В качестве «отправной точки» рассмотрим городские КОС, запроектированные на расход поступающих сточных вод Q=21000 м3/сут, в настоящее время работающие с фактическим среднесуточным расходом поступающих сточных вод Q=12000 м3/сут, в которых реализована технология окисления органических загрязнений и удаления взвешенных веществ (как и в подавляющем большинстве действующих канализационных очистных сооружений, запроектированных под старые требования к очистке, действовавшие на момент проектирования и строительства сооружений) .

По рассматриваемым нами показателям текущие результаты работы этих КОС следующие:

Достижение современных требований РФ к очищенной воде требует реализации технологий не только окисления органических загрязнений, но и удаления биогенных элементов, что приводит к необходимости модернизации или реконструкции, прежде всего, основного блока КОС – блока биологической очистки, с принципиальным изменением технологической схемы биологической очистки, реализация которой обеспечит прохождение в аэротенках следующих биохимических процессов:

·         окисление органических соединений (до достижения требуемого значения БПКполн),

·         нитрификация (до достижения требуемого значения по азоту аммонийному и азоту нитритов),

·         денитрификация (до достижения требуемого значения по азоту нитратов),

·         биологическое или биолого-химическое удаление фосфора (до достижения требуемого значения по фосфору фосфатов).

Рассмотрим, как поэтапно проводилась модернизация (реконструкция) на рассматриваемых КОС. Ввиду отсутствия перспектив внешнего финансирования, владелец КОС оперировал только собственными средствами в суммах, сравнимых с расчетными суммами текущих и перспективных экологических платежей за негативное воздействие на окружающую среду при сбросе в водоемы загрязняющих веществ с очищенными сточными водами. Уже имея несколько многообещающих ТКП от различных компаний (производителей того или иного оборудования, или системных интеграторов), владелец КОС (прежде чем принимать решение о выделении средств) нанял независимую технологическую компанию для выполнения следующих работ:

1. Анализ структуры и работы существующих КОС, режима эксплуатации, определение причин несоответствия текущих качественных показателей очищенной воды требованиям на сброс в водоемы рыбо-хозяйственного назначения.

2. Определение максимально возможной эффективности работы существующих КОС с учетом технических возможностей существующего оборудования.

3. Определение причин несоответствия  текущих эффективностей по различным параметрам работы и максимально возможной эффективности работы существующих КОС. Разработка рекомендаций по достижению на существующих КОС максимально достигаемых качественных показателей очищенной воды.

4. Разработка и расчет оптимальных технологических решений по модернизации существующих КОС биологической очистки сточных вод для максимального возможного снижения суммы оплаты за негативное воздействие на окружающую среду (в рамках существующих блоков и объемов сооружений) с расчетом минимальных качественных показателей очищенной воды, и оценка возможности достижения в существующих КОС качества очищенной воды на уровне требований к сбросу в водоемы рыбо-хозяйственного назначения.

На первом этапе в результате оптимизации кислородного режима аэротенков (приведение его в соответствие с технологическими расчетами) и изменения возраста активного ила в аэротенках, технологам удалось реализовать в существующих аэротенках (без изменения технологической схемы) процесс нитрификации (первую стадию и частично вторую стадию нитрификации).

Расчеты по требуемому количеству реагента для химического удаления фосфора, которые даже для схемы минимального дозирования раствора реагента в поток возвратного активного ила дали следующий результат: применение оптимального по стоимости реагента - 40% раствора FeCl3 - потребует его среднесуточного расхода QFeCl3,d = 670 л/сут. При текущей стоимости этого реагента на рынке порядка (оптовая стоимость) 20 руб. за 1л раствора, это внесет вклад в годовые эксплуатационные издержки КОС порядка SP,c=4,9 млн.руб.

Исходя из этого, владелец КОС на втором этапе принял решение по модернизации (реконструкции) КОС с реализацией процессов нитрификации, денитрификации и биологического удаления фосфора, с достижением ПДК по биогенным элементам, используя существующие объемы аэротенков и вторичных отстойников.

На втором этапе были проведены следующие работы:

- разделение аэротенков на анаэробные, аноксидные и аэробные зоны расчетных объемов;

- оборудование анаэробных и аноксидных зон мешалками для бескислородного перемешивания иловой смеси;

- организация необходимых расчетных рециклов с помощью насосов;

- замена аэрационной системы.

Капитальные затраты владельца КОС на втором этапе: разработка рабочей документации на модернизацию, закупка оборудования (мешалки, насосы, управление и автоматика, аэраторы). Выполнение всех монтажных работ собственными силами; запуск реконструированных аэротенков в работу и вывод на штатный режим – с помощью привлеченных специалистов-технологов. Увеличение рабочей дозы ила в аэротенках прогнозируемо привело к ухудшению показателей по БПКполн и ВВ, этот вопрос владелец КОС решил установкой оборудования фильтрационной доочистки при реализации третьего этапа, выбрав оптимальное предложение по стоимости и эксплуатации.

Эти результаты (в режиме отсутствия внешнего проектного финансирования) были достигнуты благодаря следующим основным составляющим:

1) фактический расход поступающих сточных вод меньше проектного на 43% при проектных размерах аэротенков и вторичных отстойников, что дает возможность оставаться в существующих объемах и избежать дорогостоящего капитального строительства новых резервуаров;

2) максимально возможное использование существующего оборудования;

3) использование существующих неуправляемых воздуходувок (частично в работе и для резерва).

Без этих условий поэтапная реализация проекта модернизации экономически тяжелее, сроки окупаемости увеличиваются, и в каждом конкретном случае рассчитывается экономический баланс, или «золотая» середина, между величиной экологических платежей и капитальными (и будущими эксплуатационными) затратами на модернизацию.