При решении вопроса утилизации навозных стоков животноводческих ферм, чаще всего применяется схема сепарации навоза с последующим хранением жидкой фракции в “Лагунах” с последующим вносом (спустя 1 год после отстаивания) на поля.
Данная схема, при относительно малых единовременных затратах на строительство, имеет множество последующих недостатков, в том числе эксплуатационных затрат, а именно:
- Нормы вноса жидкой фракции (отстоявшейся 1 год) составляют 5-7 тонн на гектар в год. В зависимости от культур, выращиваемых на полях (кормовые или зерновые). Таким образом, количество вносимой на поля жидкой фракции навоза ограниченно имеющимися территориями.
- Период вноса органичен по времени года.
- Транспортировка жидкой фракции навоза на поля осуществляется шланговыми системами, которые имеют ряд ограничений по удаленности и по равномерности вноса на поля. Так же шланговые системы не могут применяться круглогодично.
- Для вноса жидкой фракции навоза на поля возникает необходимость в организации авто паркового хозяйства (бочки, террагаторы и пр.). В свою очередь внос жидкой фракции навоза автомобильными бочками органичен по времени года и имеет затратную часть на ГСМ, зарплату шоферам и ремонтную базу.
- Условия хранения жидкой фракции навоза в “Лагунах” так же имеет множество недостатков. Так полимерная пленка днища “Лагуны” непрочна, не долговечна, не имеет устойчивости против вздутий и выхода подпочвенных вод под “Лагуной”.
Компания ООО «ВОДПРОЕКТСТРОЙ» предлагает принципиальную схему при которой очистка навозных стоков, производится по технологии, которая позволяет доводить степень очистки стока до требований на сброс в водоемы рыбохозяйственного назначения. Это позволяет исключить из эксплуатационных затрат животноводческих комплексов хранение и вывоз на поля отсепарированных стоков. А выпуск очищенного стока производить круглогодично в водоем.
Технологическая схема
Сток от животноводческих ферм а также предприятий по убою скота, образуется от нескольких источников:
- Навозный сток, непосредственно;
- Сток от цехов по убою;
- Сток навозосодержащий (от помещений пред убойного хранения свиней);
- Сток от мойки машин (транспортировка скота);
- Хозяйственно бытовой сток предприятия;
Принятая технология очистки производственных сточных вод предусматривает механическую, физико-химическую, многоступенчатую биологическую очистку, доочистку и обеззараживание повышает надежность процесса очистки.
Процесс очистки обеспечивает высокую устойчивость к изменениям гидравлических нагрузок, pH, температуры и концентрации загрязнений.
Предусмотренная проектом технологическая схема глубокой очистки сточной воды позволяет достичь показателей качества очищенной сточной воды, удовлетворяющих условиям сброса в водоем рыбохозяйственного назначения.
Механическая предочистка на сепараторах
Навозосодержащий сток от мойки машин (транспортировка свиней) и от помещений свинокомплекса, перед транспортировкой в приемный резервуар усреднитель проходит сепарацию.
Предочистка стока на жироловках
Во избежание зарастания технологических трубопроводов, на сетях размещены жироуловители.
Прием и усреднение стока
Приём сточных вод, прошедших локальную сепарацию и предочисту, осуществляется в приёмный резервуар очистных сооружений. Перед приемным резервуаром размещается колодец-песколовка, в котором происходит отделение песка от сточной воды.
При сравнении емкостей типа Лагуна (пленочное покрытие приямка в земле) и емкостей Промышленной сборки (сборные листы на болтовом соединении с установкой на монолитную ж/б плиту) рассматриваются следующие параметры:
- Мониторинг целостности конструкции;
- Выявление протеканий;
- Определение ущерба в случае протеканий (определение объема протекшего стока)
- Возможность устранения повреждений.
Емкость типа Лагуна, представляет собой приямок в земле устеленный пленочным покрытием. Мониторинг целостности пленочного покрытия визуальным методом не возможен, т.к. пленка находится вне поля возможного осмотра, располагаясь ниже отметки 0.00. Стенки же емкости Промышленной сборки находятся выше уровня 0.00, что позволяет проводить визуальный мониторинг 100% поверхности ежеминутно, ежечасно, ежесуточно.
Емкости типа Лагуна при протекании пленочного покрытия дренируют сток в грунт под лагуной. Обнаружить протекание пленки путем выявления наличия стока в грунте под Лагуной не представляется возможным. Лишь спустя значительный промежуток времени, протекающий из Лагуны сток, возможно, будет обнаружить, проводя анализы воды в близлежащих водоемах или колодцах с питьевой водой, куда сток попадет, пройдя водоносные горизонты и подпочвенные воды.
