Введение

В Китае до сих пор не приняты единые правила очистки сточных вод в жилых районах. Как правило, очистные сооружения с суточной производительностью менее 5000 м ³ определяются как малые и средние очистные сооружения. Характеристики сточных вод на таких сооружениях включают большие колебания объема воды, низкую концентрацию загрязняющих веществ, хорошую биоразлагаемость и низкую сложность очистки. В Китае очистка сточных вод в основном осуществляется с помощью септических резервуаров и биологической вторичной очистки [1]. Поскольку объем сточных вод в жилых районах относительно невелик, а сами районы являются жилыми, требования к управлению сточными водами достаточно специфичны. Необходимо применять процесс очистки с низким содержанием осадка, чтобы предотвратить вторичное загрязнение, вызванное неправильной очисткой.

1 Принципы проектирования канализационных систем в жилых районах

Китай обладает обширной территорией, и потребность в очистке сточных вод в разных регионах часто сильно различается. При строительстве очистных сооружений необходимо учитывать требования общего планирования населенного пункта и не нарушать его внешний вид. При выборе технологии очистки сточных вод следует по возможности выбирать простые и практичные технологии. При проектировании высотных сооружений необходимо максимально использовать подземное пространство, чтобы минимизировать воздействие на окружающую среду населенного пункта. При выборе оборудования следует по возможности выбирать модульное оборудование, а его использование должно быть максимально удобным, чтобы снизить степень специализации в эксплуатации оборудования [2]. Очистные сооружения также должны обладать достаточной гидравлической и органической устойчивостью для эффективного противодействия ударным нагрузкам.

2 Процесс CASS для очистки сточных вод коммунальных предприятий.

Процесс CASS разработан на основе процесса SBR. На входе в резервуар устанавливается биологический селектор для эффективного обеспечения непрерывного забора воды и периодического сброса воды. Благодаря установке биологического селектора можно эффективно отбирать флокулирующие бактерии, объем которых составляет около 10 % от объема резервуара для очистки сточных вод. Технологический процесс с использованием биологического селектора следует теории накопления-регенерации осадка, позволяя активному илу работать в стадии эффективной адсорбции, а затем завершить разложение субстрата при низкой нагрузке, тем самым завершая регенерацию осадка [3].

Согласно соответствующим исследованиям, основной причиной вспучивания осадка является чрезмерное размножение нитевидных бактерий. Благодаря большей площади поверхности, нитевидные бактерии лучше поглощают загрязняющие вещества в более низких концентрациях. Однако, поскольку нитевидные бактерии растут медленно, флокулирующие бактерии имеют более высокую удельную скорость размножения. Они могут избирательно культивировать флокулирующие бактерии, используя субстрат в качестве движущей силы, что делает их доминирующими бактериями в аэрационном резервуаре. Поэтому биологический селектор в резервуаре CASS должен быть спроектирован соответствующим образом, чтобы эффективно подавлять рост нитевидных бактерий, предотвращать вспучивание осадка и дополнительно повышать стабильность работы системы.

По сравнению с традиционными процессами обработки осадка, процесс CASS имеет следующие преимущества:

1. Снижение строительных затрат. При строительстве этой системы эффективно экономятся отстойники, вторичные отстойники и оборудование для возврата осадка, что позволяет сэкономить около 30 % строительных затрат. Также используется меньшее количество производственных площадей, в основном это резервуары для сбора воды, отстойники, аэрационные резервуары CASS и резервуары для осадка, что позволяет сэкономить около 35 % земельной площади.
2. Эффективно экономит эксплуатационные расходы. Поскольку аэрация проводится периодически и с перерывами, концентрация растворенного кислорода в резервуаре постоянно меняется. В начале аэрации, благодаря большому градиенту концентрации кислорода, эффективность переноса высока, что приводит к значительной экономии энергии и эффективному снижению эксплуатационных расходов примерно на 20 %.
3. Он обладает высокой степенью удаления органических веществ, что дополнительно улучшает качество воды [4].
4. Оборудование просто в управлении, работает надежно и снижает вероятность вспучивания осадка. Поскольку этот процесс требует минимального количества оборудования и сооружений, а вся система управления относительно проста, он эффективно повышает надежность работы оборудования.

Выбор метода аэрации: В большинстве жилых комплексов жители предъявляют высокие требования к качеству окружающей среды, поэтому необходимо в полной мере учитывать такие факторы, как шум и запах во время работы оборудования. Для эффективного снижения уровня шума вместо воздуходувок можно использовать аэраторы. Кроме того, благодаря уникальной природе процесса CASS, использование подводных аэраторов позволяет эффективно исключить необходимость в прокладке трубопроводов и установке клапанов. Оборудование также более гибко в использовании; количество работающих аэраторов можно выбирать в соответствии с потребностями очистки сточных вод для обеспечения оптимальной производительности.

Выбор метода декантирования: Декантер является важнейшим компонентом процесса CASS, и его стабильность и надежность напрямую влияют на нормальную работу процесса CASS. Исследования декантеров продолжаются, и на основе принципов их работы их можно разделить на поплавковые, роторные и сифонные. При выборе декантера важно правильно управлять динамическим балансом между выходным патрубком, подъемным устройством и потоком воды. Глубина плавающего водослива должна регулироваться в соответствии с различными потребностями в дренаже, чтобы избежать помех для донного осадка и эффективно повысить стабильность сточных вод.

