Научная статья на тему 'ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОМПОНОВКА БИОРЕАКТОРА ОЧИСТКИ БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД'

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОМПОНОВКА БИОРЕАКТОРА ОЧИСТКИ БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
91
23
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД / БИОРЕАКТОРЫ / ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ / ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЖИЛЫЕ ДОМА / ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Новиков А.Е., Филимонов М.И., Дугин Е.А.

Актуальность. Развитие водопроводной и санитарной инфраструктуры сельских территорий является важной задачей, решение которой позволит не только улучшить благосостояние людей, но и создать условия для рационального использования водных ресурсов. По данным Росстата, в России около 67 % сельского населения не имеет централизованной канализации, из них 49 % пользуются выгребными ямами, а 18 % не имеют канализации вообще. Низкая обеспеченность сельских территорий современными технологиями и санитарным оборудованием связана с высокими затратами на строительство централизованной канализации, отсутствием доступных по цене и технологически оптимальных компактных модульных станций, обеспечивающих глубокую деградацию биогенных веществ в бытовых сточных водах, которые могут быть легко встроены в имеющийся септик индивидуального жилого дома. Объект. Объектом исследования являлась графическая модель процесса биологической очистки бытовых сточных вод в аэротенке-вытеснителе и малогабаритный биореактор для индивидуальных жилых домов сельских территорий. Материалы и методы. Проектирование элементов оборудования биореактора очистки бытовых сточных вод выполняли с учетом СНиП 2.04.03-85 (СП 32.13330.2018) «Канализация. Наружные сети и сооружения». Компоновку биореактора выполняли в трехмерной системе автоматизированного проектирования AutoCAD. В основе разработки графической модели заложен линейный алгоритм расчета процесса биологической очистки бытовых сточных вод в аэротенке-вытеснителе с регенератором активного ила. Для обработки массива данных по влиянию среднемесячной температуры сточной воды и атмосферного давления на растворимость кислорода с получением регрессионного уравнения использовали программное обеспечение CurveExpert. Результаты и выводы. Разработана графическая модель процесса биологической очистки бытовых сточных вод в аэротенке-вытеснителе, а на ее основе выполнен проектный расчет малогабаритного биореактора и компоновка вторичного отстойника для индивидуальных жилых домов сельских территорий. На корпусе вторичного отстойника смонтированы канальный илоотделитель и аэрационные элементы. Биореактор обеспечивает низко нагружаемую биотехнологию очистки бытовых сточных вод при высокой степени деструкции биогенных веществ и незначительном образовании избыточного ила. Оптимальная конструкция модуля вторичного отстойника довольно легко монтируется в существующий септик, тем самым создается локальное очистное сооружение жилого дома. Таким образом, применение биореактора позволит повысить благополучие сельского населения, предотвратить загрязнение грунтовых вод и малых рек бытовыми сточными водами, а также использовать осветленную воду для полива газона, древесно-кустарниковых и других растений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Новиков А.Е., Филимонов М.И., Дугин Е.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DESIGN AND LAYOUT OF A BIOREACTOR FOR DOMESTIC WASTEWATER TREATMENT

