CC BY
45
УДК 631.251
ЭФФЕКТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЗЕМЕЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ
Н. Т. Джумагулова, к. т. н,
доцент Национального исследовательского Московского государственного строительного университета, [email protected]
При выборе рациональной технологии обработки и утилизации осадков сточных вод необходимо учитывать основные экономические и экологические факторы: сокращение транспортных расходов на вывоз осадков, сокращение площадей, необходимых для захоронения, сокращение вредных выбросов в атмосферу. Обезвоживание осадков на иловых площадках для очистных станций средней и большой пропускной способности часто оказывается невозможным из-за отсутствия свободных земельных площадей. Внедрение новой технологии обработки осадков позволило снизить исходный объем осадков в 4 раза, влажность с 97 до 83 %.
The solution of engineering problems, aimed at improving the environmental situation of residential areas and protection of water bodies from pollution, requires constant improvement of wastewater treatment. The most complex and expensive technology in the systems for wastewater treatment is the treatment and disposal of sludge. Dehydration of precipitation in the sludge beds for effluent treatment plants, medium and large bandwidth is often impossible due to the lack of vacant land. The introduction of new processing technology of precipitation is possible to reduce the original amount of rainfall in 4 times, the humidity from 97 to 83 %.
Ключевые слова: очистные сооружения сточных вод, загрязнение подземных и поверхностных вод, обработка и утилизация осадка, обезвоживание осадка, ущерб окружающей среде, энергоемкость, сгустители.
Key words: wastewater treatment plants, pollution of groundwater and surface water, treatment and disposal of sludge, sludge dewatering, damage to the environment, energy, thickeners.
Обработка и удаление осадков представляют собой важнейшие проблемы при очистке сточных вод. На городских очистных станциях для обезвоживания осадков широко используются иловые площадки. Главным недостатком данного метода является отторжение значительных земельных территорий, загрязнение геосреды, выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, а также потеря ресурсной ценности земли. При обработке осадков и его утилизации необходимо добиться минимума ущерба, наносимой окружающей среде и возможности использования в интересах народного хозяйства. Технологические схемы, применяемые для реализации этой задачи, отличаются большим многообразием [1, 2].
Разработка технологии, позволяющей сократить площади, используемые для размещения осадков, является одной из первоочередных задач на станции очистки стоков г. Чехов. Очистные сооружения канализации были построены в 1976 г. проектной производительностью 50 тыс м3/сут. Очистка воды на этих сооружениях осу-
ществляется по классической схеме, включающей в себя механическую, биологическую очистку и доочистку.
Обезвоживание осадков на протяжении всего периода эксплуатации осуществлялось на иловых картах. На сооружениях имеются иловые карты (17 шт. каскадного типа на естественном основании) общей площадью 13,45 га или 134 500 м2. Иловые карты занимают значительные площади, которые определяются объемом сбросов осадка и временем его естественного высыхания до состояния, пригодного для вывоза автомашинами на полигоны [3—5].
В целях улучшения экологической ситуации, снижения влажности и объемов осадков запроектировано механическое обезвоживание осадков и подготовка их к дальнейшему использованию в качестве органических удобрений в зеленом строительстве, лесоразведении, а также для биологической и технической рекультивации нарушенных земель и т. п. [6, 7].
В процессе реконструкции иловых карт принято решение предварительно
О»
О
О -1 X х
CD
Г)
О
б
CD ы
О ^
0 Г)
1
о
Г)
Г) -I
тз
о
-I
CD
О-
Г> -I 03
О
О ТЗ О Ш
Г)
О
X
о
ы ш
Г) -I
оз О
45
№1, 2018
о
т
I-
и
со О X
О ^
и а
О ^
О
о
и
Ш
IX
О ^
I-
и
и о
X
и о с
о
со ф
Ю ч;
О ^
и Ф т
О
46
№1, 2018
обезвоживать осадок на сгустителях. В качестве основного оборудования для обезвоживания осадков рекомендованы ленточные фильтр-прессы типа ЛФ-1500П в комплекте с ленточными сгустителями. Такой фильтр предназначен для обезвоживания осадков городских и промышленных сточных вод, гальваношламов, предварительно обработанных реагентами.
После реконструкции технологическая схема обработки осадка включает следующие стадии:
• подача сырого осадка в резервуар-ус -реднитель;
• равномерная дозированная подача осадка на сгуститель;
• приготовление рабочего раствора фло-кулянта;
• кондиционирование осадка рабочим раствором флокулянта;
• сгущение осадка;
• накопление обезвоженного осадка в контейнере обезвоженного осадка;
• отвод фильтрата и промывной воды от оборудования.
