Канализационные очистные сооружения г. Пушкин

Санкт-Петербург канализован по комбинированной схеме: 70% всей территории имеет общесплавную канализацию, в которую поступают хозяйственно-бытовые, промышленные, а также поверхностные (дождевые, талые) стоки. Остальная территория – это в основном районы новостроек и пригороды – канализованы по раздельной схеме (дождевые и талые воды собираются отдельно от остальных стоков).

Система канализации разделена на бассейны канализования. Стоки каждого бассейна направляются на определенные канализационные очистные сооружения. В свою очередь, бассейны канализования разделены на районы канализования с территорией, ограниченной водосбором крупных тоннельных коллекторов. Районы канализования делятся на участки локальных водосборов уличных канализационных сетей.

В систему канализации Санкт-Петербурга входят:

1.Канализационная сеть общей протяженностью 8245,58 км. Диаметры трубопроводов городской водоотводящей сети Санкт-Петербурга – от 150 мм (дворовые сети) до 4,7 м (тоннельные коллекторы).

2. Тоннельные коллекторы общей протяженностью 232,17 км. Тоннельные коллекторы – основные магистрали для транспортировки сточных вод к очистным сооружениям. Строительство тоннельных канализационных коллекторов в Ленинграде началось в 1947 году. Внутренний диаметр тоннельных коллекторов – от 2 до 4,7 м, глубина заложения – от 15 до 80 м.

3. 131 канализационная насосная станция (КНС). Проектная мощность канализационных насосных станций колеблется от 0,3 тыс. м3/сут до 1000 тыс. м3/сут.

4. 14 канализационных очистных сооружений различной производительности. Крупнейшими канализационными очистными сооружениями Петербурга являются: Центральная станция аэрации, Северная станция аэрации и Юго-Западные очистные сооружения.

5. Заводы по сжиганию осадка.

Санкт-Петербург является первым мегаполисом в мире, где решена задача утилизации осадка сточных вод. Здесь работают три завода по сжиганию осадка сточных вод: на Центральной станции аэрации, на Северной станции аэрации и на Юго-Западных очистных сооружениях. Сжигание осадка сточных вод осуществляется в печах с кипящим слоем, при температуре 870ºС. Полученное от сжигания осадков тепло используется на технологические нужды, обогрев зданий и выработку электроэнергии, что позволяет Водоканалу экономить энергоресурсы. Дымовые газы проходят трехступенчатую очистку.

Возникновение очистных сооружений в г. Пушкин (до 1918 – Царское Село) относится к 1902-05, когда в городе была построена канализация, первоначально обслуживавшая дворцы и казармы. Необходимость установки станции биологической очистки в Царском Селе, где подолгу жил император Николай Второй, была продиктована угрозой эпидемии брюшного тифа. Существовавшая на то время канализационная система сбрасывала сточные воды без предварительной очистки прямо в ручьи и речки, что создавало благоприятную среду для размножения бактерий и вирусов. Для борьбы с ними было решено организовать очистку стоков, используя европейский опыт. Таким образом, станция биологической очистки стала барьером на пути распространения инфекций. После запуска станции биологической очистки в эксплуатацию в Царском Селе было покончено с эпидемиями холеры, тифа и дизентерии.

Система, впервые в России применявшая биологическую очистку сточных вод, включала несколько ступеней очистки, после прохождения которых, сточные воды, спускавшиеся в р. Славянка, были бесцветны и не содержали вредных веществ. Очистные сооружения были разрушены в годы Великой Отечественной войны и не восстанавливались. В 1975 в Пушкине построили новые канализационные очистные сооружения, предусматривающие полную биологическую очистку и обеззараживание сточных вод. Мощность Пушкинских очистных сооружений (ПОС) первоначально составляла 48 тыс. куб. м/сутки, в 1989 доведена до 72 тыс. куб. м/сутки. В 1999–2005 в рамках российско-шведско-финского проекта «Наилучшая существующая технология и система экологических лимитов в соответствии с рекомендациями ХЕЛКОМ как основа для улучшения состояния окружающей среды» была проведена реконструкция ПОС: модернизированы цех механического обезвоживания осадков, все пять секций аэротенков. В наст. время на ПОС используется технология глубокого удаления из сточных вод азота и фосфора биологическим методом в соответствии с требованиями ХЕЛКОМ, на аэротенках установлены мешалки, расходомеры, а также аэрационное оборудование и насосы фирмы «Крюгер» (Дания). По сравнению с показателями, отмечавшимися до реконструкции, сброс в р. Славянку общего азота сократился на 39 %, общего фосфора – на 59 %.

