CC BY
16Научно-технический журнал Air«.
© ft-. Г. Кондрашин, В. Н. Пилипенко, Е. М. Голубничева
Ссылка для цитирования:
Кондрашин К. Г., Пилипенко В. Н., Голубничева Е. М. Возможность термического укрепления грунтов// Инженерно-строительный вестник Прикаспия : научно-технический журнал / Астра-ханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань : ГАОУ АО ВО «АГАСУ», 2021. № 2 (36). С. 20-25.
УДК 628.5
DOI 10.52684/2312-3702-2021-36-2-25-28
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ ПЕРЕКРЫТЫХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ СТОЧНЫХ ВОД В. Ю. Белоусова1, Н. В. Кондакова2, С. Н. Резникова3, Н. С. Серпокрылов2
1Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, гю Санкт-Петербург, Россия; 2Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия;
3Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Россия
Представлены результаты исследования газовых выбросов от перекрытых очистных сооружений сточных вод. В ходе эксперимента были выявлены высокие концентрации диоксида серы. Был проведён анализ методов по снижению концентрации загрязняющих веществ в воздухе рабочей от станции аэрации. Предлагается использовать биохимическую очистку с помощью биофильтра с загрузкой из коры и биогумуса. Была сконструирована модель установки. Для определения технологических параметров работы биофильтра рассмотрены разные виды комбинации (по высоте, увлажнению, размеру фракций) носителя биомассы и поддерживающего слоя из щебня, определено эффективное время обработки газовоздушной смеси. Установлено снижение диоксида серы, сероводорода, формальдегида. Приведены дополнительные преимущества применённого биологически активного фильтрующего материала.
Ключевые слова: биохимическая очистка газов, воздух рабочей зоны, диоксид серы, сточная вода, биофильтр, кора, перекрытые очистные сооружения.
EXPERIMENTAL STUDIES OF BIOCHEMICAL GAS TREATMENT IN THE WORKING AREA
OF CLOSED WASTEWATER TREATMENT PLANTS
V. Yu. Belousova1, N. V. Kondakova2, S. N. Reznikova3, N. S. Serpokrilov2
1Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University (SPbPU), St. Petersburg, Russia; 2South-Russian State Polytechnic University (NPI) named after M.I. Platov, Novocherkassk, Russia; 3Don State Technical University, Rosvov-on-Don, Russia
The results of the study of gas emissions from blocked wastewater treatment plants are presented. During the experiment, high concentrations of sulfur dioxide were detected. The analysis of methods for reducing the concentration of pollutants in the air of the working area of the aeration station was carried out. It is proposed to use a biochemical purification using a biofilter with a load of bark and biohumus. A model of the installation was constructed. To determine the technological parameters of the biofilter considered different types of combinations (height, moisture, particle size) of the carrier biomass and supporting layer of gravel, the effective processing time of the gas mixture. A decrease in sulfur dioxide, hydrogen sulfide, and formaldehyde was found. Additional advantages of the applied biologically active filter material are given.
Keywords: biochemical purification of gases, the air of the working area, sulphur dioxide, waste water, biofilter, bark, blocked sewage treatment plant.
В современном мире ввиду плотной городской застройки и из соображений экологической безопасности применяют очистные сооружения закрытого типа. Что позволяет сокращать размер санитарно-защитной зоны при близком расположении жилых кварталов. Согласно [1] размер санитарно-защитной зоны от очистных сооружений поверхностного стока открытого типа до жилой территории следует принимать 100 м, закрытого типа - 50 м.
В строительных нормах [2] очистные сооружения закрытого типа определены как подземные в герметичном корпусе. На практике такие сооружения могут возвышаться над поверхностью земли.
Для исследований были выбраны очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод, обслуживающие жилой микрорайон «Суворовский» в северной части города Ростов-на-Дону [3].
