Дипломная (вкр): Сравнительный анализ эффективности очистных сооружений водоканалов городов Великий Устюг и Кириллов

В городе Кириллове на озере Сиверском находится один из самых грандиозных ансамблей русского зодчества, жемчужина русского севера - Кирилло-Белозерский монастырь, основанный в 1397 году. Кирилло-Белозерский музей-заповедник создан в 1924 году в стенах закрытого Кирилло-Белозерского монастыря. В состав музея входят архитектурные ансамбли Кирилло-Белозерского и Ферапонтова монастырей, церковь Ильи Пророка. В 1997 году Указом Президента Российской Федерации Кирилло-Белозерский музей-заповедник включен в Государственный свод особо ценных объектов культурного наследия народов РФ [Там же].

Музей фресок Дионисия, основанный в 1398 году, входит в состав архитектурного ансамбль памятников Ферапонтова монастыря XV-XIX вв. Расположен он в селе Ферапонтово, около озер Бородаевское и Паское. Главное сооружение монастыря - собор Рождества Богородицы (1490 г.) со стенописью (1502 г.), выполненной выдающимся художником Древней Руси Дионисием. Архитектурный ансамбль Ферапонтова монастыря с росписями Дионисия в 2000 году включен в Список всемирного наследия ЮНЕСКО [Там же].

В 7 километрах от Кириллова, на берегу реки Шексны у подножия горы Мауры, находится строение Воскресенского Горицкого монастыря, основанное в 1544 году. На сегодняшний день - это действующий женский монастырь. В обитель приезжает немало паломников, число которых резко возрастает в летний период [23].

Ансамбль Нило-Сорской пустыни, расположенный при впадении реки Соры в реку Бородаву, основан в середине 15 столетия. Пустынь находится в 17 километрах от г. Кириллова, имеет два храма: Сретенья и Покрова [Там же].

Город Кириллов самый посещаемый туристский центр Вологодской области. В городе шесть памятников культурного зодчества и 23 - гражданского [Там же].

Большой популярностью пользуются теплоходные туры по рекам и каналам Северо-Двинской системы, речные круизы по Волго-Балту с остановкой в Кириллове, Горицах и Кузино. Живописная природа, озера и леса, наличие комфортабельных туристских комплексов, а также гостиниц, частных пансионов туристского класса обеспечивают отдых разного уровня и интересов [Там же].

Во все времена кирилловская земля являлась центром духовного притяжения. Сюда ехали царствующие особы и шли многочисленные паломники с одной целью - обрести душевный покой и просветление [Там же].

4.2 Общие сведения о системе водоотведения предприятия

Централизованной системой водоотведения охвачена жилая капитальная застройка, общественные здания центральной части города Кириллова, некоторые промышленные объекты и отдельные кварталы усадебной жилой зоны. Структура системы сбора, очистки и отведения сточных вод в г. Кириллов включает в себя систему самотечных и напорных канализационных трубопроводов (водоприемники и канализационные коллекторы), с размещенными на них канализационными насосными станциями (КНС). Далее сточные воды направляются в систему канализации г. Кириллова и в комплекс очистных сооружений канализации [Там же].

Не канализованными территориями остаются жилые районы усадебной застройки и часть производственных предприятий. Отвод сточных вод в этих районах осуществляется в герметичные ёмкости и септики [Там же].

Система централизованной канализации - неполная раздельная, с отведением бытовых и производственных (близких по составу к бытовым) сточных вод. Схема канализации - самотечно-напорная с очисткой сточных вод на городских очистных сооружениях канализации (ОСК). Очищенные сточные воды дезинфицируются и сбрасываются в озеро Покровское [25].

Наружная канализационная сеть представляет собой систему подземных трубопроводов, принимающих сточные воды от внутриквартальных сетей и транспортирующих их к канализационным насосным станциям, очистным сооружениям канализации и в водоем [Там же].

Канализируемая территория города Кириллова разбита на три зоны.

С верхней зоны, имеющей более высокие отметки местности, сточные воды отводятся на ГКНС самотеком, а с нижних зон перекачиваются канализационными насосными станциями. В процессе эксплуатации производится монтаж, демонтаж труб, прокладка новых трубопроводов, замена старых участков. Протяжённость сетей канализации города Кириллова составляет 17,071 км [Там же].

ООО «Водоканал» - организация осуществляющая отвод сточных вод от населения г. Кириллова, а также от объектов социального назначения, промышленных и пищевых предприятий [26].

