Пути совершенствования систем очистки природных и сточных вод, обработки выделяемых осадков на действующих и вновь проектируемых очистных станциях
Новая концепция формирования систем водоснабжения и водоотведения в целом по Российской Федерации
В любом регионе России и другой страны мира главными требованиями, предъявляемыми к системам водоснабжения и водоотведения, являются экологичность, экономичность и социальная направленность получаемых на ней материальных ресурсов. О каких материальных ресурсах идет речь? Речь идет в первую очередь о технической воде, которую нужно использовать на технические нужды промышленности и сельского хозяйства, о топливно-энергетических и строительных ресурсах. Осадки сточных вод могут быть использованы как для производства биогаза, так и в качестве органо-минеральных удобрений. Песок и пластмасса, извлеченные из сточных вод, могут служить ресурсами строительной индустрии.
В итоге КОС является фабрикой по производству материальных ресурсов. Экологичной эта фабрика будет, если она запроектирована с нулевым или близким к нему балансом отходов в окружающую природную среду. Выделяющаяся при биологической очистке сточных вод углекислота должна быть задействована для выращивания растений и воспроизводства кислорода.
Требование экономичности выполняется в том случае, если все технологические процессы и сооружения очистки сточных вод и переработки осадков соизмеримы с действующими в государстве законами по тарифам на пользование канализации.
В Российской Федерации тарифы на канализацию для населения ориентированы на минимальное использование в процессах очистки сточных вод электроэнергии, а также на применение природных процессов в переработке выделяемых осадков и охрану природной среды.
При переработке осадков сточных вод биокомпостированием аэробными термофильными бактериями или сбраживанием в метантенках в термофильных условиях, при которых гарантированно обеззараживаются осадки сточных вод, только осадки первичных и вторичных отстойников обеспечивают аэробные и анаэробные микроорганизмы достаточным питанием для воспроизводства требуемой биомассы микроорганизмов с целью ведения непрерывного экологичного процесса переработки и обеззараживания осадков сточных вод.
На КОС целесообразно поддерживать максимально высокую эффективность работы первичных отстойников, а это возможно только при усредненных по величине расходах сточных вод по часам суток, так как только в этом случае можно поддерживать гидравлику работы отстойных сооружений на оптимальном уровне.
Первый процесс, который исключает засорение сооружений очистной станции, - это процеживание сточных вод. Он может быть многоступенчатым, но на последней ступени должны быть прозоры не более 3 мм. Только такие прозоры исключают засорение биореакторов очистной станции.
Высокая эффективность работы первичных отстойников приводит к изменению соотношения в сточных водах ВПК и азота, он снижается от 9:1 до 3:1, а это делает невозможной глубокую денитрификацию сточных вод сообществом свободноплавающего активного ила при задействовании биоценоза прикрепленных микроорганизмов. Именно таковым является биоценоз бактерий анаммокс, использованию которых в промышленных масштабах и посвящена предлагаемая нами концепция.
Бактерии анаммокс удаляют одновременно и аммоний, и нитрит, т.е. восстановленный и окисленный азот, без использования органических веществ, а это существенно упрощает и удешевляет процесс очистки сточных вод. Таким образом, экономичность технологии очистки сточных вод и обработки осадков достигается при одновременном и совместном использовании и биоценозов свободноплавающего активного ила, и биоценоза прикрепленных микроорганизмов.
Практика показала, что глубокая очистка воды от биогенных элементов и взвешенных веществ достигается не только при использовании биоценоза бактерий анаммокс на стадии нитри-денитрификации, но и при доочистке сточных вод биоценозами гидробионтов типа мелких жи вотных - последнего звена трофической цепи микроорганизмов, заканчивающейся моллюсками-фильтраторами-седиментаторами.
Безусловно, использование конструкций биореакторов и механизмов, обеспечивающих их стабильную и экономичную работу, зависит от производительности очистных станций и насадки, которую используют для удерживания нужных для очистки сточных вод микроорганизмов. В последние годы применялась насадка в виде ершей из волокон полиамидного полимера, который оказался приемлемым для удержания аэробных и анаэробных бактерий, в том числе анаммокс, и для накапливания гидробионтов.
Ерши были введены в практику биологической очистки профессором Н.И. Куликовым. В 2009 г. на промышленной очистной станции в Красной Поляне было выявлено удержание ершами из волокон полиамида бактерий анаммокс, что было запатентовано ЗАО «Компания «ЭКОС», после чего началось широкомасштабное использование ершей в практике очистки сточных вод как в России, так и за ее пределами.
В настоящее время коллектив ученых Академии наук России института микробиологии им. Виноградского и инженерный коллектив ЗАО «Компания «ЭКОС», семейный коллектив Куликовых разрабатывают конструкции устройства для ведения процессов очистки сточных вод в условиях канализированной территории, переработки осадков сточных вод в органоминеральные удобрения, а также водоподготовку загрязненных биогенными элементами поверхностных водоемов с помощью мобильных плавающих устройств для получения воды питьевого качества и корма для рыб, устройство для борьбы с загрязнениями типа нефтепродуктов в морях и океанах.
