Logo Международный форум «Евразийская экономическая перспектива»
На главную страницу
Новости
Информация о журнале
О главном редакторе
Подписка
Контакты
ЕВРАЗИЙСКИЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ English
Тематика журнала
Текущий номер
Анонс
Список номеров
Найти
Редакционный совет
Редакционная коллегия
Представи- тельства журнала
Правила направления, рецензирования и опубликования
Научные дискуссии
Семинары, конференции
 
 
 
 
Проблемы современной экономики, N 1 (73), 2020
ЭКОНОМИКА И ЭКОЛОГИЯ
Бездудная А. Г.
заведующий кафедрой менеджмента и инноваций
Санкт-Петербургского государственного экономического университета,
ведущий научный сотрудник Санкт-Петербургского научного Центра РАН,
доктор экономических наук, профессор

Трейман М. Г.
доцент кафедры менеджмента и инноваций
Санкт-Петербургского государственного экономического университета,
доцент кафедры экономики и организации производства высшей школы технологии и энергетики
Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна,
кандидат экономических наук

Смирнов Р. В.
профессор кафедры менеджмента и инноваций
Санкт-Петербургского государственного экономического университета,
доктор экономических наук


Современные технологии очистки сточных вод на примере предприятия водно-канализационного хозяйства: управление и развитие методов комплексной очистки стоков
В исследовании приведены особенности процессов управления водоснабжением и водоотведением на современных предприятиях водно-канализационного хозяйства, отражены перспективы развития водопользования и тенденции для Санкт-Петербурга на долгосрочный период. Представлена классическая схема биологической очистки и альтернативные варианты, используемые в Германии, проведен их сравнительный анализ, как с технологических позиций, так и с экономической точки зрения. В части «управления водоснабжением» представлена динамика целевых показателей деятельности и изменение удельного водопотребления по годам. В исследовании представлен опыт и данные ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» в области управления водопользованием — процессами водоснабжения и водоотведения, проанализирована фактическая и перспективная нагрузка на очистные сооружения, дано описание классических методов биологической очистки
Ключевые слова: управление природопользованием, баланс водоотведения, биологическая очистка, водопользование, эффективность очистки
УДК 338.2   Стр: 187 - 191

Введение. В современной действительности важным параметром для городов является экологическая безопасность и, в первую очередь, она связана с таким технологическим процессом как очистка сточных вод. Неочищенные и недостаточно очищенные сточные воды могут привести к антропогенному загрязнению водоемов, нарушению их естественный среды. Естественная емкость водоемов по переработке загрязнений лимитирована, поэтому необходимо создавать технологические решения, которые позволят осуществлять управление водопользованием в регионах. Водопользование должно быть интегрировано в систему управления хозяйственной деятельностью. При этом необходимо верно оценивать важность, ценность и стратегические ориентиры в сфере водопользования.
Процессы водоснабжения на предприятиях водно-канализационного хозяйства. Управление водоснабжением — важное направление для структурирования процессов на предприятиях и улучшения организации производственной деятельности. Управление водопользованием сводится к внедрению на предприятиях водно-канализационного хозяйства стандартов экологического менеджмента по типу ИСО 14000.
Стандарты экологического менеджмента позволят предприятию упорядоченно организовывать работу в части экологических процессов предприятия. Одним из параметров экологического управления можно считать систему ключевых показателей. Для предприятий водно-канализационного хозяйства к ним относятся: «удельное водопотребление», «повреждения на сетях», «удельный расход электрической энергии», «расходы и потери воды». Динамика удельного водопотребления с 2005 по 2018 гг. отражена на рисунке 1.
Рис. 1. Удельное водопотребление, литров в сутки на чел.
Отметим, что удельное водопотребление существенно снизилось за последние годы и этому способствовал ряд факторов. Это:
— установка приборов учета и переход с расчетов по среднему и по норме;
— экономное потребление водных ресурсов;
— сокращение потерь и установка водосберегающего оборудования.
В рамках данной концепции рассмотрим ключевые показатели деятельности предприятия ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» (таблица 1).
Общая динамика целевых показателей отражает их улучшение, то есть предприятие совершенствуется в своей деятельности. Отметим, что процессы водоснабжения на предприятии стабильны и имеют положительную динамику.