The article presents the results of designing a small-sized bioreactor for domestic wastewater treatment and the layout of the secondary clarifier module is completed. The optimal design of the module is easily mounted in a septic tank, creating a closed system of aeration tank - secondary sump. Providing residential buildings with a local treatment plant of the developed design will solve the environmental problem of pollution of groundwater and small rivers with domestic wastewater, as well as the rational use of water resources when irrigating lawns, trees, shrubs and other plants with purified water. Introduction. The development of water supply and sanitation infrastructure in rural areas is an important task, the solution of which will not only improve the well-being of people, but also create conditions for the rational use of water resources. According to Rosstat, about 67% of the rural population in Russia does not have a centralized sewerage system, of which 49% use cesspools, and 18% do not have sewage systems at all. The low provision of rural areas with modern technologies and sanitary equipment is associated with high costs for the construction of a centralized sewage system, the lack of affordable and technologically optimal compact modular stations that provide deep degradation of nutrients in domestic wastewater, which can be easily built into an existing septic tank of an individual residential building. Object. The object of the study was a graphical model of the process of biological treatment of domestic wastewater in a displacing aerotank and a small-sized bioreactor for individual residential buildings in rural areas. Materials and methods. The design of equipment elements for the bioreactor for domestic wastewater treatment was carried out taking into account SNiP 2.04.03-85 (SP 32.13330.2018) «Sewerage. External networks and structures». The layout of the bioreactor was performed in a three-dimensional computer-aided design system AutoCAD. The development of a graphical model is based on a linear algorithm for calculating the process of biological treatment of domestic wastewater in a displacing aerotank with an activated sludge regenerator. The CurveExpert software was used to process the data array on the effect of the average monthly wastewater temperature and atmospheric pressure on the oxygen solubility to obtain a regression equation. Results and conclusion. A graphical model of the process of biological treatment of domestic wastewater in a aeration tank-displacer has been developed, and on its basis, a design calculation of a small-sized bioreactor and a layout of a secondary sump for individual residential houses in rural areas. A channel desilter and aeration elements are mounted on the body of the secondary clarifier. The bioreactor provides a low-load biotechnology for domestic wastewater treatment with a high degree of nutrient degradation and little excess sludge formation. The optimal design of the secondary clarifier module is quite easy to install in an existing septic tank, creating a local treatment plant for a residential building. Thus, the use of a bioreactor will improve the well-being of the rural population, prevent pollution of groundwater and small rivers with domestic wastewater, use clarified water for lawn irrigation, trees, shrubs and other plants.

Текст научной работы на тему «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОМПОНОВКА БИОРЕАКТОРА ОЧИСТКИ БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД»

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-47 DESIGN AND LAYOUT OF A BIOREACTOR FOR DOMESTIC WASTEWATER TREATMENT

A. E. Novikov1, M. I. Filimonov1'2, E. A. Dugin1

1Federal State Budget Scientific Institution «All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture», Volgograd 2Volgograd State Technical University, Volgograd

Received 13.03.2022 Submitted 21.04.2022

Summary

The article presents the results of designing a small-sized bioreactor for domestic wastewater treatment and the layout of the secondary clarifier module is completed. The optimal design of the module is easily mounted in a septic tank, creating a closed system of aeration tank - secondary sump. Providing residential buildings with a local treatment plant of the developed design will solve the environmental problem of pollution of groundwater and small rivers with domestic wastewater, as well as the rational use of water resources when irrigating lawns, trees, shrubs and other plants with purified water.

Abstract

Introduction. The development of water supply and sanitation infrastructure in rural areas is an important task, the solution of which will not only improve the well-being of people, but also create conditions for the rational use of water resources. According to Rosstat, about 67% of the rural population in Russia does not have a centralized sewerage system, of which 49% use cesspools, and 18% do not have sewage systems at all. The low provision of rural areas with modern technologies and sanitary equipment is associated with high costs for the construction of a centralized sewage system, the lack of affordable and technologically optimal compact modular stations that provide deep degradation of nutrients in domestic wastewater, which can be easily built into an existing septic tank of an individual residential building. Object. The object of the study was a graphical model of the process of biological treatment of domestic wastewater in a displacing aerotank and a small-sized bioreactor for individual residential buildings in rural areas. Materials and methods. The design of equipment elements for the bioreactor for domestic wastewater treatment was carried out taking into account SNiP 2.04.03-85 (SP 32.13330.2018) «Sewerage. External networks and structures». The layout of the bioreactor was performed in a three-dimensional computer-aided design system AutoCAD. The development of a graphical model is based on a linear algorithm for calculating the process of biological treatment of domestic wastewater in a displacing aerotank with an activated sludge regenerator. The CurveExpert software was used to process the data array on the effect of the average monthly wastewater temperature and atmospheric pressure on the oxygen solubility to obtain a regression equation. Results and conclusion. A graphical model of the process of biological treatment of domestic wastewater in a aeration tank-displacer has been developed, and on its basis, a design calculation of a small-sized bioreactor and a layout of a secondary sump for individual residential houses in rural areas. A channel desilter and aeration elements are mounted on the body of the secondary clarifier. The bioreactor provides a low-load biotechnology for domestic wastewater treatment with a high degree of nutrient degradation and little excess sludge formation. The optimal design of the secondary clarifier module is quite easy to install in an existing septic tank, creating a local treatment plant for a residential building. Thus, the use of a bioreactor will improve the well-being of the rural population, prevent pollution of groundwater and small rivers with domestic wastewater, use clarified water for lawn irrigation, trees, shrubs and other plants.

