Комплексная реконструкция городских очистных канализационных сооружений г. Самары

Ю. А. ЕГОРОВА, Д. И. ЛЕВИН, Л. Ф. ЛЮШИНА, С. А. ПЕТРОПАВЛОВСКИЙ, В. И. БАЖЕНОВ, Д. А. ДАНИЛОВИЧ, И. А. НОСКОВА

Егорова Юлия Анатольевна, заместитель технического директора, ООО «Самарские коммунальные системы» 443056, Россия, г. Самара, ул. Луначарского, 56, тел.: (846) 207-24-08, e-mail: yegorova@samcomsys.ru

Левин Дмитрий Иванович, начальник городских очистных канализационных сооружений, ООО «Самарские коммунальные системы» 443042, Россия, г. Самара, Обувная ул.,136, тел.: (846) 207-25-85, e-mail: dlevin@samcomsys.ru

Люшина Лилия Федоровна, ведущий технолог городских очистных канализационных сооружений, ООО «Самарские коммунальные системы» 443042, Россия, г. Самара, Обувная ул.,136, тел.: (927) 604-03-18, e-mail: yegorova@samcomsys.ru

Петропавловский Сергей Александрович, заместитель руководителя Производственно-технического департамента по инвестиционной деятельности, ОАО «Российские коммунальные системы» 119180, Россия, Москва, ул. Малая Полянка, 2, тел.: (495) 783-32-32, e-mail: spetropavlovskiy@roscomsys.ru

Баженов Виктор Иванович, доктор технических наук, профессор, исполнительный директор, ЗАО «Водоснабжение и водоотведение» 127018, Россия, Москва, Полковая ул., 1, тел.: (495) 641-00-41, e-mail: info@pump.ru

Данилович Дмитрий Александрович, кандидат технических наук, руководитель Центра технической политики и модернизации Ассоциации ЖКХ «Развитие»; эксперт-директор журнала «Наилучшие Доступные Технологии водоснабжения и водоотведения»; координатор технической рабочей группы ТРГ-10 Бюро НДТ «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов» 119435, Россия, Москва, Малая Пироговская ул., 13, стр. 1, БЦ «П13», тел.: (499) 558-38-32, e-mail: da_danilovich@mail.ru

Носкова Ирина Алексеевна, начальник проектного отдела, ЗАО «Водоснабжение и водоотведение» 127018, Россия, Москва, Полковая ул., 1, тел.: (495) 641-00-41, e-mail: info@pump.ru

 

Представлен опыт ООО «Самарские коммунальные системы» по проектированию, строительству и реконструкции городских очистных канализационных сооружений производительностью 450–700 тыс. м3 /сут. При неблагоприятном экологическом состоянии реки Волги в среднем и нижнем течении задача повышения эффективности очистки сточных вод является приоритетной, что подтверждено программой Министерства энергетики и ЖКХ Самарской области на 2013–2019 годы. Представлены результаты внедрения технологии биологической очистки сточных вод на базе процесса UCT с оригинальной компоновкой зон и рециклов путем модификации существующих емкостей четырехкоридорных аэротенков. Приводятся обоснованные технические решения ключевых сооружений, определяющих энергоэффективность и рациональность проекта реконструкции воздуходувной станции с применением механически регулируемых воздуходувок (диапазон производительности каждой 59,4–132,1 тыс. Нм3 /ч) и строительства двух иловых насосных станций с регулируемой подачей 15000–27360 м3 /ч стоков. Внедрена система технологического и автоматизированного управления. Ограниченный срок проектных работ потребовал использования быстрых и эффективных методов расчета с помощью имитационного моделирования технологических процессов в среде GPS-X (модель ASM2d), вычислительной гидродинамики – в среде ANSYS Fluent. Приводится прогноз динамики изменения эффективности очистки в течение суток с обеспечением среднесуточных концентраций, мг/л: взвешенных веществ – 15,5; БПК5 – 5,7; ХПК – 34,9; N–NH4 – 0,25; N–NO2, N–NO3 – 7,02; P–PO4 – 0,68. Относительно высокий вынос взвешенных веществ обусловлен значительным расчетным значением илового индекса (150 см3 /г). На стадии реализации экологически эффективных мероприятий признано экономически нецелесообразным строительство комплекса доочистки стоимостью 400 млн руб. (около 30% от стоимости реконструкции всей станции). Перед пусконаладочными работами достигнута фактическая экономия электроэнергии в размере 13 млн кВт·ч/год, в том числе 8,8 млн кВт·ч/год за счет замены воздуходувного оборудования, 4,2 млн кВт·ч/год за счет замены эрлифтов иловыми насосными станциями с погружными насосами. Целевые показатели проекта и использованные в нем технические решения соответствуют наилучшим доступным технологиям.

