авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Технологическое взаимодействие коммунальных систем водоподготовки и канализации в процессах очистки воды и обработки осадков

-- [ Страница 2 ] --

Отведение водопроводных промстоков на очистные сооружения канализации - известное по литературе техническое решение проблемы удаления осадка с сооружений водоподготовки. Этот прием можно рассматривать и как метод утилизации гидроокиси алюминия, входящей в состав водопроводного осадка, с целью очистки сточной воды от фосфатов и как способ централизованной обработки коммунальных осадков. В то же время обзор литературы указывает на то, что этот технологическое направление не является преобладающим в зарубежной практике эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения.

Из методов утилизации обезвоженного водопроводного осадка, описанных в литературе, наибольший интерес для применения предприятиями ЖКХ крупных городов и мегаполисов вызывают три направления использования: 1) мелиорант для повышения биологической продуктивности городских почв; 2) сырье для производства строительных материалов; 3) реагент для очистки иловых вод, образующихся при сбраживании и механическом обезвоживании канализационных осадков, от вторичных фосфатов при условии кислотной или щелочной регенерации алюминия, входящего в состав водопроводного осадка.

В литературе практически полностью отсутствует информация по методам учета образования осадков на сооружениях водоподготовки за исключением двух расчетных методов по СНиП 2.04.02-84 (по СНиП II-31-74) и по J.M. Montgomery, последний из которых используется за рубежом:

мг/л по а.с.в. [11] СНиП 2.04.02-84 п. 6.65

где – концентрация взвешенных веществ в воде, г/м3 поступающих в отстойник;

– концентрация взвешенных веществ в исходной воде, г/м3 (принимается равной мутности воды);

– цветность исходной воды, град.;

– доза коагулянта по безводному продукту, г/м3;

– коэффициент, принимаемый для очищенного сернокислого алюминия – 0,5, для нефелинового коагулянта – 1,2, для хлорного железа – 0,7;

– количество нерастворимых веществ, вводимых с известью, г/м3 /прим. М.Х. не используется/.

мг/л по а.с.в. по Montgomery

где – концентрация взвешенных веществ в воде, г/м3 поступающих в отстойник;

– концентрация взвешенных веществ в исходной воде, г/м3 (принимается равной мутности воды);

– доза коагулянта в пересчете на кристаллогидрат гидроокиси алюминия с брутто формулой Al(OH)31,25H2O, г/м3.

Отличительной особенностью методики расчета по Montgomery является исключение роли цветности воды в образовании водопроводного осадка, а также то, что часть сухого вещества осадка представлена не безводной гидроокисью алюминия Al(OH)3, а ее кристаллогидратом Al(OH)31,25H2O. Поскольку анализ проблемы учета образования водопроводного осадка неразрывно связан с анализом данных производственного контроля водопроводных станций, их рассмотрение произведено в главе 2.

В главе систематизированы сведения по химическому составу осадков, образующихся на водопроводных станциях Москвы. Среднее содержание потенциально-опасных элементов в водопроводных осадках Москвы характеризуется фоновыми для природных объектов значениями, поэтому их уверенно можно отнести к коммунальным отходам 5 класса опасности.

Глава 2. Качественный и количественный генезис осадков сооружений водоподготовки

В главе рассмотрены факторы, определяющие химические, физико-химические и технологические свойства водопроводных осадков, а также их количественное образование, в зависимости от состава поверхностных вод и технологии водоподготовки.

На основании статистического анализа данных производственного контроля работы водопроводных станций МГУП "Мосводоканал" (СВС, ВВС, ЗВС и РВС), обобщения опубликованной информации и результатов исследований предложена технологическая градация осадков водопроводных станций по критерию содержания гидроокиси алюминия Al(OH)3 в абсолютно сухом веществе осадка (а.с.в.) в пересчете на Al:

1) гелиевые осадки содержание Al(OH)3 по Al в а.с.в. более 15%:

образуются в процессах очистки поверхностных высокоцветных вод низкой мутности;

2) глинистые осадки содержание Al(OH)3 по Al в а.с.в. до 10%:

образуются в процессах очистки поверхностных вод низкой цветности средней мутности;

3) эвтрофированные осадки содержание Al(OH)3 по Al в а.с.в. 10% 15%:

образуются в процессах очистки поверхностных вод в периоды эвтрофикации ("цветения") поверхностного водоисточника в широком диапазоне цветности воды.