Key words: biological wastewater treatment, bioreactor, treatment facilities, individual residential buildings, rural settlements and territories.

Citation. Novikov A.E., Filimonov M.I., Dugin E.A. Design and layout of a bioreactor for domestic wastewater treatment. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 2(66). 379-387 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-47.

Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

379

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

УДК 628.334.51

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОМПОНОВКА БИОРЕАКТОРА ОЧИСТКИ

БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД

А. Е. Новиков1, доктор технических наук, доцент М. И. Филимонов1'2, кандидат технических наук Е. А. Дугин1, аспирант

'ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия, г. Волгоград 2Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград

Дата поступления в редакцию 13.03.2022 Дата принятия к печати 21.04.2022

Актуальность. Развитие водопроводной и санитарной инфраструктуры сельских территорий является важной задачей, решение которой позволит не только улучшить благосостояние людей, но и создать условия для рационального использования водных ресурсов. По данным Росстата, в России около 67 % сельского населения не имеет централизованной канализации, из них 49 % пользуются выгребными ямами, а 18 % не имеют канализации вообще. Низкая обеспеченность сельских территорий современными технологиями и санитарным оборудованием связана с высокими затратами на строительство централизованной канализации, отсутствием доступных по цене и технологически оптимальных компактных модульных станций, обеспечивающих глубокую деградацию биогенных веществ в бытовых сточных водах, которые могут быть легко встроены в имеющийся септик индивидуального жилого дома. Объект. Объектом исследования являлась графическая модель процесса биологической очистки бытовых сточных вод в аэротенке-вытеснителе и малогабаритный биореактор для индивидуальных жилых домов сельских территорий. Материалы и методы. Проектирование элементов оборудования биореактора очистки бытовых сточных вод выполняли с учетом СНиП 2.04.03-85 (СП 32.13330.2018) «Канализация. Наружные сети и сооружения». Компоновку биореактора выполняли в трехмерной системе автоматизированного проектирования AutoCAD. В основе разработки графической модели заложен линейный алгоритм расчета процесса биологической очистки бытовых сточных вод в аэротенке-вытеснителе с регенератором активного ила. Для обработки массива данных по влиянию среднемесячной температуры сточной воды и атмосферного давления на растворимость кислорода с получением регрессионного уравнения использовали программное обеспечение CurveExpert. Результаты и выводы. Разработана графическая модель процесса биологической очистки бытовых сточных вод в аэротенке-вытеснителе, а на ее основе выполнен проектный расчет малогабаритного биореактора и компоновка вторичного отстойника для индивидуальных жилых домов сельских территорий. На корпусе вторичного отстойника смонтированы канальный илоотделитель и аэрационные элементы. Биореактор обеспечивает низко нагружаемую биотехнологию очистки бытовых сточных вод при высокой степени деструкции биогенных веществ и незначительном образовании избыточного ила. Оптимальная конструкция модуля вторичного отстойника довольно легко монтируется в существующий септик, тем самым создается локальное очистное сооружение жилого дома. Таким образом, применение биореактора позволит повысить благополучие сельского населения, предотвратить загрязнение грунтовых вод и малых рек бытовыми сточными водами, а также использовать осветленную воду для полива газона, древесно-кустарниковых и других растений.

Ключевые слова: биологическая очистка сточных вод, биореакторы, очистные сооружения, индивидуальные жилые дома, очистка сточных вод.