Ключевые слова: очистные канализационные сооружения, реконструкция, аэротенк, процесс UCT, имитационное моделирование, GPS-X, энергоэффективность, наилучшие доступные технологии.

Обоснование концепции реконструкции городских очистных канализационных сооружений

В Самаре, городе с миллионным населением, расположенном на средней Волге, образуется 450–700 тыс. м3 /сут сточных вод. Они обрабатываются на сооружениях биологической очистки, построенных в 1970–1980-е годы по классической технологии, рассчитанной только на удаление органических загрязнений (БПК и взвешенных веществ). Эти сооружения в значительной мере выработали свой ресурс, а технология давно не соответствует современным требованиям, предусматривающим удаление биогенных элементов (соединений азота и фосфора). Ситуация усугубляется неблагоприятным экологическим состоянием реки Волги в среднем и нижнем течении, в особенности на фоне маловодной летней межени

Для ООО «Самарские коммунальные системы» – предприятия, управляющего в том числе системой водоотведения города, задача повышения эффективности очистки сточных вод – одна из приоритетных. С этой целью комплексная реконструкция городских очистных канализационных сооружений (ГОКС) была включена в Инвестиционную программу предприятия на 2013–2019 годы, утвержденную приказом Министерства энергетики и ЖКХ Самарской области от 22 мая 2013 г. № 79.

В Самаре, как почти во всех российских городах, за последние 20–25 лет наблюдается почти двукратное снижение притока сточных вод. Это не означает существенного снижения нагрузки по загрязнениям, но все же облегчает проведение реконструкции очистных сооружений. Изначально ГОКС рассчитаны на полную биологичес кую очистку 1 млн м3 /сут сточных вод и состоят из трех очередей с расчетной нагрузкой 600, 100 и 300 тыс. м3 /сут соответственно. Наличие трех технологических блоков, в значительной степени самостоятельных, облегчает проведение модернизации.

Основные задачи реконструкции ГОКС:

• достижение в очищенной воде ПДК для водных объектов рыбохозяйственного назначения, мг/л: N–NH4 – 0,4; N–NO3 – 9; N–NO2 – 0,02;
• удаление фосфора фосфатов наиболее экономичным биологическим методом до 1 мг/л;
• повышение глубины очистки по органическим загрязнениям;
• снижение энергозатрат на процесс очистки.

Для разработки проекта были привлечены специалисты ООО «Гипрокоммунводоканал – Санкт-Петербург» и ЗАО «Водоснабжение и водоотведение» (Москва).

При выборе концепции реконструкции сооружений преследовали достижение эколого-экономической эффективности, т. е. обеспечение максимального снижения негативного воздействия на окружающую среду на каждый рубль вложенных средств. Исходя из этого строительство сооружений доочистки и реагентного хозяйства на данном этапе реконструкции с целью снижения содержания P–PO4 до 0,2 мг/л было признано экономически нецелесообразным.

Стоимость строительства комплекса доочистки на базе дисковых микрофильтров, включая реагентное хозяйство, на стадии предварительной проработки проекта была оценена в 400 млн руб., а последующие затраты на реагенты для биолого-химического удаления фосфора (симультанное осаждение) – в 50–250 млн руб/год в зависимости от типа и количества применяемого коагулянта.