Таблица 1
Целевые показатели деятельности ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» по водоснабжению за период с 2014 по 2018 гг.
№ п/пНазвание показателяЕд. изм.Факт 2014Факт 2015Факт 2016Факт 2017Факт 2018
1. Показатели качества питьевой воды
1.1.Доля качественных проб питьевой воды в общем объеме%95,896,396,396,596,7
2. Показатели надежности и бесперебойности водоснабжения
2.1.Количество перерывов в подаче водного ресурса и другие нарушения технологиишт./км0,1850,1290,1260,0880,078
шт.1285916902644580
2.2.Повреждения на сетях водоснабжения (на 10 км сети)шт./10 км2,82,42,11,91,7
шт.1 9441 6821 5161 3581232
3. Показатели энергетической эффективности объектов централизованных систем водоснабжения
3.1.Удельный расход электрической энергии, потребляемой в технологическом процессе подготовки питьевой воды, на единицу объема воды, отпускаемой в сетькВт*ч/
куб.м.
0,1960,1910,1900,1870,186
3.2.Удельный расход электрической энергии, потребляемой в технологическом процессе транспортировки питьевой воды, на единицу объема транспортируемой водыкВт*ч/
куб.м.
0,3220,3190,3090,2950,288
3.3.Расходы и потери воды при транспортировке%13,013,012,011,09,8


Процесс водоотведения на предприятиях водно-канализационного хозяйства. В процессы управления водоотведением входит не только сам технологический процесс, но и организация этого процесса на практике, причем для очистных сооружений сюда входит перераспределение нагрузки и выбор способов очистки для различных территорий города и Ленинградской области.
Баланс водоотведения по предприятию ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Для составления укрупненного перспективного водного баланса по предприятию необходимо учесть следующие особенности. Это:
— высокая деловая активность планирования освоения и развития городских территорий. Взаимное влияние развития города и Ленинградской области;
— формирование единого видения развития городских инженерных коммуникаций с целью предоставления равных взаимовыгодных возможностей всем ресурсоснабжающим и транспортным организациям для развития их имущественных комплексов и обеспечения физического доступа потребителям;
— сбалансированное использование мощностей очистных сооружений (резерв / дефицит) для стабильного обеспечения качества очистки сточных вод и достижения оптимальной себестоимости очистки сточных вод.
— прекращение сброса неочищенного поверхностного стока для улучшения экологического состояния водных объектов.
Учитывая все вышеперечисленные тенденции и актуальный документ «Схемы водоснабжения и водоотведения Санкт-Петербурга на период до 2025 года с учетом перспективы до 2030 года», перспективный баланс по предприятию на 2030 год составит (таблица 2):

Таблица 2
Перспективный баланс общесплавной и хозяйст­венно-бытовой системы водоотведения на 2030 год
Показатели деятельности предприятия2030
Приведенная производительность КОС, тыс. м3/сут.2 773,5
Очистка сточных вод на КОС, тыс. м3/сут.2 134
Дефицит (–) / Резерв (+) мощностей, тыс. м3/сут.639,5

Таким образом, в ближайшие 10 лет планируется системное развитие города. Санкт-Петербург будет расширяться, а вместе с ним будет увеличиваться потребление водных ресурсов, поэтому предприятию необходимо модернизировать оборудование, расширять производственные мощности, использовать в своей производственно-технической деятельности новейшие технологии.
Процесс биологической очистки. Немного истории: началом эры биологической очистки считается строительство первых полей фильтрации в XIX, где стоки очищались путем фильтрования через естественные слои почвы. Очищенные стоки в дальнейшем применялись в сельском хозяйстве [4].

Таблица 3
История возникновения и развития методов биологической очистки [2]
Период, гг.Описание
1893Появление биофильтров в Англии, фильтры базировались на полях фильтрации.
1914Первые сооружения биологической очистки, использующие метод очистки стоков в аэротенках с использованием основного компонента — активного ила, который позволяет осуществлять глубокую очистку стоков.
1922Прошел 12 Всероссийский водопроводный и санитарно-технический съезд, где представлены важные доклады для развития очистки воды. Это:
1. «Очистка сточных вод посредством активного ила».
2. «Обзор работы лаборатории Управления канализацией Москвы за время с 1914 по 1922 гг.».
В результате биологическая очистка стала развиваться и применяться повсеместно.
1929–1933Ввод в эксплуатацию в Москве первой станции аэрофильтрации, общая мощность станции составляет 37 тыс. м3 /сут. На станции использовались следующие способы очистки сточных вод: аэротенки, биофильтры и биологические пруды. Сущность очистки сводилось к применению микроорганизмов и их способности поглощать загрязнения и в результате своей жизнедеятельности превращать их в СО2, Н2О, СН4, что впоследствии дает возможность наращивать массу активного ила для непрерывной работы станции очистки.
настоящее времяШирокое повсеместное использование методов биологической очистки на крупных промышленных предприятиях и предприятиях водно-канализационного хозяйства страны.