Технологическая схема канализационных очистных сооружений «Суворовские» (далее - КОС) состоит из следующих частей: блок механической очистки; блок биологической очистки с удалением соединений азота; узел биолого - химического удаления фосфатов; блок доочистки; блок обеззараживания; блок обработки осадков, выполненных формате единого комплекса [4-6].
В ходе наблюдений за работой сооружений было выявлено превышение диоксида серы SO2 > 20,0 мг/м3, при этом ПД^2 в рабочей зоне составляет 10 мг/м3 [7]. О чём также наглядно свидетельствовали погибшие растения на клумбах, спроектированных над действующими аппаратами и резервуарами (рис. 1а, 1б).
Такие показатели являются условием очистки газовоздушной среды для снижения негативного влияния на здоровье работающего персонала и конструкцию самого здания очистной станции (рис. 2а, 2б).
Инженерно-строительный вестник Прикаспия
Для уменьшения концентрации Б02 в воздухе рабочей зоны КОС была разработана система очистки воздуха на основе биохимических процессов, важным элементом которой является биофильтр (рис. 3.).
В нижнюю часть корпуса через отверстия поступает из аэротенка загрязненная газовоздушная смесь, проходит через сорбционный материал, размещенный на поддерживающем слое из синтетических волокон. Отвод очищенного газа осуществлялся через выходной патрубок в верхней части установки. Опытная установка закрытого типа в связи с тем, что источник выделения загрязняющих веществ в воздух рабочей зоны не организован. Забор газовоздушной смеси осуществлялся над водной поверхностью очистного сооружения.
а) б)
Рис. 1а, 1б. Общий вид рабочей зоны перекрытых КОС «Суворовские»
а) б)
Рис. 2а, 2б. Коррозийные металлические конструкции в рабочей зоне перекрытых КОС «Суворовские»
Биологическая очистка в биофильтре происходит аналогично природным почвенным процессам следующим образом: под действием аэробных групп тионовых и серобактерий протекает окислительная реакция соединений серы.
- - *\*\ Ч
Рис. 3. Общий вид модели биофильтра
Тионовые бактерии относятся к роду ТЫоЬасШш. Отличительной чертой ТЫоЬасШш deшtrШcans является их способность развиваться в анаэробных условиях, используя кислород нитратов для окисления серы и тиосульфата [8]. Род бактерий Hyphomicrobium участвует в цикле превращения S-метилсоединения - диметилсульфид, диметилсульфоксид, диметилсульфон [9-10].
В анаэробных зонах биологическое окисление сероводорода и серы осуществляется фото-синтезирующими бактериями в процессе анок-сигенного фотосинтеза:
+ Ш2 ^ СН2О + Н2О + 2S (1)
Образующаяся сера окисляется в серную кислоту:
2S + СО2 + 7Н2О ^ СН2О + 2H2S04 + 4Н2 (2)
Важными преимуществами предлагаемого способа обезвреживания газовых выделений от очистных сооружений сточных вод являются несколько аспектов:
1. Полученная дренажная вода из биофильтра может быть нейтрализована в аппарате очистки сточной воды, над которой установлен сам биофильтр. Сток органических веществ, таким образом, значительно уменьшен.
2. Так как в биофильтре используется штамм Hyphomicrobium, то допускается производить очистку газов при нейтральном рН.
Первый этап эксперимента с использованием смоделированного биофильтра проходил с разными интервалами времени: 10 минут, 30 минут (рис. 4).
Анализ замеров показал, что в каждый интервал заданного времени происходило снижение концентрации SO2. ПД^2 в рабочей зоне над очистными сооруженими (менее 10,0 мг/м3) были достигнуты через 40 минут от начала очистки газа в биофильтре.
Второй этап эксперимента (с 04.08.2020г. по 24.10.2020 г.) по определению технологических
Научно-технический журнал.