Цитирование. Новиков А. Е., Филимонов М. И., Дугин Е. А. Проектирование и компоновка биореактора очистки бытовых сточных вод. Известия НВ АУК. 2022. 2(66). 379-387. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-47.

Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении и анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились с представленным окончательным вариантом и одобрили его.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Введение. Государственная программа Российской Федерации «Комплексное развитие сельских территорий» призвана решить социальные, экономические и экологические проблемы населения, проживающего в сельской местности. При этом одной из приоритетных задач госпрограммы является развитие водопроводной и санитарной инфраструктуры, что обусловлено необходимостью не только повышения благосостояния людей, но и рационального использования водных ресурсов, защиты подземных вод и малых рек, которые уже сейчас требуют осуществления безотлагательных мер по их оздоровлению [8, 9, 11]. Об актуальности проблемы в России свидетельствуют данные Росстата, согласно которым около 67 % сельского населения не имеет централизованной канализации, из них 49 % пользуется выгребными ямами, а 18 % не имеет канализации вообще. В республике Беларусь обеспеченность сельского населения централизованными и местными системами канализации составляет не более 38 % [5], в Узбекистане - менее 1 %! [1]. В таких странах центральной и восточной Европы, как Словения, Венгрия, Словакия, Румыния, Польша, Болгария, Чехия и Латвия, выгребные ямы используются от 90 до 75 % случаев среди сельского населения, на Украине - в 70 % случаях. Немного лучше ситуация с использованием систем биологической очистки бытовых сточных вод с активным илом обстоит в сельской местности Литвы и Эстонии, где их доля составляет от 0,4 до 0,6 [2].

Низкая обеспеченность сельских поселений относительно индустриально развитых городских территорий современными технологиями и санитарным оборудованием связана с тем, что они экономически слабее и рассредоточены на больших расстояниях, требуют более высоких затрат на организацию централизованной канализации. Проблема усугубляется еще и отсутствием доступных по цене и технологически оптимальных компактных модульных станций, обеспечивающих глубокую деградацию биогенных веществ в бытовых сточных водах, которые могут быть легко встроены в существующую локальную канализацию (выгребная яма, септик) индивидуального жилого дома [6, 10].

Целью исследования являлась разработка графической модели процесса биологической очистки сточных вод в аэротенке-вытеснителе и на ее основе проектирование малогабаритного биореактора и компоновка вторичного отстойника для индивидуальных жилых домов сельских территорий.

Материалы и методы. При проектировании элементов оборудования биореактора очистки бытовых сточных вод руководствовались СНиП 2.04.03-85 (СП 32.13330.2018) «Канализация. Наружные сети и сооружения». Необходимые коэффициенты для расчета принимали в соответствии с действующими санитарными нормами и правилами. Компоновку биореактора выполняли в трехмерной системе автоматизированного проектирования AutoCAD.

В основе разработки графической модели заложен линейный алгоритм расчета процесса биологической очистки бытовых сточных вод в аэротенке-вытеснителе с регенератором активного ила.

Растворимость кислорода в сточной воде определяли по регрессионному уравнению:

C =- 7,99 - 2,37 • 10"2 • tw + 0,11 • patm

1 1 + 0,059tw +1,08 • 10"3 • pam

где ^ - среднемесячная температура воды за летний период, °С; patm - атмосферное давление, МПа.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Для обработки массива данных по влиянию среднемесячной температуры сточной воды и атмосферного давления на растворимость кислорода с получением регрессионного уравнения использовали программное обеспечение Си^еЕхреИ.

Результаты и обсуждение. При проектировании сооружений биологической очистки бытовых сточных вод используют классические модели биореактора: аэро-тенк-вытеснитель, аэротенк-смеситель и их комбинация. Определяющими их выбор факторами являются нагрузка на систему и необходимость управления ею при помощи регенератора активного ила (рисунок 1).