В соответствии с технологической схемой сырой осадок и уплотненный ИАИ (далее осадок) готовится в существующем метантенке 2-й очереди, который используется в качестве регулирующего резервуара-усреднителя. Подача сырого осадка из первичных отстойников и уплотненного ИАИ из биокоагуляторов (сооружение в виде резервуара для интенсификации процесса первичной обработки сточных вод путем предварительной коагуляции загрязнений в условиях искусственной аэрации и непрерывного перемешивания сточных вод с активным илом) 2-й очереди осуществляется по существующей схеме в насосную станцию при метантенке 2-й очереди.
В насосной станции существующие насосы марки ФГ-216-24 (2 шт.), которыми осадок в настоящее время качается на иловые карты, меняются на новые марки СМ 100-65-250 а/4, которыми осадок будет подаваться в метантенк для приготовления однородной смеси и далее в цех механического обезвоживания (ЦМО) в приемный резервуар. Размещение оборудования для механического обезвоживания смеси осадков предусмотрено в реконструируемом существующем здании. Осадок из бака-накопителя равномерно
винтовыми насосами-дозаторами осадка подается на ленточный сгуститель и далее на фильтр-пресс. К установке принимаются два ленточных фильтр-пресса марки ЛФ-1500П в комплекте со сгустителем марки ЛФ-1500С, из них один рабочий, один резервный. Для улучшения водоот-дающей способности осадка, т. е. для его кондиционирования, перед подачей на ЛФП в подающий трубопровод вводится рабочий 0,1 %-ый раствор флокулянта типа Праестол. Расчетная доза флокулянта принята 4 кг/т СВ (марка и доза флокулянта уточняется при проведении пус-ко-наладочных работ). Необходимое количество товарного флокулянта составит 9 х 4 = 36 кг/сут. Расчетное потребное количество рабочего раствора флокулян-та — около 36 м3/сут (бфлок) или около 2,5 м3/час. Для приготовления рабочего раствора флокулянта используется вода питьевого качества в количестве 36 м3/сут. Приготовление рабочего раствора флоку-лянта осуществляется в 2-х баках с мешалкой, в который подаются порошкообразный товарный флокулянт и вода питьевого качества. Годовой расход товарного флокулянта составит около 13 140 кг.
Для промывки сеток сгустителя и ленточного фильтр-пресса используется чистая вода с напором не менее 50 м. Предусматривается использование фильтрата из зоны гравитации после дополнительной очистки в качестве оборотной воды для промывки сеток фильтр-пресса и сгустителя в количестве 210 м3/сут и чистой водопроводной воды в количестве 90 м3/сут. Отвод обезвоженного осадка влажностью 83 % от фильтр-пресса в автотранспорт с расчетным расходом 50 м3/сут осуществляется ленточным транспортером. Фильтрат и промывная вода от ленточного фильтр-пресса по существующей канализации поступает в голову сооружений. Учитывая, что часть фильтрата из зоны гравитации используется в качестве оборотной воды для промывки сеток фильтр-пресса, расчетное количество фильтрата и промывной воды, сбрасываемой в канализацию, составит 375 м3/сут. Для подсушивания и обеззараживания обезвоженного осадка предусматривается его вывоз ав-тотранспотром на площадку складирования, обустроенную на месте существующих иловых карт после их реконструкции.
Таблица 1 Загрязняющие атмосферу вещества, выделяющиеся от проектируемых источником выбросов
Наименование производства Технологический процесс Наименование загрязняющих веществ
ЦМО Иловые карты Механическое обезвоживание осадка, хранение осадка Сероводород, аммиак, азота диоксид, углерода оксид, этилмер-каптан, метил-меркаптан, метан
Ниже показываем основные преимущества применяемой технологии:
• обезвоживание в непрерывном режиме;
• низкая энергоемкость процесса обезвоживания;
• возможность оперативного изменения технологических параметров;
• простота в эксплуатации и ремонтопригодность;
• корозионно-устойчивые и износостойкие материалы;
• низкий уровень шума при работе оборудования;
• возможность увеличения производительности в 1,5—2 раза при комплексной поставке фильтр-пресса со сгустителем.