После разработки проекта реконструкции в 2015 г. аналогичные подходы легли в основу Информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям (ИТС 10-2015) в сфере очистки сточных вод населенных пунктов [1]. Согласно ИТС 10-2015, использование технических решений, которые приводят к перерасходу средств относительно решаемой задачи, таких как строительство объектов, без учета фактической отрицательной динамики водоотведения (про запас), а также применение стадии доочистки (без исключительных оснований для этого) не должны считаться переходом на НДТ, так как это лишит другие объекты финансирования и нанесет вред окружающей среде [2]. В разделе Справочника, посвященном экономике, показано, что эффективность инвестиций в сооружения доочистки в 8–12 раз ниже, чем в строительство или реконструкцию основных сооружений биологической очистки.

Проведенное техническое обследование показало возможность осуществления реконструкции на базе существующих емкостных сооружений аэротенков и отстойников. Согласно выполненным технологическим расчетам, при реализации определенных технических решений имеющийся объем сооружений будет достаточным для достижения поставленных задач.

Были намечены основные этапы выполнения работ:

• реконструкция объектов, используемых для всех трех блоков в целом (насосные станции возвратного ила, воздуходувная станция), а также первой захватки аэротенков № 1–3;
• реконструкция аэротенков № 7–12;
• реконструкция аэротенков № 4–6 (аэрационная система относительно недавно заменена).

Технологические и технические решения по реконструкции аэротенков

Для сооружений биологической очистки сточных вод была выбрана технология Кейптаунского университета (процесс UCT) по удалению азота и фосфора. Эта технология за последнее десятилетие хорошо зарекомендовала себя на ряде крупных отечественных объектов [3].

Основу практически любой современной технологии биологического удаления азота и фосфора составляет сочетание как минимум четырех процессов с участием активного ила: классическое аэробное окисление органических загрязнений; аэробное окисление аммонийного азота (нитрификация); аноксидное окисление органических загрязнений (денитрификация); аэробное окисление органических веществ, ранее запасенных специфической группой микроорганизмов в анаэробных условиях. Последний из перечисленных процессов требует накопления клетками микроорганизмов в качестве источника энергии большого количества фосфора, поглощаемого в аэробной зоне (и выделяемого в анаэробной). Этот чередующийся процесс и обеспечивает эффект биологического удаления фосфора [4]. Глубина данного процесса зависит от концентрации легкоокисляемой органической фракции в составе осветленной воды, являющейся источником образования в процессе ферментации в анаэробной зоне летучих жирных кислот, представляющих субстрат для фосфатаккумулирующих микроорганизмов. Предварительные исследования показали достаточность количества легкоокисляемой органики в сточных водах.

Выбор технологии UCT для Самарских ГОКС был произведен по результатам сравнительного анализа пяти известных технологических процессов: A2/O, пятиступенчатого модифицированного Барденфо, UCT, модифицированного UCT и Йоханесбургского. Сравнение было проведено путем имитационного моделирования в среде GPS-X (Hydromantis, Канада) [5] и технико-экономических расчетов.

Важно отметить, что к аналогичному заключению пришли и специалисты АО «Мосводоканал» в результате полномасштабных экспериментальных исследований в аналогичных условиях, в том числе по загрязнениям сточных вод [6; 7].

Технологическая схема процесса UCT приведена на рис. 1. Характерной особенностью процесса UCT является контроль за попаданием нитратов в анаэробную зону, что недопустимо, иначе она постепенно перестает быть таковой с увеличением их содержания во внутреннем рецикле (фосфатный, или «кейптаунский»). Активный ил, содержащий нитраты, сначала попадает в аноксидную зону, после чего иловая смесь, не содержащая нитраты, поступает в анаэробную зону

Данная технология использована в емкостях аэротенков путем следующих изменений традиционной схемы: 

• отказ от процесса регенерации активного ила (в частности, потому, что при используемых нагрузках на ил в нем нет необходимости);
• выделение в каждом аэротенке анаэробной (лишенной как свободного, так и связанного кислорода), аноксидной (лишенной свободного кислорода) и аэробной зон;
• изменение точки подачи возвратного ила в аэротенки;
• устройство двух внутренних рециклов иловой смеси

Схема расположения зон и рециклов в каждом аэротенке представлена на рис. 2, ход строительно-монтажных работ – на рис. 3.