Емкости Промышленной сборки, уже при их строительстве, предусматривают технологию выявления протеканий железобетонного основания (блина) под емкостью. По периметру окружности железобетонного основания устраивается дренажная труба и смотровые колодцы. Под песчано-щебневым слоем под монолитной плитой выстилается покрытие типа дарнит или др., которое не пропускает просачивающийся через образовавшуюся в ж/б плите трещину сток, а направляет его за периметр основания, т.е. в тренажные трубы. Таким образом при регулярном осмотре смотровых колодцев, протечка железобетонного основания будет выявлена, практически в режиме реального времени. Более прогрессивным решением контроля, так же может являться, размещение в смотровых колодцах контактных датчиков сигнализаторов, которые в случае заполнения смотрового колодца подадут звуковой или световой сигнал.
Определение ущерба напрямую зависит от объема и концентраций стока. Если концентрация стока ясна изначально, то объем стока попавшего в грунт под Лагуной определить достаточно проблематично. Перелив же стока через горловины колодцев определить проще.
Устранение повреждений, как таковое, не представляется сложным и при производстве ремонтных работ пленки Лагуны и при герметизации емкости Промышленной сборки.
Основной проблемой является ВЫЯВЛЕНИЕ И ЛОКАЛИЗАЦИЯ того места, где происходит утечка. Так, емкость Промышленной сборки дает возможность визуально увидеть место протечки (как в местах соединений листов, так и в месте образовавшейся трещины в ж/б основании при опорожнении емкости). Для ВЫЯВЛЕНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ же места протечки в Лагуне… после ее опорожнения придется буквально проползать всю поверхность Лагуны на коленках.
Механическая очистка
Сточные воды поступают по напорному трубопроводу в блок механической очистки. Механическая очистка сточных осуществляется путем процеживания сточных вод через механические решетки (1 рабочая, 1 резервная), расположенные в технологическом ангаре, с целью удаления отбросов и грубодисперсных взвешенных частиц крупностью более 1,0 мм.
Задержанные на решетке отбросу периодически удаляются граблями в автоматическом режиме в техконтейнер. Накопленные отбросы, по мере заполнения техконтейнеров, вывозятся на полигон депонирования твердых бытовых отходов в качестве бытового мусора.
Баки с механическими решетками установлены на раме высотой 1,7 м с целью обеспечения самотечного отвода процеженных сточных вод в накопительную емкость. Для обслуживания решеток предусмотрена площадка для обслуживания и лестница для подъема.
Прошедшие очистку на механических решетках сточные воды отводятся в накопительную емкость. Из накопительной емкости сточные воды насосом подаются в смесители блока физико-химической очистки.
На стадии физико-химической очистки применяется метод напорной флотации с реагентной подготовкой воды.
Физико-химическая (флотационная) очистка
Принятое оборудование для осуществления процесса напорной флотации характеризуется высокой эффективностью и увеличенными удельными нагрузками по очищаемой воде.
Рабочая среда во флотаторе – водовоздушная смесь, получаемая растворением воздуха в рециркуляционной воде под давлением 5-7 атм. в установке приготовления водовоздушной смеси. Водовоздушная смесь получается за счёт циркуляции части очищенной воды рециркуляционным насосом, насыщаемой воздухом при давлении 0,5-0,7 МПа. Воздух подаётся компрессором.
Применение напорной флотации позволяет снизить концентрацию взвешенных веществ на 90 %; жиров на 95 %; БПК на 45 %.
Сфлотированные частицы загрязнений собираются с поверхности скребковым сборником флотошлама и отводятся в пеногаситель. Из пеногасителя полученный флотошлам насосом перекачивается в накопитель осадка.
Осадок, выпадающий на дно флотатора, собирается донным скребком в конусный приямок, откуда удаляется в накопитель осадка.
Реагентная подготовка стоков перед флотатором производится в смесителях. В очищаемую сточную воду добавляются раствор коагулянта и флокулянта. Введение реагента в сточную воду повышает эффективность отделения удаления взвешенных веществ и жиров в результате процесса коагуляции. Введение раствора коагулянта и флокулянта в смесители с интервалом времени 1-2 мин.
Для приготовления рабочего раствора коагулянта и флокулянта принимаются установки приготовления и дозирования реагентов с лопастной мешалкой и насосом-дозатором. Привод мешалки электрический от мотор-редуктора.
