Содержание - treatmentwater.rutreatmentwater.ru/data/documents/1-chast.pdf · monly use a German method ATV-DVWK-A 131E, a simplified method of aerotank calculation, a math-ematic

Содержание

В О Д О О Т В Е Д Е Н И Е

А. Н. Эпов, М. A. ан�нни�ова.Сравнение методи� расчета соор�жений с биоло�ичес�им �далением азота и фосфора и применение математичес�о�о моделирования ..................................................3

М. А. Варданян. Очист�а нефтесодержащих сточных вод в промышленных фильтрах с плавающей за�р�з�ой из всп�ченно�о перлита ....................15

Е. Н. Ара�чеев, А. П. Пет�ова, М. В. Бр�нман.Обеззараживание и очист�а воды с помощьюанолита и феррата натрия и �станов�а для их �омпле�сно�о производства ........................26

А. Ю. И�натова, А. А. Новоселова, А. В. Папин.Метод повышения эффе�тивности биоло�ичес�ой очист�и сточных вод химичес�их производств ..................................37

А. А. Евдо�имов, В. В. исс.Тон�ослойная сепарация эм�льсий ..................52

Э , О Л О / И Я

М. В. Михайлова, . В. Золотарёв, Н. Ф. Беляева, В. Н. аширцева.Оцен�а э�оло�ичес�их рис�ов и рис�ов для здоровья челове�а, вызываемых за�рязнителями водоёмов, в Европейс�ом Союзе, США и России ......................................63

В�лючен в перечень ВА� (2016), РИНЦ, Ulrich's Periodicals Directory, Scopus

Content

W A T E R D I S P O S A L

Epov A. N., Kanunnikova M. A. Comparison of structural analysis methods of nitrogen/phosphorus biological removalplants with mathematical modeling application ........................................................3

Vardanian M. A. Oily waste water treatment in industrial filters with expanded perlite moving bed ......15

Arakcheev E. N., Petkova A. P., Brunman M. V.Disinfection and water treatment using anode liquor and sodium ferrate and apparatus for their integrated production............................26

Ignatovа A. Iu., Novoselova A. A., Papin A. V.Efficiency improving method of chemical industry waste waters biological treatment ............................................................................................37

Evdokimov A. A., Kiss V. V.Thin=layer emulsion separation ............................................................................52

E C O L O G Y

Mikhailova M. V., Zolotarev K. V., Beliaeva N. F., Kashirtceva V. N.Assessement of ecological risks and human health risks caused by water bodies pollutants in the EU, U.S. and Russia ..........................................................63

Доро�ие читатели!

Продолжается подпис�а на 2016 �од!

Напоминаем, периодичность выхода ж�рнала в 2016 �од� — еже�вартальная. Ж�рнал распространяется на территории Российс�ой федерации, стран СН/, ближне�о

и дальне�о зар�бежья.

Статьи на�чно"техничес�о�о хара�тера печатаются бесплатно.

Вы можете оформить за�аз на наше издание на любой период в:

Реда�ции ж�рнала. т./ф.: 783=16=33 и 738=32=37, [email protected]Через �атало� «а�ентства «РОСПЕЧАТЬ» (инде�с: 83036), через а�енства «3рал"пресс» и «4АЛ».

Вы можете та�же подписаться и на эле�тронн�ю версию издания через реда�цию ж�рнала.

2

Реда�ция ж�рнала при�лашает � сотр�дничеств� авторов и ре�ламодателей, а та�же всех заинтересованных �олле�. Ж�рнал для развития ищет спонсорс��ю помощь!

ВОДА И Э�ОЛО4ИЯ 1`2016

Àêòóàëèçèðîâàííûé ÑÍèÏ (ÑÏ 32.13330.2012«Êàíàëèçàöèÿ. íàðóæíûå ñåòè è ñîîðóæåíèÿ»)ðàçðåøèë äëÿ ðàñ÷åòà ñîîðóæåíèé ñ áèîëîãè-÷åñêèì óäàëåíèåì àçîòà è ôîñôîðà ïðèìåíÿòüëþáóþ, â òîì ÷èñëå çàðóáåæíóþ ìåòîäèêó ðàñ-÷åòà. Ñ 2012 ãîäà â ÑÍèÏ óòâåðæäåíî èñïîëü-çîâàòü äëÿ ðàñ÷åòà ñîâðåìåííûå ìàòåìàòè-÷åñêèå ìîäåëè. Âûáîð òîãî èëè èíîãî ìåòîäàðàñ÷åòà îïðåäåëÿåòñÿ ïðîåêòèðîâùèêîì ïîäåãî îòâåòñòâåííîñòü. Íà ïðàêòèêå ñïåöèàëè-ñòàìè, â îñíîâíîì, ïðèìåíÿåòñÿ íåìåöêàÿ ìå-òîäèêà ATV-DVWK-A 131E, óïðîùåííàÿ ìåòîäèêàðàñ÷åòà àýðîòåíêîâ, ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëüGPS-X (GIDROMANTIS Êàíàäà, ìîäåëü «Áèîñèì»(«Ýêî-Ïîëèìåð»).