Так, при отсутствии резких колебаний расхода сточных вод и концентрации в них биогенных веществ используют преимущественно биореактор «вытеснитель», а при необходимости усреднения сточных вод по нагрузке - биореактор «смеситель». Комбинированные аппараты, например биореакторы Топас, Юнилос, Евробион [3], при довольно сложном конструктивном исполнении и, соответственно, высоких затратах на строительство, эксплуатацию и обслуживание совмещают преимущества обеих идеальных моделей.

Рисунок 1 - Блок-схема ввода исходных данных и выбора типа биореактора Figure 1 - Flowchart for entering initial data and choosing the type of bioreactor

Для индивидуальных жилых домов с локальным очистным сооружением целесообразно использовать системы с управлением нагрузкой из-за возможности уменьшения их габаритных размеров до 20 %. Проектирование подобных систем включает 3 основных блока: определение технологических и конструктивных параметров окислителя биогенных веществ (аэротенка) с выходом на типовую конструкцию аппарата с габаритными размерами и величину прироста активного ила, расчет модуля аэрации с выходом на интенсивность аэрации и потребность в расходе воздуха, а также определение рабочей площади отстаивания вторичного отстойника [4, 7].

Алгоритм проектирования биореактора очистки бытовых сточных вод, таблица идентификаторов и результаты расчета аппарата на заданную производительность приведены на рисунках 2, 3 и в таблице 1.

С учетом норм водоотведения на одного пользователя, особенностей локальных очистных сооружений, применяемых в частном жилом секторе, для проектного расчета биореактора были приняты расход сточных вод 0,95 м3/сут, концентрация биогенных и взвешенных веществ 375 мг/л и 342 мг/л соответственно, концентрация биогенных веществ в осветленной воде - не более 5 мг/л. Коэффициенты принимали в соответствии со СНиП 2.04.03-85 (СП 32.13330.2018).

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Рисунок 2 - Блок-схема расчета технологических и конструктивных параметров биореактора Figure 2 - Block diagram for calculating the technological and design parameters of the bioreactor

По результатам проектного расчета биореактора очистки бытовых сточных вод выполнена компоновка модуля вторичного отстойника из полимерного материала (рисунок 4). На корпусе вторичного отстойника, выполненного квадратным сечением со сторонами 0,3 м и высотой 2,0 м, смонтированы канальный илоотделитель и аэрационные элементы.

Биореактор обеспечивает низко нагружаемую биотехнологию очистки бытовых сточных вод при высокой степени деструкции биогенных веществ и незначительном образовании избыточного ила, требующего периодической откачки и утилизации (не более одного раза в год). Оптимальная конструкция модуля вторичного отстойника довольно легко монтируется в имеющиеся септики, создавая замкнутую систему «аэро-тенк - вторичный отстойник». Обеспечение жилых домов локальным очистным сооружением разработанной конструкции позволит повысить благополучие сельского населения, решить экологическую проблему загрязнения грунтовых вод и малых рек сточными водами, а также повысить эффективность использования водных ресурсов за счет поливов очищенной водой газонов, древесно-кустарниковых и других растений.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Рисунок 3 - Блок-схема расчета параметров системы аэрации и вторичного отстойника Figure 3 - Block diagram for calculating the parameters of the aeration system and the secondary clarifier

Таблица 1 - Идентификаторы и результаты расчета биореактора Table 1 - Identifiers and calculation results of the bioreactor

Параметр / Parameter Обозначение / Designation Размерность / Units Значение/ Value

1 2 3 4

Расчет аэротенка / Aerotank calculation

Константы / Constants

Максимальная скорость окисления / Maximum oxidation rate pmax мг БПКполн/(г ч) / mg BODtot/(gh) 85

Константа свойств органических веществ / Constant of properties of organic substances Кои мг БПКполн/л / mg BODtotal/l 33

Константа, учитывающая влияние кислорода / Constant taking into account the influence of oxygen Ко2 мг О2/л / mg O2/I 0,625

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

№ 2 (66) 2022 Продолжение таблицы 1

1 2 3 4

Коэффициент ингибирования продуктами распада ила / Inhibition coefficient of sludge decomposition products Ф л/г / l/g 0,07