параметров загрузки биофильтра проводили в условиях работающих КОС «Суворовские» в течение определённого промежутка времени с варьированием высоты, крупности, типа и способа эксплуатации (без увлажнения и с увлажнением) загрузки (сухой, сухой в смеси с биогумусом, влажной в смеси с биогумусом). Время пребывания газов в биофильтре было принято 30 минут, как обеспечивающее нормативные показатели очистки воздуха в рабочей зоне (рис. 5-6).
Рис. 4. Зависимость концентрации газов от времени обработки в биофильтре
В модели биофильтра использовались смесь фракционированной загрузки из коры («маленькая кора» 10-20 мм и «большая кора» 22-40 мм и биогумуса без увлажнения («сухой») и с увлажнением («влажный»)), от которой степень очистки выделяющихся газов в процессе биологической обработки сточных вод выше.
д Iт• проведения исследования
Рис. 5. Показатели очистки газов от диоксида серы в биофильтре
По анализу результатов становится ясно, что при загрузке биофильтра носителем с биомассой из коры лиственницы размером фракций 40-80 мм, её высотой 20, 40, 60 см и поддерживающим слоем 10 см из щебня фракцией 20-40 мм
наблюдается снижение содержания SO2 и ШШ ниже ПДК рабочей зоны. При этом на увлажненной загрузке с корой в 60 см остаточные концентрации газов меньше, чем на сухой.
Рис. 6. Показатели очистки газов от формальдегида в биофильтре
Как видно из графиков: остаточные концентрации газов на фракциях «маленькой коры» ниже, чем на «большой коре» независимо от первоначального увлажнения. Таким образом, можно сделать вывод, что производственные установки биофильтров следует загружать фракционированной загрузкой из коры размером 10-20 мм.
Отмеченные закономерности снижения диоксида серы и формальдегида фракционированной загрузкой из коры сохраняются и при удалении сероводорода (рис. 7).
27.03.2020 L9.09.2020 10.10.2020 24.10.2020 дата проведения исследования
Рис. 7. Показатели очистки газов от сероводорода в биофильтре
Таким образом, из приведённых выше экспериментальных данных к преимуществам применённого биологически активного фильтрующего материала можно отнести:
• достижения нормативов по диоксиду серы, формальдегиду и сероводороду;
• отсутствие образование отходов, требующих специальной обработки;
• способность биомассы через какой-то промежуток времени подвергаться компостированию вместе с фильтрующим материалом;
• возможность к широкому промышленному внедрению на распространяющихся повсеместно локальных очистных сооружениях сточных вод
; .cV\ Инженерно-строительный вестник Прикаспия
Список литературы
1. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы: СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов (утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 25 сентября 2007 г. N 74).
2. Строительные нормы: СН 496-77. Временная инструкция по проектированию сооружений для очистки поверхностных сточных вод, 1978.
3. Коммунальная энерго-сервисная компания. URL: http://keskvodokanal.ru/projects/g-rostov-na-donu-suvorovskie-ochist-nye (дата обращения 20.04.2017)
4. Серпокрылов Н.С. Фитоиндикаторы выделения газов в рабочей зоне эксплуатации перекрытых очистных сооружений сточных вод [Текст]/ Н.С. Серпокрылов, Н.В. Кондакова, Ю.А. Гаврилина//Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительные технологии: сб. статей.- Самара, 2019.
5. Кондакова Н.В. Исследование влияния абиотических факторов на состав воздуха рабочей зоны перекрытых очистных сооружений / Н.В. Кондакова, Ю.А.Гаврилина //Актуальные проблемы строительства, ЖКХ и техносферной безопасности: материалы V Всероссийской научно-технической конференции молодых исследователей (с международным участием), Вол-гогр. гос. техн. ун-т. - Волгоград : ВолгГТУ, 2018. - C 130-132.
