bbk 000000
УДК 628.336.098.4
Ванюшина А. Я., Данилович Д. А.
Анаэробное сбраживание – ключевая технология обработки осадков городских сточных вод (часть 1)
Аннотация
Рассмотрены варианты технологий обработки осадка городских сточных вод, различающиеся подходом к стабилизации органического вещества. Описаны технологические и экологические последствия размещения сырых осадков сточных вод на полигонах: выделение дурнопахнущих веществ, повторное разжижение обезвоженных осадков, приводящее к необходимости повторного обезвоживания. Показано, что классическая технология аэробной стабилизации, активно использовавшаяся в прошлом веке, не соответствует современным требованиям как по энергопотреблению, так и по глубине распада. Рассмотрены процессы автотермичного термофильного аэробного сбраживания и компостирования как технологии, направленные на получение из осадка безопасного и высококачественного удобрения. Сделан вывод, что их применение экономически ограничено ситуациями, в которых возможна почвенная утилизация всего количества осадка. Рассмотрены проблемы отечественного подхода к сбраживанию, заключающегося в использовании термофильного режима с крайне малым временем пребывания осадка в метантенке. Наличие в осадке, сброженном в таком режиме, большой доли мелких частиц приводило к проблемам с обезвоживанием в 1960–1980-е годы. Описаны пути решения этих проблем на Курьяновских и Люберецких очистных сооружениях г. Москвы, в том числе с использованием современного обезвоживающего оборудования. Делается вывод, что анаэробное сбраживание осадка сточных вод в метантенках в XXI веке не имеет сравнимых альтернатив для крупных и средних канализационных очистных сооружений. Рассмотрены основные тенденции в применении процесса сбраживания, конструктивного исполнения метантенков, методы интенсификации процесса (термогидролиз, дезинтеграция, ультразвук, разделение на фазы, рециркуляция сброженного осадка. Обобщена информация по свойствам биогаза. Статья публикуется с продолжением.
Ключевые слова
компостирование , анаэробное сбраживание , осадок сточных вод , стабилизация , термофильное сбраживание
|
bbk 000000
УДК 628.336.098.4
Данилович Д. А., Ванюшина А. Я.
Анаэробное сбраживание – ключевая технология обработки осадков городских сточных вод (часть 2)*
Аннотация
Проанализированы варианты технологий обработки осадка городских сточных вод, различающиеся подходом к стабилизации органического вещества. Описаны негативные технологические и экологические последствия размещения сырых осадков сточных вод на полигонах. Рассмотрены процессы аэробной стабилизации осадка. Сделан вывод, что их применение экономически ограничено ситуациями, в которых возможна почвенная утилизация всего количества осадка. Показано, что классическая технология аэробной стабилизации, активно использовавшаяся в прошлом веке, не соответствует современным требованиям как по энергопотреблению, так и по глубине распада органического вещества. Изложены проблемы отечественного подхода к сбраживанию, заключающегося в использовании термофильного режима с крайне малым временем пребывания осадка в метантенке. Описаны пути решения этих проблем на Курьяновских и Люберецких очистных сооружениях г. Москвы. Сделан вывод, что анаэробное сбраживание осадка сточных вод в метантенках в XXI веке не имеет сравнимых альтернатив для крупных и средних канализационных очистных сооружений. Изложены основные тенденции в применении процесса сбраживания, конструктивного исполнения метантенков, методы интенсификации процесса. Обобщена информация по свойствам биогаза и рассмотрены варианты утилизации. Приведены технологические схемы с использованием сбраживания и его сочетания с другими технологическими процессами обработки осадка (сушка, сжигание), методы утилизации сброженного осадка. Дана информация по экологическим аспектам сбраживания – снижение выбросов парниковых газов, уменьшение «углеродного следа». Рассмотрены технологии очистки возвратных потоков от сооружений обезвоживания сброженного осадка. Приведена рекомендуемая для крупных сооружений современная схема обработки осадка на основе сбраживания.
Ключевые слова
анаэробное сбраживание , осадок сточных вод , азот , фосфор , возвратные потоки , метантенк , стабилизация , утилизация биогаза , энергетический баланс
|
DOI 000000
УДК 628.169
Кофман В. Я.