Â ïîñëåäíèå ãîäû íåîäíîêðàòíî âñòðå÷à-ëèñü ñòàíöèè, ðåêîíñòðóèðîâàííûå ñ ïðèìå-íåíèåì ðàñ÷åòà ïî ñîâðåìåííûì ìåòîäèêàì,áåç ñóùåñòâåííûõ îøèáîê â ðàñ÷åòàõ, íî, ê ñî-æàëåíèþ, íå âûøåäøèå íà ðàñ÷åòíûé ðåæèìïîñëå ïóñêà â ýêñïëóàòàöèþ. Â ñòàòüå ðàññìîò-ðåíû îñíîâíûå ñóùåñòâóþùèå ìåòîäû ðàñ÷å-òà, äàíû ðåêîìåíäàöèè ïî èõ ïðèìåíåíèþ âîèçáåæàíèå îøèáîê ïðè èõ èñïîëüçîâàíèè, à òàê-æå ïîêàçàíû ïðåèìóùåñòâà ðàñ÷åòà ìàòåìà-òè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ.

Êëþ÷åâûå ñëîâà: ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëè-ðîâàíèå, íàãðóçêà íà èë, ìåòîäèêà ATV131, GPS-X,

The updated building code allows using anystructural analysis method (including foreign) forcalculating nitrogen/phosphorus biological removalplants. From 2012 it is approved in the buildingcode to use an up-to-date mathematical modelingfor structural analysis. The choice of one or anothermethod of analysis is up to a designer under his ownresponsibility. In practice, specialists more com-monly use a German method ATV-DVWK-A 131E,a simplified method of aerotank calculation, a math-ematic model GPS-X (GIDROMANTIS, Canada, model«Biosim» («Eko-Polimer»).

In recent years, there have been a lot of plantsreconstructed using analyses based on modern meth-ods without substantial errors in calculations, which,unfortunately, have not entered a design mode af-ter being put into operation. The article presentsthe main current methods of structural analysis,recommendations on their use to avoid errors ap-plying them as well as the advantages of mathe-matic modeling calculation.

Key words: mathematical modeling, load onsludge, ATV131 method, GPS-X, sludge index,anaerobic sludge age, nitrogen and phosphorus

NД, 628.356

А. Н. Эпов, М. A. �ан�нни�ова

СРАВНЕНИЕ МЕТОДИ� РАСЧЕТА СООР3ЖЕНИЙ С БИОЛО4ИЧЕС�ИМ 3ДАЛЕНИЕМ АЗОТА И ФОСФОРА И ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕС�О4О МОДЕЛИРОВАНИЯ

Epov A. N., Kanunnikova M. A.

COMPARISON OF STRUCTURAL ANALYSIS METHODS OF NITROGEN/PHOSPHORUS BIOLOGICAL REMOVAL PLANTS

WITH MATHEMATICAL MODELING APPLICATION

3Сравнение методи� расчета соор�жений с биоло�ичес�им �далением азота и фосфора и применение математичес�о�о моделирования

В О Д О О Т В Е Д Е Н И Е

Общие сведения о методах расчета. Современные методи�и расчета аэро=тен�ов не все�да полностью воспринимаются и понимаются прое�тировщи�ами.След�ет отметить, что с�ществ�ет два метода расчета аэротен�ов.

1 метод. Расчет времени о�исления — Т с использованием разницы �онцент=раций C1 и С2, с�орости о�исления R и дозы ила a

i — �инетичес�ий метод, �оторый

традиционно использовался в СНиП [6,7] и др��ой отечественной литерат�ре [8].Все данные методы применены � аэротен��– смесителю и в общем виде времяо�исления Т рассчитывается по форм�ле:

T=(C1 – C2)/R*ai, (1)

�де T — время пребывания, C1 — �онцентрация в исходной воде, C2 — �он=центрация в очищенной воде, R — �дельная с�орость реа�ции, ai — доза ила.

