DOI 10.35776/VST.2021.07.01
УДК 628.16.081

Селюков А. В.

Комплексная технология кондиционирования холодных маломинерализованных подземных вод

Аннотация

Сообщается о новой комплексной технологии кондиционирования холодных маломинерализованных подземных вод. Технология разрабатывалась для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения нефтегазоносных районов Тюменского Севера. При благополучном соотношении ресурсов пресной воды и фактического объема водопотребления в этом регионе России вопрос питьевого водоснабжения из подземных горизонтов остается острым из-за проблемного качества воды и низкой эффективности очистных сооружений. Технология предназначена для очистки от железа, марганца, сероводорода и обеспечивает стабилизационную обработку воды. Основные работы, включавшие лабораторные исследования и пилотные испытания, выполнены в период 2001–2020 годов. На основе разработанных технологических решений построены и успешно эксплуатируются водопроводные очистные сооружения в городах Ноябрьске (75 тыс. м³/сут, 2006 г.) и Новом Уренгое (65 тыс. м³/сут, 2007г.). Дополнительные испытания технологии, проведенные в Ханты-Мансийске и Комсомольске-на-Амуре, подтвердили ее эффективность. Технология предусматривает применение в качестве основных реагентов пероксида водорода и перманганата калия для окисления примесей воды, а также щелочного реагента для корректировки рН и стабилизационной обработки. Для обеспечения требований стандарта ВОЗ по содержанию железа и марганца дополнительно может использоваться флокулянт. Обобщены данные по составу подземных вод, использованных для испытаний, и на их основе определена рекомендуемая область применения разработанной технологии. Приведена принципиальная технологическая схема кондиционирования холодных маломинерализованных подземных вод, учитывающая 15-летний опыт эксплуатации построенных станций, а также современные решения по дозированию и смешению реагентов. Указано, что данная технология обеспечивает также частичное снижение содержания кремния в очищенной воде (до 30%). Разработанная технология позволяет получать стабильную питьевую воду при нормативном остаточном содержании железа, марганца и сероводорода.

Ключевые слова

обезжелезивание , пероксид водорода , подземная вода , перманганат калия , деманганация , стабилизационная обработка , каустическая сода , очистка от сероводорода

DOI 10.35776/VST.2021.07.02
УДК 628.336.42:66.067.122.2

Смирнов А. Д., Беляк А. А.

К вопросу о выполнении испытаний фильтрующих зернистых материалов по ГОСТ Р 51641-2000

Аннотация

Возможность ошибок в определении свойств фильтрую­щих зернистых материалов заложена в самом ГОСТ Р 51641-2000 «Материалы фильтрующие зернистые. Общие технические условия» из-за неточностей в методиках испытаний. На основании опыта НИИ ВОДГЕО в выполнении испытаний различных фильтрующих материалов даются предложения по уточнению и корректировке этих методик, позволяющие получить достоверные и воиспроизводимые результаты для оценки физико-химических свойств материалов. Для получения реальных воспроизводимых результатов по основным методикам ГОСТ Р 51641-2000 их необходимо корректировать в части пробоподготовки, определения показателей химической стойкости и механической прочности фильтрующего материала в соответствии с предложенными рекомендациями. Данные предложения, основанные на практическом опыте испытаний различных фильтрующих материалов (песков, цеолитов, активных углей и др.), позволяют получить достоверные воспроизводимые результаты, которые не противоречат методикам ГОСТ Р ­51641-2000.

Ключевые слова

механическая прочность , фильтрующий зернистый материал , методика испытаний , ГОСТ Р 51641-2000 , оценка физико-химических свойств , химическая стойкость

DOI 10.35776/VST.2021.07.03
УДК 628.35

Харькина О. В., Искалиева К. Р., Малич Е. В.

