C. Occurrence and significance of filamentous bacteria in pulp and paper activated sludge systems // Water Science and Technology. 2004. V. 50. № 3.
Fourest Е., Crapeli D., Deschamps-Roupert C., et al. Occurrence and control of filamentous bulking in aerated wastewater treatment plants of the French paper industry // Там же.
Щетинин А. И., Реготун А. А. Определение возможного качества очистки сточных вод активным илом при помощи программы «ЭкоСим» // Водоснабжение и сан. техника. 2000. № 12, ч. 2.
Baranao P. A., Hall E. R. Modelling carbon oxidation in pulp mill activated sludge systems: calibration of Activated Sludge Model № 3 // Water Science and Technology. 2004. V. 50. № 3.