Биологическая очистка
Для снижения высокого содержания загрязняющих веществ в сточной воде принимается многоступенчатая схема биологической очистки. Блок биологической очистки представляет собой два железобетонных двухсекционных резервуара. Резервуары разделены поперечными перегородками на четыре ступени биологической очистки, включающие также вторичные, третичные и четвертичные отстойники. В блоке биологической очистки реализуются анаэробные и аэробные процессы глубокой биологической очистки и нитри-денитрификации азотсодержащих загрязнений.
На первой ступени предусматривается очистка сточной воды в аэротенке-смесителе. В аэротенке-смесителе в аэробных условиях осуществляются процессы глубокой минерализации органических веществ. Для создания аэробных условий емкость аэротенка оборудована мелкопузырчатыми погружными аэраторами, обладающими высокой эффективностью насыщения кислородом сточной жидкости и её перемешивания во всем объеме.
В аэротенке-смесителе происходит практически мгновенное смешение очищаемых сточных вод с регенерированным активным илом по всей длине сооружений, благодаря чему достигается высокая окислительная мощность.
Перед смешением со сточными водами, активный ил регенерируется в течении 8 часов. Равномерное распределение активного ила по длине регенератора обеспечивается распределительными лотками.
Отделение сточных вод от активного ила осуществляется во вторичных отстойниках горизонтального типа. Активный ил накапливается в конусных частях отстойников (4 шт), откуда периодически удаляется насосами в регенератор активного ила, расположенный по середине аэротенка-смесителя. Удаление избыточного активного ила в накопитель осадка осуществляется этими же насосами по трубопроводу избыточного активного ила.
В регенераторе осуществляется аэрация активного ила без добавления неочищенной сточной воды. Время пребывания в регенераторе составляет не менее 8 часов.
Активный ил через полупогружную перегородку поступает по всей длине сооружения в зону окисления аэротенка-смесителя. Сверху, по распределительному лотку, поступает неочищенная сточная вода. При этом происходит практически мгновенное перемешивание за счет аэрации и глубокое окисление органических веществ. Сбор очищенной сточной воды из аэротенка-смесителя осуществляется лотком по всей длине сооружения.
Осветленная во вторичных отстойниках сточная вода поступает в денитрификаторе.
В денитрификаторе, в результате жизнедеятельности анаэробной гетеротрофной микрофлоры, обеспечивается восстановление окисленных форм азота, а также частичное окисление углеродной составляющей органических веществ, поступающих вместе со сточными водами. Перемешивание в денитрификаторе производится при помощи механических мешалок.
В аэротенке-вытеснителе в условиях интенсивной аэрации протекают процессы нитрификации. В аэротенке–вытеснителе поддерживается высокая концентрация нитрифицирующего ила за счет его циркуляции из отстойной зоны третичных отстойников насосами, а также за счет применения инертной загрузки. Аэрация осуществляется погружными аэраторами.
Все биохимические процессы осуществляются развивающимися прикрепленными биоценозами на специальной загрузке из полимера. Полимерная загрузка представляет собой трубчатые блоки с развитой поверхностью. Срок службы полимерного носителя 30-50 лет без ремонта. Пористость трубчатой загрузки обеспечивает высокую удельную площадь поверхности биопленки. Сами биоценозы характеризуются формированием богатого и разнообразного видового состава, адаптированного к конкретной стадии очистки. В процессах с прикрепленным илом достигается высокая окислительная мощность по сравнению с обычными аэротенками с плавающим биоценозом за счет высокого возраста ила. Высокая концентрация развитого ила на единицу объема аэротенка позволяет существенно повысить скорость биохимических реакций, в том числе процессов нитрификации и денитрификации.
Специфика условий развития прикрепленного ила практически исключает существование в системе плавающего (свободного) ила, что определяет более глубокую минерализацию не только органических веществ сточных вод, но и биомассы сообщества участвующих в очистке микроорганизмов.
Из аэротенка-вытеснителя сточные воды поступают в четвертичные отстойники горизонтального типа. Для более эффективного проведения процесса отстаивания отстойники оборудуются тонкослойными модулями. Перекачка в накопитель осадка и частичный возврат избыточного активного ила в аэротенк осуществляется погружными насосами, установленными в конусных частях отстойника (4 шт).
Осветленная в четвертичных отстойниках сточная вода поступает в биореактор доочистки. В биореакторе устанавливаются блоки инертной загрузки, на которых развивается микрофлора. Дочищенные в биореакторе отводятся в накопительную емкость.