Использованная в проекте реконструкции компоновка зон и рециклов в аэротенке специально разработана и является оригинальной.

Анаэробная зона устроена по принципу реактора-вытеснителя с разделительной перегородкой, что призвано обеспечить надежность протекания процессов дефосфотации, хотя при этом требуется большее количество мешалок. В каждом аэротенке в анаэробной зоне установлены четыре погружные трехлопастные мешалки RW6531-A75/12-EC фирмы ABS Sulzer мощностью N = 7,5 кВт (рис. 4).

Аноксидная зона выполнена по «карусельному» принципу для сокращения общего количества задействованных мешалок. Такая компоновка обеспечивает рециркуляцию возвратного активного ила и нитратного рецикла в «голову» аноксидной зоны при минимальных затратах энергии. Для поддержания активного ила во взвешенном состоянии и для создания направления потока в каждой аноксидной зоне устанавливаются четыре погружные низкооборотные мешалки SB2024-A40/4 фирмы ABS Sulzer (рис. 5). Кроме мешалок зона содержит дополнительнуюопциональную зону аэрации, что позволяет регулировать объем зон нитрификации (аэробной) и денитрификации (аноксидной) в ходе сезонной оптимизации процесса в соответствии с колебаниями исходных технологических и температурных параметров сточных вод.

Для межзонной рециркуляции иловой смеси внутри аэротенка использованы высокопроизводительные погружные насосы осевого типа 8031A фирмы ABS Sulzer, обладающие низким напором (0,2–1 м) (рис. 6). Предусмотрено регулирование производительности рециркуляционных насосов для ряда технологических целей и обеспечения энергоэффективности.

Устанавливаемое в аэротенке в значительном количестве оборудование (мешалки, рециркуляцонные насосы и системы аэрации) оказывает взаимное влияние друг на друга. Производители оборудования выполняют подбор, например, мешалок в условиях корпоративного программного обеспечения на основе упрощенных эмпирических зависимостей с гарантией их оптимальной самодостаточности при ограничении стандартными условиями. Для проектировщика, обеспечивающего авторский надзор пусконаладочных процессов, важен надежный прогноз требуемой мощности (для мешалок – тяга, Н) конкретного инженерного оформления.

Современный метод гидродинамического моделирования позволяет на этапе проектирования оценить правильность подбора параметров оборудования или откорректировать принятую схему его расстановки, проверить равномерность перемешивания жидкости с учетом выбранной конструкции коридоров аэротенка и влияния установленной системы аэрации, а также оценить равномерность подвода жидкости к рециркуляционным насосам. По результатам проведенного моделирования была проверена эффективность проектного решения (рис. 7) и утверждены спецификация и расстановка оборудования, оптимально обеспечивающего поддержание ила во взвешенном состоянии и перекачку ила между зонами аэротенка с учетом взаимного влияния агрегатов и систем друг на друга.

Зона аэрации-нитрификации (для окисления органических загрязнений и аммонийного азота) устроена по коридорному принципу (два коридора). Аэрационные решетки рассредоточены по всей ширине коридоров, и их плотность неравномерна в нескольких зонах по длине коридоров в соответствии со снижением потребности в кислороде (рис. 8).

Прогноз потребности в кислороде был выполнен методом имитационного моделирования в среде GPS-X [5] для условий гидродинамической структуры натурных аэротенков (от впуска до выпуска) с учетом влияния внутренних рециклов. Учет гидродинамических параметров выполнялся посредством описания ячеечными моделями.