Среднее содержание алюминия в водопроводном осадке практически полностью определяется поверхностным водоисточником и является неотъемлемой характеристикой химического состава, физических и, соответственно, технологических свойств осадка на данных сооружениях водоподготовки. Принадлежность осадка к первой или второй группе позволяет прогнозировать его технологические свойства (поведение) в процессах гравитационного уплотнения и механического обезвоживания в чистом виде, а также характер воздействия на процессы механической очистки сточной воды на очистных сооружениях канализации. Гелиевые и глинистые водопроводные осадки являются биологически инертными, т.е. не склонные к загниванию и не дающие значимую нагрузку органических загрязнений на очистные сооружения канализации.

Эвтрофированные осадки являются переходной группой. Их отличительной особенностью является склонность к загниванию и способность формировать значимую нагрузку биоразлагаемых органических веществ на очистные сооружения канализации, что может сопровождаться увеличением выхода биогаза на метантенках в теплое время года. Образование эвтрофированного осадка при водоподготовке низкоцветных вод сопровождается ухудшением его технологических свойств. Напротив, эвтрофикация осадка, образующегося при водоподготовке высокоцветных вод, улучшает его технологические свойства, что нивелируется увеличением расхода осадка по а.с.в.

Применение полимерных флокулянтов на стадии коагуляции природной воды отчасти сглаживает технологические различия между перечисленными группами водопроводных осадков, улучшая их седиментационные свойства, способность к уплотнению и механическому обезвоживанию.

В главе представлен материал, рассматривающий проблему прогнозирования и учета образования водопроводного осадка. Анализ данных производственного контроля водопроводных станций и очистных сооружений канализации Москвы, указывает на то, что формула [11] СНиП 2.04.02-84 не обеспечивает приемлемую точность оценки уровня образования осадка по а.с.в. В летне-осенний период в водохранилищах Москвы наблюдается значительный прирост биомассы – фито- и зоопланктона. В 1 млн. м3 воды масса фитопланктона оценивается на уровне 38 тонн а.с.в., зоопланктона 0,21 тонны а.с.в. Корреляционный анализ данных производственного контроля московских водопроводных станций (МВС) показывает, что 520 кратное увеличение численности планктона летом и осенью, по сравнению с зимой, не оказывает влияние на значения мутности и цветности воды, регистрируемых на водозаборах. Таким образом, при водоподготовке 1 млн. м3 воды от 3 до 10 тонн а.с.в., формирующего водопроводный осадок, не учитывается формулой [11], по крайне мере, с июня по сентябрь в период года, с наибольшей вероятностью образования эвтрофированного осадка.

Для прогноза образования водопроводного осадка (в том числе при выполнении проектных работ), общая структура формулы [11] СНиП 2.04.02-84 может быть сохранена, но коэффициенты в нее входящие должны быть пересмотрены. В частности, коэффициент приращения осадка по мутности должен определяться аналитически для каждого водоисточника самостоятельно с учетом природы преобладающих в воде взвешенных частиц, величины и должны быть приведены к активной части коагулянта, на пример, к Al2O3. Автор предлагает следующую модификацию формулы [11] СНиП 2.04.02-84:

(1)

где m – удельное образование осадка по а.с.в., г/м3, тонн/млн. м3 (m );

– доза коагулянта по активной части Al2O3, г/м3;

М – мутность исходной воды, ЕМ;

Ц –цветность исходной воды, град.;

Ф содержание фитопланктона в исходной воде, тыс. кл./мл;

Кk коэффициент приращения осадка по гидроокиси алюминия, г/м3г Al2O3; Кk=2,0;

kM коэффициент приращения осадка по мутности исходной воды, г/ м3ЕМ;

kЦ коэффициент приращения осадка по цветности исходной воды, г/м3град.

kЭ коэффициент приращения осадка по фитопланктону, г/м3тыс. кл.

Для водоисточников Москвы рекомендуются следующие коэффициенты:

Волжский водоисточник 2,0 0,10 0,22
Москворецкий водоисточник 3,0

В общем случае, формулы [11] и (2) дают только приблизительную оценку образования водопроводного осадка по типовым показателям производственного контроля природной воды. Поэтому их не рекомендуется использовать для количественного учета осадка на действующих сооружениях. Изучение средств автоматического измерения расхода и концентрации водопроводного осадка показало наличие целого ряда трудно преодолимых сложностей технического и технологического характера, приводящих к высокой погрешности учета а.с.в. При эксплуатации действующих сооружений водоподготовки для количественного учета водопроводного осадка по а.с.в. рекомендуется использовать методику, базирующуюся на формуле (3).

