CC BY
81
Рис. 4. Общий вид образцов укатываемого бетона с применением зол-уноса и АГ
Таким образом, исследования многих зарубежных стран по применению композитных материалов (золы-уноса) в укатываемом бетоне и достигнутый нами результат положительного взаимодействия двух композитов (золы-уноса и асфальтобетонного гранулята) в
бетонной смеси, при котором сохраняются все свойства бетона в соответствии с требованиями ГОСТов, позволят применять ее при устройстве оснований и покрытий в Приангарье и на территории Республики Бурятия. Применение в укатываемом бетоне золы-уноса и асфальтобетонного гранулята на 25% удешевляет стоимость за счёт экономии энергоёмкости, что позволяет при одинаковых экономических показателях увеличить протяженность дорог, а также повысить их эксплуатационные характеристики. Согласно результатам, полученным при проведении лабораторных испытаний, при применении портландцемента М400, золы-уноса и асфальтобетонного гранулята в качестве заполнителя нами достигнут класс бетона В25 и прочность по морозостойкости F100.
Золы-уноса и асфальтобетонный гранулят в укатываемом бетоне снижают использование портландцемента на 20%, крупного и мелкого заполнителя на 49%.
Библиографический список
1. Брахрах Г.С., Лещицкая Т.П. Полужёсткие покрытия и перспективы их применения // Автомобильные дороги. М., 1975. №6. С. 12-13.
2. Долгорев А.В. Вторичные сырьвые ресурсы в производстве строительных материалов: справ. пособие. М.: Строй-издат, 1990. 446 с.
3. Коршунов В.И., Ланге Ю.Г. Асфальтобетон или цементобетон? // Автомобильные дороги. 1995. № 3-4. С. 9-11.
4. Маргайлик Е.И. Строительство дорожных покрытий, площадок и магистралей из укатываемых бетонов // (www.nestor.minsk.by).
5. Маргайлик Е.И. Укатываемый цементобетон - эффективный строительный материал // (www.nestor.minsk.by).
6. Методические рекомендации по восстановлению асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог способами холодной регенирации / ОДМД: Мин-во
ГП
трансп. РФ, Гос. служба дор. хоз-ва (Росавтодор). М «Информавтодор», 2002. 56 с.
7. Самойлова Л.И. Применение тощего бетона в основании дорожной одежды // Сб. научно-исследовательских работ Владимирского государственного университета. Владимир, 2001. С. 20-24.
8. Юмашев В.М., Басурманова И.В. Бетонные покрытия с ранним открытием движения // Автомобильные дороги. М., 1995. № 12. С. 16-17.
9. Ярмолинская Н.И., Лазарева Т.Л. Использование отходов теплоэнергетической промышленности Дальнего Востока в технологии строительных материалов: учеб. пособие. Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2000. 96 с.
10. M. Rafalowski. Fly Ach Facts for Highway Engineers // Federal Highway Administration 400 7th Street, SW Washington, DC 20590. 2003.
УДК 628.356.1
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СТАНЦИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ г. САЯНСКА
1 9 Я
В.Д.Казаков1, Н.Д.Пельменёва2, В.Д.Можаев3
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
По ряду санитарно-химических показателей к очистке бытовых сточных вод предъявляются жесткие требования, связанные с выпуском этих вод в соответствующий тип водоема. Поступление биогенных элементов в водные объекты приводит к нарушению процессов саморегуляции биоценоза. В статье приведен анализ работы канализационных очистных сооружений промышленного города, расположенного в Иркутской области. На основании изучения показателей технологического регламента КОС и отдельных данных аналитической лаборатории опре-
1Казаков Вячеслав Дмитриевич, кандидат физико-математических наук, проректор по экономике, тел.: (3952) 405400, e-mail: kazakov@istu.edu
Kazakov Vyacheslav, Candidate of Phisico-Mathematical sciences, Pro-Rector for Economics, tel.: (3952) 405400, e-mail: ka-zakov@istu.edu
2Пельменёва Наталья Дмитриевна, доцент, декан факультета среднего профессионального образования, тел.: (3952) 405852, e-mail: pel@istu.edu
Pelmeneva Natalya, Associate Professor, Dean of the Faculty of Secondary Vocational Education, tel.: (3952) 405852, e-mail: pel@istu.edu
Можаев Василий Дмитриевич, аспирант, тел.: 89021781457, e-mail: MozhaevVaHa@yandex.ru Mozhaev Vasily, Postgraduate, tel.: 89021781457, e-mail: MozhaevVaHa@yandex.ru
делена сбалансированность состава очищаемых сточных вод по содержанию углерода, азота и фосфора, а также дана оценка эффективности работы основных сооружений станции биологической очистки. Ил. 2. Табл. 1. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: очистка сточных вод; аэротенк; система аэрации; санитарно-химические показатели.
