bbk 000000

УДК 628.336.57:628.162.52

Бабаев А. В., Подковыров В. П., Доможаков Д. И., Арутюнова И. Ю., Ягунков С. Ю.

Повторное использование сливной воды, образующейся при обработке водопроводного осадка

Аннотация

Представлены результаты лабораторных исследований процесса очистки стоков, образующихся при обработке водопроводного осадка с применением различных типов флокулянтов. Были оценены два флокулянта, используемые в МГУП «Мосводоканал», – Praestol TR-650 и BC-852. Также для сравнения было выбрано несколько флокулянтов, позволяющих достичь максимальной очистки стоков. Дана оценка влияния добавления стоков в исходную воду, поступающую на сооружения Восточной станции водоподготовки. Полученные результаты подтвердили необходимость предварительной очистки флокулянтом стоков перед подачей в «голову» сооружений. При добавлении неочищенных стоков может возникнуть необходимость увеличения доз используемых реагентов.

Ключевые слова

флокулянт , водопроводный осадок , очистка стоков , сливная вода , оборотная система водоснабжения

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

Введение

В настоящее время в России основным методом обработки водопроводных осадков является их естественная сушка на иловых картах. В некоторых случаях осадок сбрасывают в водоемы. Площадь, занимаемая иловыми картами, определяется объемом сброса осадков и временем их подсушки до состояния, позволяющего вывоз автомашинами на полигоны. При таком способе обработки осадка, помимо отведения больших территорий под иловые карты, происходит загрязнение поверхностных и подземных вод.

В МГУП «Мосводоканал» было принято решение о выводе из эксплуатации иловых карт и переходе на механическое обезвоживание осадка на сгустителях и центрифугах. При подготовке к проектированию сооружений механической обработки осадка на Восточной станции водоподготовки было определено, что сливная вода от отстойников-уплотнителей и барабанных сгустителей будет направляться в оборотную систему водоснабжения станции и далее, после очистки, оборотная вода будет сбрасываться в исходную воду, поступающую на станцию. Необходимо отметить, что основная масса сливной воды при механическом обезвоживании осадка образуется на стадии его уплотнения и сгущения.

Основные цели исследований, проводимых МГУП «Мосводоканал»: подбор реагентов (коагулянтов, флокулянтов) для обработки смеси стоков; оценка необходимых доз реагентов; оценка качества получаемой воды и возможности ее введения в исходную воду, поступающую на сооружения Восточной станции водоподготовки. Все испытания проводились в Центре по совершенствованию технологии водоподготовки в лабораторных условиях.

Методы

Расчетным путем было установлено, что на сооружениях оборотного водоснабжения Восточной станции водоподготовки будет образовываться смесь сливной воды от уплотнения и сгущения водопроводного осадка и промывных вод фильтров в пропорции 1:3. Все исследования проводились на основе данного расчета.

На первом этапе исследований проводились испытания двух флокулянтов: Praestol TR-650 (применяется на станциях водоподготовки) и Praestol BC-852 (применяется на очистных сооружениях канализации). Данные флокулянты в дальнейших экспериментах были обозначены как базовые.

По результатам пробного флокулирования для дальнейших испытаний были выбраны флокулянты, которые позволяли достичь максимальной степени очистки стоков: SNF-4240, SNF-4115, SNF-910, SNF-920, SNF-905, Nalco-71673. Далее реагенты сравнивались между собой.

Затем исследовался процесс очистки смеси стоков с помощью коагулянтов, традиционно используемых на станциях водоподготовки, совместно с наиболее активными флокулянтами, выбранными ранее.

На втором этапе исследований производилась оценка влияния добавленных очищенных и неочищенных стоков в исходную воду, поступающую на сооружения Восточной станции водоподготовки.

Перед проведением эксперимента надосадочная жидкость, полученная на станции водоподготовки, смешивалась с промывной водой фильтров в пропорции 1:3. Далее данная смесь обрабатывалась по двум вариантам:

без предварительной обработки смесь разбавлялась исходной водой, поступающей на Восточную станцию водоподготовки (15-й переключатель), в пропорции 1:5 и (или) 1:10. Полученная смесь подвергалась предварительной хлораммонизации (доза хлора 2 мг/л, доза аммиака 0,3–0,4 мг/л, что соответствовало значениям, принятым на станции водоподготовки). Затем вода коагулировалась различными дозами сульфата алюминия или оксихлорида алюминия стандартными лабораторными методами. Проводилось пробное коагулирование без предварительной хлораммонизации;

смесь обрабатывалась различными флокулянтами, затем разбавлялась исходной водой в пропорции 1:10. Полученная смесь подвергалась предварительной хлораммонизации (доза хлора 2 мг/л, доза аммиака 0,3–0,4 мг/л). Далее вода коагулировалась различными дозами сульфата алюминия или оксихлорида алюминия стандартными лабораторными методами. Проводилось пробное коагулирование без предварительной хлораммонизации.

