CC BY
49
№ 5 (50)
май, 2018 г.
БЕЗОПАСНОСТЬ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
О ВОЗМОЖНОСТЯХ ИНТЕНСИФИКАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОКОВ
В Г. ТАШКЕНТЕ
Абдукодырова Малахат Нориджоновна
доцент кафедры «Экология и управление водными ресурсами», Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства,
100000, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Кары-Ниязова, 39
E-mail: marvik78@;yandex. ru
ABOUT THE POSSIBILITIES OF INTENSIFICATION OF BIOLOGICAL WASTEWATER
TREATMENT IN TASHKENT
Malakhat Abdukodirova
Associate Professor of the Department of Ecology and Water Resources Management, Tashkent Institute of Irrigation and Agricultural Mechanization Engineers, 100000, Uzbekistan, Tashkent, Kary-Niyazov street, 39
АННОТАЦИЯ
Саларская станция аэрации в г. Ташкенте несмотря на реконструкцию не обеспечивает достаточно высокого качества очистки. Анализ различных способов интенсификации биологической очистки показывает, что сейчас одним из главных направлений является совершенствование системы аэрации. Можно сделать вывод, что наиболее перспективными являются вихревые аэраторы и дополнительное освещение.
ABSTRACT
The Salar Aeration Station in Tashkent, despite the reconstruction, does not provide a sufficiently high quality of quality of treated wastewater. The analysis of various methods of intensifying biological treatment shows that one of the main directions now is the improvement of the aeration system. It can be concluded that vortex aerators and additional lighting are the most promising.
Ключевые слова: биологическая очистка стоков, интенсификация, система аэрации, вихревой аэратор
Keywords: biological wastewater treatment, intensifying, aeration system, vortex aerator
Ухудшение качества природных вод является одной из ключевых экологических проблем в Узбекистане. Оно во многом обусловлено сбросом недостаточно качественно очищенных сточных вод в водоёмы.
Актуальность проблемы загрязнения поверхностных водоемов сточными водами связана не только с нарушением природоохранных и рыбохозяйственных требований, но и с трудностями, возникающими при подготовке воды для питьевого и промышленного водоснабжения из загрязненных водоемов.
Достаточно жесткие требования, предъявляемые к качеству очищенных сточных вод, принятые в РУз, существуют на фоне ограниченных финансовых возможностей предприятий, занимающихся очисткой сточных вод. В связи с этим необходима разработка новых технологических и конструктивных решений, позволяющих интенсифицировать процессы очистки сточных вод.
Более 70% сточных вод подвергается биологической очистке в аэротенках, одним их главных элементов которой является аэрация. Например, все коммунально-бытовые и производственные сточные воды г. Ташкента подвергаются биологической очистке на станциях аэрации. Аэрация сточных вод представляет собой один из наиболее энергоемких процессов - на него приходится около 50% от всех энергозатрат на очистку стоков и 60-80 % от затрат на эксплуатацию аэротенков [3; 4]. При этом аэрация представляет собой наиболее ответственный процесс, так как именно от концентрации растворенного кислорода и эффективности перемешивания сточной жидкости в большой степени зависит окисление загрязняющих веществ.
На Саларской станции аэрации г. Ташкента процесс очистки проходит этапы отделения крупных примесей на решетках, осаждения взвешенных частиц в первичных отстойниках, биологической очистки в аэротенках, отделения остаточного активного ила во вторичных отстойниках и хлорирования. Станция работает практически без изменений с момент запуска в 1961 г. Реконструкция станции в
Библиографическое описание: Абдукодырова М.Н. О возможностях интенсификации биологической очистки стоков в г. Ташкенте // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2018. № 5(50). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/5920
№ 5 (50)
май, 2018 г.
2015-2016 гг. была сведена к замене старого, вышедшего из строя оборудования на аналогичное новое. При этом очевидно, что возрастающая нагрузка на очистную станцию за счет сброса в канализацию неочищенных стоков текстильного, кожеобрабатывающего и других производств требует серьезных мер по интенсификации процесса очистки.
Ученые различных стран мира занимаются исследованиями, направленными на интенсификацию процесса биологической очистки, в том числе совершенствованием конструкции аэраторов [6; 3; 4]; способами предварительной обработки сточных вод [1; 5]; активизацией перемешивания обрабатываемой сточной жидкости; вопросами введения в сточные воды биологических препаратов, повышающих окислительную способность активного ила [2]; повышением освещённости аэротенка [2]; применением турбо- и гибридные воздуходувки [6; 7]. Рассмотрим некоторые из этих методов.
Совершенствование конструкций аэраторов. Процесс совершенствования или создание новых конструкций аэраторов и систем аэрации производится обычно эмпирическим путем, при этом улучшение одних показателей работы аэрационной системы как правило приводит к ухудшению других. Например, попытки повышения эффективности насыщения воды кислородом единичным аэратором приводит к повышению капитальных затрат, неравномерности распределения воздуха, низкой
производительности единичных аэраторов. Поэтому одновременно с разработкой новых конструкций аэраторов производится совершенствование методов их расчета. Динамическая модель расчета, основанная на законах гидродинамики газожидкостного потока [4], позволяет прогнозировать эффективность различных по конструкции и свойствам аэраторов уже на стадии их разработки.
Дополнительное перемешивание сточных вод.