Аэрация
Подача воздуха в блок биологической очистки производится компрессорами по воздухопроводам. На воздухопроводах предусматривается установка расходомеров.
Доочистка
Доочистка сточных вод осуществляется на однослойных песчанных напорных зернистых фильтрах. Доочистка сточных вод позволяет удалить взвешенные вещества и снизить БПК и ХПК в соответствии с требованиями на сброс в водоем рыбохозяйственного назначения.
Фильтрация сточной воды осуществляется сверху вниз. Принимается два рабочих фильтра ФОВ. Рабочее давление в фильтре принимается 32 м. Подача биологически очищенной сточной воды осуществляется из накопительной емкости двумя насосами, по одному на каждый фильтр.
Периодически, при достижении перепада давления 0,1 МПа на фильтрующей загрузке, необходимо ее промывать отфильтрованной водой. Перепад давления определяется по манометрам, установленным на корпусе фильтра. Промывка осуществляется обратным потоком отфильтрованной воды, подаваемой насосами промывной воды. Принимается два рабочих насоса, один резервный. Для промывки используется очищенная и обеззараженная вода, подаваемая из емкости промывной воды. Объем воды в емкости промывной воды рассчитан на две промывки.
Отвод промывной от фильтра осуществляется в мокрый колодец и далее в приемный резервуар.
Промывка фильтров осуществляется попеременно. Во время промывки одного из фильтров, работа второго фильтра осуществляется в форсированном режиме, при этом оба насоса подачи воды работают на один фильтр.
Ультрафиолетовое обеззараживание
Очищенная сточная вода от фильтров доочистки поступает под остаточным напором на установки УФ-обеззараживания.
Процесс обеззараживания сточной воды осуществляется методом воздействия на нее ультрафиолетового излучения с длинной волн 253,7 мкм. Инактивация микроорганизмов происходит за счет сообщения им летальной дозы УФ-облучения посредством установки бактерицидных ламп в потоке обеззараживаемой сточной воды. Метод УФ-обеззараживания не приводит к изменению химического состава воды, позволяет отказаться от использования хлорсодержащих реагентов.
Очищенная и обеззараженная сточная вода отводится в накопительную емкость и далее на сброс.
Обработка осадка
Образующийся в процессе очистки осадок флотопена и флотошлам, избыточный активный ил из вторичных, третичных и четвертичных отстойников отводится в накопитель осадка, рассчитанный на суточный прием. Накопитель осадка представляет собой двухсекционный резервуар с попеременным наполнением секций. Каждая секция накопителя работает в периодическом режиме. Распределение осадка по секциям осуществляется в автоматическом режиме. Управление осуществляется от датчиков уровня осадка в секциях. При достижении верхнего уровня в одной из секций накопителя, происходит закрытие задвижки с электроприводом на трубопроводе подачи, открытие задвижки на трубопроводе подаче второй секции и включение насоса откачки осадка на установку обезвоживания в заполненной первой секции. При достижении верхнего уровня во второй секции, происходит обратный процесс.
Установка обезвоживания осадка включает в себя барабанный уплотнитель и ленточный фильтр-пресс. Обезвоживаемый осадок поступает в барабанный уплотнитель по напорному трубопроводу, на котором установлен смеситель, в который осуществляется ввод раствора флокулянта для улучшения влагоотдачи осадка. Раствор флокулянта готовится на установке приготовления и дозирования флокулянта. Для приготовления рабочего раствора флокулянта принята установка приготовления и дозирования флокулянта оборудованная лопастной мешалкой с приводом от мотор-редуктора. Для приготовления раствора флокулянта принимается две установки. Из одной установки производиться дозирование раствора флокулянта, во второй в это время осуществляется приготовление рабочего раствора. Выбор установки для дозирования и приготовления раствора флокулянта осуществляется в ручном режиме оператором.
Подготовленный осадок поступает на ленточный пресс-фильтр. Установленное оборудование обеспечивает снижение влажности осадка до 80%. Благодаря закрытой конструкции от устройства не распространяются запахи и брызги. Фильтрат от установки обезвоживания отводиться по трубопроводу фильтрата в мокрый колодец и далее в приемный резервуар.
Обезвоженный осадок сбрасывается в контейнер, и затем вывозится на ТБО.
В случае выхода из строя установки обезвоживания, осадок из накопителя перекачивается на аварийные иловые площадки, рассчитанные на 20% годовой объем не обезвоженного осадка.