Современные технологии очистки сточных вод

Современный уровень развития общества, промышленного производства, экологическое состояние окружающей среды обусловили повышенные требования к качеству сточных вод, сбрасываемых в водные объекты. Традиционные технологии биологической очистки в аэротенках или на биофильтрах уже не обеспечивают этих требований, что вызывает необходимость строительства дополнительных дорогостоящих сооружений доочистки биологически очищенных сточных вод, стоимость которых составляет до 30% стоимости всего комплекса очистных сооружений (ОС).

Недостатками традиционных технологий биологической очистки являются относительно большие объемы очистных сооружений (аэротенков и вторичных отстойников) и степень очистки, которая не всегда удовлетворяет современным требованиям к сбросу сточных вод в водные объекты. Повысить окислительную мощность, но не глубину окисления, можно было бы путем увеличения концентрации активного ила в реакторе, однако ограничение возможности по разделению активного ила и очищенной воды в отстойниках или на флотаторах препятствуют этому направлению.

Применение технического кислорода в окситенках позволяет повысить производительность процесса в 2,5-3 раза, но на 30% уменьшить прирост активного ила. Вследствие этого потенциальные возможности процессов биологической очистки с активным илом оказались практически исчерпанными.

На первой очереди очистных сооружений г. Волжского мощностью 60 тыс. м³/сутки хозбытовых стоков основным элементом биологической очистки сточных вод является аэротенк, в котором происходит деструкция органических загрязнений под воздействием сообщества гетеротрофных микроорганизмов активного ила в аэробных условиях. Аэротенк -трехсекционное сооружение. Устройство распределительного лотка позволяет регулировать соотношение зон регенерации и окисления с выделением под регенератор от 28 до 55% от общего объема аэротенка. Количество коридоров в каждой секции - 3 шт. Ширина коридора 8 м, длина 65 м, глубина 5 м. Общий объем аэротенка - 23400 м³.

Согласно документам технического обследования канализационных очистных сооружений МУП «Водопроводно-канализационное хозяйство» г. Волжского в настоящее время интенсивность аэрации в коридорах аэротенка непостоянна: есть зоны с пониженной турбулентностью, следствием чего является недостаточное снабжение микроорганизмов активного ила кислородом.

Кроме того, отсутствует возможность управления распределением сточных вод из водораспределительных лотков аэротенков и локализации регенерационного объема по причине разрушения металлоконструкций подвижных водосливов вследствие коррозии. Отсутствует система контрольно-измерительных приборов по замеру расходов воздуха и замерам технологических потоков: расхода сточной жидкости, возвратного ила, иловой смеси, что не позволяет обеспечить их равномерное распределение между аэротенками.

Микроскопический контроль активного ила показал незначительное видовое разнообразие состава индикаторных микроорганизмов, что обусловливает низкую нитрификационную способность активного ила.

Вследствие перечисленных недостатков процесс окисления органических загрязнений и нитрификации азота аммонийного в аэротенках первой очереди осуществляется неудовлетворительно. Имеют место превышения по БПК5, Р2О5, взвешенным веществам, ХПК и другим показателям. Об этом свидетельствуют данные максимальных концентраций загрязняющих веществ на выходе из вторичных отстойников радиального типа, которых на первой очереди ОС имеется 6 диаметром 19,5 м, глубиной 3,6 м и один радиальный отстойник диаметром 30 м и глубиной 3,6 м (таблица 11)

Таблица 11. Значения максимальных концентраций загрязняющих веществ на ________________выходе из вторичных отстойников _________________

Аналогичная ситуация сложилась и на третьей очереди ОС проектной мощностью 68 тыс. м³ хозбытовых сточных вод в сутки (фактическая 80 тыс. м³/сутки). Состав сооружений: решетки КРД-600 ТП с пропускной способностью 2000 м³/час - 3 шт.; песколовки горизонтальные с круговым движением воды d=6 м, h=5,5 м - 2 шт.; первичные отстойники 4-18-73Т «Мосводоканалпроект» d=30 м, V=2190 м³, эффективность выпадения взвешенных веществ - 42% - 2 шт., аэротенки трехкоридориые 902-2-67 размером 85x6x5 м - 3 шт.; отстойники вторичные радиальные d=30 м, V=2190 м , производительностью 1440 м /час - 4 шт.