Принимается, что в биоценозе ила имеются необходимые ми�роор�анизмы,обеспечивающие расчетн�ю с�орость реа�ции. При этом �арантир�ется, что прирассчитанной для данных �словий с�орости реа�ции и принятой дозе ила б�дет дос=ти�ается необходимая �онцентрация в очищенной воде С2.

2 метод. Определение объема аэротен�ов через возраст ила. В отечественнойлитерат�ре [9,10] детали данно�о метода подробно описаны и основаны на �дер=жании необходимо�о вида ми�роор�анизмов в биоценозе, �словие �оторо�о запи=сывается выражением:

1/θср=µ – kd, (2)

�де θср — возраст ила (с�т�и), μ — с�орость роста ми�роор�анизмов (1/с�т�и),kd — с�орость отмирания ми�роор�анизмов (1/с�т�и).

При соблюдении данно�о �словия треб�емый вид ми�роор�анизмов �держи=вается в биоценозе. При этом величина μ может приниматься �а� постоянная —

4

èëîâûé èíäåêñ, àíàýðîáíûé âîçðàñò èëà, óäàëåíèåàçîòà è ôîñôîðà, ïðèðîñò àêòèâíîãî èëà, äîçà èëà,ïðîöåññ íèòðèôèêàöèè, ïðîöåññ äåíèòðèôèêàöèè.

Íàøè àâòîðû:

Ýïîâ Àíäðåé Íèêîëàåâè÷ — ãëàâíûé òåõ-íè÷åñêèé ñïåöèàëèñò TWW TreatmentWasteWaterÎÎÎ «Äîìêîïñòðîé», Ïðîñïåêò ìèðà 68, ñòð. 3,ýòàæ 6, îôèñ 610, òåë.: +7 (926) 129-11-63, å-mail:[email protected];

Êàíóííèêîâà Ìàðèíà Àëåêñàíäðîâíà —ê.ò.í.,äèðåêòîð íàïðàâëåíèÿ «Âîäîñíàáæåíèåè Âîäîîòâåäåíèå» TWW TreatmentWasteWaterÎÎÎ «Äîìêîïñòðîé», Ïðîñïåêò ìèðà 68, ñòð. 3,ýòàæ 6, îôèñ 610, òåë.: +7 (926) 150-20-86, å-mail:[email protected].

removal, sludge growth, sludge dose, nitrificationprocess, denitrification process.

Authors:

Epov Andrei Nikolaevich — chief technicalspecialist, TWW TreatmentWasteWater, LLC «Domkop-stroi», Prospekt Mira 68, build. 3, 6 floor, office 610,tel.: +7 (926) 129-11-63, å-mail: [email protected];

Kanunnikova Marina Aleksandrovna —candidate of technical science, line director «Wa-ter supply and water disposal», TWW Treatment-WasteWater , LLC «Domkopstroi», Prospekt Mira 68,build. 3, 6 floor, office 610, tel.: +7 (926) 150-20-86,å-mail: [email protected].

А. Н. Эпов, М. A. Канунникова ©

соответственно ма�симальной с�орости роста µmax или рассчитываться в соответ=ствии с �словиями, например, заданной �онцентрацией С2 в очищенной воде, то=�да при применении �равнения Моно для µx=µmax×(С2/(С2+КС)) выражение (2) при=мет вид:

1/θ = μmax×C2 / (KС + C2) – kd, (3)

�де Кс

— �оэффициент пол�насыщения по с�бстрат�.

В этом сл�чае �держание вида в биоценозе �арантир�ется при заданной �он=центрации С2 в очищенной воде.

В данном сл�чае выражение для возраста ила θ рассчитывается по форм�ле:

θ = 1/μ×(KС+C2)/C2 – (1/kd) (4)

При �чете толь�о биоло�ичес�их процессов в стационарных �словиях оба ме=тода расчёта совпадают. Возраст ила можно определить по зависимости:

θ = (W×ai)П

р

,

�де объем аэротен�а W = Qt, прирост ила Пр

= QY(C1

– C2), Y — �оэффициент при=

роста;

То�да ,

�де из (1) — общее время пребывания в аэротен�е:

Следовательно:

В рез�льтате пол�чаем известное из литерат�ры [9] выражение:

1/μ=1/μmax×(Kc+C2)/C2 — 1/kdили μ=μmax×C2/(Kc+C2) — kdНо для с�ществ�ющей сточной воды прирост определяется не толь�о биоло=

�ичес�ими фа�торами.

