Руководство по эффективной эксплуатации и обслуживанию судовых установок биохимической очистки сточных вод

Современное судоходство предъявляет все более строгие требования к экологической безопасности, и очистка сточных вод на борту судов является одним из важнейших аспектов. Судовая установка биологической очистки сточных вод является сложной инженерной системой. Техническое обслуживание судовых сточных установок трудоемкое и требует грамотного подхода для обеспечения их эффективности и долговечности.

В данном материале подробно рассмотрим все этапы: от правильного ввода установок в действие и распознавания показателей нормальной работы, до выявления причины неудовлетворительной работы судовых очистных сооружений. Отдельное внимание будет уделено подготовке к освидетельствованиям судовых установок очистки сточных вод, что поможет обеспечить их соответствие всем необходимым стандартам и предотвратить потенциальные проблемы.

Рекомендации по эксплуатации и техническому обслуживанию судовых установок биохимической очистки сточных вод

Общие рекомендации

Эффективность работы судовых биохимических установок во многом зависит от условий их эксплуатации, поэтому следует соблюдать рекомендации по эксплуатации судовых установок биохимической очистки. Обслуживание биохимических установок требует специальной подготовки Обучение и подготовка персоналаобслуживающего персонала, умения контролировать и правильно регулировать параметры жизнедеятельности микроорганизмов согласно рекомендации и инструкции. Если эксплуатация судовых очистных сооружений ведется неправильно, то биохимический процесс нарушается, что приводит к ухудшению очистки и к гибели микроорганизмов.

С целью поддержания стабильного режима работы установки следует выполнять ряд несложных предупредительных мероприятий, направленных на предотвращение попадания в СВ веществ, которые могут нарушить нормальную жизнедеятельность микроорганизмов. К таким веществам относятся:

• жиры;
• синтетические поверхностно-активные вещества (моющие средства и стиральные порошки);
• нефтепродукты.

В связи с этим, следует не допускать попадания в установку грязной воды, образующейся после стирки загрязнённой нефтепродуктами рабочей одежды. Необходимо в строгом соответствии с инструкцией обслуживать ловушку жира, установленную на трубопроводе камбузного стока.

При переводе установки на очистку СВ с повышенным содержанием хлоридов необходимо уменьшить производительность до 75 % от расчетной и максимально увеличить рециркуляцию активного ила из отстойника в аэротанк. Концентрация активного ила должна быть около 5-6 мг/л. В таком режиме установка должна работать весь период адаптации активного ила к новым условиям. Обычно период адаптации активного ила к воде с повышенным содержанием хлоридов длится около 3 суток.

После адаптирования активного ила нагрузка установки постепенно доводится до расчетной. Конечным продуктом работы судовой УБО должна являться вода с качественными характеристиками соответствующими установленным нормам.

В целях контроля над протеканием процесса очистки и, при необходимости его корректировки необходимо проверять качество очищенной воды.

Нежелательные воздействия на Анализ процессов очистки и конструктивные особенности судовых установок очистки сточных водпроцесс очистки оказывают динамические внешние воздействия (качка, вибрация судна). Особенно отрицательно они влияют на процесс отстаивания СВ после очистки, так как может значительно увеличиться вынос ВВ. Некоторые установки («Термобиомак», «Юнекс Био», «Сасакура Сиуэй») оборудованы специальными перегородками, отбойными листами, сетками, которые устанавливаются в отсеках отстаивания. Установка в отстойниках любых устройств, гасящих колебания жидкости, является обязательным конструктивным компонентом судовых УБО.

Скорость очистки, в первую очередь, зависит от количества микроорганизмов (дозы активного ила), находящихся в аэротанке. При нормальной работе установки количество активного ила, вследствие естественного прироста, будет увеличиваться. Необходимая для очистки концентрация ила для судовых установок, работающих в режиме продленной аэрации, составляет от 4 до 5 мг/л.

Избыточное количество ила в установке обусловливает неудовлетворительную работу отстойника и повышенный вынос ВВ. Недостаток активного ила замедляет процесс очистки и снижает её качество. Особенно это заметно при гидравлических перегрузках установок. Поэтому, контроль за поддержанием необходимой дозы ила в аэротанке необходим для оптимизации процесса очистки.

При перегрузках установки или при понижении концентрации ила в аэротанке, необходимо повысить дозу ила в аэротанке путем увеличения количества возвратного ила из отстойника (увеличивая производительность перекачивающих циркуляционных насосов аэролифтов). Оптимальный объем возвратного ила должен быть равным трехкратному количеству очищаемых стоков.

