Международный
научный журнал

О возможностях интенсификации биологической очистки стоков в г. Ташкенте


About the possibilities of intensification of biological wastewater treatment in Tashkent

Цитировать:
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 (дата обращения: 18.09.2019).
 
Прочитать статью:


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 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 эрлифтного 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

Рисунок 2. Схема вихревого эрлифтного устройства
1 - камера входа; 2 - входной патрубок

 

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 эрлифтные 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 энергии сжатого воздуха. Создаваемый вращающийся восходяще-нисходящий поток жидкости в аэрационном 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 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 12-14 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. 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 N2) позволяют биопрепараты (Би-ХЕМ Цесклин, Bacti-Bio 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 денитрификации [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 диспер-гированных водовоздушных смесей. Автореферат дисс….. д.т.н. Пенза, 2007. – 36 с.
2. Борисова В. Ю. Повышение эффективности работы сооружений биологической очистки сточных вод в те-чение 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 биологи-ческой очистки сточных вод. Автореферат дисс….. д.т.н. Москва, 2005. – 48 с.
5. Чупраков Е. Г. Интенсификация работы городских очистных сооружений за счет предварительной обра-ботки 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/uploads/2012/05/Aeration-Presentation-Reid2013.pdf

 

Информация об авторах:

Абдукодырова Малахат Нориджоновна Malakhat Abdukodirova

доцент кафедры «Экология и управление водными ресурсами»,Та шкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства, 100000, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Кары-Ниязова, 39

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


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5122

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66236 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в: 

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

 

OpenAirediscovery

CiteFactor

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.