Расчет сооружений биологической очистки городских и производственных сточных вод в аэротенках с удалением биогенных элементов

Аннотация

Сооружения биологической очистки являются основными для очистки хозяйственно-бытовых, городских и производственных сточных вод большинства отраслей промышленности (химическая, нефтехимическая, нефтеперерабатывающая, пищевая, текстильная, легкая, коксохимическая, сельское хозяйство и др.). Однако до настоящего времени в Российской Федерации отсутствует научно обоснованный метод расчета сооружений биологической очистки сточных вод с удалением азота и фосфора. Обширные многолетние исследования НИИ ВОДГЕО и кафедры «Водоснабжение и водоотведение» Самарского государственного технического университета, проведенные на лабораторных и пилотных установках, на действующих сооружениях с обработкой больших массивов данных позволили подготовить полноценную методику расчета аэротенков с удалением биогенных элементов. Представленная методика служит дополнением методики технологического расчета сооружений биологической очистки, изложенной в СНиП 2.04.03-85 в части расчета аэротенков с нитри-денитрификацией и биологическим удалением фосфора, и обеспечивает расчеты по реконструкции и новому строительству сооружений биологической очистки как городских и хозяйственно-бытовых, так и производственных сточных вод. В основу технологического расчета сооружений биологической очистки положена концепция описания этих процессов уравнениями ферментативной кинетики. Методика включает этапы: обоснование релевантных исходных данных по расходам и качественному составу сточных вод; определение технологической схемы и составление материального баланса по всем критическим компонентам загрязнений; определение кинетических констант и коэффициентов уравнений ферментативной кинетики трансформации каждого из основных компонентов загрязнений (БПК, соединения азота и фосфора и др.) и прироста активного ила путем статистического анализа данных эксплуатации и химико-аналитического анализа проб сточной воды действующих очистных сооружений по экспериментальным данным или на основе имеющихся аналогов; расчет объемов всех элементов сооружений с определением лимитирующего компонента и
степени очистки по другим загрязняющим веществам; окончательная корректировка объемов и параметров работы всех технологических зон с учетом требований к степени очистки по всем диктующим компонентам загрязнений. Представлен пример расчета. Отмечено, что алгоритм расчета и формулы, заложенные в методику, обеспечивают расчеты любых сложных технологических схем с удалением азота и фосфора применительно как к муниципальным, так и к производственным сточным водам. Методика позволяет рассчитывать степень очистки не только по БПК и соединениям азота, но и по другим, индивидуальным компонентам загрязнений (нефтепродукты, СПАВ, жиры и др.), что открывает дополнительные возможности биологического метода очистки сточных вод. Методика особенно полезна при расчете сооружений биологической очистки производственных сточных вод, так как большинство зарубежных методик ориентировано в основном на очистку хозяйственно-бытовых и городских сточных вод до концентраций, принятых в этих странах. Методика построена по принципу необходимой достаточности, однако содержит 70 расчетных параметров и 28 формул и уравнений, поэтому расчеты реализуются в программе Microsoft Office Excel, что возможно даже при среднем уровне владения программой. При этом можно проводить расчеты сразу по нескольким вариантам в диалоговом режиме и/или осуществлять оптимизацию очистных сооружений в процессе их эксплуатации.

Ключевые слова

биологическая очистка , нитрификация , денитрификация , азот , фосфор , активный ил , кинетические константы , методика технологического расчета , производственные и городские сточные воды