По окончании процедур оценивалось качество фильтрованной воды. В табл. 1 приведены показатели качества использованных в исследованиях вод, включая смешиваемые.

Результаты и обсуждение

Этап I. Испытания различных типов флокулянтов

Результаты эксперимента представлены на рис. 1.

Качество очищенной воды при использовании флокулянтов Praestol BC-852 и Praestol TR-650 было практически одинаковым. Небольшое преимущество по показателю мутности и остаточного алюминия было у воды, очищенной с применением флокулянта Praestol ВC-852 дозой 0,2–0,3 мг/л. При повышении дозы данного флокулянта до 0,4 мг/л качество получаемой воды ухудшалось (по сравнению с Praestol TR-650). Данный тип обработки исследуемых стоков практически не изменяет их цветности.

Результаты сравнения выбранных флокулянтов представлены на рис. 2 и 3. Наилучшие результаты были получены для флокулянта SNF-905: минимальное содержание остаточного алюминия – 0,37 мг/л, минимальное значение перманганатной окисляемости – 5 мг/л и максимальное качество хлопьев – 10 баллов. Несколько худшие результаты отмечены у флокулянта SNF-920.

Результаты эксперимента вновь показали, что флокулянт SNF-905 позволяет получить наилучшее качество отстоянной воды. Аналогичное качество отстоянной воды достигнуто при использовании флокулянта Nalco-71673. Достаточно хорошие результаты продемонстрировал флокулянт SNF-910. В итоге флокулянты SNF-905, SNF-910, SNF-920, Nalco-71673 были выбраны как наиболее пригодные для очистки загрязненных стоков, поступающих на сооружения оборотной системы водоснабжения Восточной станции водоподготовки.

Обработка стоков с добавлением коагулянтов: сульфата алюминия и оксихлорида алюминия. Из-за ограниченности объема и типичности полученных данных представлены результаты только для одного флокулянта (кроме базовых) – SNF-905.

Сравнение флокулянтов при добавлении оксихлорида алюминия. На рис. 4 представлены данные, полученные при исследовании очистки смеси стоков с применением коагулянта оксихлорида алюминия (доза 2 мг/л) и флокулянта SNF-905, продемонстрировавшего наилучшие результаты в предыдущих опытах.

Введение коагулирования в процесс очистки воды не приводит к кардинальному улучшению качества отстоянной воды. Для флокулянта Praestol-TR650 улучшение было отмечено в режиме «оксихлорид алюминия (доза 2 мг/л) + флокулянт (доза 0,2 мг/л)». Единственным существенным улучшением стало снижение цветности до 11 град (без коагулянта – 20 град). Однако качество хлопьев при этом ухудшилось.

Самым интересным результатом данного опыта являлось крайне низкое качество отстоянной воды при использовании режима «оксихлорид алюминия + флокулянт SNF-905» (напомним, что при обработке воды только указанным флокулянтом достигалось наилучшее за все время испытаний качество отстоянной воды). В рассматриваемом опыте добавление коагулянта и увеличение его дозы приводят к резкому ухудшению качества отстоянной воды по всем рассматривавшимся показателям (кроме цветности).

Сравнение флокулянтов при добавлении сульфата алюминия. На рис. 5 представлены данные, полученные при исследовании очистки смеси стоков с применением коагулянта сульфата алюминия и флокулянта SNF-905.

В целом для базовых флокулянтов добавление сульфата алюминия (доза 2 мг/л) не приводит к ощутимому изменению качества отстоянной воды (кроме цветности). Значения показателей изменяются разнонаправленно – при небольшом снижении мутности (на 0,2 мг/л) содержание остаточного алюминия не изменилось (0,5 мг/л), а перманганатная окисляемость увеличилась (на 0,5 мг/л).

Вместе с тем введение сульфата алюминия совместно с флокулянтом SNF-905 дает те же результаты, что были получены для оксихлорида алюминия, – качество получаемой воды ухудшилось. Также следует отметить ухудшение качества хлопьев – с 10 до 4–6 баллов. При использовании других флокулянтов совместно с сульфатом алюминия и оксихлоридом алюминия были получены аналогичные результаты.