Рекомендуется к прочтению: Методы очистки и обеззараживания сточных вод на морских судах

При накоплении избыточного ила в аэротанке его необходимо удалить. Максимальное содержание в пробе, осевшего после 30-минутного отстаивания, ила не должно превышать 60 %.

Удаление части ила из действующей установки следует производить примерно 1 раз в месяц. Во время удаления необходимо оставить в аэротанке около 20-30 % ила. Минимально необходимое для эксплуатации количество ила составляет 10-15 %.

Насыщение кислородом – важнейший фактор, способствующий поддержанию жизнедеятельности микроорганизмов активного ила. Концентрация растворенного в очищаемой воде кислорода должна поддерживаться не менее 2-3 мг/л. Низкие концентрации кислорода не только снижают скорость потребления загрязнителей, но и сказываются на степени их переработки. Для повышения концентрации кислорода в очищаемых стоках необходимо увеличивать интенсивность аэрации путем увеличения расхода воздуха.

Ввод установок в действие

Биохимическая очистка сточных вод на судах и ввод в действие установок наиболее ответственная и трудоемкая операция.

Подготовка Судовые установки очистки нефтесодержащих водсудовой установки очистки сточных вод к работе заключается в следующем, необходимо:

• произвести наружный и внутренний осмотр отсеков;
• проверить состояние защитного покрытия;
• проверить работоспособность измельчающих устройств, циркуляционных и откачивающих насосов, воздухоподающего оборудования, системы управления и контроля, оборудования для обеззараживания очищенных вод.

Если установка запускается впервые или после длительного перерыва, то перед её запуском следует произвести контроль распределения воздуха в объеме аэротанка. Для этого аэротанк следует заполнить чистой водой, примерно на 1/2 объема и включить воздуходувку. При этом, визуально проверяется равномерность распределения воздушных пузырьков по поверхности воды. Появление крупных пузырей или частичное их отсутствие указывает на имеющийся дефект, который требует устранения.

В пусковой период в аэротанке необходимо накопить требуемое для работы количество активного ила. В период накапливания активного ила необходимо следить за ростом его концентрации в аэротанке. Контроль концентрации ила производится определением объемного содержания ила в жидкости. С этой целью осуществляется отбор пробы жидкости из аэротанка в пробирку и отстаивание её в течение 30 мин. Оптимальное количество ила в установке составляет 4-5 мг/л, что соответствует 30 % объема пробирки; при 20 % – концентрация ила составляет 2-3 мг/л. Минимально допустимое количество ила соответствует 10-15 % объема пробирки. Когда концентрация активного ила достигает 2-3 мг/л, аэротанк пускают на проток СВ с нагрузкой 15-20 % от расчетной для дальнейшего наращивания ила. Активный ил хорошего качества должен иметь средние по размеру компактные хлопья. Достижение необходимой концентрации ила для выхода установки на оптимальный режим очистки может длиться достаточно долго. Для ускорения процесса прироста ила, искусственно увеличивают подачу питательных веществ в аэротанк. Для этого можно рекомендовать подпитку бытовых Судовые средства по очистке и удалению нефтесодержащих и сточных водсточных вод производить карболовой кислотой с дозой 5 г/м³, что способствует увеличению прироста активного ила до 12 %. При увеличении добавки карболовой кислоты до 25 г/м³ прирост активного ила возрастает на 20 %.

В реальных эксплуатационных условиях могут быть использованы три способа ввода в действие судовой биохимической установки:

• в замкнутом объеме без активного ила (затравки);
• в замкнутом объеме с активным илом;
• в замкнутом объеме с активным илом и с применением коагулянта.

Ввод в действие судовых очистных установок в замкнутом объёме без активного ила

Для запуска установки в замкнутом объеме без активного ила установку заполняют СВ до рабочего уровня и настраивают аэрационную систему.

В процессе длительной аэрации СВ в режиме замкнутого объёма органические загрязнители окисляются и постепенно образуется активный ил. Через несколько суток наблюдается образование ила во взвешенном состоянии, наличие которого определяют визуально в пробе воды, помещенной в прозрачный цилиндр. Полное биохимическое созревание илового запаса происходит на 19-20-е сутки. К этому времени установка подготовлена на проток СВ в режиме полного окисления.

