bbk 000000

УДК 628.35:661.5

Степанов С. В.

Особенности расчета сооружений биологической очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов

Аннотация

Сточные воды нефтеперерабатывающих заводов характеризуются наличием трудноокисляемых органических веществ и практически полным отсутствием фосфора. Методика расчета сооружений биологической очистки нефтесодержащих сточных вод c нитри-денитрификацией применяется как для аэротенков, так и для мембранных биореакторов. Расчет проводится с использованием кинетических зависимостей по всем нормируемым загрязнениям. Экспериментально получены кинетические константы и коэффициенты процессов нитри- и денитрификации, окисления органических веществ (по БПК и ХПК), неф­тепродуктов, фенолов и СПАВ для сточных вод ряда нефтеперерабатывающих заводов. Алгоритм расчета включает следующие этапы: определение исходных данных – концентраций загрязнений и расходов сточных вод; выбор технологической схемы очистных сооружений; расчет удельных скоростей процессов биологической очистки на основании кинетических констант и коэффициентов; расчет прироста активного ила, убыли азота и фосфора за счет процессов ассимиляции; вычисление времени пребывания для окисления отдельных ингредиентов загрязнений и денитрификации; определение максимальной по лимитирующему компоненту продолжительности аэробного процесса и степени очистки по другим ингредиентам; расчет необходимого расхода воздуха; проверка необходимости дозирования соединений фосфора для биогенной подпитки. Для повышения эффективности денитрификации состав сооружений дополнен деаэратором иловой смеси. Технологический расчет мембранного биореактора отличается от расчета аэротенков с нитри-денитрификацией корректировкой удельной скорости окисления с учетом найденных кинетических констант и коэффициента ингибирования продуктами метаболизма при более высоких концентрациях активного ила в биореакторе. Результаты экспериментальных исследований позволили дополнить разработанную НИИ ВОДГЕО методику расчета сооружений биологической очистки сточных вод с нитри-денитрификацией.

Ключевые слова

сточные воды , биологическая очистка , нитрификация , активный ил , мембранный биореактор , денитрификация , нефтеперерабатывающий завод , кинетическая константа

bbk 000000

УДК 628.35:62-278:725.42

Харькина О. В., Стрелков А. К., Степанов С. В., Сташок Ю. Е., Баумгартен Свен, Шерень Йозеф

Очистка сточных вод Сызранского НПЗ в мембранном биореакторе

Аннотация

Приведены результаты исследований биомембранной технологии очистки сточных вод Сызранского нефтеперерабатывающего завода. Определены кинетические параметры процессов нитри- и денитрификации. Показано, что биомембранная технология дает возможность интенсифицировать эти процессы и выполнить требования, предъявляемые к качеству очищенных сточных вод по соединениям азота как с добавлением легкоокисляемого субстрата, так и без него. Данные эксперимента подтверждают возможность использования очищенных сточных вод для подпитки оборотных систем завода после частичного обессоливания и (или) их сброса после сорбционной доочистки в поверхностные водные объекты.

Ключевые слова

нитрификация , нефтепродукты , активный ил , мембранный биореактор , денитрификация

DOI 10.35776/VST.2022.02.05
УДК 628.32:22.765

Семин М. М., Токарев Н. Р., Явтушенко М. В., Лобанов Ф. И., Чукалина Т. Е., Плеханов А. В.

Применение реагента-регулятора на очистных сооружениях МУП «Водоканал» г. Подольска

Аннотация

Рассмотрена возможность использования природных минералов на основе карбоната кальция (монокальцита) для регулирования рН (карбонат-бикарбонатное равновесие), повышения очищающего действия бактерий активного ила в аэротенке и улучшения седиментационных свойств активного ила во вторичном отстойнике. Коррекция седиментационных свойств активного ила происходит за счет взаимодействия между функциональными кислородсодержащими группами флокулообразующих бактерий активного ила и иона­ми кальция. В результате образуются прочные, быстро оседающие хлопья и, как следствие, снижается значение илового индекса по сравнению с технологической линией очистки и отстаивания, работающей в обычном режиме. Рекомендовано применение реагента-регулятора для нормализации работы аэротенка в зимний (возможная биофлотация), весенний и осенний периоды при высоких гидравлических нагрузках.

