CC BY
213
ЦНИИПГРАД, 1979.
7. Железняк О., Мурашова С., Дейкун В. Идентичность в пространстве современной культуры. Знаки места. Формы городской идентификации // Современная архитектура. 2012. № 3. С. 138-143.
8. Жердева О.В. Роль маркетинга в идентификации терри-
торий [Электронный ресурс]. URL: http://www. mav-riz.ru/articles/ 2006/2/4071 .html
9. Железняк О. Виртуальные симуляции и/или реалии материального мира. Диплом 2012 // Проект Байкал. 2012. № 3334. С. 42-57.
УДК 628.3
К ВОПРОСУ УДАЛЕНИЯ ФОСФАТОВ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД
© А.Ф. Колова1, Т.Я. Пазенко2, Е.М. Чудинова3
Сибирский федеральный университет,
Инженерно-строительный институт,
660041, Россия, г. Красноярск, пр. Свободный, 82.
Исследована целесообразность применения реагентного метода для удаления фосфатов из городских сточных вод. Проверена эффективность введения разных типов и доз реагентов в различные точки технологической схемы (в осветленную воду, в распределительную чашу вторичных отстойников, в сточную воду после биологической очистки). Установлено влияние добавок реагентов на седиментационные и водоотдающие свойства ила. Наилучшие результаты получены при введении хлорного железа в дозе 12 мг/л на стадии доочистки (эксперимент проводился на натурных стоках канализационных очистных сооружений г. Красноярска). Ил. 3. Табл. 2. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: городские сточные воды; эвтрофикация; биогенные элементы; азот; фосфор; дефосфота-ция; коагулянты; биологическая очистка; седиментационные свойства активного ила; водоотдающие свойства ила.
TO THE PROBLEM OF PHOSPHATE REMOVAL FROM SEWAGE A.F. Kolova, T.Ya. Pazenko, EM Chudinova
Siberian Federal University,
Construction Engineering Institute,
82 Svobodny pr., Krasnoyarsk, 660041, Russia.
The advisability of using a reagent method in order to remove phosphates from urban sewage is studied. The efficiency of introducing various types and dosage of reagents at different points of the technological scheme (in clarified water, in the distribution basin of the final clarifier, in sewage after biological treatment) is checked. The effect of reagent additives on the sedimentation character and water producing properties of sludge is determined. The best results have been obtained under the introduction of ferric chloride in a dose of 12mg/l at the stage of post-treatment (the experiment was carried out on real sewage of Krasnoyarsk wastewater treatment plants). 3 figures. 2 tables. 5 sources.
Key words: urban sewage; eutrophication; biogenic elements; nitrogen; phosphorus; dephosphatation; coagulants; biological treatment; sedimentation properties of activated sludge; water producing properties of sludge.
В настоящее время одной из основных проблем биологической очистки сточных вод является глубокое удаление азота и фосфора, которые являются биогенными элементами. Попадая в водоёмы, биогенные элементы способствуют развитию условий, угнетающих отдельные виды гидробионтов, а в некоторых случаях вызывают их гибель. Поступление в водоёмы большого количества минеральных форм азота и фосфора является основной причиной эвтрофирова-ния - накопления питательных вещества, происходя-
щего в результате увеличения продуктивности водных сообществ и отставании процессов разложения. При этом наблюдается «цветение» водоёмов, затрудняющее очистку воды (забиваются фильтры). В период цветения в водоёмах повышается рН, снижается содержание растворённого кислорода, что приводит к ухудшению качества питьевой воды, происходит замор рыб. Кроме того, обнаруживаются ядовитые продукты жизнедеятельности цианобактерий, которые выделяют высокомолекулярные вещества - ДВ-
1Колова Алевтина Фаизовна, кандидат химических наук, доцент кафедры инженерных систем, зданий и сооружений, тел.: 89504257337, e-mail: alevtina.kolova@yandex.ru
Kolova Alevtina, Candidate of Chemistry, Associate Professor of the Department of Engineering Systems of Buildings and Structures, tel.: 89504257337, e-mail: alevtina. kolova@yandex.ru
2Пазенко Татьяна Яковлевна, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерных систем, зданий и сооружений, тел.: 89069737450, e-mail: pazenkotat@yandex.ru
Pazenko Tatyana, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Engineering Systems of Buildings and Structures, tel.: 89069737450, e-mail: pazenkotat@yandex.ru
3Чудинова Екатерина Михайловна, магистрант, тел.: 89029169879 e-mail: pazenkotat@yandex.ru Chudinova Ekaterina, Graduate student, tel.: 89029169879, e-mail: pazenkotat@yandex.ru
молекулы («дьявольские пули»). При попадании в организм человека они вызывают нарушение обмена веществ, снижение иммунитета. В период цветения цианобактерии продуцируют нейротоксины, вызывающие заболевания центральной нервной системы, и гепатоксины, поражающие печень. В период массовой гибели цианобактерий (в результате достижения предельной интенсивности) в водоёмах возрастает содержание фенолов.