В начальной стадии работы подачу СВ на проток следует осуществлять постепенно, в первые 2-3 дня с производительностью в 2-3 раза меньше расчетной. При этом следует обеспечить возврат осадка из отстойника в начало процесса, т. е. включить аэролифт, если он предусмотрен конструкцией установки. Процесс наращивания активного ила считается завершенным, если его доза достигла 2-3 г/л. С повышением дозы ила следует постепенно в течение нескольких дней, довести производительность установки до расчетной. Остановка аэраторов в пусковой период недопустима.

Данный способ следует использовать лишь в том случае, когда невозможен ввод в действие установки другим способом. Время вывода установки на режим полной очистки, в случае самопроизвольного выращивания ила, составляет примерно 10-14 суток, а при использовании активного ила от 3 до 7 суток.

Ввод в действие установок в замкнутом объёме с добавлением активного ила

Этот способ требует меньшего времени и поэтому более приемлем для судовых условий. Для ввода в действие установки, её заполняют СВ примерно на 3/4 объема, после чего подачу воды прекращают, включают систему аэрации и аэрируют СВ до тех пор, пока содержание растворенного в воде кислорода не превысит 3 мг/л.

На это уходит несколько суток, но на практике допускается уменьшение данного периода до 24-х часов. После этого, в аэротанк вводится затравка в виде препарата сухих микроорганизмов (ПСМ). В течение 2-х суток активный ил восстанавливается, и установка выходит на стандартный режим работы.

Некоторые фирмы для затравки выпускают специальные таблетки из высушенного при 30 °С активного ила.

Ввод в действие установок в замкнутом объёме с активным илом и коагулянтом

Этот вариант ввода в действие, а также регулировка процесса с добавкой в аэротанк некоторого количества коагулянта в судовых биохимических установках получил наибольшее распространение. При этом значительно улучшается способность загрязнителей к осаждению и, таким образом, повышается качество очистки воды, прошедшей через установку. Данный способ предусмотрен в установках типа «Кареа», которые снабжены насосами-дозаторами, периодически подающими раствор коагулянта в аэротанк по мере поступления туда СВ. Для установок «Юнекс-Био» и некоторых других, рекомендуется применять коагулянты в виде разовых добавок.

Будет интересно: Технические средства по предотвращению загрязнения сточными водами морских территорий

Использование коагулянтов позволяет за 2-3 дня увеличить объем биомассы до требуемого. В качестве коагулянтов применяют водные растворы хлорного железа FeCl₃ или сернокислого алюминия Al₂(SO₄)₃. Раствор хлорного железа можно приготовить путем разведения сухого порошка железа в теплой воде. Так, например, для получения 70-ти процентного раствора можно развести 30 кг сухого порошка в 13 л теплой воды. Сернокислый алюминий, поставляется обычно в виде мелких белых плиток и также хорошо растворяется в теплой воде. Для приготовления 15-и процентного раствора требуется развести около 6 кг сухого сернокислого алюминия в 34 л воды.

Показатели нормальной работы установок

В судовых условиях очень сложно определять характеристики очищенной воды (БПК₅, ХПК, наличие ВВ, коли-индекс). Это доступно лишь береговым базовым лабораториям. Поэтому качество очищенной воды в Безопасность судоходства: ключевые аспекты, правила, Конвенции и рекомендации для успешного плаванияусловиях плавания можно контролировать пока лишь косвенным показателем (цвет, запах, прозрачность).

Процесс очистки характеризуют следующие показатели:

• визуальные (цвет, запах, прозрачность пробы, наличие пены);
• объемные – содержание активного ила в жидкости;
• насыщение кислородом аэрируемой смеси.

Рассмотрим показатели нормальной работы УБО, причины, нарушающие нормальное течение процесса очистки и способы их устранения.

При правильной работе установки проба воды, после окончания очистки должна быть прозрачной с допустимой легкой суспензией флокулированного осадка. Густая и, возможно, мутная проба со значительным содержанием осевшего и суспензированного ила характерна для неудовлетворительно очищенных стоков.

Качественная очистка зависит, в основном, от правильной работы аэротанка, в котором происходят биохимические процессы очистки.

При визуальном контроле цвет проб воды из аэротанка в процессе очистки будет вначале серым, затем светло-коричневым, а при окончательно установившемся процессе – темно-коричневым. Цвет ила может меняться в зависимости от поступающей в установку жидкости. Жидкость должна пахнуть землей, а запах гниения указывает на перегрузку установки, либо на недостаточное аэрирование. Поступающая в отстойник вода должна быть достаточно прозрачна, наличие в ней суспензированного ила указывает на неэффективную работу установки.