Власти могут выбрать роторный декантер, состоящий из устройства для декантации, приводного двигателя, поплавка для сбора пены и поворотного подшипника. Устройство для декантации, также известное как автоматический плавающий водослив, эффективно предотвращает попадание пены в выходную трубу. Нижняя выходная труба обеспечивает надежную опору, а ее часть погружена в воду. Надосадочная жидкость из реакционного резервуара может быть слита путем нажатия на стержень. Устройство работает достаточно плавно, обеспечивает равномерный слив воды и имеет разумную цену.

3 Процесс CASS для повторного использования сточных вод

НКитай — страна с относительно ограниченными водными ресурсами: запасы воды на душу населения составляют лишь четверть от среднемирового показателя. Дефицит воды особенно остро ощущается в китайских городах; Пекин — яркий тому пример: запасы воды на душу населения составляют лишь одну шестую от среднего показателя по Китаю. Из-за острой нехватки воды цены на городскую воду постоянно растут. Для эффективного решения этой проблемы можно очищать сточные воды из жилых районов и использовать их для озеленения, уборки туалетов, мойки автомобилей и общей санитарии, что принесет значительные экономические и социальные выгоды.

В настоящее время многие жилые комплексы в Китае начали внедрять процесс CASS, который обеспечивает относительно стабильное качество воды. По сравнению с традиционными технологиями биологической очистки, качество воды, получаемой с помощью этого процесса, в большей степени соответствует соответствующим китайским стандартам качества воды. После дополнительной фильтрации и дезинфекции ее можно использовать непосредственно в качестве сточных вод.

Мембранная технология разделения — это перспективная технология разделения материалов, использующая давление в качестве движущей силы. Значение давления относительно стабильно и не изменяется при колебаниях внешней температуры. Она также обладает такими преимуществами, как энергосбережение, непрерывная работа и простота автоматизации. Для эффективного применения этой технологии в процессах CASS был разработан новый тип фильтрующей мембраны. Эта мембрана отличается высокой пропускной способностью, длительным сроком службы и высокой устойчивостью к загрязнению, демонстрируя отличные перспективы применения в машиностроении. Сточные воды в жилых районах часто содержат большое количество патогенных бактерий, что требует дезинфекции для безопасного использования. Дезинфекция обычно проводится перед мембранной фильтрацией. Для больших объемов сточных вод обработка осадка обычно включает концентрирование с последующим обезвоживанием. Если количество образующегося осадка невелико, его можно захоронить на полигоне с помощью автоцистерн для сточных вод.

Процесс очистки сточных вод CASS для всего населенного пункта должен соответствовать следующим требованиям:

1. Надежность. Любое оборудование может быть введено в эксплуатацию только в том случае, если гарантирована его надежная работа. Надежность — важнейший показатель.
2. Безопасность. Вся система должна быть свободна от угроз безопасности во время работы, а различные неисправности должны выявляться и устраняться своевременно, чтобы избежать несчастных случаев, вызванных неисправностями.
3. Работа в реальном времени. Любая система может быть применена в инженерных проектах только в том случае, если она соответствует требованиям к работе в реальном времени. Вся система должна динамически корректировать процесс очистки на основе изменений различных параметров очищаемых сточных вод в населенном пункте, максимизируя эффективность очистки. Одновременно должна использоваться система автоматического управления с применением ПЛК для мониторинга и управления базовым оборудованием. На основе сигналов от различных датчиков система может понимать текущую рабочую среду и конкретное рабочее состояние оборудования. Если текущее рабочее состояние оборудования не соответствует фактическим потребностям очистки сточных вод, автоматически активируется внутренний алгоритм автоматического управления, динамически корректирующий различные параметры процесса до тех пор, пока они не будут отрегулированы до подходящего диапазона для удовлетворения фактических потребностей очистки сточных вод. Кроме того, система должна обладать возможностями обнаружения неисправностей оборудования. При обнаружении неисправности информация о неисправности автоматически передается на главный компьютер всей системы очистки сточных вод по сети передачи данных, что позволяет персоналу, управляющему системой очистки сточных вод в населенном пункте, оперативно устранить неисправность. Для обеспечения понимания персоналом, ответственным за управление системой, фактического рабочего состояния всей системы очистки сточных вод, система также будет оперативно загружать на главный компьютер различные параметры процесса, генерируемые во время работы системы, что позволит персоналу эффективно отслеживать текущее рабочее состояние системы и своевременно вносить корректировки в процесс.

4 Заключение

Поскольку Китай продолжает повышать требования к охране окружающей среды, энергосбережению и сокращению выбросов, жилые комплексы должны рассмотреть возможность эффективного применения процесса очистки сточных вод CASS для повышения коэффициента повторного использования сточных вод в сообществе. Эти сточные воды могут быть повторно использованы для таких целей, как озеленение, мытье автомобилей и дорог, тем самым способствуя созданию современного сообщества и повышению его текущей и будущей конкурентоспособности.

Литература:

1. 张志，康壮武，陈松明，等.院校中水回用系统建设的可行性分析与建议 [J].工程建设与设计，2007（12）：11–12.

2. 侯瑞波，陈晔.中水回用的处理工艺 [J].建筑技术开发，2002（10）：25- 26.

3. 葛凯强.我国城市中水回用的研究现状 [J].民营科技，2018（9）：33- 34.

4. 李婧.浅谈内河港口中水回用系统技术要点 [J].四川水泥，2016（6）：17- 18.