Альтернативные системные очистки сточных вод в условиях Республики Каклмыкия

УДК 628.356.39

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ КАЛМЫКИЯ

Гермашева Ю.С.*, Голованчиков А.Б.**

*ФГОУ ВПО Калмыцкий государственный университет, г. Элиста,

**ФГОУ ВПО Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград

Важнейшей проблемой охраны окружающей среды в настоящее время является сохранение качества воды природных водоемов. Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (около 80% всех заболеваний). Сброс недостаточно очищенных сточных вод является причиной эвтрофикации водоемов и значительного ослабления процессов самоочищения в них, ведет к серьезным изменениям геофизических параметров гидросферы, губит водные экосистемы и потенциально опасно для человека.

Комплекс очистных сооружений канализации г. Элисты состоит из системы последовательно расположенных сооружений для механической и биологической очистки сточных вод. Очищенные сточные воды сбрасываются в р.Элистинка. Минимальный средне-суточный расход реки незначительный и практически не обеспечивает разбавление очищенной сточной жидкости, потому принята полная биологическая очистка сточных вод (с доведением БПКго до 25мг/л).

Для биологической очистки сточных вод г. Элисты применяется процесс с использованием активного ила (проводимый в аэротенках). Очистка происходит в присутствии в воде кислорода, представляя собой модификацию протекающего в природе естественного процесса самоочищения водоемов. Активный ил создается за счет взве-

шенных частиц, не задержанных при отстаивании, и за счет коллоидных веществ с размножающимися на них микроорганизмами. Активный ил в аэрируемой жидкости значительно ускоряет процессы окисления и создает условия для процессов адсорбции органических веществ. Интенсивность и эффективность биологической очистки сточных вод определяется скоростью размножения бактерий.

Для дыхания микроорганизмов в аэротенках используется воздух, пузырьки которого подаются через пористые трубки. Однако пузырьки воздуха содержат 20% объемного кислорода, имеют размеры от ЮОмкм до 1 мм, высокую скорость подъема и малое время пребывания в очищаемой воде. Поэтому коэффициент использования кислорода воздуха в аэротенке не превышает 8 - 9% от его массы в воздухе.

Скорость потребления микроорганизмами кислорода воздуха в аэротенках невысокая, из-за чего уменьшается степень поглощения органических веществ, или для заданной степени очистки повышают размеры оборудования или необходимое число установок определенной мощности.

Существуют аппараты, в которых гораздо выше скорость окисления и интенсивность очистки сточных вод - окситенки. В них для дыхания микроорганизмов активного ила подается технический кислород. В этом случае размер пузырьков кислорода уменьшается до 50-ЮОмкм, а степень его использования возрастает до 90% (рис.1.).

Конечно же, есть недостаток и при применении окситенков - это зависимость их работы от наличия запасов технического кислорода, что ограничивает бесперебойную работу окситенков, особенно при необходимости глубокой биологической очистки и больших расходах поступающих стоков.

БПК

Рисунок 1 - Интегральные кинетические кривые зависимости БПК от времени: 1- для аэротенка; 2 -для окситенка.( ха - среднее время пребывания очищаемой воды в аэротенке; х0- среднее время пребывания счищаемой воды в окситенке).

В настоящее время разработаны способы и конструкции аппаратов биологической очистки сточных вод, в которых для дыхания микроорганизмов используется кислород, образующийся при электролизе воды - электроокситенки. Однако при этом образуется смесь пузырьков кислорода и водорода, значительно снижающая окислительную способность процесса, что приводит к необходимости разделения анода и катода. Установка ионопроницаемой мембраны между анодом и катодом позволяет селективно использовать кислород для биоокисления сточной воды в зоне аэрации, а водород - для дальнейшей флотации дисперсной фазы.

На рис.2 показана бездиафрагменная конструкция электроокситенка, позволяющая селективно подавать только пузырьки кислорода в очищаемую воду. Он представляет собой прямоугольную емкость шириной Ъ, длиной Ь. В этой конструкции электроокситенка пузырьки водорода, образующиеся на пластинах-катодах 1, собираются под туннельными колпачками 2, установленными вдоль верхнего края этих пластин, и отводятся по трубкам 3 в общий коллектор водорода и далее в газгольдер. Электродные модули выполнены в виде вертикальных пластин-электродов и подключены к выпрямителям и генераторам постоянного тока.

Рисунок 2 - Схема электроокситенка:

1 - пластина-катод; 2 - туннельный колпачок; 3 - трубка для отвода водорода из-под колпачка в коллектор; ^V~ производительность по очищаемой воде, м3/ч.

При проведении сравнительных расчетов аэротенка и электроокситенка было установлено, что при одинаковой степени очистки по БПК объем электроокситенка почти в 3 раза меньше объема аэротенка; расход кислорода по сравнению с расходом воздуха снижается в 53 раза.

В настоящее время техническое состояние очистных сооружений г. Элисты оценивается как неудовлетворительное. В результате сооружения работают неэффективно, качество очистки недостаточное и не достигает норм ПДС. Практически все комплексы требуют капитального ремонта и реконструкции.

Переход на очистку сточной жидкости в электроокситенках позволит улучшить качество очистки до ПДК и сократить время пребывания очищаемой воды в сооружениях в 4 раза, тем самым увеличить производительность КОС.