CC BY
2
УДК 628.3
doi: 10.55287/22275398_2023_1_112
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ЦЕЛЬЮ ВНЕДРЕНИЯ НА ГОРОДСКИЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
О. А. Ружицкая
A. В. Жолобова
B. С. Липатов
Российский университет дружбы народов (РУДН), г. Москва
Аннотация
На текущем этапе развития Российской Федерации наблюдается сложная экологическая ситуация, вызванная высоким уровнем загрязнения водных ресурсов. Проблема обуславливается использованием низкоэффективных технологий очистки сточных вод. Исходя из этого, актуализируется вопрос развития инновационных технологий в рамках данной области. Цель текущей статьи состоит в выполнении анализа современных технологий глубокой очистки сточных вод применительно к городским очистным сооружениям. Автором предпринимается попытка систематизации знаний относительно технических особенностей применения современных технологий очистки. Научная ценность статьи заключается в формировании теоретического аппарата и возможности использования материалов в качестве основы при выборе технологии очистки сточных вод на городских очистных сооружениях.
Сточные воды образуются вследствие выпадения атмосферных осадков, стока поливомоеч-ных и других вод, образующихся в результате жизнедеятельности человека на территории населенных мест (хозяйственно-бытовые сточные воды, сточные воды промышленных предприятий и др.). Необходимо отметить, что вопрос модернизации и создания инновационных способов очистки сточных вод приобретает особую актуальность ввиду того, что в составе некоторых городов находятся различные промышленные объекты, сточные воды которых выходят в единое с городской инфраструктурой пространство. Исходя из этого, обычные методы очистки на городских очистных сооружениях не представляют высокую эффективность и актуальность своего использования. Совокупность данных факторов актуализирует вопрос развития современных методов и технологий глубокой очистки сточных вод с целью внедрения на городские очистные сооружения [1].
Ключевые слова
очистка, сточные воды, технология очистки, водные ресурсы, очистное соору-жение, загрязнение
Дата поступления в редакцию
27.01.2023
Дата принятия к печати
30.01.2023
На сегодняшний день существует классификация примесей природных и сточных вод (рис. 1). Данные воды маркируют относительно природы происхождения на биологические, органические и минеральные. Причем по агрегатному состоянию в стоках воды могут присутствовать газообразные, растворимые и нерастворимые примеси.
Рис. 1. Классификация сточных вод
Текущая неудовлетворительная экологическая ситуация на территории нашей страны, особенно важная для промышленных районов, требует разработки перспективных методов по защите среды обитания от массовых загрязнений водных ресурсов. На сегодняшний день уже отмечается проблема, связанная с дефицитом пресной воды. Помимо обитателей водного мира от недостатка инновационного развития технологии очистки сточных вод страдает и сам человек ввиду наличия в сточных водах токсических веществ и возбудителей заболеваний [2].
Важно подчеркнуть, что интенсивные темпы развития промышленности стали основным источником влияния на окружающую среду и гидросферу, в частности. Понимая важность проблемы, на сегодняшний день уделяется колоссальное внимание в сторону развития технологий глубокой очистки сточных вод. При этом активно используются передовые достижения современной науки и техники. Наблюдается использование различных относительно технологии методов — механических, физико-химических, биохимических, термохимических, термических и др.
На рис. 2 представлен перечень современных технологий глубокой очистки сточных вод, использование которых представляет высокую актуальность в вопросе внедрения на очистных сооружениях промышленных предприятий. Каждый из данных методов будет представлен анализу с целью формирования итоговых выводов для оценки возможности и эффективности своего использования в указанных условиях [3].
Рис. 2. Современные технологии глубокой очистки сточных вод
03
г
м О
-I
м
Э СО
й 5 О х
¡Н
5 О
■ О и X . о
ш ю
, >
< Е ш -
о > I
ш £
о с; о
со «
о ц
о
£
X < |
? а
5 т
% °
<ё ■ I
о <
Одной из наиболее перспективных технологий глубокой очистки сточных вод является использование биологического реактора, имеющего высокую окислительную мощность. Данный вид реакторы представляет возможность решения проблемы, связанной с интенсификацией массового обмена при биологической очистке сточных вод. Технологий работает на базе использования высокопродуктивного реактора, который основывается на струйнозонной технологии. Анализируемая технология отличается более высоким обменом веществ и степень очистки.