Аммонийный азот токсичен для рыб, при его взаимодействии с хлором образуются хлорамины - токсичные и мутагенные соединения. Нитраты, попадая в желудочно-кишечный тракт с питьевой водой, восстанавливаются в нитриты, которые при всасывании в кровь окисляют гемоглобин, нарушается снабжение тканей кислородом, развивается гипоксия у человека и рыб.
Фосфаты малотоксичны (летальная концентрация для дафний 2 мг/л). Однако именно фосфатам принадлежит решающая роль в возникновении цветения водоёмов [1].
Всё перечисленное обуславливает повышенные требования к обеспечению удаления из воды биогенных элементов.
Методология удаления фосфора из сточных вод основывается на развитии двух направлений: биологического и физико-химического [2]. Наиболее характерный метод удаления фосфатов основан на культивировании фосфат-аккумулирующих организмов (ФАО). Это достигается сочетанием в биологических реакторах аэробных и анаэробных условий.
Механизм работы ФАО следующий: в анаэробной зоне ФАО накапливают летучие жирные кислоты (ЛЖК) как источник углерода в форме ро!у-в-гидроксибутирата (ПГБ). Для этого процесса необходима энергия. Источниками энергии являются полифосфатные связи. При этом происходит гидролиз накопленных полифосфатов, высвобождение фосфора в раствор и потребление ЛЖК. Так как ФАО являются аэробами, в анаэробной зоне они не способны усваивать ЛЖК. Накопленный запас органических веществ потребляется ими в аэробной зоне. При этом происходит рост клеток и аккумулирование фосфатов.
Для процесса биологического удаления фосфора необходимы:
- анаэробная зона с легкоокисляемым субстратом в форме ЛЖК;
- последующая аэробная или аноксидная зона;
- рецикл обогащенных фосфатами ФАО в анаэробную зону.
Как показывает практика водоочистки, этот метод оказывается малоэффективным в случае низкого содержания органических веществ (как растворенных, так и находящихся во взвешенном состоянии различной степени дисперсности) в исходных сточных водах. При высоких значениях нитратов это усложняет процесс получения ЛЖК в необходимом количестве, так как микроорганизмы, осуществляющие денитрифика-цию и дефосфотизацию, проявляют конкуренцию за обладание ЛЖК.
Поэтому на сегодняшний день реагентный метод дефосфотизации остается актуальным, особенно при необходимости обработки больших объемов сточных вод. Он является нормативным, рекомендован к применению [3, 4]. В качестве коагулирующих агентов используют соли алюминия, железа и известь.
В лаборатории кафедры инженерных систем зданий и сооружений Инженерно-строительного института СФУ были проведены исследования по эффективности применения реагентного удаления фосфатов из городских сточных вод. Исследования проводились на натурной воде правобережных канализационных очистных сооружений г. Красноярска (ПОС). Производительность ПОС в настоящий момент составляет примерно 200 тыс. м3 в сутки.
Технологическая схема ПОС включает решетки, песколовки горизонтальные с круговым движением воды, преаэраторы, первичные радиальные отстойники, аэротенки, вторичные радиальные отстойники, третичные радиальные отстойники, обеззараживание УФ-облучением. Проектом предполагалось использовать третичные отстойники в качестве контактных резервуаров. В настоящее время они исключены из схемы очистки. Осадок первичных отстойников и избыточный активный ил обезвоживаются на иловых площадках. В стадии пуска находится цех механического обезвоживания смеси осадка и ила на центрифугах (декантерах).
Была исследована эффективность введения различных типов и доз реагентов в осветленную сточную воду (первый вариант); на стадии биологической очистки (реагент вводился в распределительную чашу вторичных отстойников - второй вариант) и на стадии доочистки (в биологически очищенную сточную воду -третий вариант). Коагулянты вводили в виде растворов, содержащих 1 мг металла в одном миллилитре воды.