В настоящее время проектная мощность сооружений - 62 тыс. м³ в сутки. Работу канализационных очистных сооружений (КОС) и 17 канализационно - насосных станций обеспечивают 22 специалиста. Сооружения принимают и очищают хозяйственно-бытовые сточные воды от абонентов Пушкинского административного района. Выпуск очищенных сточных вод осуществляется в реку Славянка.

 

Южная водопроводная станция

Южная водопроводная станция (ЮВС) введена в эксплуатацию в 1933 году, находится на левом берегу Невы, между ручьем Спартак и рекой Мурзинка. Выбор места водозабора в настоящее время признается неудачным из-за высокой мутности воды, в том числе по причине впадающих в Неву выше по течению загрязненных рек Ижора и Славянка. Производительность ЮВС 350 тыс.м³/сут.

В 2006 году согласно программе ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» по городскому водоснабжению и водоотведению на период 2004 – 2011 годов, началось строительство нового блока сооружения очистки питьевой воды производительностью 350 тыс.м³/сут (блок К-6). Процесс подготовки питьевой воды на блоке К-6 осуществляется с использованием современных технологий: предварительное озонирование, фильтрование на двух фильтрующих слоях (слое песка и слое гранулированного активного угля (ГАУ), обеззараживание ультрафиолетом и утилизация осадков и промывной воды.

Комплекс К-6 включает в себя три блока (А, В, С):

- Основной блок очистки (А):

· блок осветления;

· галерею фильтров;

· служебный блок.

- Блок (В) обработки промывной воды и реагентное хозяйство:

· Компенсационный резервуар для отработанной промывной воды;

· Насосную станцию отработанной промывной воды;

· Технологическую линию очистки отработанной промывной воды, включающую камеру флокуляции и полочный осветлитель;

· Резервуар обработанной промывной воды;

· Насосную станцию обработанной промывной воды.

В этом же здании находится реагентное хозяйство, включающее помещения для приготовления, хранения и дозирования химических реагентов: гипохлорита натрия, сульфата аммония, сульфата алюминия, флокулянта.

- Блок (С) обработки осадка. Включает системы кондиционирования, транспортировки осадка, вторичные уплотнители осадка, центрифуги для обезвоживания осадка, устройства транспортирования шламового кека, установки для приготовления флокулянта.

Рисунок 3 – Технологическая схема блока К-6

Распределительная камера сырой воды равномерно распределяет всю поступающую сырую воду (с 1-го подъема по водоводам № 5 и № 6), очищенную воду от промывки фильтров и охлаждающую воду для генераторов озона между четырьмя отдельными технологическими линиями в блоке осветления.

Каждая из линий очистки в блоке осветления содержит следующие компоненты:

- установку предварительного озонирования;

- высокоскоростной гидравлический смеситель (смесительный водослив);

- камеру скоростного смешения;

- камеры флокуляции;

- полочные осветлители с уплотнителями осадка;

- соответствующие соединительные трубопроводы, переливные пороги, проемы, коллекторы.

Предварительное озонирование

Предварительное озонирование позволяет осуществлять процесс окисления веществ, таких, как железо, марганец, оно служит для обесцвечивания воды, содержащей гуминовые вещества, а также для разрушения веществ запаха и вкуса. Кроме того, оно служит для сокращения дозы озона при последующем озонировании и объемов коагулянта, необходимых в процессе осветления

Процесс предварительного озонирования входит в состав каждой из четырех идентичных технологических линий. Поступающая вода подвергается озонированию в течение 3,5 минут в резервуаре озонирования, состоящем из двух контактных камер. Озоно-воздушная смесь подводится к нижней части первой контактной камеры через пористые дисковые диффузоры. Проектное время пребывания воды в первой контактной камере составляет 2,5 минуты в номинальном режиме и около 2 минут в режиме максимальной производительности. Вторая контактная камера не содержит диффузора и предназначена для завершения реакции озонирования и разрушения остаточного озона. Время пребывания воды во второй контактной камере – около 1 минуты для проектной производительности.

 

Коагуляция

Под коагуляцией понимают процесс слипания коллоидно-дисперсных примесей воды при их столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемешивания во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты – более крупные частицы, состоящие из скопления мелких, и уменьшается общее число частиц в объеме окружающей дисперсионной среды – жидкости.

Вследствие процесса коагуляции не только повышается скорость и эффективность осаждения взвеси, но и значительно уменьшается природная цветность воды, обусловленная наличием в ней гуминовых соединений. Обесцвечивание, которого невозможно добиться другими способами очистки, происходит вследствие адсорбции гуминовых веществ на поверхности хлопьев коагулянта и дальнейшего выпадения в осадок. Уменьшение количества взвеси способствует также значительному уменьшению количества бактерий и вирусов, содержащихся в воде.