Главным преимуществом использования технологии является значительное сокращение электроэнергетического потребления относительно иных методов очистки сточных вод. Также ключевая особенность использования состоит в сокращении избыточного ила и возможности эффективного удаления даже биологически трудно разлагаемых веществ при очистке сточных вод на основе спе-цифического протекания процесса и устройства реактора [4].
Данный биологический реактор представляет собой цилиндрический каркас с расположенными в центре двумя дополнительными трубами. Именно на основе данных труб образуются зоны диффузии и самой реакции (рис. 3). В реакторе нет механических частей, что также обуславливает актуальность его использования ввиду отсутствия необходимости своей остановки на ремонт. Для отделения ила в очистительной схеме используется блок ультрафильтрации или отстойник, выбор которых определяется относительно выполняемой задачи.
Рис. 3. Конструкция биологического реактора высокой окислительной мощности
Главными результатами использования данного реактора при очистке сточных вод являются такие результаты, как глубокое разложение веществ и высокая степень очистки.
Другой эффективной технологией, получившей актуальность своего использования при очистке сточных вод, является гальванохимическая очистка. Данная технология имеет множество отличительных особенностей относительно других современных методов очистки сточных вод. Главная особенность состоит в возможности эффективного очищения бытовых и промышленных сточных вод от множества видов загрязнений наряду с небольшими финансовыми вложениями. Так, гальванохимическая технология позволяет очищать сточные воды от ионов тяжелых и цветных металлов, простых и комплексных цианидов, различных органических соединений, минеральных красителей, углеводородов, жиров, радиоактивных отходов и иных компонентов [5 - 6].
Работа технологии основывается на сорбционных и ионообменных способностях ферропульпы, которая образуется в результате вращения аппарата гальванокоагулятора. Принцип работы заклю-
чается в гальванохимическом растворении анодной загрузки гальванокоагулятора при пропускании через ферропульпу очищаемых сточных вод (рис. 4).
Рис. 4. Гальванокоагулятор КБ-1ГХ со скрапоуловителем
На рисунке изображен состав конструкции гальванокоагулятора. При этом анодной загрузкой при работе данного аппарата могут быть отходы металлообработки, к примеру, железный скрап, стружка или опилка и высечка. Результатом работы при использовании данной технологии является высокий уровень очистки сточных вод [7].
Одним из наиболее инновационных методов очистки сточных вод является технология электрофлотации Red Box. Данная установка разработана в Голландии компанией Morselt Borne BV. Так, при очистке сточных вод на ее основе используется технология электрофлотации. Redbox способен полностью выделить из обрабатываемой воды тяжелые металлы, эмульсии, поверхностно-активные вещества и ряд других органических веществ. В результате очистки появляется возможность повторного использования обработанной жидкости [8].
Особенностью технологии является возможность быстрой интеграции в производственном процессе и простоты в эксплуатации и обслуживании, занимая небольшое пространство, установка позволяет выполнять быструю, а главное эффективную глубокую очистку сточных вод (рис. 5).
Рис. 5. Конструкция Morselt RedBox
CÛ
й s
О х
¡s
s о
ç >s ■ о и * . о
CÛ ю , >
< Е ш Z о > i
И *
■ s
< л
Î j v s
=г ш ? Q
S m
^ 0
S ° t g
■ i
О <
Принцип действия МогаеК RedBox основан на воздействии тока постоянного напряжения, при котором происходит расщепление воды. Вследствие чего возникший кислород вступает в реакцию в жидкой фазе с различными загрязняющим веществами. Окисленные вещества формируются в виде хлопьев, включающих растворенное железо и алюминий, и осаживаются на дне резервуара. В конечном результате получаются очищенная вода и отделенные любым механическим способом загрязняющие вещества.