Изменение параметров атмосферного воздуха под воздействием проектируемого объекта. Источником выделения загрязняющих веществ в атмосферу на проектируемое положение является технологическое оборудование цеха механического обезвоживания осадка: ленточный фильтр — пресс типа ЛФ-1500П со сгустителем осад-
ка типа ЛФ-1500С — 2 шт., иловые карты после реконструкции (табл. 1 и 2).
До реконструкции мощность выброса загрязняющих веществ в атмосферу от существующих иловых карт равна 5,404956 т/год (табл. 2), после реконструкции составит 4,2278 т/год. Валовый выброс загрязняющих веществ после реконструкции иловых карт снижается на 1,1771 т/год.
В качестве источника выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от ЦМО является проектируемый вытяжной воздуховод, устанавливаемый над кровлей здания.
Расчет приземных концентраций загрязняющих веществ в атмосферу при эксплуатации проектируемых сооружений выполнен в соответствии с «Методикой расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» ОНД-86 по программе «Эколог-ПРО», версия 3.0 в радиусе 400 м с шагом координатой сетки 25 м фирмой «Бифар».
Расчет рассеивания выполнен в 1 этап на летний период с учетом фоновых концентраций (табл. 3 и 4).
Общее количество 1-го ЗВ, выделяющегося в единицу времени в атмосферный воздух от отдельного сооружения без принудительной аэрации очищаемой воды, рассчитывается по следующим формулам:
М = М, (г/сек),
М, = 5,47-106-(1,3 + ЦИ^-С х
х т0^5 • ^ + 273) г/сек,
О) ^
о
О -1
х
а>
Г)
а
¡а
б
а>
ы
О ^
а
г> л
О г>
г>
-I
тз
о
-I
а>
О-
Г> -I 03
а
о ~о о ш
г> ^
о
X
о
ы
Г) -I
оз
а
Ленточный фильтр-пресс по типу уплотнителя
Таблица 2
Наименование вещества и, м/с 'ж, °с м2 Г„ м2 Кг, безр С, мг/м3 «г, м/м М, М, г/с Мк, т/год
Сероводород 0,3 23 5,1 5,1 1 0,014000 34 3,17Е-05 3,17Е-05 0,000667
Аммиак 0,3 23 5,1 5,1 1 0,150000 17 0,000481 0,000481 0,010105
Этилмеркаптан 0,3 23 5,1 5,1 1 0,000015 62 2,52Е-08 2,52Е-08 5,29Е-07
Метилмеркаптан 0,3 23 5,1 5,1 1 0,000031 48 5,91Е-08 5,91Е-08 1,24Е-06
Углерода оксид 0,3 23 5,1 5,1 1 0,068000 28 0,00017 0,00017 0,00357
Азота оксид 0,3 23 5,1 5,1 1 0,035000 46 6,82Е-05 6,82Е-05 0,001433
Метан 0,3 23 5,1 5,1 1 0,330000 16 0,00109 0,00109 0,022916
Итого: 0,00184 0,038693
47
о
т
I-
и
со О X
О ^
и а О СР
О
а
т
I-
и ^
Ш
IX
о
СР
I-
и
и о
X
и о с
о
со ф
Ю ч;
О ^
и ш
т
о
Таблица 3
Иловые карты существующие
Наименование вещества и, м/с 'ж, X F, м2 Ра, м2 *2, безр С;, мг/м3 м/м М, М;, г/с Мс, т/год
Сероводород 05 18 74386 74386 1 0,010000 34 0,003655 0,003655 0,115269
Аммиак 0,5 18 74386 74386 1 0,100000 17 0,051692 0,051692 1,630145
Этилмеркаптан 0,5 18 74386 74386 1 0,000013 62 3,52Е-06 3,52Е-06 0,000111
Метилмеркаптан 0,5 18 74386 74386 1 0,000027 48 8,31Е-06 8,31Е-06 0,000262
Углерода оксид 0,5 18 74386 74386 1 0,060000 28 0,024167 0,024167 0,762119
Азота оксид 0,5 18 74386 74386 1 0,038000 46 0,011941 0,011941 0,376578
Метан 0,5 18 74386 74386 1 0,150000 16 0,079924 0,079924 2,520472
Итого: 0,17139 5,404956
Таблица 4
Иловые карты существующие (после реконструкции)
Наименование вещества и, м/с 'ж, X Р, м2 Ра, м2 *2, безр С , мг/м3 т м/м М , М, г/с Мс, т/год
Сероводород 05 18 40186 40186 1 0,010000 34 0,001975 0,001975 0,062272
Аммиак 0,5 18 40186 40186 1 0,100000 17 0,027926 0,027926 0,880663
Этилмеркаптан 0,5 18 40186 40186 1 0,000013 62 1,9Е-06 1,9Е-06 5,99Е-05
Метилмеркаптан 0,5 18 40186 40186 1 0,000027 48 4,49Е-06 4,49Е-06 0,000142
