CC BY
37
Рязанов АВ.1, Можаров А.В.2, Завершинский А.Н.3
'Доцент, кандидат химических наук, Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина; 2доцент, кандидат химических наук, Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина; 3доцент, кандидат химических наук, Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина.
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГОРОДСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ОТНОШЕНИИ РЯДА
ПРИОРИТЕТНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Аннотация
Оценена эффективность работы городских очистных сооружений по ряду загрязняющих веществ, изучено изменение содержания загрязнителей в сточных водах прошедших через сооружения биологической очистки в течение года.
Ключевые слова: биологическая очистка, загрязняющие вещества, очистные сооружения, экосистема водоема,
эффективность очистки.
Ryazanov A.V.1, Mozharov A.V.2, Zawershinskiy A.N.3
*PhD of Chemistry, associate professor, Tambov State University named after G.R. Derzhavin; 2PhD of Chemistry, associate professor, Tambov State University named after G.R. Derzhavin; 3PhD of Chemistry, associate professor, Tambov State University named after G.R.
Derzhavin.
PERFORMANCE ANALYSIS MUNICIPAL WASTEWATER TREATMENT PLANTS FOR A NUMBER OF PRIORITY
POLLUTANTS
Abstract
The efficiency of municipal wastewater treatment plants for a number ofpollutants studied the variation ofpollutants in the wastewater passing through the biological treatment plants throughout the year.
Keywords: biological treatment, contaminants in wastewater treatment plants, pond ecosystem, cleaning efficiency.
В основных направлениях экологического и социального развития России значительное влияние уделено вопросам охраны окружающей среды, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов. Предусматривается проведение мероприятий обеспечивающих охрану водных источников от загрязнения и истощения.
В настоящее время проблемы загрязнения водных объектов является наиболее актуальной. Водные экосистемы, отравленные избыточными сбросами, лишаются растений, животных способных очищать воду, и нужны значительные затраты, чтобы их восстановить [1].
Канализационная сеть, имеющаяся в городе Котовске Тамбовской области является системой общесплавного типа. Она предназначена преимущественно для очистки бытовых сточных вод, производственные стоки, содержащие большое количество специфических загрязнителей подвергаются предварительной очистке на локальных очистных сооружениях. Для очистки таких сточных вод применяются механический и биологический способы с последующей дезинфекцией.
Для достижения оптимального режима работы сооружений биологической очистки, смесь хозяйственно-фекальных и производственных сточных вод, при их совместном отведении, в любое время суток должна соответствовать определенным требованиям. В противном случае эффективность работы сооружений биологической очистки может существенно снизиться.
Для изучения эффективности работы очистных сооружений г. Котовска по отношению к ряду приоритетных загрязняющих веществ. Был оценен уровень снижения их содержания в воде прошедшей через очистные сооружения в 2013 году.
В таблице 1 приведены сведения отражающие содержание некоторых загрязняющих веществ и контролируемых параметров в сточных водах на входе и на выходе из очистных сооружений в первом квартале 2013 года.
Таблица 1. Средние значения отдельных загрязняющих веществ в воде прошедшей очистные сооружения в 1 квартале 2013
№п/п Наименование показателя Вход Выход Эффективность, % ПДКвых
1 pH среды 8 8,5
2 ХПК, мгО/л 408 44 89 6,5-8,5
3 Сухой остаток, мг/л 802 659 18
4 Нефтепродукты, мг/л 0,97 0,032 97 662
5 Взвешенные вещества, мг/л 159 8,8 94 0,2
6 Фенолы, мг/л 0,1057 0,0010 99 9,1
7 Нитриты, мг/л 0,28 0,035 87 0,001
8 Нитраты, мг/л 0,69 43 - 0,05
9 Азот аммонийный, мг/л 21,30 0,49 98 45
10 Сульфаты, мг/л 107 97 9 0,84
11 Хлориды, мг/л 143 117 18 100
12 Ароматические углеводороды, мг/л 1,62 0,25 85 150
13 БПК5, мгО/л 129 2,88 98 0,5
Из данных таблицы следует, что практически по всем загрязняющими веществам эффективность очистки, характеризующая уровень снижения концентрации находится на высоком уровне. Исключение составляет показатель сухого остатка, однако даже при этих условиях значение данного параметра на выходе из очистных сооружений не превышает установленных нормативов. Однако, даже при условии высокой эффективности очистки, по многим загрязнителям на выходе из сооружений имеет место превышение предельно-допустимой концентрации, что может негативно сказаться на экологическом состоянии водотока, в который в конечном итоге поступает вода после очистки [2].