В работе показано, что рекомендуемая СНиП 2.04.02-84 формула (11) расчета образования водопроводного осадка на основании дозы коагулянта, цветности и мутности исходной воды не отражает реальное положение на водопроводных станциях Москвы – расчетное (преобразование формулы (11)) содержание алюминия в осадках высокоцветных и низкоцветных вод одинаково (12%14% Al в а.с.в.), тогда как аналитическое содержание алюминия в осадках Волжского водоисточника (14%22% Al) в 2 выше, чем в осадках Москворецкого водоисточника (8%12% Al). В общем случае, проверка соответствия формулы (11) и ее аналогов факту может быть осуществлена посредством сопоставления результатов химического анализа проб осадка на содержание Al с расчетным содержанием алюминия по формуле (2):

(2)

где расчетное (теоретическое) содержание алюминия в водопроводном осадке, % Al в а.с.в.;

образование а.с.в. осадка в единице объема воды, мг/л;

суммарное содержание алюминия в коагулированной воде, мг/л.;

– фоновая концентрация Al в исходной воде, мг/л;

– растворенный в подготовленной воде Al, не участвующий в образовании осадка, мг/л;

– доза коагулянта по Al2(SO4)3, мг/л;

– коэффициент, принимаемый для очищенного сернокислого алюминия – 0,5 (СНиП 2.04.02-84);

– доза коагулянта по Al, мг/л;

и – мутность и цветность исходной воды ЕМ и град., соответственно;

, и коэффициенты образования а.с.в. водопроводного осадка по соответствующему компоненту.

В главе изложен новый метод количественного учета образования водопроводного осадка на действующих сооружениях водоподготовки. Описание методики представлено в Приложении 2. В основе метода лежит аналитическое определение содержания алюминия в а.с.в. осадка, накопительные пробы которого с заданной периодичностью отбираются из промстока водопроводной станции. Расчет количества образовавшегося осадка осуществляется по формуле (3а):

(3а)

где MВО – образование сухого вещества водопроводного осадка за расчетный период, тонн;

Q – расход очищенной (питьевой) воды за расчетный период, млн. м3;

расход коагулянта за расчетный период, тонн по Al;

средняя остаточная концентрация Al в очищенной (питьевой) воде за расчетный период, мг/л;

c0 средняя концентрация Al в исходной воде водоисточника за период многолетних наблюдений (c0=Const; c00,03…0,12), мг/л;

С – содержание Al в водопроводном осадке, % (в долях ед.) в абсолютно сухом веществе, в том числе:

С1 – в пробе водопроводного осадка, отобранной в начале расчетного периода;

С2 – в пробе водопроводного осадка, отобранной в конце расчетного периода.

Принимая во внимание, что поступление алюминия с исходной водой (c0) и его потери с очищенной водой (), являются малыми величинами, а произведение несоизмеримо меньше , т.е. , расчет образования водопроводного осадка автор допускает осуществлять по упрощенной формуле (3б):

(3б)

На основании аналитического определения содержания алюминия в водопроводных осадках в работе обосновывается уровень их образования на водопроводных станциях Москвы. В

Таблица 1 представлены результаты расчета удельного образования осадков на водопроводных станциях Москвы по формуле (11) СНиП 2.04.02-84, по предлагаемой формуле (2) и по данным анализа содержания алюминия в осадках.

Таблица 1

Показатель Размерность ВС Волжского водо-источника ВС Москво-рецкого водо-источника
   
Цветность град. 68 ±29 29 ±10
Мутность NTU 2,2 ±0,7 4,4 ±2,7
Доза коагулянта по Al2O3 мг/л 8,1 ±2,0 4,5 ±1,2
Удельное образование осадка по а.с.в.
Расчет по СНиП 2.04.02-84 п. 6.65 (11) тонн/млн. м3 34 ±12 20 ±7
содержание Al в осадке, рассчитанное по (11): % а.с.в. 13% - 12% -
Расчет по (2) (модификация Кк, kЦ и k М) тонн/млн. м3 28 ±8 25 ±12
содержание Al в осадке, рассчитанное по (2): % а.с.в. 17% - 9% -
Расчет по фактическому содержанию Al в осадке тонн/млн. м3 25 ±6 26 ±7
Фактическое содержание Al в осадке % а.с.в. 18% ±2% 10% ±3


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.