Экологические нормативы, действующие на территории Российской Федерации, диктуют очень жесткие требования к качеству сбрасываемых в водоемы сточных вод [1]. Допустимые концентрации загрязняющих веществ, во многих случаях, устанавливаются на уровне ПДК для водоемов рыбохозяйственной категории водопользования. Обеспечение соответствующей глубины очистки сточных вод требует применения новых высокоэффективных технологий и оборудования. Для очистки сточных вод до нормативных требований фирмой «Креал» разработаны и реализованы в промышленном масштабе технические решения по реконструкции существующих очистных сооружений. Нормативная очистка сточных вод от взвешенных веществ требует их доочистки на фильтрах с зернистой загрузкой. Для стоков, прошедших биологическую очистку, хорошие результаты дает применение фильтров с плавающей загрузкой (ФПЗ). В сравнении с песчаными фильтрами, ФПЗ устойчиво работают в условиях значительных колебаний концентрации взвешенных веществ в поступающей на фильтрование сточной воде. Строительство отдельной фильтровальной станции для доочистки сточных вод сопряжено с большими капитальными вложениями и влечет за собой существенные эксплуатационные затраты. Значительное сокращение затрат может дать совмещение процессов осветления и фильтрование сточной воды в одном сооружении типа отстойник-фильтр. Такое техническое решение разработано, запатентовано и успешно реализовано в промышленном масштабе нашей фирмой. Разработка комбинированного сооружения типа отстойник-фильтр выполнялась в несколько этапов. В сентябре 2002 г. на Центральной станции аэрации города Санкт-Петербурга произведены испытания фильтра с плавающей загрузкой, разработанного нами, в задачи испытаний входил выбор материала загрузки, размера гранул, высоты слоя загрузки, скорости фильтрования, отработка режима промывки, определение грязеемкости и длительности фильтроцикла. В процессе испытаний на фильтр подавалась биоочищенная сточная вода из лотка осветленной воды вторичного отстойника второй очереди очистных сооружений. Для повышения концентрации взвешенных веществ к поступающим на фильтрование стокам периодически добавляли активный ил из канала активного ила вторичных отстойников второй очереди. Измерение расхода сточной воды на входе и выходе фильтра производили объемным методом — по времени заполнения емкости объемом 10 л. Потери напора воды в загрузке фильтра определяли прямым измерением уровней воды после выравнивания входного и выходного потоков сточной воды. Определение концентрации взвешенных веществ в пробах, отбираемых на входе фильтра, выходе фильтра и в потоке грязной промывной воды (ГПВ) производилось стандартным методом в аккредитованной лаборатории. При расчете массы взвешенных веществ, задержанных загрузкой фильтра, использовались данные аккредитованной лаборатории по содержанию взвешенных веществ в биоочищенной сточной воде (выход вторичных отстойников) и концентрации возвратного ила на второй очереди очистных сооружений. Полученные результаты приведены в табл. 1–2.Безнапорный режим фильтрования (потери напора ΔНф < 0,4 м вод. ст.) устойчиво сохраняется до массы накопленных в загрузке взвешенных веществ 5 кг/м3 нас. об. загр. при скорости фильтрования 6,25 м/ч (согласнотабл. 1). При скорости фильтрования 10 м/ч предельное накопление взвешенных веществ в загрузке, отвечающее потерям напора 0,35–0,4 м вод. ст., составляет 3 кг/м3 нас. об. загр. (согласно опять же табл. 1). Зависимость потерь напора (времени фильтрования) в фильтре от массы задержанных взвешенных веществ, содержащей хлопьевидные органические частицы, в частности хлопья активного ила, имеет нелинейный характер, что типично для фильтрования через зернистую загрузку суспензии. Вместе с тем, особенностью испытанной загрузки является сохранение потерь напора на постоянном (минимальном) уровне вплоть до содержания задержанных взвешенных веществ 2 кг/м3 нас. об. загр. с последующим резким возрастанием потерь напора по линейному закону. Указанная закономерность, наиболее вероятно, является следствием первоначально равномерного распределения взвеси по высоте загрузки фильтра (без изменения потерь напора) с последующим концентрированием взвешенных веществ преимущественно в нижнем слое загрузки (наблюдали визуально через смотровое окно фильтра), что сопровождалось возрастанием потерь напора. Эффект очистки от взвешенных веществ (хлопьев активного ила) сохранялся на высоком уровне в течение всех фильтроциклов во всем рабочем диапазоне скорости фильтрования и составил (табл. 2): ❏ свыше 80 % при входной концентрации взвешенных веществ — более 35 мг/л; ❏ свыше 70 % при входной концентрации взвешенных веществ — от 20 до 35 мг/л. Водовоздушная промывка загрузки фильтра (в течение 4 мин.) обеспечивает ее полную регенерацию с восстановлением первоначальных потерь напора воды при фильтровании. Были отработаны режимы промывки с приведением загрузки в псевдоожиженное состояние с помощью газлифтных потоков. На этой основе разработана технология промывки фильтра осветленной водой непосредственно в проточной зоне отстойника. По результатам испытаний была разработана конструкция отстойника-фильтра, и в октябре 2002 г. произведена реконструкция вторичного отстойника №2 на ОАО «Соликамскбумпром». В отличии от установок, разработанных ЦНИИЭП «Установка по доочистке сточных вод на песчаных фильтрах» [2], фильтр с плавающей загрузкой, работающий в режиме безнапорного фильтрования, размещен непосредственно в проточной зоне вторичного отстойника. Испытания показали, что такое решение дает дополнительный положительный эффект (в сравнении с очисткой суспензии или эмульсии последовательно в раздельных сооружениях осветления и фильтрования), который выражается в следующем: ❏ увеличивается эффективность очистки от взвешенных и эмульгированных веществ в сооружении осветления за счет повышения коэффициента использования объема проточной зоны и усреднения расхода воды через нее; ❏ увеличивается эффективность фильтрационной доочистки осветленной воды за счет предотвращения измельчения агрегативно-неустойчивых взвесей и эмульсий, которое происходит при транспортировке осветленной воды из сооружения осветления в фильтр при очистке на раздельных сооружениях; ❏ сокращается общий объем очистного сооружения, количество трубопроводов и запорно-регулировочной арматуры (существенно ниже затраты); ❏ упрощается схема промывки фильтра (меньше длительность промывки и затраты на автоматизацию); ❏ уменьшается объем грязной промывной воды. Достигнутые показатели приведены в табл. 3. Технико-экономический анализ показал, что достижения аналогичного результата за счет строительства отдельной фильтровальной станции потребовало бы в 5–10 раз больше капитальных вложений и в 20 раз больше эксплуатационных затрат. Реконструкция всех пяти вторичных отстойников в отстойники-фильтры позволила надежно обеспечить норматив ПДС по сбросу взвешенных веществ. Двухлетняя эксплуатация отстойников-фильтров подтвердила высокую эффективность и надежность разработанной технологии. В настоящее время разработанные конструкции отстойников-фильтров широко применяются ЗАО «Креал» и реализованы в серийно выпускаемых этой фирмой модульных установках очистки сточных вод типа БТФ. 1. СанПиН 2.1.5.980–00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. 2. Разумовский Э.С., Медриш Г.Л., Казарян В.А. Очистка и обеззараживание сточных вод малых населенных пунктов. — М.: Стройиздат, 1986.