Коагуляция осуществляется с помощью скоростных гидравлических смесителей, состоящих из двух параллельных смесительных порогов (водосливов). В качестве коагулянта используется сульфат алюминия, который вводится по всей длине порога и смешивается с водой, поступающей из установки предварительного озонирования. Сильная турбулентность, создаваемая смесительным порогом (гидравлическим прыжком), способствует эффективному смешиванию.

Флокуляция

Под флокуляцией понимают процесс хлопьеобразования, т.е. взаимодействие высокомолекулярных веществ с частицами, находящимися в воде, с образованием агрегатов (хлопьев, комплексов), имеющих трехмерную структуру.

Процесс флокуляции разделен на три стадии, причем при переходе к каждой последующей стадии подвод энергии, которую сообщают воде вертикальные лопастные мешалки низкой турбулентности, последовательно снижается. После смешивания сырой воды с флокулянтом весь поток поступает в нижнюю часть первой флокуляционной камеры.

На первой стадии флокуляции вода движется снизу вверх. В верхней части первой флокуляционной камеры поток разделяется на два равных потока, которые через подводный переливной порог поступают соответственно в две отдельные камеры второй стадии флокуляции.

На второй стадии флокуляции поток воды направлен сверху вниз. Он покидает камеру второй стадии флокуляции в ее нижней части и поступает в камеру третьей стадии, где он снова движется снизу вверх. Каждая камера оборудована вертикальной пятилопастной мешалкой из нержавеющей стали, которая приводится в действие двигателем через регулируемый редуктор, что позволяет изменять частоту вращения. Из камеры третьей стадии флокуляции вода поступает непосредственно на вход полочного осветлителя.

Осветление

Вода вместе с хлопьями, которые образовались в процессе флокуляции, через множество входных отверстий поступает в полочные осветлители. Поток воды распределяется вдоль входного лотка с помощью входных сопел, расположенных в его нижней части. Эти сопла и каскад перегородок вдоль входного лотка способствуют равномерному распределению потока по его длине и одинаковую удельную нагрузку для всех пластинчатых панелей. Верхняя часть лотка - выходной желоб, собирает и передает осветленную воду в коллекторный канал осветленной воды.

Вдоль верхнего края выходных лотков расположены на одинаковом расстоянии один от другого специально сконструированные регулируемые V-образные переливные пороги, где собираются водные потоки со всей поверхности осветлителя. Оседающие твердые частицы соскальзывают вдоль пластин вниз и равномерно собираются в нижней части осветлителя, откуда они должны периодически удаляться. Полочный осветлитель занимает площадь 17×17 метров.

Осветлитель объединен с уплотнителем осадка, который располагается под рядами пластинчатых панелей. Боковые и нижние поверхности уплотнителя осадка сконструированы таким образом, чтобы осадок собирался на дне. Для уплотнения и транспорта осадка к разгрузочной трубе, расположенной в центре резервуара, используется циркуляционный скребковый транспортер с приводом.

Осветленная вода из полочного осветлителя по коллекторному каналу осветленной воды подается для дальнейшей обработки на вход фильтра.

Фильтрование

Входной канал фильтров разделен на два потока, каждый из которых снабжает водой по 10 фильтров. Камеры распределения потока, расположенные вдоль канала, оборудованы регулируемыми переливными порогами с острой кромкой, через которые подается вода на каждый фильтр в отдельности.

Для каждого фильтра предполагается такая последовательность работы: нормальная работа (фильтрация) - подготовка к промывке - промывка - подготовка к нормальной работе.

Загрузка фильтра состоит из двух фильтрующих слоев: слоя песка, уложенного на многоблочную дренажную систему фильтра, и слоя гранулированного активированного угля (ГАУ), уложенного сверху на слой песка. Обычно более грубодисперсный и менее плотный ГАУ укладывается сверху, на слой более мелкого и плотного песка.

Фильтрованная вода через выпускные трубы фильтров поступает в выходные камеры фильтров и оттуда через выходные переливные пороги – в канал фильтрованной воды. Этот канал передает фильтрованную воду из нового технологического блока в трубопроводы очищенной воды, по которым она далее поступает в существующие резервуары чистой воды.

Промывка фильтров

Когда в процессе фильтрации гидравлическое сопротивление фильтра достигает максимально допустимого значения либо показатели качества фильтрованной воды опускаются ниже установленного стандартом, необходимо произвести очистку фильтра, чтобы восстановить его производительность и/или улучшить качество фильтрованной воды. Эффективная очистка фильтра осуществляется путем изменения направления потока воды на обратное направление, при этом промывная вода подводится с противоположной стороны фильтрующей среды со скоростью, многократно превышающей нормальную скорость фильтрации. Поток промывной воды при движении снизу вверх захватывает частицы загрязнений, отложившиеся в порах фильтрующего материала, и выводят их через лотки, патрубки и каналы, предусмотренные для отработанной промывной воды.