4.3 Характеристика биологических очистных сооружений канализации

Очитка сточных вод производится на биологических очистных сооружениях (далее по тексту БОС) предназначенных для полной биологической очистки с последующим хлорированием сточных вод [Там же].

Мощность очистных сооружений канализации города Кириллова составляет 3600 м3/сут [Там же].

В состав очистных сооружений канализации входят:

1.   Приемная камера (типовой проект КС-02-17, размеры 1,5 х 1,0 м, высота 1,3 м).

2. Песколовки горизонтальные с круговым движением воды (2 шт.), диаметр песколовки 4,0 м. Типовой проект 902-2-27 тип III).

.   Двухярусные отстойники (3 шт.) Типовой проект 902-2-70. Размер отстойника 15,0х9,0 м.

4. Аэротенки (типовой проект 902-2-99) - 3 шт.

5. Вторичные вертикальные отстойники (типовой проект 4-18-861. Размер отстойника 9,0 х 9,0 м. Рабочий объем отстойника 200 м3) - 3 шт.

6. Контактный резервуар (типовой проект 418-18-861).

7.       Блок производственно-бытовых помещений.

8. Блок воздуходувной станции (типовой проект 902-2-51/70. Две воздуходувки марки ТВ80- 1,4М-1-0,1; ТВ 42-1,4 м-1-01).

9. Иловые площадки (полезная площадь 2060 м2).

10.     Песковые площадки (площадь 120,0 м2).

11.     Хлораторная (типовой проект 901-3-16/70) (таблица 7). В настоящее время не эксплуатируется.

Весь комплекс очистных сооружений делится на 4 группы.

Первая группа представляет собой сооружения механической очистки в составе:

песколовка горизонтальная с круговым движением сточных вод;

двухъярусный отстойник.

Вторая группа - сооружения биологической очистки и дезинфекции сточных вод в составе:

двухкоридорные аэротенки;

вторичные вертикальные отстойники;

контактные резервуары;

блок воздуходувной станции;

хлораторная со складом хлора.

Третья группа - сооружения обработки осадка в составе:

иловых площадок;

песковых площадок.

Четвертая группа - вспомогательное здание.

В здании расположены:

котельная;

мастерская;

лаборатория.

Двухъярусные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники и контактные резервуары скомбинированы в блок емкостей.

Воздуходувки подают сжатый воздух в аэротенки. В здании находится насосное отделение, где насосы перекачивают все дренажные воды в приёмную камеру. Подсобные помещения оборудованы для комнаты отдыха персонала, составляющего 8 человек (4 машиниста компрессорной установки, 4 оператора ОСК работающих по графику) [Там же].

Котельная предназначена для отопления здания очистных сооружений.

Лаборатория в настоящее время не используется. Анализы качества сточных вод на выпуске в озеро Покровское проводятся:

по химическим показателям в лаборатории ФГБУ ГЦАС «Вологодский» на основании «Договора на проведение лабораторных исследований» от 01.03.2013 г. № 82/2013-ТК;

по микробиологическим показателям в лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Вологодской области» на основании «Договора возмездного оказания услуг» от 01.11.2013 г. № 1.

Периодичностью отбора проб - 1 раз в квартал.

Сточная вода по напорным коллекторам поступает в приемную камеру очистных сооружений, где происходит гашение напора. Далее по железобетонному лотку сточная вода поступает на песколовки, где происходит выпадение песка в осадок. Горизонтальная песколовка с круговым движением воды выполнена в виде прямоугольного горизонтального двухсекционного резервуара. Каждая секция состоит из рабочей и осадочной части, предназначенной для сбора и хранения выпавшего осадка до момента его удаления. Песок, скапливающийся в песколовках, в виде песочной пульпы, направляется на песковую площадку, где он обезвоживается и периодически используется на планировку территории очистных сооружений канализации [26].

После песколовок сточные воды поступают на двухъярусные отстойники. В отстойнике происходит выделение из сточных вод грубодисперсных примесей, которые накапливаются в его иловой части. Сброженный осадок из двухъярусных отстойников под гидростатическим давлением направляется на иловые площадки и после сушки вывозится для использования в качестве удобрения на сельскохозяйственные поля (рисунок 13) [26].

Осветленная вода затем поступает на сооружения биологической очистки - аэротенки, где очищается от органических загрязнений, оставшихся после механической очистки с помощью активного ила, для жизнедеятельности которого воздуходувками постоянно нагнетается воздух [Там же].

