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»

Подробнее...

DOI 10.35776/VST.2021.10.04
УДК 628.336.7

Маркелов А. Ю., Ширяевский В. Л., Кривобородов Ю. Р., Шеремета И. О., Никитин В. В.

Результаты испытаний опытной установки остеклования илового осадка

Аннотация

Компанией ООО «НТЦ «Экопромтех» (резидент Инновационного центра «Сколково», участник Московского инновационного кластера) разработано инновационное решение проблемы утилизации осадков, образующихся при очистке сточных вод, – технология остеклования осадка. Для подтверждения работоспособности технологии, ее технической реализуемости, определения экологических показателей и энергетических характеристик при поддержке Фонда «Сколково» в Московской области на действующих Щелковских межрайонных очистных сооружениях создана опытная установка. В ходе эксплуатации установки выявлен ряд положительных эффектов внедрения технологии. Показано, что остеклование илового осадка сточных вод позволяет сократить объем отходов в 25 раз (применительно к предварительно обезвоженному осадку), получить на выходе безопасный остеклованный материал для применения в строительстве. Для определения энергетических характеристик процесса использовался комплексный экспериментально-теоретический подход, включающий сравнение результатов измерений с данными, полученными в ходе CFD-моделирования и теплофизических расчетов. Экологическая безопасность подтверждена по программе, разработанной АО «НИИ Атмосфера», измерения выполнены Центром лабораторного анализа и технических измерений по Центральному федеральному округу. В ходе проведения испытаний подтверждено, что, в отличие от сжигания, опасная эмиссия суперэкотоксикантов (диоксинов/фуранов) полностью исключена. Измерения выполнены Лабораторией аналитической экотоксикологии Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН. На выходе установка выдает вместо золы остеклованный гранулированный материал, которому на основании биотестирования присвоен V класс опасности. Подтверждена практическая ценность остеклованного материала: по заключению Испытательного центра «Цемискон» цемент с применением в качестве добавки стеклогранулята соответствует портландцементу с добавками типа ЦЕМ II/А класса прочности 42,5H. Технология остеклования полностью отработана для осадка сточных вод и готова к масштабированию и промышленному внедрению.

Ключевые слова

иловый осадок , сушка осадка , иловый кек , остеклование , остеклованный материал , нулевое захоронение , опытная установка , термические методы утилизации

Подробнее...

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