EFFICIENCY ASSESSMENT OF THE STATION OF BIOLOGICAL TREATMENT OF SAYANSK SEWAGE
TREATMENT FACILITIES
V.D. Kazakov, N.D. Pelmeneva, V.D. Mozhaev
National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
Residential sewage treatment by a number of sanitary and chemical indicators should meet strict requirements associated with the release of these wastewaters into the corresponding type of a water reservoir. The entrance of biogenous elements in water bodies results in the disruption of biocenosis self-regulation processes. The article presents the analysis of the operation of wastewater treatment plants of the industrial city located in the Irkutsk region. Based on the study of indicators of the process regulation of sewage treatment facilities and specific data of the analytical laboratory the authors determine the composition balance of treated wastewater by the content of carbon, nitrogen and phosphorus. The assessment of the operation efficiency of the main facilities of the biological treatment plant is given as well. 2 figures. 1 table. 3 sources.
Key words: wastewater treatment; aerotank; aeration system; sanitary and chemical indicators.
Повышение эффективности функционирования очистных сооружений малых и средних городов России является одним из важнейших факторов улучшения состояния окружающей среды, защиты природных водоемов от загрязнений вредными веществами антропогенного происхождения.
Важное значение в работе очистных сооружений имеет принятый технологический регламент, устанавливающий график аналитического контроля работы отдельных сооружений и обеспечивающий их оптимальную эксплуатацию. Оценка эффективности работы КОС проводилась на примере работы очистных сооружений города Саянска, введенных в эксплуатацию в 1977 году с проектной мощностью 34 000 м /сут. Метод очистки основан на удалении из сточной воды минеральных и органических загрязнений на сооружениях механической и биологической очистки с последующей очисткой на барабанных фильтрах и обеззараживании очищенных стоков. Выпуск очищенной воды производится в реку Оку, относящуюся к водоемам, имеющим рыбохозяйственное назначение. Технологическая схема очистки сточных вод включает в себя следующие сооружения: механическая очистка -здание решеток, песколовки, первичные отстойники; биологическая очистка - аэротенки, вторичные отстойники, резервуар очищенных сточных вод; до-очистка сточных вод - барабанные сетки, ершовые фильтры, барбатер; обеззараживание сточных вод -смеситель, контактный резервуар; обработка осадка -илоуплотнитель, иловые карты; вспомогательные сооружения - блок воздуходувной насосной станции, канализационная насосная станция, насосная станция на блоке доочистки, насосная сырого осадка, лаборатория, склад гипохлорида натрия.
Предварительное изучение данных аналитической лаборатории показало, что одним из слабых мест в технологическом процессе очистки являются сооружения биологической очистки сточных вод. Процесс биохимической очистки с использованием активного ила происходит в аэротенках-вытеснителях коридорного типа. Данные сооружения выполнены по типово-
му проекту 902-2-49 «Аэротенки четырехкоридорные, тип А-4-6,0-4,4». Каждый аэротенк имеет две секции по четыре коридора длиной 72 м, шириной 6 м, рабочей глубиной 4,4 м. Объем одной секции аэротенка 6960 м3, пропускная способность секции 1580 м3/ч. Сточные воды поступают по трубопроводу диаметром 1500 мм в верхний канал, затем через щитовой затвор с размерами 800x1000 мм - во второй коридор аэротенка, где смешиваются с активным илом, поступающим из регенератора, занимающего первый коридор аэротенка. Осветленная вода через распределительный канал отводится во вторичные отстойники для разделения иловой смеси.