В качестве аэрационной системы предусматриваются мембранные пластинчатые аэраторы системы U&D Bord 660 (рис. 9), монтируемые на закольцованной воздухораспределительной системе из труб ПВХ. Система компенсирует неравномерность потребления кислорода по длине аэротенка и позволяет:

• сохранять постоянную оптимальную нагрузку на аэратор и поддерживать высокую эффективность массопереноса;
• обеспечивать оптимальные концентрации кислорода по длине аэротенка за счет продольного изменения количества аэраторов;
• максимально упростить систему управления расходом воздуха, подаваемого в аэротенк.

Технические решения по насосным и воздуходувной станциям

Задача достижения энергоэффективности обусловила полную реконструкцию воздуходувной станции и строительство новых циркуляционных насосных станций.

Энергоэффективная подача воздуха в систему аэрации осуществляется механически регулируемыми воздуходувками STC-GO (KA66SVGL400) фирмы Siemens с двойным направляющим аппаратом в воздушном потоке. Диапазон регулирования производительности каждого из агрегатов по воздуху составляет 45–100% (59,4– 132,1 тыс. Нм3 /ч) при минимально возможном изменении КПД 3%. Этот диапазон регулирования соответствует необходимой неравномерности подачи воздуха, что обусловлено суточными и сезонными колебаниями притока массы загрязнений, а также изменением метеорологических параметров (температура, влажность).

Очень важно было исключить использование перекачки возвратного активного ила эрлифтами (КПД не более 30%) с их заменой насосными станциями с более современными погружными пропеллерными насосными агрегатами (общий КПД 74–76% во всем диапазоне регулирования). Для этого были запроектированы и построены две иловые насосные станции (ИНС), совмещающие функции подачи возврата активного ила и удаления его избытка (рис. 10). Такие станции представляют собой компактные подземные сооружения. Погружные насосы с осевым рабочим колесом обеспечивают возможность работы агрегатов на пониженных напорах (Н = = 3,6–5,7 м) по сравнению с типовыми станциями с традиционной сухой установкой обычных насосов, развивающих напор 15–20 м.

Замена эрлифтов насосными станциями с равномерной системой распределения иловой смеси между аэротенками не только снижает энергозатраты на перекачку ила, но и позволяет устранить насыщение кислородом воздуха возвратной иловой смеси перед ее подачей в аноксидные зоны аэротенков. В каждой иловой насосной станции – четыре насоса возвратного ила (три рабочих и один резервный), по одному рабочему насосу на два аэротенка при максимальной проектной производительности сооружений. Технологическое регулирование возвратного ила обеспечивается на стадии выпуска его из вторичных отстойников, а для откачки переменного расхода ила каждая насосная станция имеет производительность, регулируемую с помощью преобразователей частоты тока, в диапазоне 7500– 13680 м3 /ч. Для всей станции ГОКС общая подача составляет 15000–27360 м3 /ч. К устройству приняты агрегаты VUPX 0802 (110 кВт) фирмы ABS Sulzer

В иловой насосной станции также предусмотрена установка погружных насосных агрегатов откачки избыточного ила XFP151ECB2 (4,9 кВт) компании ABS Sulzer. Технологическое регулирование насосных агрегатов избыточного ила также с помощью частотных преобразователей, управляемых в автоматическом режиме, призвано поддерживать заданный возраст ила (расчетное значение 12 суток).

Для поддержания технологического режима работы сооружений, обеспечения стабильности качества очищенной воды, а также энергосбережения проектом реконструкции предусмотрено устройство автоматизированной системы управления воздуходувным, насосным и запорно-регулирующим оборудованием на основании показаний технологических датчиков (концентрации аммонийного азота и растворенного кислорода в зоне аэрации, нитритов и нитратов в аноксидной зоне, окислительно-восстановительного потенциала Eh в анаэробной зоне), а также датчиков уровня и дозы ила (взвешенных веществ), расходомеров, датчиков давления для насосных и воздухораспределительных систем (рис. 11).