Со�ласно современным представлениям в математичес�ом моделированииприрост определяется след�ющими составляющими:

1) �оличеством инертной части взвешенно�о ХП,, �оторое напрям�ю переходитв прирост;

2) �оличеством не �идролизованно�о биоо�исляемо�о взвешенно�о вещества;

3) приростом �етеротрофов, фосфат а��м�ляторов, нитрифи�аторов без �четабиомассы, образовавшейся при отмирании;

4) отмершей биомассы — �оличества отмерших ми�роор�анизмов без �чета �ид=ролиза отмершей биомассы;

5) инертной части биомассы — часть отмершей биомассы, не поддающаяся �ид=ролиз�;

6) добавленной в рез�льтате химичес�о�о осаждения зольной части ила.

θ = = = , или θ =Y(C1

– C2)

(C1

– C2)×aiR×ai 1

RY1

μ1

μ

5


Сравнение методи� расчета соор�жений с биоло�ичес�им �далением азота и фосфора и применение математичес�о�о моделирования

θ = taiY(C

1– C

2)

t =(C1 – C2)

R×ai

Очевидно, что �омпоненты, перечисленные в п�н�тах 1, 2, 5 и 6 добавляются � при=рост�, �читывающем� толь�о фа�торы роста ми�роор�анизмов и их отмирания. Длябыстро раст�щих видов, в перв�ю очередь,�етеротрофов, возни�ающая в расчетныхсистемах разница не столь значима и эффе�тивность очист�и по БП, (ХП,) можнорассчитывать �а� с использованием �инетичес�о�о подхода, та� и через возраст ила.В то же время для ми�роор�анизмов нитрифи�аторов с малыми с�оростями ростаи малой долей в биоценозе расчет объема через возраст ила предпочтителен, та��а� дополнительный прирост, не �читываемый при расчёте по �инетичес�ом� под=ход�, может приводить � снижению �оличества или отс�тствию данных ми�роор�а=низмов в биоценозе.Та� же отсюда след�ет, что форм�лы, определяющие приростила, являются важнейшими при расчете объема аэротен�а с использованием воз=раста ила.

При использовании математичес�о�о моделирования �держание (�онцентра=ции отдельных �словных видов) ми�роор�анизмов рассчитываются через возрастила, а рез�льтат очист�и — через время пребывания и с�орость реа�ции, �читываю=щ�ю расчетные �онцентрации �словных видов. Та�им образом, при математиче=с�ом моделировании реализ�ются совместно оба подхода � расчет� аэротен�ов.

Др��им, альтернативным методом расчёта соор�жений является использова=ние на�р�з�и на ил. Известно, что на�р�з�а на ил [9, 10] связана �а� c возвратомила, та� и с эффе�тивностью очист�и и является хорошим эмпиричес�им парамет=ром для расчета аэротен�ов. В тоже время, параметр на�р�з�и считается недоста=точно точным для расчёта аэротен�ов с биоло�ичес�им �далением азота и фосфора[11]. Поэтом� данный параметр ре�оменд�ется использовать для расчета объемааэротен�ов толь�о при наличии достаточных эмпиричес�их данных или в �ачествепроверочно�о параметра.

Методи�и, принятые для сравнения и их анализ

Для сравнения выбраны след�ющие методи�и:

№ 1. Методи�а Treatment Waste Water TWW «ООО Дом�опстрой» [4], [11] —неодно�ратно, более чем на 20 объе�тах, использовалась авторами для предвари=тельно�о расчёта аэротен�ов перед математичес�им моделированием и оцен�енеобходимо�о объема аэротен�ов на стадии предпрое�тных проработо�.

№ 2. Методи�а ATV!DVWK!A 131E, 2000 — немец�ая методи�а для расчетааэротен�ов. Одна из наиболее применяемых в Европейс�их странах методи� рас=чета. С использованием этой методи�и запрое�тировано большое �оличество хо=рошо работающих аэротен�ов в Европе.