За время развития методов биологической очистки установлены оптимальные значения режимов эксплуатации очистных сооружений, такие как: количество компонентов активного ила, его возраст, степень аэрации, температура входящего потока, рН, показатели качественного состава стока, параметры БПК / ХПК.
Общая схема технологического процесса очистки сточных вод представлена на рис.2.
Рис. 2. Технологический процесс очистки сточных вод, который осуществляется на ресурсоснабжающем предприятии [3; 5]
Описать технологический процесс можно следующим образом:
Сточные воды направляются в приемную камеру, где осуществляется распределение объемов сточных вод для подачи их на первую ступень очистки, далее идут несколько ступеней механической очистки решетки для отделения крупных включений, песколовки для отделения грубодисперсных примесей, далее очистка стоков от тонкодисперсных примесей по взвешенным веществам в стандартной схеме биологической очистки. В аэротенках осуществляется очистка от азота и фосфора, затем проводится доочистка во вторичных отстойниках и затем обеззараживание стоков для последующего их сброса в водоем [1].

Таблица 4
Технические характеристики очистных сооружений Санкт-Петербурга
НаименованиеЕд. изм.ЦСАЮЗОСССА
Фактические объемытыс. куб. м888,3219,3892,7
Перспективные объемытыс. куб. м81,71337,7107,7
Перспективная производительностьтыс. куб. м10506601000

Таким образом, наибольшая нагрузка делится между Центральной и Северной станциями аэрации, в ближайшем будущем планируется перераспределение объемов сброса с увеличением производительности по Юго-Западным очистным сооружениям.
Процессы очистки являются достаточно затратными, большой процент затрат приходится на эксплуатационные расходы станций. Динамика по потреблению электроэнергии по предприятию представлена на рисунке 3.
Рис. 3. Динамика изменения показателя «расход электроэнергии по предприятию» ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»
Отметим значительность величины используемой электроэнергии, которая практически не снижается с годами. Эти затраты напрямую связаны с технологическим процессом и основной деятельностью предприятия. Предприятие ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» использует классическую схему биологической очистки сточных вод, но данный метод является затратным и расходует большое количество электрической энергии и экономически невыгоден для очистных сооружений, относящихся к Ленинградской области и обеспечивающих очистку стоков для поселков и небольших городов. Рассмотрим другую схему биологической очистки на примере очистных сооружений biocos.
Четырехфазная технология biocos — немецкий опыт и возможности внедрения в России. Этот метод широко применяется в Германии и заключается в следующем: в специализированных аэротенках происходит последовательный обмен и перемешивание (смена фаз), за счет чего создается определенная среда для жизнедеятельности микроорганизмов, которые поглощают загрязнения. Процесс биологической очистки осуществляется в компактном аэротенке и двух резервуарах рециркуляции и седиментации ила. Процессы идут циклично друг за другом, их общий цикл составляет 120 минут.
При использовании четырехфазной технологии происходит деление U-фазы (перемешивание / перелив) на S и P фазы. При этой технологии уплотненный шлам в S- фазе отводится обратно по специальны каналам на дне в аэротенк, что соответствует обратному отводу шлама в обычной установке. Гомогенезация (круговорот) происходит только в SU-резервуаре отстойнике.
Отвод шлама и смешивание при четырехфазной технологии biocos осуществляется посредством подачи компрессором воздушного давления, без рециркуляционных насосов, которые ранее служили для создания энергии движения частиц.
Положительными аспектами метода можно считать высокую степень очистки, компактность установок и удобство их расположения, меньшие затраты на электрическую энергию и, как следствие, большую выгодность процессов. Данный технологический способ напрямую влияет на управление процессом и более оптимальную организацию процессов на предприятии.
Рис. 4. Четырехфазный процесс очистки biocos
Рис. 5. Круговорот потоков воды (4-я фаза)
Рис. 6. Изменение процессов в аэротенке с указанием направлений и потоков
Заключение. Согласно полученным результатам, технология biocos может быть применима в Ленинградской области для поселков и небольших городов. Технология является современной, позволяет очищать стоки полноценно, компактна в плане размещения очистных сооружений, имеет малый процент расходования электроэнергии, т.е. экономически выгодна.


Литература
1. Большаков Н.Ю. Биологическая очистка городских сточных вод. — Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического ун-та, 2009. — 94 с.
2. Воронов Ю.В., Казаков В.Д., Толстой М.Ю. Струйная аэрация. — Москва: Изд-во Ассоц. строительных вузов, 2007. — 215 с.
3. Панов М.Я., Петров Ю.Ф., Щербаков В.И. Модели управления функционированием систем подачи и распределения воды: монография. — Воронеж: Воронежский ГАСУ, 2013. — 271 с.
4. Потапов В.В., Мурадов С.В. Биологическая очистка морской воды от техногенного загрязнения: монография. — Петропавловск-Камчатский: КамГУ, 2014. — 268 с.
5. Ратников А.А. Автономные системы канализации. Теория и практика. — Москва: АВОК-Пресс, 2008. — 103 с.

Вернуться к содержанию номера

Copyright © Проблемы современной экономики 2002 - 2020
ISSN 1818-3395 - печатная версия, ISSN 1818-3409 - электронная (онлайновая) версия