Повышению содержания ВВ в очищаемых стоках способствует насыщение стоков хлоридами, поступающими с промывочной Охрана морской среды от загрязнения с судовморской водой. При концентрации хлоридов около 30 г/л резко снижается качество очистки сточных вод: ухудшается флокуляция активного ила, повышается концентрация ВВ. Снизить влияние солености вод на эффективность очистки можно, применив следующие способы или их комбинации:

• уменьшить нагрузки на установку;
• увеличить время аэрирования;
• повысить концентрацию активного ила.

Отрицательно воздействуют на биохимический процесс очистки жиры, масла и поверхностно активные вещества, попадающие в стоки из камбуза, прачечных и медицинских помещений. В результате этого, на поверхности жидкости в аэротанке может появиться пена, включающая активный ил и препятствующая нормальному процессу очистки. Может произойти вынос ВВ с пеной, что недопустимо. Если пена имеет вид темных полос ила, то это указывает на процессы гниения, являющиеся, как правило, следствием недостаточной аэрации. Это можно ликвидировать повышением интенсивности аэрации.

Причины неудовлетворительной работы установок

Наиболее важными факторами для обеспечения эффективной работы биохимических установок являются:

• объем биомассы должен быть постоянным и достаточным для того, чтобы обработать расчетное количество загрязнителей;
• количество загрязнителей, приходящихся на единицу массы ила, должно быть постоянным и не должно содержать вредных для микроорганизмов веществ;
• количество кислорода, необходимое для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов, должно соответствовать расчетным значениям.

Несоблюдение одного из вышеперечисленных условий почти всегда приводит к невыполнению двух других и, в конечном итоге, к нарушению процесса очистки.

Каждый тип биохимической установки рассчитан на обработку расчетного количества загрязнителей определенного состава, подаваемых со СВ в течение суток. Специальными приемами, которые описаны ниже, добиваются, чтобы в установке находилось соответствующее количество микроорганизмов. Каждый вид микроорганизмов, составляющих массу активного ила, использует для своей жизнедеятельности определенный вид загрязнителей. При условии постоянства состава СВ, подаваемых в установку, в аэротанке образуется определенный набор микроорганизмов.

Если в дальнейшем поддерживать постоянный состав поступающей СВ, обеспечивать подачу в воду необходимого количества кислорода, контролировать объем активного ила и ряд других не менее важных технологических показателей, то установка обеспечивает необходимую степень очистки.

Читайте также: Технические средства по предотвращению загрязнения нефтью

В случае несоблюдения выше указанных условий снижается качество очистки СВ и работа установки становится неудовлетворительной.

Резкое увеличение количества поступающих СВ приводит к тому, что имеющиеся в установке микроорганизмы не справляются с возросшим количеством загрязнений, а время пребывания СВ в аэротанке сокращается, так как следующие порции поступающей СВ вытесняют недостаточно обработанную воду в отсек обеззараживания. Кроме того, перегрузка активного ила изменяет качественный состав микроорганизмов, что также приводит к нежелательным последствиям.

В случае резкого уменьшения обычной нагрузки, к которой привыкли микроорганизмы, сокращается количество питательных веществ необходимых для развития ила. Часть микроорганизмов отмирает и сокращается количество жизнеспособных бактерий. После возврата в таких условиях к нормальной нагрузке, очистка будет неудовлетворительной до тех пор, пока не восстановится первоначальное состояние ила.

С уменьшением количества подаваемого в установку воздуха снижается количество растворенного в воде аэротанка кислорода, что является причиной замедления биохимического процесса. Длительная остановка воздуходувки приводит к гибели аэробных микроорганизмов и нарушению процесса очистки.

Освидетельствования судовых установок очистки сточных вод

В соответствии с требованиями Приложения IV Международная конвенция по предотвращению загрязнения моря – МАРПОЛ 73/78Конвенции МАРПОЛ 73/78 технические средства, предотвращающие загрязнение СВ, каждого судна, которое совершает рейсы в порты или к удаленным от берега терминалам, находящимся под юрисдикцией других Сторон Конвенции, подлежат установленным видам освидетельствований. Это включает в себя строгий регламент освидетельствования судовых очистных установок:

• 5.4.1. Первоначальному освидетельствованию перед вводом судна в эксплуатацию или перед первичной выдачей Администрацией или уполномоченной должным образом организацией международного Свидетельства о предотвращении загрязнения СВ, чтобы удостоверится, что:

Освидетельствование газовозов и выдача свидетельствОсвидетельствование судна проводится, чтобы удостовериться, что оборудование, приспособления, устройства и материалы полностью удовлетворяют применимым к ним требованиям Приложения IV МАРПОЛ 73/78.