Таким образом, каждая из представленных установок включает в себя ряд ключевых особенностей и преимуществ использования на реальных объектах по очистке сточных вод. Для более детального представления информации, позволяющей сделать выбор в пользу использования той или иной технологической установки, требуется свести основные технические данные, характеристики и особенности в унифицированный вид. В результате проведенного анализа были выделены ряд характеристик и особенностей, актуализирующих использование технологии при решении задач по очистке сточных вод определенного типа. Основой выбора будет являться основное предназначение установки. Также определяющим фактором является виды примесей, содержащихся в сточных водах. Важно подчеркнуть, что каждая из рассмотренных технологий представляет уникальное решение технологических задач в зависимости от их вида. В табл. 1 представлены ключевые сведения, по оценке которых можно сделать выбор в пользу использования определенной технологии.
Таблица 1
Технические сведения о технологиях очистки сточных вод
Биологический реактор высокой окислительной Гальв ан око агулятор КБ-1ГХ Morselt RedBox
мощности
Объем суточной очистки До 3000 м3/сутки До 95 м3 / сутки До 20 м3 / сутки
Очистка бытовых
сточных вод, сточ-
ных вод предприя-
Назначение Очистка бытовых сточных вод и сточных вод бумажной промышленности Очистка промышленных сточных вод тий гальванической пр омышленно сти, упаковочных, печатных и текстильных производств, металлообрабатывающей индустрии, при производстве краски
Стадия очистки Доочистка Пред-очистка Доочистка
Извлекает из сточных
Эффективность очистки Утилизация примесей до 97% Извлекает из сточных вод в осадок до 40% сульфатов, 95% фосфатов, частично нитратов вод в осадок до 40% загрязняющих веществ (тяжелые металлы, эмульсии, ПАВ и ряд других органических веществ
Особенности Глубокое разложение веществ Высокая степень очистки Эффективно удаляет биологически трудно разлагаемые вещества Не используются химические реагенты, отсутствуют газовыделения вредных веществ Легкая автоматизация и управление процессом Широкая область применения и востребованность установки Непрерывная модернизация установки и расширение области использования
Практика использования Промышленные и бытовые объекты Японии, США, Англии, Китая Активно используется на современных российских предприятиях промышленности Только находится на стадии внедрения. На текущий момент времени используется в Голландии
Важно подчеркнуть, что ключевой особенностью каждой из представленных установок является возможность комбинирования с другими методами очистки. Так, в результате представляется ^ возможным создание эффективных комплексов по очистке одновременно бытовых и промышлен- О ных сточных вод. Как уже было указано ранее, на сегодняшний день наблюдается активное развитие М разных секторов промышленности на территории одного города. Комбинирование методов очистки позволяет добиться уникальных и эффективных результатов очистки сточных вод с показателями извлечения примесей до 99%. При этом на примере интегрированных в разных странах установках уже доказана практическая эффективность их использования.
СО
3. Выделены три наиболее перспективных и современных технологий очистки сточных вод, проанализированы особенности и важность их использования применительно к рассматриваемой области;
Выводы
1. В результате произведенной работы были проанализированы и обоснованы такие факты, как актуальность и необходимость развития и использования современных технологий глубокой очистки сточных вод с целью их внедрения на очистных сооружениях;
2. По результатам анализа выделено, что на сегодняшний день возникает проблема, связанная ^ 5
с низкой эффективностью использования классических методов очистки сточных вод на городских ^ и
2 ^
очистных сооружениях ввиду возможного наличия промышленных предприятий в черте населенно- с т
5 О
го пункта; ^ ) ^
■ О и X
. о
ш ю
, >
< 5 ш -
О ,5
4. Наиболее выгодной и эффективной современной технологий глубокой очистки сточных вод ш £
О о
является гальванохимический метод, что выражается в возможности очистки от широкого спектра ^ ^
о ®
загрязнений и высоких технологических, экономических и эксплуатационных показателей; у I
гЧ ^
5. При этом биологический реактор высокой окислительной мощности представляет актуаль- щ н
X
ность своего использования для городских очистных сооружений, не включающих в своем составе ^ ^
результаты деятельности промышленных предприятий, ввиду глубокого разложения и высокой сте- ^
<1 ш
пени очистки органических веществ; 2 2
6. Наиболее эффективное использование рассмотренных установок заключается в комбини- ^ ^ рованном использовании с классическими методами очистки сточных вод. Использование данных комплексов позволит производить полную очистку сточных вод любого происхождения. ^
<ё
■ I
о <
Библиографический список
1. Дубовик О. С.,. Совершенствование биотехнологий удаления азота и фосфора из городских сточных вод / Маркевич Р. М. // Труды БГТУ Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. — 2016. — С. 232 - 238.