Углерода оксид 0,5 18 40186 40186 1 0,060000 28 0,013056 0,013056 0,411724
Азота оксид 0,5 18 40186 40186 1 0,038000 46 0,006451 0,006451 0,203441
Метан 0,5 18 40186 40186 1 0,150000 16 0,043178 0,043178 1,36165
Итого: 0,092591 2,919952
где М{ — общее количество вещества, выделяющегося в единицу времени от отдельного сооружения; Мц, — количество вещества, выделяющегося в единицу времени за счет испарения с поверхности от отдельного сооружения; М1с — общее количество вещества, выделяющегося за год от отдельного сооружения; ¥ — площадь поверхности отдельного сооружения; ¥0 — площадь открытой поверхности отдельного сооружения; К — коэффициент перекрытия поверхности сооружения; Л — скорость ветра; — относительная молекулярная м асса ЗВ; С1 — концентрация загрязняющего вещества в насыщенном па-
ре; t — годовая продолжительность работы сооружения.
Заключение
В результате внедрения проекта реконструкции будут выполнены следующие задачи:
• уменьшение площадей под складирование осадка (с 134 500 м2 д о 32 047 м2);
• максимальное обезвоживание осадка с 97 до 83 % будет обеспечено при сохранении нормативного качества отводимых стоков;
• сокращение приземной концентрации загрязняющих веществ в атмосферу с 5,4 до 2,9 т/год.
48
Библиографический список
1. Туровский И. С. Обработка осадков сточных вод. Обезвоживание и обеззараживание. — М.: Де-липринт. — 2008. — 375 с.
2. Технологический регламент очистных сооружений ВКХ МП ЖКХ Чеховского района. — 2009. — 35 с.
БИНОМ. Лаборатория знаний. — 2015. — 311 с.
CD
Г)
3. СНиП 2.04.03—85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».
4. Экологически эффективные технологии и оборудование для обезвреживания и утилизации отхо- К дов бурения // Экомониторинг. — 2013. — № 4. — С. 70—76. О
5. Благоразумова А. М. Обработка и обезвоживание осадков городских сточных вод. — 2-е изд. о испр. и доп. Изд-во: «Лань», 2014. — 208 с. и
6. Ветошкин А. Г. Основы процессов инженерной экологии. Теория, примеры, задачи. — Изд. 1-е, 2014. — 512 с. ISBN: 978-5-8114-1326-3. ЭБС издательства «Лань» (Электронный ресурс).
7. Пахненко Е. П. Осадки сточных вод и другие нетрадиционные органические удобрения. — М.: Я
б
CD ы
_ О
EFFICIENT CONTROL THE AGRARIAN RESOURCES с
н
О
N. T. Dzhumagulova, Cand. of Tech. Sc., Associate Professor at the National Research Moscow Q State University of Civil Engineering, [email protected] n
т
T3 О
References Q
CD
1. Turovskiy I. S. Treatment of sewage sludge. Dehydration and disinfection. — M.: DeliPrint, — 2008. — с 375 p. в
2. Production schedules sewage treatment plants water and wastewater utilities MP of the Chekhov dis- Q trict. — 2009. — 35 p. г
3. SNiP 2.04.03—85 "Sewerage. External networks and facilities". _0
4. Eco-efficient technologies and equipment for neutralization and disposal of drilling wastes // Ecomoni-toring. — 2013. — № 4. — P. 70—76.
5. Blagorasumova A. M. Treatment and dehydration of urban sewage sludge. Publishing house: "Lan", 2 nd ed., Rev. and additional. 2014. — 208 p.
6. Vetoshkin A. G. Basics of the processes of engineering ecology. Theory, examples, problems. / Ed. 1-st, ^ 2014. — 512 p. ISBN: 978-5-8114-1326-3. EBS publishing house "Lan" (Electronic resource). g
7. Pakhnenko E. P. Sewage sludge and other non-traditional organic fertilizer. — M.: BINOM. Laboratory Й
с
-i 03
Q
T3 О m
n
О
of Knowledge. — 2015. — 311 p.
49