№ 3. "итайс�ий стандарт для расчета аэротен�ов HJ576!2010 [13]. Эти методи�ималоизвестны за пределами ,итая, одна�о основаны на опыте прое�тирования бо=лее 3000 очистных соор�жений. После введения данно�о стандарта в 2011 �од� с е�оиспользованием в ,итае дополнительно строится 1360 станций на общ�ю произво=дительность 290 млн. м3/с�т�и. На 80% станций применён процесс А2/О.

6 А. Н. Эпов, М. A. Канунникова ©

№ 4. Метод расчета аэротен�ов с применением про�раммно�о �омпле�саGPS!X. Данный �омпле�с является одним из наиболее совершенных про�раммныхпрод��тов для расчёта соор�жений очист�и сточных вод. С использованием дан=но�о про�раммно�о �омпле�са в России рассчитано более 20 объе�тов с общейпроизводительностью до 7 млн. м3/с�т.

Наиболее �прощенным методом расчёта из представленных,является расчет№3 по HJ576!2010 при отс�тствии лимита по ��лерод� — БП,5/общий азот ≥ 4.,роме то�о вода должна �довлетворять след�ющим требованиям:

● БП,5/ХП, ≥ 0,3;

● БП,5/ТР≥17 (БП,5 � общем� фосфор�), �де ТР — totalP — содержание обще�офосфора;

● Общая щелочность (м� CaCO3) не менее 3,6 на 1 м� азота аммонийно�о, приэтом �читывается, что �даление 1 м� БП, дает дополнительно 1 м� щелочности.

Расчет объема аэротен�а производится по на�р�з�е на ил по БП,5, �отораяпринимается по с�хом� веществ� в диапазоне 0,1–0,3 �� БП,5/� СВ в с�т�и. ,он=центрация а�тивно�о ила ре�оменд�ется 3,5 �/л, процесс в �онфи��рации А2/O,соотношение анаэробной, ано�сидной и аэробной зоны �а� 1:1:4, �оэффициентрецир��ляции ила 100%. При этом аэротен� должен приближаться � вытеснителю —длинна � ширине �оридора в диапазоне 5–10, �оличество �оридоров, �а� правило,

7



Таблица 1. Сравнительные хара�теристи�и

сто�ов различных �ородов

Table 1. Comparative characteristics of waste"

waters of different cities

4ород размещения

очистных соор�жений

Влияние промсто�ов

�оэффициент �орре�ции/

Фа�тор запаса

Причины нар�шения про"цесса

нитрифи�ации

�. ,азаньВлияние промсто�овхимичес�их и др��их

производств.0,75 / 1,33

Влияние промсто�ов и не�правляемый �ислородный

режим.

�. НабережныеЧелны Влияние СОЖ 0,9 / 1,11

Влияние промсто�ов на ростнитрифи�аторов и нар�шение

�ислородно�о режима при пост�плении СОЖ.

�. ,ирово=Чепец�

Влияние промсто�овхимичес�о�о про=

изводства.0,94 / 1,064

Влияние промсто�ов на ростнитрифи�аторов и не�правляе=

мый �ислородный режим

�. ,иров

Влияние сто�а био=химзавода с высо=

�имбиоо�исляемымХП,.

1

Влияние промсто�а на рост нитрифи�аторов отс�тств�ет,но при не�правляемом �исло=родном режиме нитрифи�ациянар�шается вследствие паде=ния �онцентраций �ислородапри пост�плении промсто�ов.

не менее 2. Та� же необходима провер�а по на�р�з�е по азот� на аэробн�ю зон� —менее 0,05 �� TN — total N — общий азот/�� СВ в с�т�и и по фосфор� на анаэробн�юзон� менее 0,06 ��TP — total P — общий фосфор/�� СВ в день.

Та�ой �прощенный подход об�словлен необходимостью большо�о объемапрое�тирования новых станций. При этом принимается, что в о�оворённых бла�о=приятных �словиях б�дет дости�аться необходимый �ровень очист�и по БП,5 — до10 м�/л и азот�– общий азот (по N) менее 15м�/л, и возможный �ровень биоло�и=чес�о�о �даления фосфора. Доведение �онцентрации фосфора до 0,5 м�/л про=изводится физи�о=химичес�ими методами (здесь приводятся наиболее жёст�иетребования � �ачеств� очист�и в ,итае). След�ет отметить, что в зависимости от тем=перат�ры воды, соотношения ХП, � БП, и др��их фа�торов прое�тировщи� имеетвозможность изменять общ�ю на�р�з�� на ил в 3 раза, что позволяет адаптироватьметод расчета � �словиям �он�ретной станции, но треб�ет опыта прое�тирования.