Далее обрабатываемая вода в смеси с активным илом поступает на вторичные отстойники, где активный ил, вместе с адсорбированными загрязнениями осаждается, а очищенная вода поступает в контактные резервуары. Осевший ил с помощью эрлифтов направляется обратно в аэротенк, а избыточный активный ил в септическую камеру двухъярусных отстойников. Очищенная вода поступает в контактный резервуар, где должно производится ее обеззараживание, путем добавления хлорной извести, но в настоящее время обеззараживание сточных вод не производится. Согласно рабочему проекту «Реконструкция КОС производительностью 3000 куб. м3/сут. г. Кириллова Вологодской области. Перекрытие аэротенков» разработанного в 2008 году, предусмотрено хлорирование сточных вод. Государственной программой «Охрана окружающей среды, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов» на 2013-2020 годы предусмотрено финансирование объекта «Реконструкция КОС производительностью 3000 м3/сут. г.Кириллов» в 2017 году в сумме 3000,0 тыс.руб.» [26].

Рисунок 13 - Схема движения сточных вод по очистным сооружениям канализации

Таблица 7 - Фоновые характеристики оз. Покровское в створе 500 м выше выпуска сточных вод ООО «Водоканал»

Затем сточные воды сбрасываются в Покровское озеро через один организованный выпуск - труба диаметром 250 мм.

Фоновые характеристики оз. Покровское в створе 500 м выше выпуска сточных вод ООО «Водоканал» приведены в таблице 7 [26,27].

Оценка эффективности работы биологических очистных сооружений за 2010 г. приведена в таблице 8 [27].

Данные, представленные в таблице 8, показывают, что очистные сооружения канализации города Кириллова работают в проектном режиме:

а) процесс нитрификации (биологическая очистка сточных вод) идет хорошо: на выходе с ОСК наблюдается резкое снижение концентрации аммоний иона относительно входа на ОСК, при одновременном повышении концентраций нитрит аниона и нитрат аниона.

Под действием аэробных бактерий в присутствии достаточного количества кислорода происходит окисление аммоний иона с образованием вначале нитритов и при дальнейшем окислении - образованием нитратов. Поэтому по соотношению аммоний иона, нитритов и нитратов можно судить о работе очистных сооружений;

б) степень очистки сточных вод по взвешенным веществам и БПК даже немного выше проектных показателей:

по взвешенным веществам фактическая степень очистки составляет 98,73 % при проектной 95,4 %;

по БПК полн. - 95,38 % при проектной 94 %.

Определение эффективности очистки сточных вод по микробиологическим показателям выполнялось в 2010 году. Результаты представлены в таблице 10 [Там же].

На момент разработки данного проекта у ООО «Водоканал» оформлено в установленном порядке право пользования поверхностным водным объектом (озеро Покровское) для целей сброса сточных вод - в Департаменте природных ресурсов и охраны окружающей среды Вологодской области оформлено Решение о предоставлении водного объекта в пользование от 08.08.2014 г. № 35-03.02.01.001-О-РСВХ-С-2014-02362/00 [Там же].

Таблица 9 - Характеристика качества сточных вод ООО "Водоканал", отводимых в озеро Покровское за 2010 г.

Из таблицы 9 видно, что эффект очистки сточных вод по микробиологическим показателям составлял в 2010 году 51,6 % [Там же].

Срок действия данного Решения - с 08.08.2014 г. по 08.08.2019 г. Допустимый объем сброса сточных вод в поверхностный водный объект (озеро Покровское), установленный в Решении о предоставлении водного объекта в пользование, составляет 320,89 тыс.м3/год, в том числе по кварталам:

I квартал - 80,22 тыс.м3;

II квартал - 80,22 тыс.м3;

III квартал - 80,22 тыс.м3;

IV квартал - 80,23 тыс.м3 .

Согласно нормативно-балансовому расчету водопотребления и водоотведения ООО «Водоканал» объем водоотведения в озеро Покровское составляет 320,89 тыс. м3/год [28].

Фактический объем сточных вод за 2010 г. согласно данным государственной статистической отчетности «Сведения об использования воды» по форме 2 -ТП (водхоз) составил 168,29 тыс.м3 . [Там же]

Сведения о фактическом водоотведении по данным государственной статистической отчетности «Сведения об использования воды» по форме 2 -ТП (водхоз) за 2009-2013 г. г. приведены в таблице 11[29].

Таблица 10 - Информация о водопотреблении по данным госстатотчетности по форме 2-ТП