Интенсификация производства биогаза при анаэробном
сбраживании избыточного активного ила (обзор)
Аннотация
В процессе биологической очистки сточных вод образуются большие объемы осадков. Среди способов обращения с ними важное место занимает анаэробное сбраживание, сочетающее как возможности производства биогаза, так и предотвращения вторичного загрязнения окружающей среды. Стадией, лимитирующей скорость анаэробного сбраживания, является гидролиз. Распространенный способ увеличения скорости гидролиза и повышения производства биогаза – предварительная обработка осадков, разработка вариантов которой является областью заметной исследовательской активности. Рассмотрены способы химической предварительной обработки осадков (кислотная, щелочная, электрохимическое окисление, озонирование, процесс Фентона, персульфатный процесс, обработка пероксидом кальция), биологической предварительной обработки (двухступенчатый термофильный/мезофильный процесс) и физической предварительной обработки (термический гидролиз, СВЧ-обработка, электрокинетическая дезинтеграция, ультразвуковая обработка, гомогенизация при высоком давлении). Представлены запатентованные технологии предварительной обработки осадков сточных вод и основные производители соответствующего оборудования. В качестве альтернативы традиционному анаэробному сбраживанию рассматривают микробный электролизный элемент, в котором производство метана в процессе электрометаногенеза происходит в присутствии экзоэлектрогенных бактерий. В настоящее время доступны для промышленной реализации целый ряд технологий предварительной обработки осадков сточных вод. В этой связи насущной необходимостью является разработка стандартизированной методики анализа технико-экономических показателей различных систем анаэробного сбраживания с целью выбора оптимального для конкретных условий варианта.
Ключевые слова
избыточный активный ил , анаэробное сбраживание , термический гидролиз , предварительная обработка , кислотная обработка , щелочная обработка , электрохимическая обработка , процесс Фентона , персульфатный процесс , микробный электролизный элемент , электрокинетическая дезинтеграция , ультразвуковая обработка , гомогенизация , СВЧ-обработка
|
bbk 000000
УДК 628.336.515
Козлов М. Н., Кевбрина М. В., Колбасов Г. А., Агарев А. М., Шашкина П. С.
Основные результаты промышленных испытаний технологии сбраживания осадка с рециклом биомассы
Аннотация
В Инженерно-технологическом центре АО «Мосводоканал» на протяжении нескольких лет разрабатывались и исследовались в лабораторных условиях технологии, которые способны интенсифицировать процесс сбраживания осадка сточных вод в рамках существующих объемов очистных сооружений. В результате был выбран метод, при котором часть осадка после сбраживания подвергается уплотнению (сгущению), а затем сгущенный осадок возвращается обратно в метантенк. Важным преимуществом этого метода является возможность увеличения времени пребывания осадка по сухому веществу без увеличения гидравлического времени пребывания, а также одновременно удержание биомассы. Вследствие этого необходимая степень распада достигается в реакторах меньшего объема. При изучении технологических решений по оптимизации процесса сбраживания осадков сточных вод метод рецикла биомассы с экономической точки зрения показал себя наиболее перспективным. При проведении промышленных испытаний в варианте с рециклом удалось достичь увеличения распада беззольного вещества в среднем до 56,6% (в контрольном варианте 42,2%), что подтверждается значительным улучшением водоотдающих свойств осадка. Среднее увеличение выхода биогаза составило 3%. В процессе экспериментальных исследований негативное влияние технологии рецикла осадка на технологическую работу метантенка не зафиксировано. Полученные результаты промышленных испытаний свидетельствуют о перспективности внедрения технологии сбраживания осадка сточных вод с рециклом биомассы на канализационных очистных сооружениях Москвы.
Ключевые слова
анаэробное сбраживание , метантенк , распад органического вещества , биомасса , сгущение осадка , рецикл
|
DOI 10.35776/MNP.2019.11.04
УДК 628.336.54
Пономаренко А. М., Кевбрина М. В., Дорофеев А. Г., Николаев Ю. А., Грачев Владимир Анатольевич, Козлов М. Н., Агарев А. М.