Сравнение расчета аэротенков по моделям ASM2d и ATV

Аннотация

Проведено сравнение результатов расчета аэротенков по модели ATV (Standard ATV-DVWK-A131 E «Dimension of Single-Stage Activated Sludge Plants 2000»), которая является стохастической «табличной» моделью, и по модели ASM2d, которая относится к теоретическим и описывает, в отличие от ATV, процессы биологической очистки сточных вод с помощью формул ферментативной кинетики. Расчеты выполнены для одних и тех же входных данных. Результаты расчетов показали существенную ограниченность использования модели ATV. Данная модель, как изначально указано авторами в ее описании, рассчитывает аэротенки только на единственное значение качества очищенной воды по аммонийному азоту 1 мг/л и не рассчитывает аэротенки на нитриты. Более того, сравнение ATV с ASM2d показало, что и достижение указанного качества очищенной воды по аммонийному азоту 1 мг/л возможно только при конкретных значениях кинетических констант, которые были определены авторами в данной статье, а изменение хотя бы одного из кинетических параметров сточных вод приводит к увеличению необходимого значения аэробного возраста активного ила и, как следствие, расчетного объема аэробной зоны на десятки процентов. Это доказывает риск недостижения требуемого качества очищенной воды при использовании модели ATV даже на концентрацию аммонийного азота 1 мг/л. С учетом того, что методика ATV не рассчитывает аэротенки на качество очищенных вод по нитритам, результаты проведенного нами расчета показывают, что предлагаемые в ATV значения аэробного возраста активного ила 4,05 суток для температуры 17 ºС позволят достичь качество очищенной воды по азоту нит­ритов 0,35–0,52 мг/л N–NO2, что и доказывает невозможность использования ATV, если даны требования к качеству очищенной воды по нитритам. Авторами на основании проведенных расчетов сделаны выводы о рисках недостижения качества очищенной воды по аммонийному азоту, как и 1 мг/л при использовании ATV, из-за того, что ATV является стохастической моделью, то есть все представленные в данной методике зависимости были определены для конкретных условий проведения работ. Более того, как и указано в описании ATV, данная методика применима, даже в ограниченных условиях, строго для городских сточных вод. Проведенные расчеты показали, что при наличии требований к качеству очищенной воды по нитритам, вне зависимости от значений требуемых концентраций нитритов, методика ATV не подходит вообще, при этом ASM2d с учетом того, что она основывается на формулах ферментативной кинетики, позволяет рассчитывать аэротенки на любое требуемое качество очищенной воды как по аммонийному азоту, так и по азоту нитритов и применима для любого типа сточных вод.

Ключевые слова

биологическая очистка , нитрификация , активный ил , кинетические константы , производственные и городские сточные воды , сравнительный расчет сооружений биологической очистки , методики технологического расчета ATV и ASM2d , аэробный возраст активного ила , теоретические и стохастические модели

DOI 10.35776/VST.2021.07.04
УДК 628.32:66.081.63

Ильина М. Е., Курочкин И. Н.

Оптимизация процесса мембранного разделения фильтрата полигона ТБО с повышенным содержанием солей жесткости

Аннотация

Рассмотрен вопрос оптимизации процесса мембранного обратноосмотического разделения имеющего повышенное содержание солей жесткости фильтрата полигона твердых бытовых отходов. Исследования проводились на экспериментальной двухступенчатой установке обратного осмоса. Для изучения возможности повышения эффективности процесса мембранного обратноосмотического разделения фильтрата и, в частности, удельной производительности мембраны в исходную осветленную фильтрационную воду (перед мембранным разделением) вводились различные ингибиторы осадкообразования: Avista Vitec 3000, Clarofos 381 и триполифосфат натрия. В качестве исследуемого водного раствора использовались фильтрационные воды полигона твердых бытовых отходов «Марьинский» (Владимирская область), которые имели повышенное содержание солей жесткости. По результатам проведенных исследований осуществлена оценка эффективности действия различных ингибиторов осадкообразования на процесс мембранного обратноосмотического разделения по показателю удельной производительности мембраны. Доказано положительное влияние на мембранное разделение введения в исходный осветленный фильтрат полигона ТБО ингибиторов процесса осадкообразования солей жесткости на поверхности мембран. Наилучшие результаты по увеличению удельной производительности мембраны при очистке осветленной фильтрационной воды были получены при использовании ингибитора Avista Vitec 3000. Проведенные исследования показали, что при выборе ингибитора осадкообразования необходимо учитывать особенности состава исходной воды, режим работы мембранного оборудования и особые требования технологии очистки.

Ключевые слова

высококонцентрированные сточные воды , мембранное разделение , ингибиторы осадкообразования , двухступенчатая установка обратного осмоса , соли жесткости , удельная производительность мембраны , степень концентрирования

DOI 10.35776/VST.2021.07.05
УДК 628.336.7

Маркелов А. Ю., Ширяевский В. Л., Пупырев Е. И., Шеремета И. О., Никитин В. В.