Особый интерес для оценки эффективности процесса биологической очистки представляет вопрос о соотношении концентраций азота аммонийного, нитрит и нитрат ионов в сбрасываемых в водоем сточных водах. Максимальное снижение содержания азота аммонийного и нитрит ионов свидетельствует о достижении процесс нитрификации и соответственно о высокой эффективности процесса биохимического окисления. В стоках восстановленная и слабоокисленная формы азота присутствуют в воде в минимальном количестве, в то время как окисленная форма (нитрат ион) присутствует в весьма ощутимой концентрации. Это свидетельствует о том, что процесс окисления в аэробных условиях происходит весьма интенсивно. С другой стороны поступление в водоем большого количества азота в легко усваиваемой форме интенсифицирует процесс эвтерификации, что в свою очередь может негативно повлиять на экосистему водоема.
Сходная картина имела место и в другие сезоны года. Повторение основных зависимостей прямо указывает на стабильность работы сооружений биологической очистки, на которую зачастую влияют температура окружающего воздуха и состав стоков, зависящий от интенсивности работы промышленных предприятий, при условии относительно стабильного поступления стоков от бытовых объектов.
Однако в третьем и четвертом кварталах наблюдалось возрастание содержания нитрит ионов в воде прошедшей через очистные сооружения почти в два раза по сравнению с первым и вторым. Говорить в таком случае об эффективном окислении не
58
приходится. Так как это происходит на фоне сохраняющейся эффективности удаления азота аммонийного и увеличения содержания нитрат ионов, то причиной такого явления может быть либо снижение эффективности биохимического окисления без достижения стадии нитрификации, либо поступление данного загрязнителя со сточными водами, что маловероятно, так как соли азотистой кислоты мало применяются в промышленном производстве.
В тоже время среднеквартальное значение химического потребления кислорода на протяжении года снижается, а содержание взвешенных веществ, напротив, возрастает. Эго может свидетельствовать о снижении эффективности механической очистки, по-видимому, на стадии вторичного отстаивания после прохождения аэротенка.
Показатель сухого остатка имеет максимум в начале года, а затем снижается. Отсутствие стабильного значения по содержанию минеральных веществ может быть объяснено временным увеличением минерализации, возможно в результате поступления сточных вод с повышенным солесодержанием с промышленных предприятий. С другой стороны содержание хлоридов и сульфатов остается практически стабильным, что не очень согласуется с уменьшением показателя сухого остатка.
Таким образом, очистные сооружения города Котовска эффективно справляются с содержащимися в сточных водах загрязнителями органического происхождения. Большую часть рассмотренного временного периода на очистных сооружениях достигают стадии нитрификации, что позволяет существенно снижать концентрацию токсичных нитрит ионов. Однако действующие очистные сооружения практически не снижают концентрацию загрязнителей неорганического происхождения, что может негативно сказаться на экологическом состоянии реки Цна, в которую в конечном итоге поступают сточные воды, хотя и проходя первоначально систему сильно заросших стариц выполняющих роль естественных биологических прудов.
Литература
1. Рязанов А.В., Завершинский А.Н., Можаров А.В. Краткий анализ экологического состояния некоторых поверхностных водоемов Тамбовской области // Аграрная наука, творчество, рост: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции. - Ставрополь, 2013. - С. 200-201.
2. Рязанов А.В. Оценка эффективности работы очистных сооружений г. Тамбова // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2013. Т.18. Вып. 6-2. - С. 3186-3188.
Самородов А.В.
Канд. техн. наук, доцент, Кубанский государственный технологический университет ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Аннотация
В статье рассмотрено - современное состояние возобновляемой энергетики. Предложена конструкция нового электромеханического преобразователя энергии для подобных систем.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, системы энергоснабжения, электромеханические преобразователи энергии.