В настоящее время применяется схема с 25% регенерацией активного ила. Конструкция аэротенков предполагает и 50% регенерацию, при которой сточная вода по среднему каналу поступает в нижний канал и через щитовой затвор размером 800х1000 мм -в третий коридор аэротенка. Первый и второй коридоры при такой схеме являются регенераторами активного ила. Ил и в том и другом случае подается в начало первого коридора каждой секции по трубопроводу диаметром 530 мм.
Схемы движения сточных вод соответствуют конструкции аэротенков-вытеснителей. А именно, аэро-тенки имеют сосредоточенный впуск и выпуск сточных вод, при этом более ранняя порция жидкости, поступающей в аэротенк, вытесняется более поздней. Однако для благоприятного процесса вытеснения необходимо либо соотношение длины коридора к ширине >30, либо применение продольного секционирования. Ни первое, ни второе условие на биологических сооружениях г. Саянска не выполнено, поэтому есть вероятность продольного перемешивания ранее поступивших порций жидкости с более поздними, в результате чего нарушается принцип режима идеального вытеснения. Продольное перемешивание в частности может происходить из-за колебания расхода сточной жидкости, поступающей на очистку, сравнительно медленной скорости продольного движения иловой
смеси и неравномерной интенсивности аэрации иловой смеси вдоль стены аэротенка.
Сжатый воздух в аэротенки подается по магистральному трубопроводу диаметром 426 мм, затем распределяется по секциям и коридорам разводящими воздуховодами диаметром от 426 до 219 мм и стояками. От разводящей сети воздух подается к каждому ряду перфорированных труб диаметром 89 мм, проложенных по днищу коридоров аэротенка. На стояках установлены задвижки, позволяющие регулировать подачу воздуха и отключать участки перфорированных труб, обслуживаемых конкретными стояками. Объём подаваемого воздуха изменяется по длине сооружения и зависит от количества стояков и рядов перфорированных труб в коридорах аэротенка, что также является особенностью размещения систем аэрации в аэротенках-вытеснителях. В аэротенке использована пристенная схема расположения аэраторов как наиболее экономичная (рис.1). При такой схеме аэрации вдоль стен аэротенка возникают поперечные циркулирующие потоки жидкости, которые способствуют постепенному перемешиванию компонентов очистки сточных вод [1]. Следовательно, воздух в контакте с иловой смесью и органическими загрязнениями может распределяться в поперечном сечении аэротенка за счет возникшей циркуляции. Такой режим гидродинамики не требует расположения аэраторов по всему днищу аэротенка. Поперечная циркуляция жидкости, складываясь с постепенным вытесне-
нием жидкости, образует в конечном итоге винтовое движение в коридоре аэротенка. Эффективность существующей системы аэрации наглядно показана на рис. 2.
От устойчивой работы аэротенков, строгого выполнения технологических регламентов во многом зависит эффективность и качество очистки стоков. В таблице приведены показатели основных параметров качества воды до и после очистки. Показатели качества очищенной воды свидетельствуют об удовлетворительном эффекте очистки сточных вод по БПК, ХПК и ВВ. Тем не менее, сооружения биологической очистки не обеспечивают в достаточной степени удаление биогенных веществ, поступление которых в водоем может способствовать процессам эвтрофикации водоема.
Продолжительный период аэрации сточных вод в аэротенках обеспечивает процессы нитрификации, при которых азот аммонийный последовательно окисляется до азота нитритного, а затем и до азота нитратного. Весь азот после биологической очистки представлен в форме нитратов, что говорит о глубоком процессе нитрификации. Аммонийный азот не полностью переходит в азот нитритный (значение на выходе с КОС больше значения ПДК), но в соответствии с литературными источниками [2,3] содержание аммонийного азота до 2 мг/л в очищенной воде также характеризует процесс нитрификации как эффективный, так как сложно обеспечить более низкие показатели.