Расположение датчиков на плане сооружений и уставки численных значений PID-составляющих контролируемых параметров, выбор законов управляющих воздействий (P, PI или PID) были выполнены с помощью средств имитационного моделирования.

На рис. 12 приведены прогнозируемые данные по динамике изменения эффективности очистки на 29-е сутки. Относительно высокий вынос взвешенных веществ обусловлен значительным расчетным значением илового индекса (150 см3 /г). Нагрузка на вторичные отстойники 1,4 м3 /(м2 ·ч) по максимальному часовому притоку в сутки максимального водоотведения соответствует требованиям СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения». Дальнейшее повышение эффективности очистки сточных вод по взвешенным веществам возможно только на стадии доочистки.

Экономические показатели реализации проекта реконструкции

Проект «Реконструкция аэротенков городских канализационных очистных сооружений с устройством зон нитри-денитрификации и удалением фосфора» был реализован в сжатые сроки:

• разработка проектно-сметной документации, включая все согласования и экспертизы, заняла 18 месяцев;
• строительно-монтажные работы по первому этапу (аэротенки № 1–3, воздуходувная станция и две иловые насосные станции с выводом на полную производительность объекта, здания для систем управления аэротенками, две трансформаторные подстанции, внутриплощадочные сети канализации) заняли 16 месяцев.

В 2015–2016 годах проекты реконструкции находятся в процессе реализации, в том числе реконструкция воздуходувной станции и аэротенков с устройством зон нитри-денитрификации и удаления фосфора (стоимость первого этапа реконструкции ГОКС более 280 млн руб.).

В настоящее время модернизированный комплекс очистных сооружений находится в стадии пусконаладочных работ. Все мероприятия по масштабной реконструкции систем и оборудования ГОКС оцениваются в сумму порядка 1 млрд руб. Таким образом, удельная стоимость составит около 3 тыс. руб. на 1 м3 фактической суточной производительности. Важно отметить, что стоимость сооружений доочистки, от которых в проекте отказались, оценивается в 400 млн руб., т. е. около 30% от стоимости реконструкции всей станции, при том, что экологическая эффективность этой стадии незначительна.

Проектом предусмотрена годовая экономия электроэнергии (17,4 млн кВт·ч). Перед пусконаладочными работами фактическая экономия достигнута в размере 13 млн кВт·ч/год, из них: 8,8 млн кВт·ч/год – за счет замены воздуходувного оборудования, 4,2 млн кВт·ч/год – за счет замены эрлифтов иловыми насосными станциями с погружными насосами.

Дальнейшая экономия энергии предполагается после внедрения средств АСУ ТП, позволяющих автоматизировать подачу воздуха в аэротенки в соответствии с суточным и сезонным графиками регулирования, а также после модернизации систем аэрации в аэротенках № 7–12.

После реконструкции ГОКС платежи за сброс загрязняющих веществ должны сократиться в 10 раз.

Выводы

В г. Самаре разработан и успешно реализуется один из крупнейших проектов реконструкции городских очистных канализационных сооружений с применением современных технологий, оборудования, методов расчета и конструирования. Целевые показатели проекта и использованные в нем технические решения соответствуют наилучшим доступным технологиям.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 10-2015 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов». http://docs.cntd.ru/document/1200128670 (дата обращения 27.07.2016).
2. Д а н и л о в и ч Д. А. Разработка Справочника по наилучшим доступным технологиям по очистке сточных вод поселений // Водоснабжение и санитарная техника. 2015. № 9. С. 4–6.
3. Д а н и л о в и ч Д. А. Итоги работы блока удаления биогенных элементов Люберецких очистных сооружений г. Москвы – крупнейшего в России, построенного по современным технологиям // Вода и экология: проблемы и решения. 2014. № 3. С. 33–51.
4. Б а ж е н о в В. И., С а м б у р с к и й Г. А. Каков механизм биологической нитри-денитрификации и дефосфотации // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2013. № 4. С. 99–102.
5. Б а ж е н о в В. И., Э п о в А. Н., Н о с к о в а И. А. Использование комплексов имитационного моделирования для технологий очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2014. № 2. С. 62–71.
6. С т р е л ь ц о в С. А., К е в б р и н а М. В., Казаков а Е. А., К о з л о в И. М., М о й ж е с С. И. Внедрение модернизированных технологий удаления биогенных элементов на очистных сооружениях г. Москвы // Водоснабжение и санитарная техника. 2012. № 10. С. 34–42.
7. С т р е л ь ц о в С. А., Б е л о в Н. А., К л и м о в а Л. А., П ш е н к о Н. Л. Реконструкция Ново-Курьяновских очистных сооружений // Водоснабжение и санитарная техника. 2014. № 7. С. 34–39.

