№10-1|2010
ПИТЬЕВОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ
bbk 000000
УДК 628.336.57:628.162.52
Повторное использование сливной воды, образующейся при обработке водопроводного осадка
Аннотация
Представлены результаты лабораторных исследований процесса очистки стоков, образующихся при обработке водопроводного осадка с применением различных типов флокулянтов. Были оценены два флокулянта, используемые в МГУП «Мосводоканал», – Praestol TR-650 и BC-852. Также для сравнения было выбрано несколько флокулянтов, позволяющих достичь максимальной очистки стоков. Дана оценка влияния добавления стоков в исходную воду, поступающую на сооружения Восточной станции водоподготовки. Полученные результаты подтвердили необходимость предварительной очистки флокулянтом стоков перед подачей в «голову» сооружений. При добавлении неочищенных стоков может возникнуть необходимость увеличения доз используемых реагентов.
Ключевые слова
флокулянт , водопроводный осадок , очистка стоков , сливная вода , оборотная система водоснабжения
Скачать статью в журнальной верстке (PDF)
Введение
В настоящее время в России основным методом обработки водопроводных осадков является их естественная сушка на иловых картах. В некоторых случаях осадок сбрасывают в водоемы. Площадь, занимаемая иловыми картами, определяется объемом сброса осадков и временем их подсушки до состояния, позволяющего вывоз автомашинами на полигоны. При таком способе обработки осадка, помимо отведения больших территорий под иловые карты, происходит загрязнение поверхностных и подземных вод.
В МГУП «Мосводоканал» было принято решение о выводе из эксплуатации иловых карт и переходе на механическое обезвоживание осадка на сгустителях и центрифугах. При подготовке к проектированию сооружений механической обработки осадка на Восточной станции водоподготовки было определено, что сливная вода от отстойников-уплотнителей и барабанных сгустителей будет направляться в оборотную систему водоснабжения станции и далее, после очистки, оборотная вода будет сбрасываться в исходную воду, поступающую на станцию. Необходимо отметить, что основная масса сливной воды при механическом обезвоживании осадка образуется на стадии его уплотнения и сгущения.
Основные цели исследований, проводимых МГУП «Мосводоканал»: подбор реагентов (коагулянтов, флокулянтов) для обработки смеси стоков; оценка необходимых доз реагентов; оценка качества получаемой воды и возможности ее введения в исходную воду, поступающую на сооружения Восточной станции водоподготовки. Все испытания проводились в Центре по совершенствованию технологии водоподготовки в лабораторных условиях.
Методы
Расчетным путем было установлено, что на сооружениях оборотного водоснабжения Восточной станции водоподготовки будет образовываться смесь сливной воды от уплотнения и сгущения водопроводного осадка и промывных вод фильтров в пропорции 1:3. Все исследования проводились на основе данного расчета.
На первом этапе исследований проводились испытания двух флокулянтов: Praestol TR-650 (применяется на станциях водоподготовки) и Praestol BC-852 (применяется на очистных сооружениях канализации). Данные флокулянты в дальнейших экспериментах были обозначены как базовые.
По результатам пробного флокулирования для дальнейших испытаний были выбраны флокулянты, которые позволяли достичь максимальной степени очистки стоков: SNF-4240, SNF-4115, SNF-910, SNF-920, SNF-905, Nalco-71673. Далее реагенты сравнивались между собой.
Затем исследовался процесс очистки смеси стоков с помощью коагулянтов, традиционно используемых на станциях водоподготовки, совместно с наиболее активными флокулянтами, выбранными ранее.
На втором этапе исследований производилась оценка влияния добавленных очищенных и неочищенных стоков в исходную воду, поступающую на сооружения Восточной станции водоподготовки.
Перед проведением эксперимента надосадочная жидкость, полученная на станции водоподготовки, смешивалась с промывной водой фильтров в пропорции 1:3. Далее данная смесь обрабатывалась по двум вариантам:
без предварительной обработки смесь разбавлялась исходной водой, поступающей на Восточную станцию водоподготовки (15-й переключатель), в пропорции 1:5 и (или) 1:10. Полученная смесь подвергалась предварительной хлораммонизации (доза хлора 2 мг/л, доза аммиака 0,3–0,4 мг/л, что соответствовало значениям, принятым на станции водоподготовки). Затем вода коагулировалась различными дозами сульфата алюминия или оксихлорида алюминия стандартными лабораторными методами. Проводилось пробное коагулирование без предварительной хлораммонизации;
смесь обрабатывалась различными флокулянтами, затем разбавлялась исходной водой в пропорции 1:10. Полученная смесь подвергалась предварительной хлораммонизации (доза хлора 2 мг/л, доза аммиака 0,3–0,4 мг/л). Далее вода коагулировалась различными дозами сульфата алюминия или оксихлорида алюминия стандартными лабораторными методами. Проводилось пробное коагулирование без предварительной хлораммонизации.