6. Серпокрылов Н.С. К вопросу об очистке газовых выбросов перекрытых очистных сооружений сточных вод/ Н.С. Серпокрылов, В. Ю. Борисова, Н.В. Кондакова // Технологии очистки воды «ТЕХН0В0Д-2017»: материалы Хюбилейной Межд. науч. - практ. конф.; г. Астрахань, 5-6 октября 2017г. / Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т. (НПИ) имени М.И. Платова - Новочеркасск: Лик, 2017.- С 205-209.
7. ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» (с изменениями на 29 июня 2017 года).
8. Кузнецов А. Е. Научные основы экобиотехнологии/ А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова.- М: Мир, 2006.
9. Троценко Ю. А. Аэробные метилобактерии / Ю.А. Троценко, Н.В. Доронина, М. Л. Торгонская. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2010. - 325 с.
10. Ковадло А. С. Выделение и характеристика бактерий рода Hyphomicrobium из оз. Байкал // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о Земле» . - 2009. - №Том 1, № 1. - С. 75-83.
© В. Ю. Белоусова, Н. В. Кондакова, С. Н. Резникова, Н. С. Серпокрылов
Ссылка для цитирования:
Белоусова В. Ю., Кондакова Н. В., Резникова С. Н., Серпокрылов Н. С.. Экспериментальные исследования биохимической очистки газов в рабочей зоне перекрытых очистных сооружений сточных вод// Инженерно-строительный вестник Прика-спия : научно-технический журнал / Астраханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань : ГАОУ АО ВО «АГАСУ», 2021. № 2 (36). С. 25-28.
УДК 504.064.2.001.18, 519.816
DOI 10.52684/2312-3702-2021-36-2-28-33
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ МОБИЛЬНЫХ ПОСТОВ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА КАЧЕСТВОМ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Н. М. Рашевский, Н. П. Садовникова, Т. В. Ерещенко, М. А. Куликов
Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград, Россия
Рассматриваются проблемы загрязнения атмосферы и контроля качества атмосферного воздуха. Исследование направлено на обоснование метода формирования плана наблюдений загрязнения атмосферного воздуха с помощью мобильных лабораторий. Особенностью предложенного метода является использование системы поддержки принятия решений для организации рационального размещения и работы лабораторий. Проводится расчет выбранного в качестве оценки загрязнения суммарного санитарно-гигиенического критерия - индекса загрязнения атмосферы. Оценивается количественная характеристика участков для разных градостроительных зон. Рассматривается реализация задачи принятия решений с помощью метода анализа сетей. В ходе исследования изучены параметры городской и окружающей среды, влияющие на оценку качества атмосферного воздуха, сформирована сетевая структура взаимовлияния этих параметров. Ключевые слова: качество воздуха, принятие решений, метод анализа сетей, экологический мониторинг, ранжирование.
FORMULATION OF THE DECISION-MAKING PROBLEM FOR MANAGEMENT
OF MOBILE AIR QUALITY MONITORING STATIONS
N. M. Rashevskiy, N. P. Sadovnikova, Т. V. Yereshchenko, M. A. ^likov
Volgograd State Technical University, Volgograd, Russia
The problems of air pollution and air quality monitoring are considered. The study is aimed at substantiating the method of forming a plan for observing atmospheric air pollution using mobile laboratories. A feature of the proposed method is the use of a decision support system for the rational arrangement and operation of laboratories. combined sanitary and hygienic criterion selected to assess of pollution is calculated. The quantitative characteristics of land plots for different urban planning zones are estimated. The implementation of the decision-making problem using the network analysis method is considered. In the course of the study, the parameters of the urban and natural environments that affect the assessment of the atmospheric air quality were studied, a network structure of the mutual influence of these parameters was formed. Keywords: air quality, decision making, network analysis method, environmental monitoring, ranking.
Введение нение атмосферы растет. Колоссальное влияние
В настоящее время изменения показателей на воздух в городе оказывают такие источники, атмосферного воздуха показывает, что загряз- как свалки промышленных и бытовых отходов,