Integrated upgrade of the Samara municipal wastewater treatment facilities

Iu. A. EGOROVA, D. I. LEVIN L. F. LIUSHINA, S. A. PETROPAVLOVSKII, V. I. BAZHENOV, D. A. DANILOVICH, I. A. NOSKOVA

1. Egorova Iuliia Anatol’evna, Deputy Technical Director, «Samarskie Kommunal’nye Sistemy» LLC 56 Lunacharskogo Str., 443056, Samara, Russian Federation, tel.: +7 (846) 207-24-08, e-mail: yegorova@samcomsys.ru
2. Levin Dmitrii Ivanovich, Chief of the Municipal Wastewater Treatment Facilities, «Samarskie Kommunal’nye Sistemy» LLC 136 Obuvnaia Str., 443042, Samara, Russian Federation, tel.: +7 (846) 207-25-85, e-mail: dlevin@samcomsys.ru
3. Liushina Liliia Fedorovna, Leading Process Engineer of the Municipal Wastewater Treatment Facilities, «Samarskie Kommunal’nye Sistemy» LLC 136 Obuvnaia Str., 443042, Samara, Russian Federation, tel.: +7 (927) 604-03-18, e-mail: info@samcomsys.ru
4. Petropavlovskii Sergei Aleksandrovich, Deputy Chief of the Production and Technical Department for Investment Operations, «Rossiiskie Kommunal’nye Systemy» OJSC 2 Malaia Polianka Str., 119180, Moscow, Russian Federation, tel.: +7 (495) 783-32-32, e-mail: spetropavlovskiy@roscomsys.ru
5. Bazhenov Viktor Ivanovich, Doctor of Engineering, Professor, Executive Director, «Vodosnabzhenie i Vodootvedenie» CJSC 1 Polkovaia Str., 127018, Moscow, Russian Federation, tel.: +7 (495) 641-00-41, e-mail: info@pump.ru
6. Danilovich Dmitrii Aleksandrovich, Ph. D. (Engineering), Head of Technical Policy and Modernization Centre, «Razvitie» Public Utilities Association, Expert-Director, «NDT» Journal, Coordinator of «Wastewater treatment in public wastewater disposal systems» Technical Task Force, TTF-10, BAT Bureau «Wastewater treatment in public wastewater disposal systems» Technical Task Force Build. 1, 13 BC «P13», Malaia Pirogovskaia Str., 119435, Moscow, Russian Federation, tel.: +7 (499) 558-38-32, e-mail: da_danilovich@mail.ru
7. Noskova Irina Alekseevna, Chief of the Engineering Department, «Vodosnabzhenie i Vodootvedenie» CJSC 1 Polkovaia Str., 127018, Moscow, Russian Federation, tel.: +7 (495) 641-00-41, e-mail: info@pump.ru