По окончании процедур оценивалось качество фильтрованной воды. В табл. 1 приведены показатели качества использованных в исследованиях вод, включая смешиваемые.
Результаты и обсуждение
Этап I. Испытания различных типов флокулянтов
Результаты эксперимента представлены на рис. 1.
Качество очищенной воды при использовании флокулянтов Praestol BC-852 и Praestol TR-650 было практически одинаковым. Небольшое преимущество по показателю мутности и остаточного алюминия было у воды, очищенной с применением флокулянта Praestol ВC-852 дозой 0,2–0,3 мг/л. При повышении дозы данного флокулянта до 0,4 мг/л качество получаемой воды ухудшалось (по сравнению с Praestol TR-650). Данный тип обработки исследуемых стоков практически не изменяет их цветности.
Результаты сравнения выбранных флокулянтов представлены на рис. 2 и 3. Наилучшие результаты были получены для флокулянта SNF-905: минимальное содержание остаточного алюминия – 0,37 мг/л, минимальное значение перманганатной окисляемости – 5 мг/л и максимальное качество хлопьев – 10 баллов. Несколько худшие результаты отмечены у флокулянта SNF-920.
Результаты эксперимента вновь показали, что флокулянт SNF-905 позволяет получить наилучшее качество отстоянной воды. Аналогичное качество отстоянной воды достигнуто при использовании флокулянта Nalco-71673. Достаточно хорошие результаты продемонстрировал флокулянт SNF-910. В итоге флокулянты SNF-905, SNF-910, SNF-920, Nalco-71673 были выбраны как наиболее пригодные для очистки загрязненных стоков, поступающих на сооружения оборотной системы водоснабжения Восточной станции водоподготовки.
Обработка стоков с добавлением коагулянтов: сульфата алюминия и оксихлорида алюминия. Из-за ограниченности объема и типичности полученных данных представлены результаты только для одного флокулянта (кроме базовых) – SNF-905.
Сравнение флокулянтов при добавлении оксихлорида алюминия. На рис. 4 представлены данные, полученные при исследовании очистки смеси стоков с применением коагулянта оксихлорида алюминия (доза 2 мг/л) и флокулянта SNF-905, продемонстрировавшего наилучшие результаты в предыдущих опытах.
Введение коагулирования в процесс очистки воды не приводит к кардинальному улучшению качества отстоянной воды. Для флокулянта Praestol-TR650 улучшение было отмечено в режиме «оксихлорид алюминия (доза 2 мг/л) + флокулянт (доза 0,2 мг/л)». Единственным существенным улучшением стало снижение цветности до 11 град (без коагулянта – 20 град). Однако качество хлопьев при этом ухудшилось.
Самым интересным результатом данного опыта являлось крайне низкое качество отстоянной воды при использовании режима «оксихлорид алюминия + флокулянт SNF-905» (напомним, что при обработке воды только указанным флокулянтом достигалось наилучшее за все время испытаний качество отстоянной воды). В рассматриваемом опыте добавление коагулянта и увеличение его дозы приводят к резкому ухудшению качества отстоянной воды по всем рассматривавшимся показателям (кроме цветности).
Сравнение флокулянтов при добавлении сульфата алюминия. На рис. 5 представлены данные, полученные при исследовании очистки смеси стоков с применением коагулянта сульфата алюминия и флокулянта SNF-905.
В целом для базовых флокулянтов добавление сульфата алюминия (доза 2 мг/л) не приводит к ощутимому изменению качества отстоянной воды (кроме цветности). Значения показателей изменяются разнонаправленно – при небольшом снижении мутности (на 0,2 мг/л) содержание остаточного алюминия не изменилось (0,5 мг/л), а перманганатная окисляемость увеличилась (на 0,5 мг/л).
Вместе с тем введение сульфата алюминия совместно с флокулянтом SNF-905 дает те же результаты, что были получены для оксихлорида алюминия, – качество получаемой воды ухудшилось. Также следует отметить ухудшение качества хлопьев – с 10 до 4–6 баллов. При использовании других флокулянтов совместно с сульфатом алюминия и оксихлоридом алюминия были получены аналогичные результаты.