Известно, что эффективность мелкопузырчатых пневматических аэрационных систем (применяемых в том числе на Саларской станции аэрации) обычно не превышает 1,2-1,8 кгО2/кВт-ч (при максимально возможном показателе 8-9,5 кгО2/кВт-ч). В качестве наиболее простого способа повышения их эффективности предлагается создание противотока фаз газ-жидкость за счет дополнительного перемешивания аэрационного объема с помощью вихревых эрлифтных устройств [3], которые могут работать в статическом и динамическом режимах. Получаемый эрлифтный эффект приводит к резкому увеличению скорости циркуляционного потока. Принципиальная схема эр-лифтного устройства, работающего в динамическом режиме, представлена на рис. 1. При подаче сжатого воздуха в эрлифтное устройство, высота уровня увеличивается с Нж до Нэ.
Рисунок 1. Схема эрлифтного устройства, работающего в динамическом режиме: 1 - газораспределительное устройство;
2 - эрлифтная зона; 3 — подача сжатого воздуха;
4 —пьезометр; 5 - зона рециркуляции
На рис. 2 представлена схема вихревого эрлифтного устройства. Вихревое движение жидкости создается с помощью тангенциально присоединенных к камере входных патрубков. Применение вихревых эрлифтных гидродинамических перемешивающих устройств позволяет устранить недостатки пневмомеханических систем аэрации. Поскольку вихревые эр-лифтные устройства не содержат вращающихся деталей, процесс их эксплуатации существенно упрощается. Также отпадает необходимость в прокладке силовых кабелей, так как перемешивание жидкости с помощью данных устройств осуществляется за счет
Рисунок 2. Схема вихревого эрлифтного устройства 1 - камера входа; 2 - входной патрубок
энергии сжатого воздуха. Создаваемый вращающийся восходяще-нисходящий поток жидкости в аэрацион-ном бассейне повышает эффективность мелкопузырчатой системы аэрации [3].
Предварительная обработка сточных вод. Одним из наиболее экономичных решений интенсификации процесса аэрации является технология предварительной (до поступления в первичные отстойники) обработки сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах [1; 5]. Аппаратура для реализации этой технологии не потребует серьезных изменений
№ 5 (50)
схемы очистки городских стоков и может быть встроена в существующие типовые решения станций биологической очистки без крупных капитальных затрат. Предварительная обработка позволяет обогатить воду кислородом, а также отмыть мелкие фракции песка от налипших на них органических загрязнений, что повышает эффективность работы отстойников (улучшается задержание мелких фракций песка), снижает зольность осадка и устраняет его загнивание. За счет снижения концентрации минеральных взвешенных частиц в сточных водах, поступающих в аэротенк, заметно сокращается прирост ила, появляется возможность увеличения его возраста с 6-8 до 1214 суток, при этом содержание аммонийного азота на выходе из аэротенка уменьшается с 2,5-5,1 до 0,6-1,9 мг/л. Благодаря насыщению сточных вод кислородом воздуха повышается их окислительный потенциал [1].
Освещение аэротенков и использование биопрепаратов. Многие методы совершенствования процесса биологической очистки сточных вод связаны с повышением энергозатрат. Возможность интенсификации очистки с одновременным сокращением затрат энергии дает технология освещения биомассы активного ила аэротенков в тёмное время суток при снижении интенсивности подачи кислорода.
май, 2018 г.
При использовании дополнительного освещения в окислительном процессе активизируется работа водорослей и увеличивается окислительная способность активного ила. Кроме того, ускорить протекание процессов нитрификации (окисление с кислородом воздуха аммонийного азота до нитритов и нитратов) и денитрификации (восстановление нитритов и нитратов до свободного №) позволяют биопрепараты (Би-ХЕМ Цесклин, Васй-Бю и др.), которые работают главным образом в зоне высоких значений окислительно-восстановительного потенциала при аэробном режиме. При постоянном освещении и без подачи кислорода воздуха идёт процесс денитрифи-кации [2].
Выводы. Учитывая, что капитальная перестройка Саларской станции аэрации в настоящее время невозможна, можно сделать вывод, что наиболее перспективным направлением из рассмотренных выше для интенсификации очистки является применение вихревых аэраторов и гидродинамических перемешивающих устройств. Такие устройства помогают повысить эффективность мелкопузырчатых аэрационных систем, поэтому представляются наиболее подходящими для Саларской станции аэрации. Возможно также одновременное применение дополнительного освещения.
Список литературы:
1. Андреев С. Ю. Интенсификация работы канализационных очистных сооружений с использованием диспергированных водовоздушных смесей. Автореферат дисс.....д.т.н. Пенза, 2007. - 36 с.
2. Борисова В. Ю. Повышение эффективности работы сооружений биологической очистки сточных вод в течение суток. Автореферат дисс.....к.т.н. Волгоград, 2013. - 19 с
3. Максимова С. В. Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств. Автореферат дисс.....к.т.н. Пенза, 2006. - 22 с.
4. Мешенгиссер Ю. М. Теоретическое обоснование и разработка новых полимерных аэраторов для биологической очистки сточных вод. Автореферат дисс.....д.т.н. Москва, 2005. - 48 с.
5. Чупраков Е. Г. Интенсификация работы городских очистных сооружений за счет предварительной обработки сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах. Автореферат дисс.. .к.т.н. Пенза, 2005. -24 с.
6. Bolles S.A. Modeling wastewater aeration systems to discover energy savings opportunities. El.source. URL: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download ?doi=10.1.1.539.9955&rep=rep1&type=pdf
7. Tanner W., Reid P.E. Advances in Aeration. El. source. URL: http://www.reidengineering.com/wp-content/up-loads/2012/05/Aeration-Presentation-Reid2013 .pdf