Технология остеклования илового осадка сточных вод в сравнении с другими методами переработки

Аннотация

Специалистами компании ООО «НТЦ «Экопромтех» разработана инновационная технология остеклования илового осадка сточных вод, позволяющая значительно сократить объем отходов и получить на выходе безопасный остеклованный материал для использования в строительстве. Приводится сравнение технологии остеклования с другими способами переработки осадка: депонированием, сбраживанием осадка в метантенках, сушкой, пиролизом, каталитическим и классическим сжиганием. В России более 90% образующихся иловых осадков депонируются. При сохранении этой тенденции неизбежен рост плеча перевозки осадка. Использование необработанного илового осадка в качестве удобрения повышает риск загрязнения почвы. Финансовые модели проектов с внедрением метантенков за счет продажи биогаза или электроэнергии не окупаются. В случае применения метода сушки для получения топлива из осадка расходуется практически столько же тепловой энергии, сколько содержится в конечном продукте. Поэтому себестоимость высушенного илового осадка как топлива не будет меньше стоимости природного газа, а с учетом других операционных затрат, включая доставку до потребителя, превысит стоимость газа в 2–3 раза. Пиролиз с получением ликвидных продуктов находится на стадии разработки, что потребует проведения большого количества исследований. Технология каталитического сжигания осадка без предварительной сушки не решает основные проблемы любого сжигания и приводит к определенным трудностям: риск эмиссии суперэкотоксикантов сохраняется, золу необходимо утилизировать, затруднено поддержание автотермического режима, катализатор изнашивается и требует замены. Технология остеклования имеет ряд преимуществ, готова к масштабированию и промышленному внедрению.

Ключевые слова

сточные воды , метантенки , сжигание , иловый осадок , пиролиз , сушка осадка , иловый кек , остеклование , термические методы , остеклованный материал , нулевое захоронение

DOI 10.35776/VST.2021.07.06
УДК 006.053:628.1/3

Пупырев Е. И., Ширяевский В. Л., Герасимов В. А.

Предпроектная оценка эффективности сооружений очистки воды и обработки осадков

Аннотация

Проектирование сооружений очистки воды имеет многовековую историю. В настоящее время в мировом проектном сообществе сложились практически единые технологические схемы очистки природной воды до уровня питьевой и очистки хозяйственно-бытовых сточных вод. В области очистки воды в профессиональном сообществе идет интенсивный обмен идеями, технологиями, промышленными продуктами. В последнее время активно развиваются математические методы расчета блоков сооружений, используются методы цифрового (компьютерного) проектирования. Для сложных проектов в первую очередь выполняются предпроектные работы. Методы проектирования сооружений очистки воды остаются по сути своей эвристическими, и для одной и той же постановки задач может быть предложен ряд конструктивных решений. Цифровая среда проектирования позволяет решать новые задачи, прежде всего проектировать очистные сооружения, оптимальные не только по показателям качества воды и другим техническим параметрам, но одновременно, если это возможно, и по экономической эффективности. Предлагается метод разработки предпроекта с использованием многовариантных математических процедур, которые позволяют приблизиться к оптимальному сочетанию технических и финансовых показателей будущего сооружения очистки воды.

Ключевые слова

сточные воды , анаэробное сбраживание , биогаз , метантенк , иловый осадок , иловый кек , технологическая схема обработки осадков сточных вод , финансовая модель , «Альт-Инвест»

DOI 10.35776/VST.2021.07.07
УДК 628.221

Волков С. Н., Житенев А. И., Рублевская О. Н., Курганов Ю. А., Костенко И. Г., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Сенюкович М. А.

Особенности оценки расчетных интенсивностей дождей с учетом экстремальных ливней

Аннотация

Анализ официальных источников информации показывает, что распределение экстремальных дождей по территории происходит с учетом микроклиматических особенностей ее местности. Для оценки степени достоверности таких закономерностей в пределах мегаполисов проведены экспериментальные исследования, в которых в качестве экспериментальной базы принята система водоотведения Санкт-Петербурга, в качестве средств измерения – сеть из 34 автоматических осадкомеров, осуществляющих записи с интервалом 5 минут, в качестве экспериментальной информации – база данных результатов измерений в течение шести лет. В результате исследований установлено, что в городской среде формируется микроклимат, отличающийся от климата за ее пределами. Кроме того, в масштабах мегаполисов имеются микроклиматические зоны, в которых зависимости интенсивностей осадков от их повторяемости могут существенно отличаться. При этом отличия начинают проявляться при периодах р однократного превышения расчетной интенсивности дож­дей от 1,5–2 лет, а при их меньших значениях отличия не выявлены. Полученный результат согласуется с данными исследований других авторов, экспериментально установивших, что количество экстремальных дождей увеличивается в тех районах мегаполисов, как правило, исторических, в которых меньше зеленых насаждений и, соответственно, более высокая степень перегрева поверхности в летнее время.

Ключевые слова

интенсивность дождя , система водоотведения поверхностного стока , климатические параметры , продолжительность дождя , подтопления , микроклимат

DOI 10.35776/VST.2021.07.08
УДК 621.65:628.112.24

Фисенко В. Н.

Энергетический аудит насосов в промышленных и коммунальных системах и маркировка эффективности эксплуатации: системный подход (часть 2)