Др��им методом относительно несложно�о расчета, �де та� же использ�етсяна�р�з�а на ил, является методи�а № 1 Treatment Waste Water TWW «ООО Дом�опстрой»,предназначенная для предварительных расчетов соор�жений. Для разработ�и ме=тоди�и наряд� с литерат�рными данными, использованы данные математичес�о�омоделирования действ�ющих станций. При этом �ачество сточных вод хара�тер=но в основном для периода начала 2000=х �одов, т.е. для низ�о�онцентрированныхсто�ов с небла�оприятными соотношениями по БП,, азот� и фосфор�. Данный ме=тод непрерывно �точняется с �величением опыта расчета действ�ющих соор�же=ний в �словиях изменяющихся �онцентраций с применением математичес�о�о мо=делирования. В основе метода лежит выбор аэробно�о, анаэробно�о и обще�овозраста а�тивно�о ила. Аэробный возраст ила ре�оменд�ется принимать для тем=перат�ры воды 15 0С, �оторая по нашим наблюдениям является наиболее низ�имзначением температ�ры воды, фи�сир�емым на средних и �р�пных станциях (в�лю=чая ОС, �. Я��тс�) в �словиях раздельной системы �анализации, принятой в Рос=сии. Та� же �читывается необходимость достижения �л�бо�ой нитрифи�ации до�онцентраций азота аммонийно�о менее 0,4 м�/л. При этом величина аэробно�овозраста ре�оменд�ется 7,5 с�то�. Поправ�и � возраст� ила для др��их температ�рслед�ет делать по �рафи�ам, приведенным в [4], [11], [12].

Анаэробный возраст ила ре�оменд�ется 3 с�то� для обеспечения роста ми�ро=ор�анизмов ацидо�енеза, ос�ществляющих дополнительн�ю наработ�� ЛЖ, при не=достат�е ле��о о�исляемой ор�ани�и в �словиях низ�о�онцентрированных сто�ов.

Общий возраст ила в соответствии с типичными рез�льтатами моделированиядля обеспечения оптимально�о прохождения процессов �даления, �а� азота, та�и фосфора ре�оменд�ется в диапазоне 14–16 с�то�.

Для определения объема соор�жений и прироста ила использ�ется взаимо=связь межд� возрастом и на�р�з�ой на ил. Для определения объема соор�женийчерез величин� �становленной по �рафи�� (рис. 1) на�р�з�и ре�оменд�ется исполь=


зовать доз� ила 3,5 �/л. Ре�о=менд�емая �онфи��рация про=цесса MUCT.

Наил�чшая сходимость ме=тоди�и с рез�льтатами модели=рования по�азана для типичных�ородс�их сточных вод. Диапа=зон значений БП,5 100–250 м�/л,БП,5 / ХП, — 0,4–0,6, Азот аммо=нийный (по N) 25–35 м�/л, фос=фор фосфатов (по P) 3–6 м�/л.

Методи�а расчета аэротен!�ов, применяемая в *ермании —ATV!DVWK!A 131E, предназна!ченная для прое�тирования аэро!тен�ов и вторичных отстойни�ов с �далением азота и фосфора. Методи�а примени=ма для расчёта соор�жений по очист�е хозяйственно=бытовых и близ�их � ним посостав� сто�ов со средним соотношением БП,5/ХП, = 0,5. В вводной части методи�иимеется дополнительное пред�преждение о возможности �величения содержаниятр�дно биоо�исляемо�о и инертно�о ХП, при сбросе промышленных и высо�о�он=центрированных сто�ов.