Технологическая схема очистки и точки ввода реагента по различным вариантам эксперимента приведены на рис. 1. Ввод избыточного ила в преаэратор, показанный на рисунке пунктирной линей, отображает существующую, но не действующую в настоящее время линию.
В первом варианте реагент вводили в осветленный сток, отобранный после первичных отстойников, и смешивали с возвратным илом, отобранным из иловой камеры вторичных отстойников. Пробу аэрировали в течение 2-х часов, затем отстаивали и в отстоянной воде определяли содержание фосфатов. Параллельно проводили эксперимент без ввода реагента. Количество добавляемого ила определяли по степени рециркуляции, рассчитанной по данным анализов внутри лабораторного контроля.
В качестве реагента использовали рекомендованный литературными данными сульфат железа в оптимальной дозе 18, 4 мг/л [4].
Так как при введении реагента в осветленную воду могут удаляться органические загрязнения, определяли их содержание по показателю перманганатной окисляемости (ПО) [5].
Рис. 1. Технологическая схема очистки городских сточных вод
Известно, что введение реагентов может оказать существенное влияние на седиментационные свойства активного ила [2]. Поэтому во время отстаивания определяли иловый индекс по стандартной методике [5]. Результаты эксперимента представлены в табл. 1.
Как видно из приведенных данных, добавки Ре304 позволили снизить содержание фосфатов до 1,35 мг/л и положительно сказались на свойствах ила к осаждению. При этом содержание органических веществ осталось примерно на том же уровне.
Во втором варианте раствор коагулянта вводили в иловую смесь, отобранную из распределительной
Эффективность ввода реагента
чаши вторичных отстойников, тщательно перемешивали, отстаивали в течение 2-х часов и в осветленной воде определяли содержание фосфатов.
Были исследованы три различных вида реагента: сульфат железа (РеБ04), хлорид железа (реО!3), а также один из наиболее популярных в настоящее время коагулянтов - полиоксихлорид алюминия (ПОХА). Дозы подбирались путем увеличения или уменьшения от рекомендованных в СП32.13330.2012 [4]. Параллельно снимали кривые осаждения ила. Результаты эксперимента представлены в табл. 2 и на рис. 2-4.
Таблица 1
в осветленную сточную воду
Показатель Содержание фосфатов (по Р04-3), мг/л Перманганатная окисляемость, мг О2/л Иловый индекс ¡¡, см3/г
Исходная (осветленная) вода 4,63 20,0 -
Сточная вода после биологической очистки без добавки РеБ04 2,65 8,0 80
с добавкой РеБ04 1,35 9,2 65
Таблица 2
Влияние типа, дозы коагулянта и точки ввода на эффективность удаления фосфатов
Доза реагента, мг металла/л Точка ввода реагента
распределительная чаша вторичных отстойников (второй вариант) сточная вода после вторичных отстойников (третий вариант)
Содержание фосфатов, мг РО4-з/л
0* 6,2 8,4 8,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0
ПОХА РеБ04 РеО!3 А12(в04)3 ОХА (А!/О!=1,74) ОХА (А!/О!=1,83) ПОХА РеО!3
1 5,5 7,6 7,9
2 4,6
3 6,4 7,0 1,0 4,6 2,6 2,7
4 5,4
5 5,7 5,0 2,8 1,3 5,4
6 5,0 4,0
7 3,6 3,6
8 2,0 3,4 3,4 2,2 2,0
10 5,0 5,5 2,52
12 5,0 2,0 0,5
14 4,8 2,05
15 1,5
*Холостой опыт, без добавки коагулянтов.
60 90 120
время осаждения, мин.
Рис. 2. Кривые осаждения ила, обработанного ПОХА (II очередь, иловая камера)
60 90 120
время осаждения, мин.
Рис. 3. Кривые осаждения ила, обработанного Ре804 (I очередь, распределительная чаша вторичных
отстойников)
30 60 90
время осаждения, мин.
Рис. 4. Кривые осаждения ила, обработанного РеС1з (I очередь, распределительная чаша вторичных
отстойников)
В третьем варианте реагент вводили в биологически очищенную сточную воду, отобранную после вторичных отстойников. В качестве коагулирующих агентов были использованы: сульфат алюминия, окси-хлорид алюминия (с соотношением А!/О!=1,74 и А!/О!=1,83), полиоксихлорид алюминия и хлорное железо. Дозы коагулянтов подбирали аналогично предыдущему варианту. Результаты экспериментов при вводе реагентов в распределительную чашу вторичных отстойников и в осветленную сточную воду после вторичных отстойников представлены в табл. 2.
