Досвід проектування і впровадження споруд глибокого очищення стічних вод від біогенних елементів.
2006-11-07 11:14:19
Нормативними документами, що визначають технічну політику в галузі проектування систем водовідведення, є СНиП 2.04,03-85, «Довідник проектувальника", а також довідковий посібник до Сніпу «Проектування споруд для очищення стічних вод». У них докладно висвітлюються питання видалення амонійного і нітратного азоту в процесах нитриденитрификации. Наводяться приклади розрахунку аеротенках-нітріфікатори при наявності і відсутності органічних речовин, а також реакторів денітрифікатор зі зваженою культурою активного мулу і з фіксованою завантаженням (кварцовий пісок, гравій, плівкові завантаження, стеклоерші). Завдання глибокого видалення фосфору вирішується за допомогою застосування реагентів-традиційних коагулянтів (сірчанокисле залізо, сірчанокислий алюміній, залізний купорос і відходи виробництва, що містять солі заліза або алюмінію, не токсичні для біологічних процесів) і біолого-хімічного очищення з введенням перерахованих вище реагентів на сходи біологічної обробки в аеротенках. Однією з найбільш важливих проблем при впровадженні споруд з видалення азоту є ресурсозбереження. Так, наприклад, зниження ефективності процесу денітрифікації може бути викликано різними причинами. Найбільш характерною є відсутність необхідної кількості органічного субстрату. Роботами НДІ ВОДГЕО було встановлено, що при низькому вмісті азоту нітратів в очищеній воді, кількість органічної речовини, що припадає на одиницю азоту, має бути значно вище стехіометричного значення. Це важливо при здійсненні стабільної денітрифікації на другому ступені, для якої співвідношення ГПК / азот не повинно бути менше 5:1. В умовах несприятливого співвідношення ГПК / азот для збільшення ефективності вилучення біогенних елементів потрібні заходи щодо насичення стічних вод органічним субстратом. В якості останнього можливе застосування різних додаткових джерел легкоокислюваних органічних сполук (зокрема нижчі жирні кислоти), які можуть бути отримані шляхом кислого бродіння опадів первинних відстійників, а також фугат цеху зневоднення осаду, метанол, оцтова кислота та ін Застосування на стадії денітрифікації в якості органічного субстрату товарних продуктів (зокрема метанолу) економічно виправдано, якщо відсутні відходи виробництва або стічні води, що містять необхідну кількість біорозкладаних компонентів. Так замість товарних продуктів доцільно використовувати відходи виробництва адипінової, себаціновой кислот, капролактаму. Проектна опрацювання технологічних схем по спільному видаленню азоту і фосфору в модифікованому біологічному процесі має бути спрямована на вирішення основного завдання – видалення сполук азоту та фосфору при стабільній якості очищення, мінімальних витратах і незначному ризику вторинного забруднення водоприймачів. Основним технологічним документом для проектування є вихідні дані, що містять: нормативи, що характеризують технічний рівень і ефективність очищення; кількісні та якісні характеристики вихідної стічної води; опис технологічних процесів обробки стічної води; матеріальний і енергетичний баланс технологічного процесу очищення; основні техніко-економічні показники кращих вітчизняних і зарубіжних аналогів у порівнянних умовах, атак-же дані по: технології переробки та утилізації відходів, що утворюються; створення систем водокористування з максимальним використанням оборотної води; захисту навколишнього середовища від вторинного забруднення; безпечної експлуатації очисних споруд; використання прогресивного обладнання; автоматизації технологічного процесу очищення. При розробці оптимальної для даного об'єкта технології очищення стічних вод від біогенних елементів слід керуватися наступними критеріями: обсяг стоків, що піддаються очищенню, повинен бути мінімальним; вибір тієї чи іншої технології очищення стічних вод повинен суворо ув'язуватися зі специфікою очищується води і враховувати собівартість вже існуючих споруд та технологій очистки, включаючи вартість енергії, матеріалів, плату за забруднення навколишнього середовища, вартість скидання води в міську систему водовідведення та інше; апаратурно-технологічне оформлення стадій очищення здійснюється відповідно з поставленим завданням і оцінюється ступенем реалізації процесу в кожному конкретному випадку. Реалізація біологічної очистки з метою видалення біогенних елементів пов'язана з вирішенням наступних завдань: розширення області застосування (практично весь спектр азот-і фосфоровмісних стічних вод в поєднанні з органічними забрудненнями); стійке функціонування процесів