Фев 25 2002

Энергосберегающая технология

Энергосберегающая технология

очистки сточных вод

И.М. Таварткиладзе1, О.М. Нечипор1, В.Г. Чистов2, А.Б. Максимчук2

1Киевский национальный университет строительства

и архитектуры

2Одесский государственный аграрный университет

Общепризнанным является тот факт, что от способа подачи воздуха в реактор биологической очистки сточных вод зависит уровень технологической и экономической эффективности работы очистной станции. Из общего количества электроэнергии, потребляемой для функционирования станции в целом 70 % расходуется на аэрацию.

В настоящее время применяется множество систем аэрации [1, 2, 3, 4,5,6]. Все известные системы: механические, пневматические и вакуумные снабжены различными конструкциями диспергаторов воздуха. Выбор типа и конструкции системы аэрации зависит от технологических, строительных и эксплутационных потребностей реактора. При разработке и внедрении новой отечественной системы аэрации принимались во внимание такие факторы: необходимость регенерации биоценоза, возраст биоценоза, отвод и обработка избыточного активного ила, обеспечение оптимального уровня концентрации кислорода в жидкости [6].

Сегодня широко распространены пневматические системы аэрации, обеспечивающие регулирование и достижение минимальных размеров пузырьков воздуха, что увеличивает площадь контакта фаз и интенсифицирует массоперенос кислорода. Пневматические системы так же позволяют добиваться уменьшения подачи удельного (необходимого) количества атмосферного воздуха при сохранении требуемой концентрации кислорода.

Однако, такие системы предусматривают применение дорогостоящих и энергоемких конструкций диспергаторов – полимерных трубопроводов, фильтросных пластин и т.д. Такие конструкции требуют больших энергозатрат для поддержания необходимого напора в условиях значительного сопротивления самих диспергаторов, которые часто засоряются

(их регенерация требует больших затрат), что приводит к возникновению технологических и, в последствии, экологических проблем. Проблемы осложняются при применении данных диспергаторов в компактных станциях очистки малой производительности, так как кроме конструктивных сложностей значительно увеличиваются удельные затраты.

Изучая возможность увеличения скорости растворения кислорода в механических (крупнопузырчатых) аэраторах, был разработан струйный аэратор глубинного типа, обеспечивающий напорный режим растворения кислорода.

Установлено, что [4] для обеспечения работы дыхательного аппарата гидробионтов достаточна концентрация растворенного кислорода 2 – 3 мг/л, дальнейшее увеличение данного параметра не приводит к увеличению энергии активизации [4]. Глубина подачи кислорода была установлена исходя из рекомендаций [6], при которой диктующим фактором было выбрано влияние величины подпора в точке истечения смеси. По рекомендациям [3, 4, 5, 6], наиболее экономичной считается глубина от 1 до 4 м, при погружении аэратора на глубину от 4 до 6 м, производительность аэратора по кислороду практически не изменяется.

1

Исследования [1,2,5] показали, что при определении количества подсасываемого воздуха основополагающим является фактор высоты расположения сопла эжектора над уровнем жидкости (при условии оптимальности остальных конструктивных данных). Выявлено, что высота расположения сопла от 0,0 до 1,0 метра вызывает существенное увеличение коэффициента эжекции по криволинейным характеристикам, после 1,0 метра возрастание становится незначительным и прекращается при 5,0 метрах. Несмотря на то, что наблюдается перепад давления до и после сопла, фактор давления не имеет существенного значения.

Так как, в целом, кинетические параметры системы "сточная вода – воздух" [1,2,3,4,5,6] широко изучены, задачей проведенных исследований было установление оптимального кислородного режима этой системы и обеспечение донных скоростей в аэротенках в диапазоне 0,2 – 0,3 м/с. Таким образом, необходимо было установить соотношение количества перекачиваемой рабочей среды (активный ил + вода) к количеству подсасываемого воздуха, при котором в зоне аэрации и осветления концентрация кислорода в биореакторах поддерживается не ниже, чем 2 мг/л [2,3,4] и активный ил находится во взвешенном состоянии.

Исследования этих параметров производилось на смонтированном стенде в натуральном масштабе.

Обезкислородненная водопроводная вода из резервуара равномерно подавалась в биореактор с установленной системой глубинной аэрации (7). Расход подаваемого воздуха измерялся расходомером воздуха и регулировался путем необходимой степени открытия задвижки на напорном патрубке. При этом фиксировались показатели давления и мощности двигателя.

Результаты измерений приведены на рисунке, где показано, что существует функциональная зависимость

где  коэффициент воздуха

В результате проведенных исследований, разработанная авторами система глубинной аэрации стала основой для создания компактной станции очистки сточных вод "ИМТЕХ"[7], в которой, внедрен ряд авторских решений: зоны аэрации, осветления, доочистки со смешенным биоценозом, оснащенные глубинными аэраторами, первичный и вторичный отстойники новой конструкции с узлом накопления и обработки осадка. Компактные установки "ИМТЕХ" обеспечивают очистку сточной жидкости до 98 % при незначительных энергетических, капитальных и эксплуатационных затратах.

Данные установки предназначены для очистки хозяйственно-бытовых стоков малых населенных пунктов, больниц, школ, санаториев, баз отдыха, пунктов общественного питания; промышленных стоков предприятий мясной, молочной, пивоваренной, консервной промышленности. В настоящее время установки "ИМТЕХ" нашли свое применение и эксплуатируются на объектах Одесской, Закарпатской, Хмельницкой областей, а также в АР Крым.

Технология "ИМТЕХ" и система глубинной аэрации, разработанная авторами доклада, позволяет осуществлять реконструкцию аэротенков действующих очистных сооружений большой производительности. В результате обеспечивается снижение энергозатрат на аэрацию в 8-10 раз, и значительно упрощаются эксплуатационные работы. В настоящее время реконструированы очистные сооружениях городов Алушты, Феодосии, Житомира, Черновцов.

Литература

1. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. "Струйные аппараты", Москва, Издательство "Энергия", 1970.

2. Худенко Б.М., Шпирт Е.А. "Аэраторы для очистки сточных вод", Москва, 1973.

3. Карелин Я.А. и др. "Очистка производственных сточных вод в аэротенках", Москва, Стройиздат, 1973.

4. Роговская Ц.И. "Биохимические методы очистки производственных сточных вод", Москва, Стройиздат, 1967.

5. Мишенгиссер Ю.М. Диссертационная работа на соискание степени доктора технических наук "Эффективные системы аэрации природных и сточных вод", Харьков, 2000.

6. СНИП 2.04.03–85 Канализация. Наружные сети и сооружения.

7. Таварткиладзе И.М. – патент Украины № 29814 А.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.