Рис. 1. Пристенная схема размещения трубчатых аэраторов в аэротенке-вытеснителе
Это можно объяснить неудовлетворительным процессом аммонификации в системе канализации, т.е. находящиеся в сточной воде белковые соединения разлагаются с образованием аммонийного азота в анаэробных условиях (которые всегда присутствуют). По этой причине может наблюдаться увеличение азота аммонийного в осветленной воде, а также в очищенной. Этим объясняется постоянное наличие его в концентрации 1-2 мг/л в очищенных стоках, как бы хорошо ни протекал процесс нитрификации в аэротен-ках.
Азотный баланс очищенных и поступающих на биологическую очистку сточных вод составляет N
Ж/ —^ N-N02" —^ N-N03" —^ N21=12,05 мг/л при содержании аммонийного азота N-N44+ в неочищенном стоке 12,5 мг/л. Это означает, что потерь азота нет, а значит и не происходит процесс денитрифи-кации во вторичных отстойниках. Данный процесс чаще всего возникает при глубоком процессе нитрификации и неблагоприятно сказывается на очистке сточных вод, увеличивая вынос взвешенных веществ из данных сооружений. Следовательно, на очистных сооружениях г. Саянска такой проблемы нет.
На большинстве городских очистных сооружений нашей страны содержание фосфатов в сточной воде, поступающей на очистку, составляет от 5 до 10 мг/л. Значит, содержание фосфатов в исходной воде, поступающей на КОС г. Саянска, тоже находится в пределах этих значений (6 мг/л). Также по данным КОС городов РФ содержание фосфатов в очищенной воде
Показатели основных параметров
считается в норме при показателях 1,5-5,0 мг/л, обычная же норма составляет 1,4-9,0 мг/л [2]. Можно считать, что этот показатель в очищенной сточной воде г. Саянска, равный 6,0 мг/л, тоже в пределах нормы. Известно, что механическая очистка способна снизить содержание общего фосфора на 15%, традиционная биологическая очистка - на 30-50%, более глубокая очистка способствует удалению биогенных веществ на 90-95%. Однако на КОС г. Саянска снижения фосфатов после механической и традиционной биологической очистки не происходит. Следовательно, существующая технология очистки не обеспечивает удаления фосфатов, поэтому их содержание на выходе имеет высокое значение (6 мг/л). Это можно объяснить следующим:
1. На очистных сооружениях используется технология обезвоживания осадка на иловых площадках, т.е. практически весь удаленный биологическим способом фосфор, да и аммонийный азот попадают в надиловые воды, которые направляются во вторичные отстойники, а значит, возвращаются в очищаемые сточные воды. То есть, если снижение фосфора на сооружениях механической очистки на 15% и происходит, то оно тут же компенсируется надиловыми водами.
2. При удовлетворительной (умеренной) нитрификации удаление фосфатов фосфор-накапливающими бактериями обеспечивается на 50%. Однако на КОС г. Саянска за счет более продолжительной аэрации и других благоприятных условий происходит глубокий процесс нитрификации. Вследствие этого удаление
качества воды до и после очистки
№ п/п Наименование параметра Величины параметров в приемной камере в соответствии с аналитическим контролем Величины параметров на выпуске в водоем в соответствии с аналитическим контролем ПДК для водоемов РФ рыбохозяй-ственного водопользования, мг/л Эффективность очистки
1 БПК, мг/л 180 7,5 2,0 (10-40) Очистка эффективна
2 ХПК, мг/л 250 70,0 15 Очистка эффективна
3 Взвешенные в-ва, мг/л 220 7,0 0,75 Очистка эффективна
4 Азот нитритн., мг/л Нет данных 0,02-0,05 0,02 Очистка эффективна
5 Азот нитратн., мг/л Нет данных 10,0 9,0 Очистка эффективна
6 Азот аммонийн., мг/л 12,5 2,0 0,5 Очистка неэффективна
7 Фосфат-ионы, мг/л 6,0 6,0 2(по Р) 0,02-0,05 Очистка неэффективна
8 Сульфат-ионы, мг/л 250 250 100 Очистка неэффективна
9 Хлорид-ионы, мг/л 1000 1000 300 Очистка неэффективна
10 Общие колиформные бактерии, КОЕ/100 мл присутствие 500 100 Очистка неэффективна
11 Термотолерантные колиформные бактерии, КОЕ/100 мл присутствие 100 100 Очистка эффективна
фосфатов становится проблематичным и их содержание практически не уменьшается из-за отдачи клетками ила фосфатов в анаэробных условиях вторичных отстойников. Чем эффективнее процесс нитрификации в аэротенке, тем больше накапливается фосфатов в клетках бактерий и тем больше они его отдадут во вторичных отстойниках, повторно загрязняя воду.