Основные результаты промышленных испытаний технологии сбраживания осадка с рециклом биомассы
Аннотация
Приведены результаты проведенных в лабораторных условиях исследований технологии сбраживания осадка сточных вод с рециклом биомассы и испытаний ее в промышленном масштабе. При проведении промышленных испытаний в варианте с рециклом биомассы удалось достичь увеличения распада беззольного вещества в среднем до 56,6% (значение в контрольном варианте 42,2%). Увеличение распада беззольного вещества значительно улучшило водоотдающие свойства осадка. Среднее увеличение выхода биогаза составило 3%. В процессе эксперимента негативного влияния технологии рецикла осадка на технологическую работу метантенка не зафиксировано. Полученные результаты исследований позволяют сделать вывод о высокой перспективности внедрения технологии сбраживания осадка с рециклом биомассы на московских очистных сооружениях. Расчеты показали, что при внедрении этой технологии можно ожидать сокращения объема сухого вещества на выходе из метантенков по сравнению с традиционной технологией на 9–10%. Необходимость использования флокулянта при сгущении рецикла минимизируется улучшением водоотдающих свойств осадка и, таким образом, снижением его потребности при обезвоживании.
Ключевые слова
анаэробное сбраживание , осадки сточных вод , сгущение осадка , рецикл , увеличение распада беззольного вещества
|
DOI 10.35776/VST.2022.01.08
УДК 628.355:543.635.355:504.7
Кофман В. Я.
Перспективные направления переработки избыточного активного ила. Получение летучих жирных кислот (обзор)
Аннотация
Среди способов получения из активного ила продуктов с большей добавленной стоимостью, производство которых при этом не связано с выбросом парниковых газов, в качестве реальной альтернативы производству биогаза рассматривают анаэробное сбраживание избыточного активного ила с получением в качестве конечного продукта летучих жирных кислот, которые в традиционном процессе являются промежуточным продуктом получения метана. Рассмотрены основные факторы, влияющие на показатели производства летучих жирных кислот, в числе которых значение рН, температура, соотношение C/N, продолжительность процесса, нагрузка ферментера по органическим веществам, присутствие микроэлементов. Эффективным способом увеличения выхода летучих жирных кислот является совместное сбраживание избыточного активного ила с субстратами с высоким содержанием органического углерода (пищевые отходы, кукурузная солома, навоз, сточные воды молочного и целлюлозно-бумажного производства, фильтрат полигонов твердых бытовых отходов), а также способы предварительной обработки: физические (ультразвуковые, микроволновые, термические), химические (щелочная обработка, свободная азотистая кислота, металлическое железо, пероксомоносульфат др.) и биологические (биологические поверхностно-активные вещества, гидролитические ферменты, гидролитические бактерии). Представлены основные области применения летучих жирных кислот, в числе которых получение среднецепочечных жирных кислот, производство полигидроксиалканоатов, белка одноклеточных организмов, электроэнергии, водорода, а также использование в качестве источника углерода в процессе биологического удаления азота.
Ключевые слова
избыточный активный ил , анаэробное сбраживание , электроэнергия , летучие жирные кислоты , полигидроксиалканоаты , белок одноклеточных организмов , среднецепочечные жирные кислоты , водород , дополнительный источник углерода
|
УДК 628.336.6
DOI 10.35776/VST.2024.08.07
Паршикова М. В., Исаков Виталий Германович, Непогодин А. М., Лагутина Е. Л., Паршиков С. Г.
Повышение эффективности процесса обработки осадков сточных вод с применением биогазовой установки
Аннотация
Представлена конструкция биогазовой установки для проведения научных экспериментов и учебного процесса на базовой кафедре «Инженерные системы ЖКХ» при МУП «Ижводоканал». Приведены результаты выполненных в 2014 и 2023 годах экспериментальных исследований, направленных на получение биогаза с применением биогазовой установки. Приведена методика проведения экспериментальных исследований с учетом достигнутых результатов экспериментов, выполненных ранее, суть которых – получение максимального объема вырабатываемого биогаза и почвогрунта из переработанных осадков сточных вод. Приведены результаты новых экспериментальных исследований во время производственной практики (научно-исследовательской работы магистрантов) в 2023 г. Показана эффективность применения биогазовой установки на очистных сооружениях канализации водоканалов Удмуртской Республики и предприятий агропромышленного комплекса.
Ключевые слова
анаэробное сбраживание , осадки сточных вод , биомасса , биогазовая установка , энергоэффективные технологии
|
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»
|
|