В процессе промывки решаются две основные задачи:

1. Удаление загрязнений, прилипших к поверхности зерен фильтрующего материала;

2. Разрыхление слоя фильтрующего материала и увеличение расстояние между зернами, что облегчает вывод отделившихся загрязнений с промывной водой.

Промывная вода нагнетается из резервуара промывной воды посредством насосов, оборудованных приводами с регулируемой частотой вращения, что позволяет установить любую требуемую в данных условиях эксплуатации скорость промывки. На насосной станции предусмотрен также один резервный насос.

Очистка промывной воды

Блок очистки промывной воды (блок В) включает следующие основные компоненты:

- Входной участок

- Камера флокуляции

- Переходной участок: флокуляция - осветление

- Полочный осветлитель

- Канал осветленной воды

Производительность блока очистки промывной воды - 19 200 м³/сутки.

Флокуляция

Из входной камеры сырая вода попадает в камеру флокуляции с вертикальной пропеллерной мешалкой. В процессе флокуляции к воде добавляется дозированное количество полиэлектролита. Подача реагента осуществляется со станции приготовления и дозирования флокулянта комплекса К-6.

Отстаивание

Переход воды из камеры флокуляции в полочный осветлитель происходит через затопленный переливной порог, проем и отражательную стенку, что обеспечивает равномерное распределение гидравлической нагрузки по ширине осветлителя.

Полочный осветлитель имеет в верхней части ряд снабженных ребрами панелей, способствующих процессу осаждения, и соединенный с уплотнителем осадка, расположенным в его нижней части.

Сбор очищенной воды

Очищенная вода собирается в специальном канале-коллекторе и затем попадает в резервуар очищенной промывной воды (РОПВ). РОПВ спроектирован с таким расчетом, чтобы сглаживать колебания и компенсировать разницу между входным потоком очищенной воды и потоком, который возвращается в главную технологическую линию.

Из РОПВ очищенная вода с помощью трех насосных агрегатов насосной станции промывной воды подается в распределительную камеру сырой воды блока очистки.

Реагентное хозяйство

Реагентное хозяйство объединено с блоком обработки промывной воды. Оно включает следующие помещения:

- емкость суточного хранения гипохлорита натрия (223 м3) и соответствующие насосы для его дозирования;

- емкость суточного хранения жидкого аммиака (2х2 м3) и соответствующие насосы для его дозирования (1 рабочий и 1 резервный);

- три емкости (каждая эффективным объемом в 35 м3 со смесительным оборудованием) для приготовления сульфата алюминия и дозировочные насосы;

- оборудование для приготовления полиэлектролита и дозировочные устройства;

Обработка осадка

В блоке (С) обработки осадка установлено оборудование для следующих технологических процессов:

- обезвоживание осадка в отстойниках;

- транспортировка осадка;

- вторичное уплотнение осадка;

- обезвоживание осадка на центрифугах;

- транспортирование шламового кека и слив фугата;

Осадок появляется в результате прохождения воды через полочные осветлители. Избыточный осадок после первичных уплотнителей подается специальными шламовыми насосами через соответствующий трубопровод на вторичные уплотнители.

Вторичное уплотнение

С помощью двух вторичных уплотнителей обеспечивается концентрация примерно до 5%. Надосадочная жидкость из вторичного уплотнителя поступает самотеком в компенсационный резервуар отработанной промывной воды и подвергается той же обработке, что и отработанная промывная вода фильтров.

Обезвоживание осадка на центрифугах

В блоке С размещены 3 центрифуги «Flottwing», которые обеспечивают доведения осадка до требуемой влажности. Процесс обезвоживания осуществляется на протяжении 16 часов 5 дней в неделю.

Транспортирование шламового кека и слив фугата

Полученный в результате обезвоживания шламовый кек имеет концентрацию твердого вещества 28%. Он поднимается транспортерами, затем шламовый кек вывозится грузовиками. Слив фугата происходит в компенсационный резервуар (грязной промывной воды) или в канализацию.

Обеззараживание воды

Обеззараживание очищенных стоков включает в себя использование высокоэффективного и одновременно безопасного реагента - гипохлорита натрия (химический метод) и ультрафиолетовую обработку воды (физический метод). Эта комбинация позволяет полностью гарантировать эпидемиологическую безопасность водоснабжения Санкт-Петербурга, а также полное соответствие микробиологических показателей качества воды действующим нормативам. Ультрафиолетовое облучение происходит в двух блоках УФ-обеззараживания, размещенных в зданиях, расположенных на территории Южной водопроводной станции. Суммарная производительность УФ-комплекса составляет 273 600 м³/сут.