Таким образом, добавление коагулянтов сульфата алюминия и оксихлорида алюминия совместно с указанными выше флокулянтами нецелесообразно, поскольку приводит к существенному ухудшению качества получаемой отстоянной воды.

Этап II. Оценка влияния добавления очищенных и неочищенных стоков в исходную воду, поступающую на сооружения Восточной станции водоподготовки

Результаты экспериментов, представленные на рис. 6–9, показали, что добавление в исходную воду очищенных стоков приводит к существенному снижению мутности. В то же время добавление неочищенных стоков не оказывает воздействия на данный показатель. Для оксихлорида алюминия были получены аналогичные результаты.

Добавление в исходную воду как очищенных, так и неочищенных стоков приводит к некоторому улучшению качества получаемой воды по цветности. Введение в процесс очистки предварительной хлораммонизации при добавлении неочищенной воды снижает цветность фильтрата, а при добавлении очищенной воды – не оказывает воздействия или приводит к повышению цветности.

При добавлении очищенной сточной воды перманганатная окисляемость фильтрата при рабочих дозах сульфата алюминия (7–9 мг/л) практически не изменялась по сравнению с исходной водой. Некоторое снижение было отмечено при введении в процесс очистки предварительной хлораммонизации.

При добавлении в исходную воду неочищенных стоков было отмечено резкое снижение перманганатной окисляемости относительно исходной величины. Введение в процесс очистки предварительной хлораммонизации приводит к дальнейшему небольшому снижению данного показателя.

В целом введение как очищенных, так и неочищенных стоков в исходную воду приводило к снижению концентрации остаточного алюминия. Однако наибольшее снижение данного показателя было отмечено для неочищенных стоков при обработке воды оксихлоридом алюминия (данные не приведены). При обработке сульфатом алюминия эта зависимость проявлялась в меньшей степени.

Как исключение можно отметить характеристики очищенной воды по остаточному алюминию при добавлении очищенных стоков и применении высоких доз сульфата алюминия. Так, при дозах 9–11 мг/л добавление очищенных стоков приводило к некоторому увеличению мутности. Лишь при введении в процесс очистки предварительной хлораммонизации было отмечено снижение данного показателя относительно исходной величины.

Запахи воды, зарегистрированные по стадиям обработки, представлены в табл. 2.

Выводы

Проведенные исследования процесса очистки стоков, образующихся при обработке водопроводного осадка на станциях водоподготовки, показали следующие результаты. Добавление в исходную воду неочищенной оборотной воды (смесь промывных вод фильтров и надосадочной жидкости) в пропорциях 1:5 и 1:10 в целом не изменяло качество получаемой фильтрованной воды. В отдельных случаях было отмечено небольшое улучшение по некоторым показателям. Однако при добавлении неочищенных стоков может возникнуть необходимость увеличения доз используемых реагентов. Добавление в исходную воду очищенных стоков приводило к существенному улучшению показателя мутности, небольшому снижению цветности и снижению концентрации остаточного алюминия. В целом полученные результаты подтверждают сделанный ранее вывод о том, что перед подачей оборотной воды в головные сооружения необходимо произвести ее предварительную очистку флокулянтом. Применение предварительной хлораммонизации с целью улучшения качества фильтрата не является необходимым при вводе очищенных и неочищенных стоков в исходную воду. Применение хлораммонизации целесообразно с точки зрения санитарного состояния сооружений водопроводной станции.

Список цитируемой литературы

1. Жуков Н. Н. Состояние и перспективы развития сооружений по обработке водопроводных и канализационных осадков в городах России // Водоснабжение и сан. техника. 2002. № 12, ч. 1.
2. Яковлев С. В., Воронов Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2004.
3. Кармазинов Ф. В., Пробирский М. Д., Васильев Б. В. Опыт Водоканала Санкт-Петербурга по обработке и утилизации осадков // Водоснабжение и сан. техника. 2002. № 12, ч. 1.
4. Храменков С. В. Комплексное решение проблемы по разработке и внедрению современных технологий рекультивации территорий иловых площадок станций аэрации с возвращением выведенных из оборота земель // Водоснабжение и сан. техника. 2002. № 12, ч. 1.
5. Храменков С. В., Загорский В. А., Пахомов А. Н., Данилович Д. А. Обработка и утилизация осадков на Московских станциях аэрации // Водоснабжение и сан. техника. 2002. № 12, ч. 1.