Ключевые слова

карбонат кальция , иловый индекс , аэротенк , вторичный отстойник , активный ил , биофлотация

bbk 000000

УДК 628.356.1

Мешенгиссер Ю. М.

Прошлое и будущее отечественного аэраторостроения (к 25-летию первого патента РФ «Трубчатый аэратор»)

Аннотация

Описаны этапы развития отечественного производства и использования систем аэрации в процессах очистки сточных вод – от обыкновенных дырчатых труб до высокопроизводительных аэрационных систем. Указаны недостатки и достоинства аэраторов, их применимость в конкретных условиях. В ближайшем будущем планируется разработка не просто аэраторов, а аэрационных систем, включающих весь комплекс оборудования для насыщения воды кислородом воздуха: регулируемые воздуходувки, подводящие и разводящие трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, комплекс автоматических систем управления подачей воздуха, аэраторы, системы быстросъемного крепежа и другие элементы, позволяющие оптимально подавать воздух в аэротенки и в случае необходимости легко изменять конфигурацию системы в процессе ретехнологизации очистных сооружений.

Ключевые слова

биологическая очистка , активный ил , аэратор , аэрационная система , эрлифтный эффект

bbk 000000

УДК 628.35

ШВЕЦОВ В. Н., Морозова К. М., Степанов С. В.

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

bbk 000000

УДК 628.35:661.5

ШВЕЦОВ В. Н., Морозова К. М.

Расчет сооружений биологической очистки сточных вод с удалением биогенных элементов

Аннотация

Представлена методика расчета сооружений биологической очистки сточных вод с нитри-денитрификацией. Расчет сооружений биологической очистки должен производиться на основе экспериментально полученных кинетических констант, коэффициентов процессов нитрификации и денитрификации и по каждому лимитирующему показателю в зависимости от требований, предъявляемых к качеству очистки. Приведены кинетические константы и коэффициенты, необходимые для расчета очистных сооружений городских сточных вод. Изложен алгоритм расчета, включающий следующие этапы: обоснование исходных данных по расходам и качественному составу сточных вод в соответствии с требуемой степенью надежности (обеспеченностью не менее 85–90%); выбор технологической схемы работы сооружений – количество ступеней и (или) стадий, порядок и схема их работы; определение кинетических констант уравнений ферментативной кинетики трансформации каждого из основных компонентов загрязнений по экспериментальным данным или на основе имеющейся базы данных; предварительный расчет количества избыточного активного ила и уточнение материального баланса по азоту и фосфору; определение лимитирующего компонента загрязнений, на окисление которого потребуется наибольшее время; расчет объема сооружений по лимитирующему компоненту с определением степени очистки по другим компонентам загрязнений. Результаты длительных экспериментальных исследований процессов нитри-денитрификации с различными видами городских и производственных сточных вод позволяют дополнить метод расчета аэротенков, заложенный в СНиП 2.04.03-85, формулами и данными для расчета и оптимизации работы аэротенков с удалением соединений азота и фосфора.

Ключевые слова

сточные воды , биологическая очистка , нитрификация , активный ил , кинетические константы , денитрификация

bbk 000000

УДК 628.35:661.5/.63.001.2

ШВЕЦОВ В. Н., Морозова К. М., Домнин К. В., Архипова Е. Е.

Расчет сооружений биологической очистки сточных вод по схеме нитри-денитрификации

Аннотация

Представлены результаты исследований, проведенных на очистных сооружениях канализации г. Хабаровска. Разработана технологическая схема биологической очистки сточных вод с использованием процессов нитри-денитрификации для удаления соединений азота до установленных нормативов. Схема предусматривает включение зоны дефосфатации с целью максимально возможного удаления фосфора на стадии биологической очистки для снижения количества реагента при дальнейшей обработке воды. Выполнен технологический расчет сооружений биологической очистки.