Для повышения эффективности очистки промышленных сточных вод второй очереди ОС с целью возврата в природный круговорот использованной воды, а также защиты водоемов и почвы от загрязнения нами были разработаны методы математического моделирования для управления процессами очистки. С использованием теоретических предпосылок математического моделирования биологической очистки химзагрязненных стоков, была создана модель утилизации органической фазы загрязнения с превращением ее в биомассу с определенным постоянным коэффициентом превращения (37, с.20)

Гидродинамическая модель движения жидкой фазы представляется в виде последовательно соединенных ячеек идеального перемешивания и тогда трехкоридорный аэротенк общей длиной 216 м и шириной 6 м разбивается на 36 последовательно соединенных единичных элементов длиной и шириной 6 м с высотой уровня сточных вод 5м. Каждый элемент рассматривается как ячейка идеального перемешивания.

Общее количество сточных вод на i-ой очереди ОС равно 25 000 м³/сутки. Поскольку очистка производится одновременно в трех коридорах аэротенков, то проток воды через каждый из них равен 0,289 м³/с. Составляется 36 уравнений материального баланса по концентрации органической фазы загрязнения в каждой ячейке. Например, уравнение баланса для ячейки выглядит следующим образом:

A_m1.5q(C_i_₁ + C_i)-V₁klC₁ k_pA_m(Ci.

Bi =

kpA_m(C₀-C_k)k_de-^k°/^N

Vi

где

q - общий расход поступающих сточных вод, м³/с;

к_р - коэффициент превращения неорганизованной массы органического загрязнения в организованную массу (активный ил);

Ci и Ci - концентрация органики в мг/л по БПК;

ki - коэффициент, учитывающий количество фильтратов в коридорах аэротенков;

Vi - объем одной единицы, м³.

Созданная модель сможет показать, как поведет себя система биологической очистки загрязненных вод, если расход или величина концентрации загрязняющих веществ в поступающих на очистку стоках изменятся и тем самым позволит найти пути решения задачи управления процессом (38, с.6).

параметры работы комплекса сооружений биологической оптимизационными расчетами по специальной методике, НИИ ВодГЕО. Методика основана на уравнениях кинетики и базе данных по кинетическим константам

Улучшить очистки можно разработанной ферментативной окисления наиболее часто встречающихся ключевых компонент загрязнений городских и производственных сточных вод (нефтепродукты, СПАВ, жиры, красители, соединения азота и др.) Она позволяет на стадии проектирования или реконструкции комплекса сооружений биологической очистки минимизировать объемы всех элементов очистных сооружений при максимально возможной степени очистки сточных вод (39, с. 24)

В течение ряда лет в НИИ ВодГЕО разрабатывается

биотехнологический метод глубокой очистки природных и сточных вод (биосорбция), основанный на совмещении в пространстве и во времени процессов адсорбции загрязнений активированным углем и их биологического окисления (биорегенерация). Биосорбционный метод предназначен для очистки сточных вод и обеспечивает эффективное удаление как биоразлагаемых, так и биорезистентных токсичных и канцерогенных веществ (нефтепродукты, детергенты, хлорорганические и фосфорорганические соединения, соединения азота и др.), что недостижимо ни традиционными методами мембранными методами.

биологической

очистки, ни отдельно

точки зрения направление

улучшения технике-создания гибридных достоинства

Весьма перспективно с экономических характеристик биомембранных технологий, максимально использующих биотехнологических методов и мембранного фильтрования и исключающих их недостатки. Сегодня Россия отстает в области разработки перспективных технологий от передовых западных стран, где исследования по перспективным направлениям интенсивно проводятся более 10 лет.

Практически разрушена отрасль промышленности по разработке и производству мембран нового поколения. Более 15 лет отсутствовала возможность проведения перспективных исследований. Тем не менее, с 2003 года в НИИ Вод ГЕО проводятся исследования по всем основным направлениям применения биомембранных технологий: биологическая очистка городских и производственных сточных вод, доочистка биологически очищенных сточных вод, очистка поверхностного стока, очистка природных вод (40).

Остается пожелать, чтобы все научные разработки были востребованы производством, в том числе и в деятельности МУП «Водоканал» г. Волжского, на балансе которого находятся 1-я и 3-я очередь очистных сооружений, а также ОАО «Волжский азотно-кислородный завод», в ведении которого находится 2-я очередь очистных сооружений по приему химзагрязненных стоков от предприятий Волжского химического комплекса.

Залогом успешного претворения в жизнь научных разработок служит кредитное соглашение между администрацией городского округа - г. Волжский и европейским банком реконструкции и развития (ЕБРР), согласно которому город получит 360 миллионов рублей.