2. Лепеш Г. В.,. Современные методы очистки сточных вод промыш-ленных предприятий / Пана-сюк А. С., Чурилин А. С // Технико-технологические проблемы сервиса. — №3 (37).—2016. — С. 14 - 17.
3. Залётова Н. А. Современные направления очистки высококонцен-трированных сточных вод / Касперович В. Ю. // Системные технологии. — № 38. — 2021. — С. 44 - 45.
4. Сатторов С. Э. Очистка сточных вод предприятий теплоэнергетики / Саъдуллоев О. Х., Мирзаев С. С. // Вопросы науки и образования. — № 3 (15). — 2018. — С. 46 - 47.
5. Shamsutdinova Z. R. Wastewater treatment using innovative methods / Hafizov 1.1., Karataev O. R. // Wastewater treatment using innovative methods.—2015.
6. Вертинский А. П. Современные методы очистки сточных вод: особенности применения и проблематика // Инновации и инвестиции. — № 1. — 2019. — С. 175 - 182.
7. Yamaltdinova D. Л. Modern methods of biological wastewater treatment / Akhmedova N.R. // Bulletin of Youth Science. — 2016.
8. Вильсон Е. В. Актуализация технологии очистки сточных вод на ба-зе наилучших доступных технологий / Бутко Д. А // Вестник Евразийской науки. — № 4, Т. 11. — 2019. — С. 1 - 9.
ANALYSIS OF MODERN TECHNOLOGIES OF TREATMENT DEEP WASTEWATER FOR THE PURPOSE OF INTRODUCTION TO URBAN WASTEWATER TREATMENT PLANTS
O. A. Ruzhitskaya A. V. Zholobova V. S. Lipatov
Peoples' Friendship University of Russia (RUDN University), Moscow
Abstract
At the current stage of development of the Russian Federation, there is a difficult environmental situation caused by a high level of pollution of water resources. The problem caused by the use of low-efficiency wastewater treatment technologies. Based on this, the issue of the development of innovative technologies in this area is being update. The purpose of the current article is to perform an analysis of modern technologies of deep wastewater treatment in relation to urban wastewater treatment plants. The author attempts to systematize knowledge about the technical features of the use of modern cleaning technologies. The scientific value of the article lies in the formation of a theoretical apparatus and
The Keywords
purification, wastewater, purification technology, water resources, sewage treatment plant, pollution
Date of receipt in edition
27.01.2023
Date of acceptance for printing
30.01.2023
the possibility of using materials as a basis for choosing a wastewater treatment technology at urban wastewater treatment plants.
Ссылка для цитирования:
О. А. Ружицкая, А. В. Жолобова, В. С. Липатов. Анализ современных технологий глубокой очистки сточных вод с целью внедрения на городские очистные сооружения. — Системные технологии. — 2023. — № 1 (46). — С. 112 - 119.
и
Z м
О
-I
м
D CD
й s
О х
¡S
S О
>s
■ о и X
. о
СО VO , >
< 5
ш Z о > |
Si
§1 *
" * <1 -О
3 | ? а
S Ш
% °
£ S <5
■ I
о <