Ключевые слова

очистные сооружения , сточные воды , нитрификация , дефосфатация , активный ил , денитрификация

УДК 628.35
DOI 10.35776/VST.2023.05.06

Нездойминов В. И., Рожков В. С., Заворотный Д. В., Чернышев В. Н., Васильева Ю. В.

Системы очистки городских сточных вод на базе эрлифтных биореакторов

Аннотация

Рассмотрены вопросы биологической очистки городских сточных вод активным илом с культивированием фосфораккумулирующих микроорганизмов и симультанной нитри-денитрификацией. Представлены усовершенствованные схемы для биологического удаления органических загрязнений, соединений азота и фосфора на базе эрлифтных биореакторов (технология БОСЭБ). Приведены основные результаты опытно-промышленных исследований, которые подтвердили эффективность предложенной технологии при очистке городских сточных вод. Исследованы особенности работы осветлителя со взвешенным слоем активного ила, встроенного в эрлифтный биореактор. Экспериментальным путем установлено, что при работе осветлителя наличие либо отсутствие фосфораккумулирующих микроорганизмов в биоценозе активного ила не влияет на эффективность очистки по взвешенным веществам. Получены эмпирические зависимости для расчета сооружений илоразделения в самообновляющемся взвешенном слое активного ила. Установлено, что основным контролируемым параметром процесса биологической очистки является концентрация растворенного кислорода в зоне насыщения (верхняя часть эрлифтного биореактора), которая должна находиться в диапазоне 1,6–2,4 г/м³. Выполнена экономическая оценка эффективности предлагаемых решений по сравнению с очисткой на базе SBR-процесса. Приведены преимущества технологии БОСЭБ относительно распространенных в РФ и за рубежом схем улучшенного биологического удаления фосфора.

Ключевые слова

биологическая очистка , активный ил , эрлифтный биореактор , осветление во взвешенном слое

bbk 000000

УДК 628.35

Дубовик О. С., Маркевич Р. М., Антонов К. В.

Совершенствование биологической очистки сточных вод
от соединений азота и фосфора в условиях каскадной денитрификации

Аннотация

Ввиду постоянно возрастающих требований к очистке сточных вод оптимизация и интенсификация работы очистных сооружений становятся одними из приоритетных направлений. На Минской очистной станции технологическая схема биологической очистки сточных вод представлена классическими аэротенками и аэротенками с организованной в них схемой каскадной денитрификации. Основным компонентом такой схемы является отсутствие внутреннего рецикла и возможность рассредоточенного поступления осветленных сточных вод по зонам аэротенка. Это обусловливает наличие легоокисляемых органических веществ в каждой аноксидной зоне. Ввиду увеличения концентраций загрязнений в поступающих сточных водах и ужесточения требований к их очистке интенсификация биологической стадии является важным аспектом при эксплуатации очистных сооружений. Целью исследования стала схема каскадной денитрификации на действующих очистных сооружениях, для оптимизации которой использовались различные варианты распределения осветленных сточных вод по зонам аэротенка. Сточные воды, поступающие на каскадную денитрификацию, характеризуются недостаточным количеством органических веществ ввиду значительной доли производственных стоков. Для увеличения количества органических веществ было решено вывести из эксплуатации первичный отстойник, а также уменьшить частоту выгрузки осадка. После выбора оптимального распределения осветленных сточных вод по зонам аэротенка и увеличения нагрузки по органическим веществам эффективность удаления фосфора фосфатов повысилась с 60 до 75%, азота общего – с 61 до 67%.

Ключевые слова

сточные воды , биологическая очистка , нитрификация , активный ил , удаление биогенных элементов , каскадная денитрификация

DOI 10.35776/VST.2021.10.03
УДК 628.35:615.076

Дубовик О. С., Маркевич Р. М., Гаврилович Е. В., Гребенчикова И. А., Иванович В. В.