• 5.4.2. Периодическому освидетельствованию через промежутки времени, установленные Администрацией, но не превышающие пяти лет, чтобы удостовериться, что оборудование, устройства, приспособления и материалы полностью удовлетворяют применимым к ним требованиям Приложения IV МАРПОЛ 73/78.

Срок действия свидетельства оговорен в Правиле 7 Приложения IV МАРПОЛ 73/78:

1. Международное свидетельство о предотвращении загрязнения сточными водами (1973 г.) выдаётся на срок, установленный Администрацией, но не превышающий пяти лет со дня его выдачи, за исключением случаев, предусмотренных пунктами 2, 3 и 4 настоящего правила.
2. Если в момент истечения срока действия Свидетельства судно не находится в порту или у удаленного от берега терминала, находящихся под юрисдикцией Стороны Конвенции, под флагом которой судну дано право плавания, то Свидетельство может быть продлено Администрацией, но такое продление допускается лишь с целью дать судну возможность завершить рейс в Государство, под флагом которого ему дано право плавания, либо в котором оно должно быть освидетельствовано, и только в тех случаях, когда это оправдано и целесообразно.
3. Указанным образом, Свидетельство продлевается на срок не более пяти месяцев, а судно, получившее такое продление, прибыв в Государство, под флагом которого ему дано право плавания, или в порт, в котором оно должно быть освидетельствовано, не имеет права на основании такого продления покинуть этот порт или Государство, не получив нового свидетельства.
4. Свидетельство, которое не продлено в соответствии с положениями пункта 2 настоящего правила, может быть продлено Администрацией на льготный период сроком до одного месяца со дня истечения указанного в Свидетельстве срока годности.
5. Свидетельство теряет силу, если на судне без одобрения Администрации произведены существенные изменения в оборудовании, устройствах, приспособлениях или материалах, требуемых настоящим Приложением, за исключением замены настоящим Приложением, за исключением замены такого оборудования или устройств на такие же.
6. Выданное судну Свидетельство теряет силу при передаче такого судна под флаг другого Государства, за исключением случая, предусмотренного пунктом 7 настоящего правила.
7. При передаче судна под флаг другой Стороны, Свидетельство сохраняет силу в течение не более пяти месяцев, если срок его годности не истекает до конца этого периода, или до тех пор, пока Администрация не выдаст взамен новое Свидетельство, в зависимости от того, что наступит раньше. После передачи судна Правительство Стороны, под флагом которой судну ранее было дано право плавания, передаёт Администрации как можно скорее копию Свидетельства, находившегося на судне до момента передачи, а также, если это возможно, копию соответствующего акта об освидетельствовании.

Нормативы Системы контроля над сбросом нефти с судовсброса сточных вод с судов регламентируются Правилом 8:

Исключением из Правила 8 является Правило 9, которое гласит: Правило 8 настоящего Приложения не применяется:

Автор

Ольга Коцофан

Фрилансер

Список литературы

1. Глотов Ю. Г., Семченко В. А., Беляев И. Г. Политехнический справочник судового механика: Справочник. М.: Транспорт, 1996. – 256 с.
2. Зубрилов С. П., Ищук Ю. Г., Косовский В. И. Охрана окружающей среды при эксплуатации судов. – Л.: Судостроение, 1989. – 256 с., – (Охрана окружающей среды)
3. Ермошкин Н. Г., Калугин В. Н., Корнилов Э. В., Кулешов И. Н. Судовые установки очистки сточных вод. Одесса, ФЕНIКС, 2004
4. Международная Конвенция МАРПОЛ 73/78
5. Мельник В. В., Сурин С. М. Технология обработки сточных вод морских судов: Учебное пособие. – М.: В/О «Мортехинформреклама», 1986. – 40 с.
6. Проскурин В. А., Шмидт Л. И. Очистка сточных вод в химической промышленности. – Л.: Химия, 1977
7. Руководство по техническому надзору за судами в эксплуатации. Российский Морской Регистр. Судоходство, 2000. – 258 с.
8. Черненко Л. С., Ермошкин Н. Г. и др. Предотвращение загрязнения окружающей среды с судов: Учебно-методическое пособие в вопросах и ответах. Одесса, 2002. – 43 с.