Samorodov A.V.
Ph. D., Associate Professor, Kuban State Technological Univetsity PERSPECTIVE CONVERTERS FOR RENEWABLE POWER INDUSTRY
Abstract
In article it is considered a current state of renewable power industy. The design of the new electromechanical converter of energy for similar systems is offered.
Keywords: renewable energy sources, power supply system, electromechanical converters of energy.
Возобновляемая энергия - это внутренний ресурс любой страны, имеющий потенциал, достаточный для производства энергии, необходимой для полного или частичного обеспечения страны энергией. Над странами, которые зависят от импорта ресурсов ископаемого топлива, постоянно висит угроза резкого повышения стоимости импортированного топлива (главным образом, на нефть). Это особенно актуально для развивающихся стран, где оплата импорта нефти ежегодно увеличивает и так уже огромные размеры внешнего долга.
На современном этапе ветроэнергетика является самой быстрорастущей отраслью производства электроэнергии. В некоторых регионах уже сегодня ветроэнергетика конкурирует с традиционной энергетикой, основанной на использовании ископаемых видов топлива. В конце 2002 года установленная мощность ветростанций во всем мире превысила 30000 МВт. В то же время очевиден явный рост интереса во всем мире к фотоэлектрике, хотя ее сегодняшняя себестоимость в три-четыре раза выше себестоимости традиционной энергетики. Фотоэлектричество особенно привлекательно для удаленных областей, не имеющих подключения к общей энергосистеме. Передовая тонкоплёночная технология, применяемая для производства фотоэлектрических батарей, гораздо дешевле кристаллической кремниевой технологии и активно внедряется в крупномасштабное коммерческое производство.
Однако решать задачи альтернативной энергетики с помощью традиционных электромеханических преобразователей энергии часто неэффективно, а иногда просто невозможно. В связи, с чем встает вопрос о необходимости разработки специальных преобразователей энергии и алгоритмов управления ими для систем энергетики использующих ВИЭ.
На наш взгляд наиболее эффективное применение таких систем для электроснабжения автономных потребителей в условиях невозможности или сложности подключения к центральному энергоснабжению. Это резко поднимает реальность и рентабельность проекта.
Одним из вариантов подобного электромеханического преобразователя энергии является двухмерная электрическая машина -генератор ДЭМ-Г, разработанная на кафедре электротехники и электрических машин Кубанского государственного технологического университета доктором технических наук, профессором Гайтовым Б.Х с учениками [1-7.
ДЭМ-Г имеет два входа: механический - от ветротурбины и электрический - от батареи солнечных элементов. При этом механический вход обеспечивается ветротурбиной соответствующей мощности и частоты вращения, а электрический вход -батареей солнечных элементов соответствующей мощности и уровня напряжения. Естественно, что мощность ДЭМ-Г при этом на входе и выходе составит суммарную мощность двух источников за вычетом потерь. Суммированием двух источников возобновляемой энергии достигается большая стабильность работы системы и меньшая ее зависимость от неопределенностей погодных условий.
Литература
1. Гайтов Б.Х. Нетрадиционные электромеханические преобразователи энергии в системе автономного электроснабжения / Б.Х. Гайтов, Т.Б. Гатова, Я.М. Кашин, Л.Е. Копелевич, А.В. Самородов // Изв. вузов. Электромеханика, 2008.-№1- с. 21-28.;.
2. Гайтов Б.Х. Устойчивость специальных электрических машин для систем автономного питания в пищевой промышленности / Б.Х. Гайтов, А.В. Самородов, Н.Р. Голубев // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 2006.-№ 6. - с. 101-102.;
3. Гайтов Б.Х. Моделирование и расчет температурного поля специальных электрических машин для систем автономного электроснабжения / Б.Х. Гайтов, Л.Е. Копелевич, А.В. Самородов, В.А. Иванюк // Изв. вузов. Электромеханика, 2006. -№ 5. - с. 2427.;
4. Самородов А.В. Разработка системы автономного электроснабжения на базе двухмерной электрической машины: дис. канд. техн. наук - Краснодар, 2002.;
59