Можно предположить, что будет происходить медленное, малоинтенсивное загрязнение р. Оки, так как вследствие неудовлетворительного удаления биогенных веществ поступающий аммонийный азот в р. Оку токсичен для рыб и требует на свое окисление большой объем воздуха. С другой стороны, фосфаты, хотя и мало токсичны, но именно они способствуют развитию цветения природных водоемов. Хотя известно [2], что достаточно удалить один из основных биогенных веществ (азот или фосфор) и процессы эвтрофикации водоема происходить не будут. При этом надо учесть, что р. Ока мощная и полноводная, что само по себе обеспечивает хорошие процессы самоочищения водоема и его соответствие нормативам рыбохозяйственного назначения.
Существующая проблема неэффективной очистки сточных вод КОС г. Саянска по биогенным веществам актуальна и требует решения. Удаление фосфатов и азота в процессе очистки можно обеспечить следующими известными технологическими приемами:
1. Сочетание аэробных и анаэробных зон в аэро-тенке - способ глубокого удаления фосфатов основан на способности фосфор-накапливающих бактерий в анаэробных условиях отдавать накопленный фосфор в окружающую воду, а в последующей аэробной стадии активно его потреблять, в результате чего во вторичные отстойники поступает очищенная вода без фосфатов и повторного загрязнения не происходит.
2. Удаление азота можно обеспечить сочетанием аэробных и анаэробных зон, применяя процесс нит-рификации-денитрификации.
3. Повышение окислительной мощности аэротен-ков за счет увеличения рабочей дозы активного ила.
Эти методы сегодня наиболее предпочтительны благодаря их эффективности, а также наличию свободного объёма аэротенков.
Библиографический список
1. Попкович Г.С., Репин Б.Н. Системы аэрации сточных 3. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка вод. М.: Стройиздат, 1986. 136 с. сточных вод: учебник для вузов: М.: АСВ, 2004. 704 с.
2. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.: АКВАРОС, 2003. 512 с.
УДК 624.012.45
ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
А.А.Корбух1
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены особенности влияния низкотемпературных воздействий на напряженно-деформированное состояние статически неопределимых железобетонных конструкций. Показано, что для расчета конструкций необходимо учитывать все изменения, связанные с низкотемпературными воздействиями. Библиогр. 14 назв.
Ключевые слова: статически неопределимые конструкции; низкотемпературные воздействия; напряженно -деформированное состояние.
INFLUENCE FEATURES OF LOW-TEMPERATURE EFFECTS ON THE STRESS-STRAIN STATE OF STATICALLY INDETERMINABLE FERROCONCRETE STRUCTURES A.A. Korbukh
National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The article examines the influence features of low-temperature effects on the stress-strain state of statically indeterminable ferroconcrete structures. It is shown that for the structural analysis it is necessary to take into account all the changes associated with the low-temperature effects. 14 sources.
Key words: statically indeterminable structures; low-temperature effects; stress-strain state.
1Корбух Аркадий Александрович, доцент кафедры экспертизы и управления недвижимостью, тел.: (3952) 405412, e-mail: expertiza@istu.edu
Korbukh Arkady, Associate Professor of the Department of Real Estate Expertise and Management, tel.: (3952) 405412, e-mail: ex-pertiza@istu.edu