Совершенствование гидробиологического анализа активного ила на Минской очистной станции

Аннотация

На основании накопленного опыта эксплуатации сооружений Минской очистной станции и обзора источников информации определена схема гидробиологического анализа активного ила, приведена форма регистрации результатов проведенного анализа. Для количественного учета нитчатых микроорганизмов разработана собственная пятибалльная система. Для нитчатых микроорганизмов, выявленных в активном иле, на основании анализа литературных данных определены условия, благоприятствующие их массовому развитию. В течение длительного периода времени, включающего разные сезоны года, проведена апробация усовершенствованной методики для мониторинга состояния иловой суспензии очистных сооружений двух площадок станции: классических четырехкоридорных аэротенков-вытеснителей первой площадки и биореакторов с каскадной денитрификацией второй площадки. Определены представители нитчатых микроорганизмов, постоянно обитающие в очистных соо­ружениях, выявлены доминирующие виды. Проведено сопоставление результатов анализа нитчатых форм и седиментационных характеристик активного ила. Сделаны заключения об особенностях биоценоза аэротенков первой площадки и биореакторов второй площадки, идентичности по видовому составу сообществ нитчатых бактерий, влиянии состава сточных вод и условий их очистки (нагрузка на ил, наличие зон с разным уровнем аэрации) на свойства иловой суспензии.

Ключевые слова

очистка сточных вод , иловый индекс , активный ил , доза ила , гидробиологический анализ , нитчатая форма микроорганизмов , балльная система оценки

bbk 000000

УДК 628.336

Кулаков А. А., Терехова Е. М., Куцевол М. А.

Совершенствование методов обработки осадков городских сточных вод

Аннотация

Реализация технологических схем удаления азота и фосфора из сточных вод требует индивидуального подхода к об­работке образующихся осадков. Длительное нахождение осадка при уплотнении на сооружениях в бескислородных условиях приводит к его загниванию, ухудшению влагоотдающих свойств и выходу фосфатов в надиловую воду. Представлены результаты исследований возможности интенсификации процессов уплотнения осадков городских сточных вод на примере очистных сооружений г. Вологды, которые используют технологии нитри-денитрификации и биологической дефосфотации при очистке стоков. При обезвоживании осадков на ленточном фильтр-прессе образуются возвратные потоки – фильтрат и промывная вода. Фильтрат содержит остаточное количество флокулянта, который может быть повторно использован. Выявлено, что добавление фильтрата цеха обезвоживания к уплотняемому илу в доле 10–15% приводит к увеличению скорости уплотнения, особенно в первые 30 минут процесса, что позволяет практически вдвое уменьшить объем ила. Отмечено, что предварительная аэрация уплотняемого ила в течение 3 часов сокращает продолжительность уплотнения за счет увеличения скорости осаждения с 0,8 до 1,2–1,4 мм/мин. Разработана технологическая схема обработки осадка, включающая двухступенчатое уплотнение с предварительной аэрацией и дозированием фильтрата и последующее механическое обезвоживание. Комбинирование процессов предварительной аэрации и дозирования фильтрата обеспечивает сокращение продолжительности уплотнения осадка до 3–6 часов, улучшение его влагоотдающих свойств и уменьшение дозы флокулянта при обезвоживании.

Ключевые слова

фильтрат , активный ил , уплотнение , осадки сточных вод , дефосфотация , предварительная аэрация

DOI 10.35776/VST.2021.07.03
УДК 628.35

Харькина О. В., Искалиева К. Р., Малич Е. В.

Сравнение расчета аэротенков по моделям ASM2d и ATV

Аннотация

Проведено сравнение результатов расчета аэротенков по модели ATV (Standard ATV-DVWK-A131 E «Dimension of Single-Stage Activated Sludge Plants 2000»), которая является стохастической «табличной» моделью, и по модели ASM2d, которая относится к теоретическим и описывает, в отличие от ATV, процессы биологической очистки сточных вод с помощью формул ферментативной кинетики. Расчеты выполнены для одних и тех же входных данных. Результаты расчетов показали существенную ограниченность использования модели ATV. Данная модель, как изначально указано авторами в ее описании, рассчитывает аэротенки только на единственное значение качества очищенной воды по аммонийному азоту 1 мг/л и не рассчитывает аэротенки на нитриты. Более того, сравнение ATV с ASM2d показало, что и достижение указанного качества очищенной воды по аммонийному азоту 1 мг/л возможно только при конкретных значениях кинетических констант, которые были определены авторами в данной статье, а изменение хотя бы одного из кинетических параметров сточных вод приводит к увеличению необходимого значения аэробного возраста активного ила и, как следствие, расчетного объема аэробной зоны на десятки процентов. Это доказывает риск недостижения требуемого качества очищенной воды при использовании модели ATV даже на концентрацию аммонийного азота 1 мг/л. С учетом того, что методика ATV не рассчитывает аэротенки на качество очищенных вод по нитритам, результаты проведенного нами расчета показывают, что предлагаемые в ATV значения аэробного возраста активного ила 4,05 суток для температуры 17 ºС позволят достичь качество очищенной воды по азоту нит­ритов 0,35–0,52 мг/л N–NO2, что и доказывает невозможность использования ATV, если даны требования к качеству очищенной воды по нитритам. Авторами на основании проведенных расчетов сделаны выводы о рисках недостижения качества очищенной воды по аммонийному азоту, как и 1 мг/л при использовании ATV, из-за того, что ATV является стохастической моделью, то есть все представленные в данной методике зависимости были определены для конкретных условий проведения работ. Более того, как и указано в описании ATV, данная методика применима, даже в ограниченных условиях, строго для городских сточных вод. Проведенные расчеты показали, что при наличии требований к качеству очищенной воды по нитритам, вне зависимости от значений требуемых концентраций нитритов, методика ATV не подходит вообще, при этом ASM2d с учетом того, что она основывается на формулах ферментативной кинетики, позволяет рассчитывать аэротенки на любое требуемое качество очищенной воды как по аммонийному азоту, так и по азоту нитритов и применима для любого типа сточных вод.

Ключевые слова

биологическая очистка , нитрификация , активный ил , кинетические константы , производственные и городские сточные воды , сравнительный расчет сооружений биологической очистки , методики технологического расчета ATV и ASM2d , аэробный возраст активного ила , теоретические и стохастические модели

DOI 10.35776/VST.2022.05.03
УДК 628.35

Харькина О. В.

Сравнение результатов расчета аэротенков по методу Даниловича–Эпова и модели ASM2d (часть 1)

Аннотация

Проведен анализ предложенной Д. А. Даниловичем и А. Н. Эповым методики расчета аэротенков, реализующих технологии удаления азота и фосфора. Дано сравнение результатов расчетов по данной методике и методике ASM2d. Показано, что, в отличие от методики ASM2d, которая относится к теоретическим моделям и описывает процессы биологической очистки сточных вод с помощью формул ферментативной кинетики, рассматриваемая методика представляет собой, по своей сути, эмпирический расчет, в котором заложены неизменяемые и в большинстве своем не имеющие физического смысла константы. Поскольку эмпирические модели связывают между собой параметры, полученные на основании экспериментальных данных конкретного объекта в строго ограниченных условиях, применять эти модели можно только в случае, когда все параметры другого объекта точно совпадают с данными объекта, на котором предлагаемая модель составлялась. Соответственно, применение любых эмпирических моделей, в том числе и рассматриваемой методики, на сооружениях, которые не являлись объектами для составления этих эмпирических моделей, ведет к риску получения некорректных результатов расчета. На основании выполненных расчетов показаны риски и ограничения использования метода, предложенного Даниловичем и Эповым, для расчета соо­ружений биологической очистки. В первой части статьи проведен расчетный анализ определения значений аэробного возраста активного ила, которые являются базовыми значениями для расчета объема аэробных зон аэротенков.

Ключевые слова

сточные воды , биологическая очистка , нитрификация , денитрификация , активный ил , кинетические константы , теоретические и эмпирические математические модели , сравнительный расчет сооружений биологической очистки , ASM2d

DOI 10.35776/VST.2022.11.03
УДК 628.35

Харькина О. В.

Сравнение результатов расчета аэротенков по методу Даниловича–Эпова и модели ASM2d (часть 2)

Аннотация

Продолжен анализ предложенной Д. А. Даниловичем и А. Н. Эповым Методики расчета аэротенков, которая основана на немецкой методике ATV. В силу определенной ограниченности эмпирической методики ATV, разработанной на основании данных только тех сточных вод, на которых авторы смогли провести исследования, методика ATV не может быть применена за пределами тех очистных сооружений, на которых проведены эти исследования. Проведено сравнение Методики с моделью ASM2d (матрица уравнений ферментативной кинетики, описывающих скорости роста микроорганизмов и скорости соответствующих био­химических процессов), а также с методикой НИИ ­ВОДГЕО/СамГТУ, которая является полностью тео­ретической моделью, а расчетные формулы представляют собой уравнения ферментативной кинетики. Расчеты аэротенков по формулам ферментативной кинетики были заложены еще в СНиП «Канализация. Наружные сети и сооружения» в 1974г., а уже в СНиПе 1984г. расчет был дан в виде отработанной методики для сооружений биологической очистки на окисление органических соединений. Эмпирический же подход, предлагаемый в Методике, вызывает не только технологический вопрос об области ее применения, но и воп­рос ее целесооб­разности в целом. Применение эмпирических подходов, к которым относится Методика, формально связывает между собой заложенные параметры в виде неизменяемых коэффициентов и эмпирических зависимостей, полученных экспериментально в узком диапазоне параметров и условий конкретного объекта, что создает риски существенных ошибок. Показано, что Методика для городских сточных вод дает заниженные объемы аэротенков на десятки процентов по сравнению с результатами расчетов по теоретическим методикам ASM2d и ВОДГЕО/­СамГТУ, разработанной В. Н. Швецовым, С. В. Степановым, К. М. Морозовой, которые описывают процессы очистки сточных вод с помощью формул ферментативной кинетики. При этом показано, что ASM2d и методика ВОДГЕО/СамГТУ дают высокую сходимость результатов в пределах различий менее 10%, что позволяет говорить о корректности модели ASM2d и методики ­ВОДГЕО/СамГТУ, и ограниченности Методики, позволяющей ее использование только для грубых прикидочных расчетов.

Ключевые слова

сточные воды , биологическая очистка , нитрификация , денитрификация , активный ил , кинетические константы , теоретические и эмпирические математические модели , ASM2d , методика НИИ ВОДГЕО/СамГТУ , уравнения ферментативной кинетики , сравнительный расчет

DOI 10.35776/VST.2021.05.02
УДК 628.35

ШВЕЦОВ В. Н., Харькина О. В., Степанов С. В.

Сравнение результатов расчета аэротенков по моделям НИИ ВОДГЕО/СамГТУ и ASM2d

Аннотация

Проведено сравнение результатов расчета аэротенков, реа­лизующих процессы аэробного окисления органических сое­динений, нитрификации, денитрификации и удаления фосфора (химического и биологического) по двум различным математическим моделям (методикам): ВОДГЕО/СамГТУ (Самарского государственного технического университета) и ASM2d. Эти модели относятся к теоретичес­ким и описывают процессы биологической очистки сточных вод с помощью формул ферментативной кинетики. Расчеты для одних и тех же входных и выходных данных показали высокую сходимость результатов по объемам технологических зон аэротенков. Для качества очищенных вод до требований ПДК для водных объектов рыбохозяйственного значения (вариант 1) расхождение составляет –0,3 и 3,3% соответственно для аноксидной и аэробной зон. При показателях на сброс в водный объект категории Б (вариант 2) для сооружений от больших до сверхкрупных разница в результатах расчета объемов составила соответственно 13,8 и 15,4%. При расчете с учетом качества очищенной воды до значений технологических показателей на сброс в водный объект категории Г (вариант 3) для очистных сооружений от больших до сверхкрупных расхождение в значениях объемов аэробных зон составило 48%, что обусловлено целесообраз­ностью обеспечения устойчивой нитрификации при высоких нагрузках. По­этому вариант 3 по методике ВОДГЕО/СамГТУ фактически выполнен на более низкую нагрузку на ил и более глубокую нитрификацию, чем по методике ASM2d (1 вместо 2 мгN–NH₄/л). Показано, что лежащие в основе обеих методик математические модели, базирующиеся на фундаментальных уравнениях ферментативной реакции, весьма высокая сходимость и логичность результатов расчетов дают основание утверждать, что обе эти модели в наибольшей степени из известных приемлемы для расчета сооружений биологической очистки сточных вод с удалением азота и фосфора.

Ключевые слова

биологическая очистка , нитрификация , денитрификация , активный ил , кинетические константы , производственные и городские сточные воды , методики технологического расчета ВОДГЕО/СамГТУ и ASM2d , теоретические и эмпирические математические модели , сравнительный расчет сооружений биологической очистки

bbk 000000

УДК 628.35:661.5

Гогина Е. С., Гульшин И. А.

Удаление азота в модели циркуляционного окислительного канала при пониженном содержании органики в сточных водах

Аннотация

Представлены обобщенные результаты третьего этапа комп­лексного исследования энергоэффективных процессов очистки сточных вод в циркуляционных окислительных каналах. Эксперимент проводился на лабораторной модели циркуляционного окислительного канала с горизонтально направленным потоком иловой смеси. Исследовано влияние низкого содержания растворенного кислорода в объеме биореактора (на уровне 0,5 мг/л) и низкой концентрации органических загрязнений в поступающей модельной сточной воде на эффективность очистки и стабильность биомассы. Наибольшая эффективность очистки по азоту общему была достигнута при удельной нагрузке на активный ил по органическим веществам (БПК) R = 0,07 г/(г∙сут), средней концентрации растворенного кислорода 0,5 мг/л и продолжительности аэрации 7,5 ч. При этом концентрация азота аммонийного в очищенной воде составила около 0,6 мг/л, азота нитратов – 9,6 мг/л. Работа биореактора при пониженных концентрациях растворенного кислорода привела к частичному нитчатому вспуханию биомассы. Седиментационные свойства активного ила были изменены, однако остались на удовлетворительном уровне.

Ключевые слова

сточные воды , нитрификация , энергоэффективность , активный ил , денитрификация , циркуляционный окислительный канал , биологическое удаление азота

bbk 000000

УДК 628.1/.2:543.31

Егорова Ю. А., Быкова П. Г., Кичигин В. И., Нестеренко О. И., Стрелкова Т. А.

Экоаналитический контроль и мониторинг качества воды в г. о. Самара

Аннотация

В городском округе Самара производственный контроль качества природной и питьевой воды осуществляется аккредитованным испытательным центром качества воды. Контроль проводится в соответствии с программой, разработанной ООО «Самарские коммунальные системы» и согласованной с Управлением Федеральной службы по надзору в сфере прав потребителей и благополучия человека по Самарской области. Контроль выполняется на всех этапах водоподготовки, начиная с источника водоснабжения и заканчивая водоразборными колонками на распределительной сети. Мониторинг состояния воды поверхностного источника позволяет контролировать режим работы сооружений и подбирать требуемые дозы реагентов на каждом этапе водоподготовки. Производственный контроль качества сточных вод, поступающих на городские очистные сооружения канализации, и очищенных сточных вод осуществляется аккредитованной испытательной химико-бактериологической лабораторией и выполняется по каждому технологическому сооружению, начиная с приемной камеры, до сброса в Саратовское водохранилище (перед выпус­ком в водохранилище вода проходит биотестирование на острую токсичность). Осадок, образующийся при очистке стоков, на каждом этапе подвергается анализу по физико-химическим, микробиологическим, паразитологическим, токсикологическим и радиологическим показателям. Оценка работы сооружений биологической очистки проводится по данным гидробиологического анализа активного ила. Рассказано об оснащении лабораторий современными приборами и оборудованием, о постоянном обновлении материально-технической базы. Особое внимание уделено повышению квалификации сотрудников химико-бактерио­логических лабораторий и достигнутым результатам.

Ключевые слова

биологическая очистка , мониторинг , водоподготовка , активный ил , перманганатная окисляемость , контроль качества воды и стоков , экоаналитический контроль

bbk 000000

УДК 628.336.1:54:57

Щетинин А. И.

Элементный состав активного ила

Аннотация

Представлен обзор литературных данных об элементном составе компонентов активного ила, образующегося при биологической очистке сточных вод. Рассмотрены брутто-формулы органического вещества активного ила, органического вещества различных микроорганизмов, белка, РНК и ДНК, углеводов, жиров, фульвокислот и гуминовых кислот. По литературным данным о семи клеточных компонентах для клеток Escherichia coli получена брутто-формула, которая предлагается для биомассы всех микроорганизмов активного ила. Для этого элементного состава характерно соотношение ThOD : VSS = 1,42, совпадающее с известными значениями для клеточного вещества COD : N : P = 50 : 5 : 1, что для исходного субстрата близко к известному соотношению BCOD : N : P = 100 : 5 : 1. Описанные компоненты позволяют определять элементный состав внеклеточных веществ активного ила.

Ключевые слова

микроорганизмы , активный ил , биологическая очистка сточных вод , элементный состав , белки , нуклеиновые кислоты

bbk 000000

УДК 628.356

Кевбрина М. В., Белов Н. А., Акментина А. В., Остапенко Р. В.

Эффективность аэрационных систем на московских очистных сооружениях в реальных условиях эксплуатации

Аннотация

Аэрационные системы аэротенков являются одним из важнейших элементов очистных сооружений. Основной задачей при эксплуатации различных систем аэрации является обеспечение высокой эффективности использования кислорода воздуха при низ­ких энергозатратах. Инженерно-технологическим цент­ром АО «Мосводоканал» получены результаты многолетней эксплуатации аэрационных систем в реальных промышленных условиях на московских очистных сооружениях. Изучена зависимость эффективности аэрационной системы от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка, расхода воздуха через один аэратор для различных схем раскладки аэраторов по длине аэротенка. Регулирование удельного расхода воздуха по зонам аэротенка позволяет оптимально использовать имеющийся окислительный потенциал сооружений без увеличения затрат на аэрацию и без снижения эффективности очистки сточной воды. Установлено, что при расчете и выборе аэрационных систем необходимо подбирать оптимальное соотношение между площадью аэрируемой зоны аэротенка и эффективностью аэрационной сис­темы. Показано, что при реализации технологий нит­ри-денитрификации без увеличения капитальных и эксплуатационных затрат, направленных на закупку и обслуживание перемешивающего и аэрационного оборудования, возможно как краткосрочное, так и долгосрочное отключение аэраторов для осуществления попеременной аэрации без потери их эффективности. Многолетнее изучение аэрационных систем различных производителей показало, что эффективность аэрационных систем в процессе долгосрочной эксплуатации снижается до 25% от проектного значения. В связи с этим при подборе аэрационной системы и расчете, кроме необходимого количества и раскладки аэраторов, необходимо учитывать снижение эффективности аэрационных систем в процессе эксплуатации на реальных очистных сооружениях.

Ключевые слова

сточные воды , биологическая очистка , аэротенк , активный ил , аэрационная система , эффективность передачи кислорода