The experience of «Samarskie Kommunal’nye Sistemy» LLC in designing, constructing and upgrading the municipal wastewater treatment facilities with a capacity of 450–750 thousand m3 /day is presented. Considering the adverse ecological state of the midstream and downstream of the Volga River the task of improving the efficiency of wastewater treatment is of top priority that has been approved by the Program adopted by the Department of Energy and Public Utilities of the Samara Area for 2013–2019. The results of retrofitting wastewater biological treatment technology on the basis of UCT Process with unique zone and recycling layout barrangement by modifying the existing capacities of four-corridor aeration tanks are presented. The justified technical solutions of the key facilities that determine the energy and structural efficiency of the project of upgrading the air blower house with the use of mechanically regulated air blowers (the capacity range of each 59.4–132.1 thousand Nm3 /h) and constructing two sludge pumping stations with 15000– 27360 m3 /h regulated wastewater flow are set. The process automated control system has been introduced. The tied to time design works required fast and efficiency calculation methods with the use of process simulation modeling in GPS-X environment (ASM2d model), computerized fluid dynamics – in ANSYS Fluent environment. The prediction of the dynamics of the treatment efficiency changing within 24 hours while ensuring average daily concentrations in mg/l – suspended solids – 15.5; BOD5 – 5.7; COD – 34.9; N–NH4 – 0.25; N–NO2, N–NO3 – 7.02; P–PO4 – 0.68 is given. Relatively high washout of suspended solids is caused by the significant design value of sludge index 150 сm3 /g. In the implementation phase of the environmentally efficient measures the construction of tertiary treatment facilities valued at 400 million rubles (about 30% of the total cost of the upgrade of the entire facilities) was rendered economically unviable. Before commissioning the actual energy saving of 13 mln kW·h/year including 8.8 mln kW·h/year owing to the replaced air blowers, 4.2 mln kW·h/year owing to the sludge pumping stations with submerged pumps that replaced airlift was achieved. The performance targets of the projects and the technical solutions applied measure up to the best available technologies. Key words: wastewater treatment facilities, upgrade, aeration tanks, UCT process, simulation modeling, GPS-X, energy efficiency, best available technologies.

REFERENCES

1. Informatsionno-tekhnicheskii spravochnik po nailuchshim dostupnym tekhnologiiam ITS 10-2015 «Ochistka stochnykh vod s ispol’zovaniem tsentralizovannykh sistem vodootvedeniia poselenii, gorodskikh okrugov» [Information-technical reference book on best available technologies ITRB 10-2015 «Wastewater treatment in public wastewater disposal systems»]. http://docs.cntd.ru/ document/1200128670 (accessed 27.07.2016).
2. D a n i l o v i c h D. A. [Drafting a reference book on best available technologies in community wastewater treatment]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2015, no. 9, pp. 4–6. (In Russian).
3. D a n i l o v i c h D. A. [Track record of nutrient removal facilities at the Liuberetskie Wastewater Treatment Facilities in Moscow – the biggest plant in Russia built with the use of advanced technologies]. Voda i Ekologiia: Problemy i Resheniia, 2014, no. 3, pp. 33–51. (In Russian).
4. B a z h e n o v V. I., S a m b u r s k i i G. A. [What is the mechanism of biological nitrification-denitrification and dephosphotation]. Nailuchshie Dostupnye Tekhnologii Vodosnabzheniia i Vodootvedeniia, 2013, no. 4, pp. 99–102. (In Russian).
5. B a z h e n o v V. I., E p o v A. N., N o s k o v a I. A. [The use of simulation modeling packages for wastewater treatment technologies]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2014, no. 2, pp. 62–71. (In Russian).
6. S t r e l’t s o v S. A., K e v b r i n a M. V., K a z a k o v a E. A., K o z l o v I. M., M o i z h e s S. I. [Introducing advanced nutrient removal technologies at the Moscow wastewater treatment facilities]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2012, no. 10, pp. 34–42. (In Russian).
7. S t r e l’t s o v S. A., B e l o v N. A., K l i m o v a L. A., P s h e n k o N. L. [Reconstruction of the Novo-Kurianovo wastewater treatment facilities]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2014, no. 7, pp. 34–39. (In Russian).