при істотних коливаннях концентрацій вихідних забруднень і нерівномірності надходження води, забезпечення стабільного якості очищеної води на виході з системи в міру стабілізації біоценозу активного мулу; інтенсифікація процесів (підвищення робочих концентрацій активного мулу, збільшення окислювальної потужності); мінімізація освіти надлишкового активного мулу, і, як наслідок-спрощення технології подальшої обробки та утилізації надлишкового мулу; підвищення екологічної чистоти технологічних процесів та обладнання; підвищення рівня автоматизації; переоснащення діючих очисних споруд при мінімальних витратах. Мета реконструкції – підвищити пропускну здатність і ефективність очищення. При цьому слід передбачати розширення станції в межах існуючих площ у вертикальному напрямі з максимальним використанням існуючих ємнісних споруд, зберігаючи їх колишнє технологічне призначення. Інтенсифікація роботи очисних споруд здійснюється за наступними напрямками: Застосування нових або модифікованих технологічних процесів, що дозволяє знизити обсяг споруд і займану ними територію, досягти економії ресурсів при будівництві та експлуатації. Важливим достоїнством станцій, побудованих на базі нових технологій, є забезпечення більших можливостей для регулювання процесу як за обсягом води, так і по глибині очищення. Застосування більш досконалих конструкцій. Переробка типових рішень для приведення у відповідність з новими нормативними вимогами. Жорсткі нормативні вимоги до якості очищених стічних вод з утримання сполук азоту та фосфору зумовили необхідність розробки відповідних процесів, у зв'язку з чим виникла необхідність перегляду використовуваних підходів до розробки очисних споруд біологічної очистки. Прийняті ГДК можуть бути забезпечені тільки за допомогою декількох ступенів очищення, а сучасний рівень розвитку технологій дозволяє синтезувати системи обробки, за допомогою яких можна отримати очищену воду практично будь-якого заданого якості. Особливості біологічної нітриду-нітрифікації і дефосфатаціі в рівняннях ферментативних реакцій описуються кінетичними і фізіологічними константами, чисельні значення яких для кожного виду стічних вод встановлюються в результаті експериментальних досліджень на проточних моделях. Розрахунок полягає у визначенні значень питомих швидкостей процесів і зростання мікроорганізмів з урахуванням інгібуючої впливу компонентів стічних вод, мінімального необхідного віку мулу для кожного процесу, концентрації активного мулу в спорудах. Витрата повітря визначається виходячи з необхідної кількості кисню на окислення органічних речовин і нітрифікацію з урахуванням використання пов'язаного кисню, що виділяється на стадії денітрифікації. Визначення інших технологічних параметрів і обсягів споруд за відповідними формулами СНиП 2.04.03-85. Для видалення сполук азоту та фосфору в модифікованому біологічному процесі використовується ряд технологічних схем, кожна з яких відрізняється числом ступенів очищення, наявністю або відсутністю контурів рециркуляції активного мулу і стічної води, місцем подачі вихідної стічної рідини і активного мулу, напрямком потоків мулової суміші, ступенем очищення , навантаженнями на активний мул і т.п. Критерієм оптимальності при виборі технологічної схеми є мінімум витрат при забезпеченні необхідної якості очищеної води. Організація технологічного режиму на спорудах біологічної очистки повинна у вирішальній мірі визначатися необхідними якостями утворюється осаду. При біологічному видаленні фосфору осад набуває ряд специфічних властивостей. Безперервна зміна анаеробних і аеробних умов сприяє селекції видів мікроорганізмів, найбільш здібних до швидкого накопичення субстрату і збільшенню ступеня іммобілізації фосфатів у складі клітинних структур при аеробних умовах. В осаді, що складається переважно з надлишкового активного мулу такого процесу, вміст органічних сполук підвищено, що забезпечує при його анаеробному зброджуванні більш високу продуктивність по біогазу. В даний час є всі підстави вважати, що резерви ефективності методів видалення біогенних елементів біологічним шляхом далеко не вичерпані. Його розвиток може бути продовжено в наступних напрямках: – проведення теоретичних та експериментальних досліджень з метою підвищення біохімічної активності мікроорганізмів активного мулу в модифікованому процесі та оптимізації окремих його стадій; – розробка комплексних методів видалення біогенних елементів, зокрема фосфору; – розробка і впровадження нових технологічних схем і конструкцій, а також вдосконалення існуючих.
ДЖЕРЕЛО: Будівельні матеріали, обладнання, технології XXI століття.