Зольность ила / Ash content of sludge s - 0,3

Концентрация кислорода / Oxygen concentration СО2 мг/л / mg/l 2,0

Коэффициент прироста ила / Sludge growth rate Kpi - 0,3

Расчетные значения /Estimated values

Иловый индекс / Silt index I см3/г / cm3/g 100

Доза ила / Dose of sludge a г/л / g/l 3

Степень рециркуляции ила / Sludge recycling rate R - 0,43

БПКдолн на выходе / BODtotal at the outlet Lmix мг/л / mg/l 264

Время обработки сточной воды / Waste water treatment time Tat ч / h 2,49

Доза ила в регенераторе / Dose of sludge in the regenerator ar г/л / g/l 6,5

Удельная скорость окисления / Specific oxidation rate P мг БПКполн/(г ч) / mg BODtot/(gh) 7,38

Время окисления органики / Oxidation time of organic substances TOV ч / h 25,7

Время пребывания сточных вод в системе / Waste water residence time in the system Ta-r ч / h 13,5

Средняя доза ила в системе / Average dose of sludge in the system aa-r г/л / g/l 5,58

Нагрузка на ил / Silt load q мг БПКполн/(г сут) / mg BODtot/(gday) 168,4

Рабочий объем аэротенка / Working volume of the aeration tank Vat 3 / м / m3 0,14

Рабочий объем регенератора / Working volume of the regenerator Vr 3 / м / m3 0,39

Общий объем / Overall volume V r gen м3 / m3 0,53

Прирост ила / Silt growth Pi мг/л / mg/l 386

Расчет аэратора / Aerator calculation

Исходные данные /Initial data

Удельный расход кислорода воздуха / Specific air oxygen consumption qo2 мг/мг снятой БПКполн / mg/mg removed BODtotal 1,1

Глубина погружения аэратора / Aerator immersion depth h ■ air м / m 1,5

Температура сточных вод / Waste water temperature tw °C 20

Атмосферное давление / Atmosphere pressure patm атм / atm 1

Расчетные значения /Estimated values

Растворимость кислорода в сточной воде / Solubility of oxygen in wastewater С мг/л / mg/l 9,02

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Окоечание таблицы 1

1 2 3 4

Растворимость кислорода воздуха в воде / Solubility of air oxygen in water ca мг/л / mg/l 9,68

Удельный расход воздуха / Specific air consumption qair 3/ 3 , м / м / m3/ m3 33,45

Интенсивность аэрации / Aeration intensity Jair м3/(м2час) / m3/(m2-hour) 20,15

Рабочая потребность в воздухе / Working air requirement Qair л/мин / l/min 21,7

Расчет отстойника / Sump calculation

Исходные данные /Initial data

Концентрация ила в осветленной воде / Silt concentration in clarified water act мг/л / mg/l 10

Глубина проточной части отстойника / Depth of the flowing part of the sump Hot м / m 2,0

Расчетные значения /Estimated values

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Гидравлическая нагрузка на отстойник / Hydraulic load on the sump qct м3/(м2-час) / m3/(m2hour) 0,7

Номинальная площадь отстаивания / Nominal settling area F L ном 2 / м / m2 0,056

Рабочая площадь отстойника / Settler working area Fpa6 2 / м / m2 0,09

, -.С." H Ц ■ ■ " - - ■ ■ -r.s^.l, L.l^ï.1 ■■ ' ■ -. ■- I . k - _l

с^ш l н : t," ы - LJ Ъ"и' - *

Г-Ц-Н er,Ci; ч IT: IT: iV■■ ■ ■ - ■Я1 ■ m I? J a. -i 1 ■ 4- - ■< ¡3 ■ .VI

Рисунок 4 - Компоновка вторичного отстойника / Figure 4 - Layout of the secondary clarifier