Таким образом, добавление коагулянтов сульфата алюминия и оксихлорида алюминия совместно с указанными выше флокулянтами нецелесообразно, поскольку приводит к существенному ухудшению качества получаемой отстоянной воды.
Этап II. Оценка влияния добавления очищенных и неочищенных стоков в исходную воду, поступающую на сооружения Восточной станции водоподготовки
Результаты экспериментов, представленные на рис. 6–9, показали, что добавление в исходную воду очищенных стоков приводит к существенному снижению мутности. В то же время добавление неочищенных стоков не оказывает воздействия на данный показатель. Для оксихлорида алюминия были получены аналогичные результаты.
Добавление в исходную воду как очищенных, так и неочищенных стоков приводит к некоторому улучшению качества получаемой воды по цветности. Введение в процесс очистки предварительной хлораммонизации при добавлении неочищенной воды снижает цветность фильтрата, а при добавлении очищенной воды – не оказывает воздействия или приводит к повышению цветности.
При добавлении очищенной сточной воды перманганатная окисляемость фильтрата при рабочих дозах сульфата алюминия (7–9 мг/л) практически не изменялась по сравнению с исходной водой. Некоторое снижение было отмечено при введении в процесс очистки предварительной хлораммонизации.
При добавлении в исходную воду неочищенных стоков было отмечено резкое снижение перманганатной окисляемости относительно исходной величины. Введение в процесс очистки предварительной хлораммонизации приводит к дальнейшему небольшому снижению данного показателя.
В целом введение как очищенных, так и неочищенных стоков в исходную воду приводило к снижению концентрации остаточного алюминия. Однако наибольшее снижение данного показателя было отмечено для неочищенных стоков при обработке воды оксихлоридом алюминия (данные не приведены). При обработке сульфатом алюминия эта зависимость проявлялась в меньшей степени.
Как исключение можно отметить характеристики очищенной воды по остаточному алюминию при добавлении очищенных стоков и применении высоких доз сульфата алюминия. Так, при дозах 9–11 мг/л добавление очищенных стоков приводило к некоторому увеличению мутности. Лишь при введении в процесс очистки предварительной хлораммонизации было отмечено снижение данного показателя относительно исходной величины.
Запахи воды, зарегистрированные по стадиям обработки, представлены в табл. 2.
Выводы
Проведенные исследования процесса очистки стоков, образующихся при обработке водопроводного осадка на станциях водоподготовки, показали следующие результаты. Добавление в исходную воду неочищенной оборотной воды (смесь промывных вод фильтров и надосадочной жидкости) в пропорциях 1:5 и 1:10 в целом не изменяло качество получаемой фильтрованной воды. В отдельных случаях было отмечено небольшое улучшение по некоторым показателям. Однако при добавлении неочищенных стоков может возникнуть необходимость увеличения доз используемых реагентов. Добавление в исходную воду очищенных стоков приводило к существенному улучшению показателя мутности, небольшому снижению цветности и снижению концентрации остаточного алюминия. В целом полученные результаты подтверждают сделанный ранее вывод о том, что перед подачей оборотной воды в головные сооружения необходимо произвести ее предварительную очистку флокулянтом. Применение предварительной хлораммонизации с целью улучшения качества фильтрата не является необходимым при вводе очищенных и неочищенных стоков в исходную воду. Применение хлораммонизации целесообразно с точки зрения санитарного состояния сооружений водопроводной станции.
Список цитируемой литературы
- Жуков Н. Н. Состояние и перспективы развития сооружений по обработке водопроводных и канализационных осадков в городах России // Водоснабжение и сан. техника. 2002. № 12, ч. 1.
- Яковлев С. В., Воронов Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2004.
- Кармазинов Ф. В., Пробирский М. Д., Васильев Б. В. Опыт Водоканала Санкт-Петербурга по обработке и утилизации осадков // Водоснабжение и сан. техника. 2002. № 12, ч. 1.
- Храменков С. В. Комплексное решение проблемы по разработке и внедрению современных технологий рекультивации территорий иловых площадок станций аэрации с возвращением выведенных из оборота земель // Водоснабжение и сан. техника. 2002. № 12, ч. 1.
- Храменков С. В., Загорский В. А., Пахомов А. Н., Данилович Д. А. Обработка и утилизация осадков на Московских станциях аэрации // Водоснабжение и сан. техника. 2002. № 12, ч. 1.