Влияние ввода реагентов на седиментационные свойства ила. Кривые осаждения ила при использовании разных типов и доз коагулянта приведены на рис. 2-4. Как видно из представленных в табл. 2 данных, наиболее глубокого удаления фосфатов (0,5 мг/л) удалось достичь при введении хлорного железа в дозе 12 мг/л.
Характер кривых осаждения ила говорит о том, что влияние добавок коагулянтов на седиментацион-ные свойства ила не всегда носит положительный характер, как утверждают литературные источники. Добавки ПОХА снижают скорость осаждения ила, а добавки железосодержащих реагентов (РеО!3 и РеБ04) практически не оказывают влияния.
Влияние добавок реагентов на водоотдающие свойства активного ила. Введение реагентов в
осветленную сточную воду и в иловую смесь может оказать влияние на водоотдающие свойства активного ила. Поскольку на ПОС г. Красноярска в стадии запуска находится цех механического обезвоживания (ЦМО) на центрифугах, в качестве критерия водоот-дающих свойств был выбран индекс центрифугирования, который определяли при введении РеО!3 в оптимальной дозе (12 мг/л) на лабораторной центрифуге марки ЦЛМН-10-01 при числе оборотов N=1000 об/мин и времени центрифугирования 4 мин.
Индекс центрифугирования для осадка без добавок железа составил 1ц=37,9, а с добавками - 1ц=47,3, то есть водоотдающие свойства осадка при введении реагента не улучшились.
На основании проведенных исследований было сделано заключение, что наиболее целесообразно вводить реагент на стадии третичной очистки (в сточную воду после вторичных отстойников), так как в этом случае не будет негативного воздействия реагента на окислительные свойства ила. В пользу этого решения свидетельствует и тот факт, что положительные стороны введения реагента в осветленную воду и в распределительную чашу вторичных отстойников (а именно, улучшение седиментационных и водоотдаю-щих свойств ила) экспериментом не подтвердились.
Из опробованных коагулянтов наиболее эффективным оказался хлорид железа в дозе 12 мг/л.
Библиографический список
Технологические и биохимические процессы вод на сооружениях с аэротенками. М.:
1. Жмур Н.С очистки сточных АКВАРОС, 2003. 512 с.
2. Серпокрылов Н.С., Вильсон Е.В., Гетманцев С.В., Мароч-кин А.А., Экология очистки сточных вод физико-химическими методами. М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2009. 264 с.
3. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Гостроя СССР,1986. 72 с.
4. СП32.13330.2012. Канализация. Наружные сети и соору-
жения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85 [Электронный ресурс]. Режим доступа: Мр^осБ.стМ.Ш/УоситепМ 200094155 5. Методика технологического контроля работы очистных сооружений городской канализации; утв. Министерством жилищно-коммунального хозяйства РСФСР. 3-е изд., пере-раб. и доп. М.: Стройиздат, 1977. [Электронный ресурс]. Режим доступа: Ь|Мр://пдНЬ.ги/Ьоок_ую\«.]8р?^п=017947& раде=302&^>гт^=^ее
УДК 711.7
ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕРЕВОЗОК ПАССАЖИРОВ ТРАНСПОРТОМ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ
© М.А. Матвеева1, Т.С. Ковалева2, М.И. Шаров3
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Градостроительные аспекты развития городских территорий должны рассматриваться в контексте не только обеспечения качества и привлекательности жизни, но и вопросов комплексной безопасности. Представлен подход к оценке безопасности пассажирских перевозок с использованием данных СРБ/ГЛОНАСС. Ил. 4. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: транспортная планировка городов; урбанизированные территории; качество обслуживания пассажиров; безопасность перевозок.
1Матвеева Мария Александровна, магистрант, тел.: 89500659466, e-mail: maria-matveeva@list.ru Matveeva Maria, Graduate student, tel.: 89500659466, e-mail: maria-matveeva@list.ru
2Ковалева Татьяна Сергеевна, магистрант, тел.: 89501326669, e-mail: deva.8@mail.ru Kovaleva Tatyana, Graduate student, tel.: 89501326669, e-mail: deva.8@mail.ru
3Шаров Максим Игоревич, кандидат технических наук, доцент кафедры менеджмента и логистики на транспорте, 89148868118, e-mail: sharov.maksim@gmail.com Sharov Maxim, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Transport Management and Logistics, tel. 89148868118, e-mail: sharov.maksim@gmail.com
тел.:
