РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

АННОТАЦИЯ

Для повышения эффективности работы биологических очистных сооружений предлагается использование метода, заключающегося в регулировании основных параметров сточных вод и активного ила. Результатом подбора оптимального технологического режима будет являться получение концентраций на выходе с очистных сооружений ниже предельно допустимых значений.

ABSTRACT

To increase the efficiency of biological treatment facilities, it is proposed to use a method consisting in regulating the main parameters of wastewater and activated sludge. The result of selecting the optimal technological regime will be to obtain concentrations at the outlet of the treatment plant below the maximum permissible values.

Ключевые слова: биологическая очистка сточных вод, аэротенк, активный ил, повышение эффективности.

Keywords: biological wastewater treatment, aeration tank, activated sludge, increasing the efficiency.

В Самарской области существуют большое количество промышленных объектов, задачей которых является сохранение и защита окружающей среды, уменьшение техногенной нагрузки на нее и снижение потребления ресурсов.

На данный момент одной из важнейших экологических проблем является проблема качества воды и огромное водопотребление. Все это невозможно решить без внедрения малоотходных, ресурсосберегающих технологий и совершенствования оборудования.

Сточные воды с превышением предельно допустимых концентраций нормируемых показателей не могут направляться в систему канализации или природные водоемы без предварительной очистки. Поступление загрязненных стоков может привести к нарушению кислородного режима или изменению микрофлоры в природных водоемах или вызвать коррозию коллекторов в системе канализации.

Для очистки бытовых и производственных сточных вод при наличии в них загрязняющих веществ, способных к биохимическому разрушению, целесообразно использовать биологическую очистку. Таким образом, биологическая очистка является универсальным методом очистки стоков.

Сведения об усредненном количественном и качественном составе стоков Самарской области в зависимости от отрасли промышленности взяты на основании дипломных работ студентов ФГБОУ ВО «Тольяттинского Государственного Университета» [1–9]. Показатели стоков, представленные в таблице 1, не соответствуют нормативам, позволяющим сбрасывать сточные воды в поверхностные водные объекты. Сравнивая с нормативными показателями ПДК веществ, предназначенных для сброса в воды рыбо-хозяйственного назначения [10], видим, что значительные превышения отмечаются по всем показателям.

Исходя из этого, можно сделать вывод и определить цель, что процесс очистки является несовершенным и необходимо снижение антропогенной нагрузки за счет совершенствования системы очистки сточных вод.

Таблица 1.

Усредненный количественный и качественный состав стоков Самарской области в зависимости от отрасли промышленности

На рисунке 1 представлена блок-схема очистки сточных вод в общем виде с указанием характеристик потоков и концентраций на входе и выходе с очистных сооружений [11].

Рисунок 1. Схема очистки сточных вод в общем виде

Количественным характеристиками сточных вод являются:

– расчетный расход сточных вод (Q, м³/сут);

– расчетный расход воды, подаваемой на песколовку (Q_n м³/сут);

– расход воды, поступающей на первичное отстаивание (Q_п.о, м³/сут);

– расчетный расход воды, подаваемый на аэротенк, (Q_a, м³/сут);

– расчетный расход воды, подаваемый на вторичные отстойники (Q_в.о., м³/сут);

– расход воды, поступающей повторно на решетки после сооружений для обработки осадка (Q_возвр, м³/сут).

– расход воды, поступающей на обеззараживание гипохлоритом натрия (Q_об, м³/сут) [11].

Качественными характеристиками сточных вод являются:

– исходная концентрация взвешенных веществ (С_e, мг/л);

– БПК_полн сточных вод до очистки (L_enn, мг/л);

– концентрация взвешенных веществ в сточных водах после песколовок, (С_en, мг/л);

– концентрация взвешенных веществ в осветленной воде, (C_ex, мг/л): принимается C_ex = 100…150 мг/л;

– БПК_полн воды, поступающей на аэротенк (L_en, мг/л);

– степень рециркуляции активного ила (R_i) [11].

Количественными характеристиками осадков, удаляемых с очистных сооружений, являются:

– количество отбросов, удаляемых с решеток (W_отб, м³/сут);

– количество осадка, удаляемого с песколовок (W_ос1, м³/сут);

– количество осадка, удаляемого с сооружений для обработки осадка на дальнейшее использование (W_ос2, м³/сут);

– количество осадка, удаляемого с отстойников (Q_mud, м³/сут) [11].

Для повышения эффективности биологических очистных сооружений предлагается использование метода, заключающегося в регулировании основных параметров сточных вод и активного ила. Результатом подбора оптимального технологического режима будет являться получение концентраций на выходе с очистных сооружений ниже предельно допустимых значений.

Выбор технологического режима работы аэротенка включает в себя ряд последовательных действий:

– проведение инструментальных замеров аккредитованной лабораторией с целью определения основных показателей работы биологических очистных сооружений;

•  анализ полученных результатов;
•  принятие решения о необходимости внесения изменений в технологи­ческий регламент работы аэротенка.

В Самарской области преимущественно используются трехкоридорные аэротенки. На рисунке 2 представлена схема трехкоридорного аэротенка [12].

Рисунок 2. Схема трехкоридорного аэротенка

1 – канал осветленной воды; 2 – канал вторичных отстойников; 3 – распределительный лоток; 4 – выпуски воды; 5 – фильтросные каналы; 6 – подача активного ила; 7 – воздухопровод; I, II, III – коридоры

Сущность метода заключается в выборе варианта подачи сточных вод через впускные окна, расположенные на распредели­тельном канале аэротенка.

Выбор осуществляется на основе оценки показателей качества очищенных сточных вод на выходе из очистных сооружений. Данный метод позволяет обеспечить концентрацию ор­ганических загрязнений в очищенной воде на выходе менее пре­дельно допустимого значения. Однако при этом концентрация ила соответствует уста­новленной регламентом эксплуатации сооружений.

К основным достоинствам метода выбора наиболее эффективного технологического режима работы аэротенка с регенератором относятся:

– повышение эффективности биологической очистки сточных вод от загрязнений органического происхождения;

•  контроль процесса биологической очистки сточных вод в аэротенке за счет возможности варьирования качественных и количественных показателей сточных вод и активного ила;
•  использование результатов лабораторных исследований для оптимизации технологического режима подачи сточных вод.

Алгоритм подбора оптимального технологического режима включает в себя следующие этапы:

1. Сбор исходных данных: определение качественных и количественных характеристик сточных вод и активного ила (на основании протоколов лабораторных исследований) и определение размеров коридора аэротенка.

Основными характеристиками сточных вод являются расход сточных вод, подаваемый на аэротенк (Q_a, м³/сут), и БПК_полн воды, поступающей на аэротенк (L_en, мг/л). Для активного ила основными показателями являются расход активного ила (Q_ила, м³/сут) и доза ила (a_i, мг/л).

2. Полученные исходные данные вводятся в программу, которая моделирует процесс биологической очистки в трехкоридорном аэротенке с регенератором и дает возможность рассмотреть 15 возможных вариантов подачи сточных вод в секцию аэротенка. Существует несколько способов подачи сточных вод: через одно окно, через два окна, через три окна, через четыре окна.
3. С помощью программы рассчитываются значения концентрации загрязнений на выходе из сооружений очистки L_вых, концентрации составляющих активного ила: хлопьев X_вых и дисперсных бактерий Z_вых, а так же время нахождения смеси сточных вод и активного ила в сооружениях  _аэр.
4. Полученные значения концентраций L_вых, X_вых, Z_вых сравниваются с нормативными значениями для всех вариантов. С учетом того, что сумма значений X_вых и Z_вых является значением дозы ила a_вых.
5. Выбирается вариант подачи сточных вод в аэротенк для рассматриваемых условий.
6. Определяется эффективность очистки по органическим загрязнениям по формуле:

Список литературы:

1. Антонова Н.В. Разработка технического решения для подготовки стоков в контрольной емкости на стадии доочистки на примере предприятия ОАО «КуйбышевАзот»: Бакалаврская работа – Тольятти, 2016. – 64 с.
2. Гирявец Е.Д. Моделирование системы биологической очистки сточных вод на городских очистных сооружениях: Магистерская диссертация – Тольятти, 2018. – 85 с.
3. Игнатов Д.В. Совершенствование технологии очистки сточных вод на примере очистных сооружений г.о. Жигулевск: Магистерская диссертация – Тольятти, 2018. – 85 с.
4. Космиров А.В. Совершенствование системы очистки стоков на очистных сооружениях ПАО «Тольяттиазот»: Бакалаврская работа – Тольятти, 2019. – 50 с.
5. Кравцов А.В.  Внедрение установки обратного осмоса на очистных сооружениях ОАО «Тольяттиазот»: Бакалаврская работа – Тольятти, 2016. – 57 с.
6. Левицкая И.Г. Разработка технологии очистки жиросодержащих стоков на примере АО «Тольяттимолоко»: Магистерская диссертация – Тольятти, 2019. – 95 с.
7. Носарев Н.С. Совершенствование технологической схемы очистки стоков на очистных сооружениях ОАО «Тольяттиазот»: Бакалаврская работа – Тольятти, 2016. – 55 с.
8. Попова А.Н. Разработка локальных очистных сооружений для очистки стоков предприятий пищевой промышленности на примере АО «Тольяттимолоко»: Бакалаврская работа – Тольятти, 2019. – 52 с.
9. Хазиахметова Э.Р. Повышение эффективности технологий биологической очистки сточных вод от загрязнений, с последующим очищением стока (на примере водооборотного цикла цеха № 39 ПАО «КуйбышевАзот»): Магистерская диссертация – Тольятти, 2018. – 70 с.
10. СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод [Текст].
11. Комплекс сооружений станции биологической очистки сточных вод производительностью 90000 м³/сут [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ecoloclub.ru/ecenop-740.html (дата обращения: 15.10.2019).
12. Мелехин А.Г. Водоотводящие системы промышленных предприятий. Методы очистки воды при оборотном использовании: Учебное пособие. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. – 124 с.