Реконструкция и модернизация очистных сооружений
Когда необходимо проводить реконструкцию и модернизации очистных сооружений
Основные причины и цели проведения работ
Что включает реконструкция очистных сооружений
- Перепрофилирование аэротенков. Надстройка стен композитом либо расширение котлована. Благодаря этому удельная нагрузка на биомассу падает до 0,06 кг БПК/кг ИЛ/сут, а эффективность нитрификации вновь достигает 95 %.
- Переразводка канализационного коллектора. Обратные уклоны ликвидируются, участки из ЖБ меняются на полимербетон: расчетный срок службы - 50 лет.
- Механическое предварительное сито. Барабан 2 мм с автоматической промывкой исключает ручной труд, снижает риск травм и блокировку насосов.
- Интеграция MBBR-загрузки. Подвижный носитель 800 м²/м³ увеличивает поверхностное окисление и стабилизирует нитрификацию зимой.
- Тонкопузырчатая аэрация + турбокомпрессоры. Переход с лопастных агрегатов (η ≈ 0,55) на магнитоподшипниковые турбины (η ≥ 0,80) урезает энергопотребление до 0,30–0,35 кВт·ч/м³.
- Цифровая система SCADA. Полевые датчики DO, ORP, MLSS, NH4-N, NO3-N, PO4-P образуют цифровой двойник, способный прогнозировать пики сток и управлять PID-циклами в реальном времени.
Основные методы реконструкции очистных сооружений
Метод | Краткая характеристика | Экономический и экологический эффект |
IFAS-загрузка | Бионоситель + активный ил | +40 % производительности без роста кубатуры |
MBR-обвязка | Мембраны 0,04 мкм PVDF | ХПК < 20 мг/л, возврат 50 % воды |
DAF + коагуляция | Микропузырь 40–70 мкм | Удаление нефтепродуктов 95 % |
Ленточный фильтр-пресс | Полиэфирная лента, вакуум | Влажность шлама 65–68 % |
Анаэробная зона | RAS-рециркуляция 250 % | Полная очистка от азота без метанола |
Что включает модернизация очистных сооружений
- Энергоэффективный блок. Турбокомпрессоры 315 кВт, VFD-насосы, экономия до 35 % кВт·ч.
- Сенсорика и аналитика. Ион-селективные зонды (NH4-N, NO3-N, PO4-P) + фотометры ХПК; данные попадают в MES для прогнозной логики.
- Третичная ступень: UF → RO. Доочистка до 10 µS/cm, возможность схемы ZLD.
- Теплоутилизация стока. Тепловой насос COP 4-5 возвращает 1 МВт тепла на каждые 10 000 м³/сут.
- Шлам-обезвоживание. Ленточный пресс + сушилка, снижение массы отходов в 3 раза.
Основные направления модернизации очистных сооружений
- Энергосбережение (удельный показатель ≤ 0,40 кВт·ч/м³).
- Цифровизация: предиктивный плановый ремонт и KPI-аудит.
- Замкнутый водооборот (возврат 70–80 % пермеата).
- Для тяжелых отраслей отдельно выделяют модернизацию промышленных очистных сооружений с акцентом на селективное удаление Ni, Cr, Zn и цианид-ионов без коррозии технологической цепочки.
Этапы реконструкции или модернизации
Этап | Содержание работ | Ключевой выходной документ |
1. Диагностика и аудит | 28+ показателей анализа, видеодиагностика труб до 1 км/смену | Паспорт стока, отчет дефектов |
2. ТЭО & обоснования | LCC, NPV, IRR, чувствительность к тарифам | Выбор сценария |
3. Концептуальный проект | BIM, CFD, PFD/P&ID, оценка фундаментов | Утвержденная схема |
4. Рабочий проект + согласования | Экологическая экспертиза, Сан-эпид заключение, Ростехнадзор | Разрешение на работы |
5. Поставка и входной контроль | Инкотермс DDP, 3D-сканирование склада | Сертификаты и акты |
6. Монтаж / пуско-наладка | Байпас-линии, staged-ввод, наладка PLC | Акт готовности |
7. Сервис, обновления, предиктивный мониторинг | Контракт жизненного цикла, ежегодный энергоаудит | Регламентные отчеты |
Эти этапы реконструкции очистных сооружений синхронизированы с МР-236-2023 Минстроя и ГОСТ Р 59096-2021.
Что лучше реконструкция или модернизация ОС?
Критерий | Реконструкция | Модернизация ОС |
Δ гидравлики | > 40 % | ≤ 20 % |
Изменение состава стока | Кардинальное | Локальное |
CAPEX, млн ₽/м³·сут | 0,8–1,3 | 0,25–0,45 |
Срок, мес | 18–36 | 6–12 |
Риск простоя | Средний | Низкий |
Гибкость под будущее | Максимум | Ограничена |
Возможен staged-upgrade | Почти нет | Да |
Господдержка | «Чистая вода», ФНБ | Энергоэффективность |
При структурном росте объема и токсичности стоков выбирают реконструкция очистных сооружений; если приоритет - снижение OPEX и цифровой контроль, целесообразна модернизация очистных сооружений.
Калькуляция: пример внедрения турбокомпрессоров
Проект. Три турбокомпрессора 315 кВт (η = 0,82) + дисковая аэрация.
До: 99,9 млн ₽/год. После: 58,6 млн ₽/год.
Экономия: 41,3 млн ₽/год; окупаемость ≈ 2,6 года.
Нормативные аспекты и методы финансирования проектов ОС
Финансирование проектов реконструкции и модернизации очистных сооружений сточных вод идет по трем основным каналам:
- Федеральный проект «Чистая вода». Со-финансирование до 60 % CAPEX для муниципалитетов, при условии внедрения отечественных технологий;
- Зеленые облигации. Эмитент - промышленный объект; доходность привязана к показателю снижения нагрузок на экологию;
- Механизм концессии. Оператор ОС вложится в оборудование, получает тарифную выручку 7-15 лет, затем передает актив городу.
Риски проекта и способы их минимизации
Категория риска | Триггер | Антириск-решение | Экономический эффект |
Технологический | Недостижение целевых Н-общ и P-общ | Верифицировать кинетику иловой смеси на пилот-площадке (0,2 % Q) | − 9 % к потенциальным штрафам |
Строительно-монтажный | Аварийное отключение действующей линии | Шахматное секционирование + временный канализационный байпас | Сокращение простоя с 10 до 2 суток |
Сбытовой | Изменение производственного плана завода | Заложить запас 15 % по расходу и 20 % по ХПК | Исключение внеплановых CAPEX-обновления |
Курсовой | Рост стоимости импортных мембран | Опция локального аналога + хеджирование USD/CNY | − 7 % к бюджету закупки |