Выводы. Разработана графическая модель процесса биологической очистки бытовых сточных вод в аэротенке-вытеснителе, а на ее основе выполнены проектный расчет малогабаритного биореактора и компоновка вторичного отстойника для индивидуальных жилых домов сельских территорий. На корпусе вторичного отстойника смонтированы канальный илоотделитель и аэрационные элементы. Биореактор обеспечивает низко нагружаемую биотехнологию очистки бытовых сточных вод при вы-

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

сокой степени деструкции биогенных веществ и незначительном образовании избыточного ила. Оптимальная конструкция модуля вторичного отстойника довольно легко монтируется в существующий септик, создавая локальное очистное сооружение жилого дома. Таким образом, применение биореактора позволит повысить благополучие сельского населения, предотвратить загрязнение грунтовых вод и малых рек бытовыми сточными водами, использовать осветленную воду для полива газона, дре-весно-кустарниковых и других растений.

Библиографический список

1. Ахунов Д. В., Машрапов Б. О. Разработка локальных систем очистки бытовых сточных вод малой мощности в Узбекистане // Молодой ученый. 2021. №2 (344). С. 32-37. https://moluch.ru/archive/344/77343/

2. Канализация малых населенных пунктов / N. N. Hirol, S. B. Protsenko, D. Kowalski [et al.]. 2014.

3. Курочкин Е. Ю. Локальные канализационные очистные сооружения для коттеджной застройки // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2017. Т. 3 № 4. С. 51-56.

4. Математическое моделирование процессов очистки сточных вод в аэротенках / С. Ю. Андреев, Б. М. Гришин, В. Г. Камбург [и др.] // Региональная архитектура и строительство. 2012. № 2. С. 114-120.

5. Новикова О. К., Невзорова А. Б. Системы канализации малых населенных пунктов: текущая ситуация и проблемные аспекты // Трубы БГТУ. 2020. № 2 (серия 2). С. 183-188.

6. Оценка работоспособности малогабаритных станций биологической очистки коммунальных стоков при переменных нагрузках / А. Е. Новиков, П. С. Васильев, Е. А. Дугин, М. И. Филимонов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2021. № 3 (63). С. 344-355.

7. Теоретические основы расчета сооружений биологической очистки сточных вод / С. Ю. Андреев, Б. М. Гришин, А. М. Исаева [и др.] // Труды международного симпозиума «Надежность и качество». 2012. Т. 2. С. 281-283.

8. Application of Wastewater in the Frame of Circular Economy; Irrigation of Agricultural Lands / R. Kendrovics [et al.] // Acta Mechanica Slovaca. 2018. V. 22 (3). P. 54-62.

9. Effect of Treated and Untreated Domestic Sewage Water Irrigation on Tomato Plants / Jobi Xavier [et al.] // Asian Journal of Plant Sciences. 2020. V. 19 (3). P. 252-260.

10. Modeling a biological wastewater treatment system / A. E. Novikov, M. I. Filimonov, A. B. Golovanchikov [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Volgograd State Agricultural University, 2020. Р. 7.

11. Vasilyev S., Domashenko Y. Agroecological substantiation for the use of treated wastewater for irrigation of agricultural land // Journal of Ecological Engineering. 2018. Vol. 19 (1). P. 48-54.

Информация об авторах Новиков Андрей Евгеньевич, директор ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (РФ, 400002, г. Волгоград, ул. им Тимирязева, 9), доктор технических наук. E-mail: novikov-ae@mail.ru, ORCID: 0000-0002-8051-4786

Филимонов Максим Игоревич, научный сотрудник отдела оросительных мелиораций ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (РФ, 400002, г. Волгоград, ул. им Тимирязева, 9), старший преподаватель кафедры «Процессы и аппараты химических и пищевых производств», Волгоградский государственный технический университет (РФ, 400005, г. Волгоград, пр. им. Ленина, 28) E-mail: maks.filimonov.1986@mail.ru ORCID: orcid.org/0000-0002-1805-5670

Дугин Евгений Александрович, аспирант, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (РФ, 400002, г. Волгоград, ул. им Тимирязева, 9) E-mail: dugin_evg@mail.ru ORCID: 0000-0002-2019-3028

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.