В основе методи�и лежит определение необходимо�о возраста ила. Наиболь=шее внимание �деляется аэробном� возраст� ила, необходимом� для роста нитри=фи�аторов. При этом для определения возраста ила минимальная ре�оменд�емаятемперат�ра 12 0С. Это соответств�ет принятой в /ермании схеме с совместнымотведением �ородс�их и ливневых сто�ов на очистные соор�жения.При расчетеаэробно�о возраста ила принимается �онцентрация азота аммонийно�о в очищен=ной воде равной 1 м�/л. Та� же принимается, что ди�т�ющим по времени обработ�иявляется нитрифи�ация, о�исление ор�аничес�их веществ происходит быстрее,чем о�исление азота. Поэтом� в расчётной форм�ле отс�тств�ет член �равненияМоно, описывающий зависимость с�орости роста от �онцентрации аммонийно�оазота. Величина возраста ила, равная 3,4 (таблица № 2, �олон�а «методи�а ATV131»,в стро�е «аэробный возраст ила»), тра�т�ется �а� «минимальная величина возрастаила» при температ�ре 15 0С, необходимая для роста нитрифи�аторов. Для обес=печения �стойчивой нитрифи�ации вводится инженерный фа�тор SF. Величина это�офа�тора �вязана с производительностью соор�жений и в стандарте принимаетсяв диапазоне 1,45–1,8. Та� же доп�с�ается �орре�тировать величин� SF по рез�ль=татам из�чения реальных �олебаний на�р�з�и. Nменьшение SF с �величением про=изводительности станции отражает �а� меньшие �олебания на�р�з�и, та� и в опре=делённой степени изменение �идродинами�и аэротен�ов. Для �р�пных станций

9



Рис. 1. Взаимосвязь на�р�з�и и возраста ила

Fig. 1. Relationship between load and age of sludge

�онстр��тивно обычно применяются более длинные соор�жения с большим �оли=чеством �оридоров, т.е. �идродинами�а соор�жений стремится � вытеснителю.

Для определения обще�о объема аэротен�ов в �словиях �даления азота и фосфора� объем� аэробной зоны добавляется объем денитрифи�атора и анаэробной зоны.

Объем денитрифи�атора рассчитывается по отношению �даляемо�о нитрат=но�о азота SNO3,D и пост�пающе�о БП,5 — CBOD,IAT. ,оличество �даляемо�о азотанитратов рассчитывается по полном� баланс� азота: общий азот на входе мин�сазот нитратов на выходе мин�с азот аммонийный на выходе мин�с азот ор�аниче=с�ий на выходе мин�с азот, в�люченный в биомасс�.

В отечественной пра�ти�е провести данный расчёт достаточно сложно, та� �а�на большинстве соор�жений неопределяется общий азот, а та�же ор�аничес�ий азот на выходе.Для типичной �ородс�ой сточ=ной воды можно ре�омендоватьвеличин� обще�о азота 1,3–1,4от �онцентрации азота аммоний=но�о, азот ор�аничес�ий на вы=ходе и азот, в�лючённый в био=масс� в соответствии с ATV —2 м�/л и 0,04–0,05 м�N/м� БП,5пост�пающе�о.

Для �прощения расчетовна рис. 2 представлены �рафи=�и значения в зависимости отвеличины БП,5, пост�пающе�она аэротен�и при �онцентраци=ях азота аммонийно�о на вхо=де в аэротен�и 22, 25 и 27 м�/ли очист�и по азот� нитратов до8 м�/л и азот� аммонийном�менее 0,4 м�/л.

Анализ форм�лы для оп=ределения соотношения объе=мов ано�сидной V

Dи аэробной

зоны VA

можно провести сле=д�ющим образом (слева):


Рис. 2. Зависимость SNO3,D/CBOD от БП,5, м�/л, пост�пающе�о в аэротен�

Fig. 2. Dependence of SNO3,D/CBOD on BOD5, mg/l, incoming into an aeration tank

Следовательно, соотношение объема ано�сидной и аэробной зоны опреде=ляется балансом �ислорода, возвращаемо�о при денитрифи�ации и потребляемо=�о в этом процессе на о�исление БП,. При этом считается, что в �словиях денит=рифи�ации с�орость процесса составляет 75% от аэробных �словий и вводитсяпоправ�а, определяющая потребление �ислорода на 1 м� о�исляемо�о БП,5 —

. Величина этой поправ�и зависит от возраста ила tSS и темпера=т�ры Ft. При этом стро�о о�оваривается, что данная величина справедлива, толь�оесли соотношение ХП,/БП,5≤2,2. При более высо�их значениях ре�оменд�етсяопределять поправ�� с использованием респирометричес�о�о э�сперимента [15].

Величин� соотношения зоны денитрифи�ации и аэробной зоны для предв�лю=чённых денитрифи�аторов и анало�ичных процессов можно определять по таблице3 в методи�е ATV [2, см. в № 2], предложенной в ATV, основанной на эмпиричес�ихданных, одна�о эта величина б�дет хара�терна для температ�ры 10–12 0С и еслидля денитрифи�ации б�дет использоваться толь�о часть ле��о о�исляемо�о БП,.Процессы периодичес�ой и одновременной нитри=денитрифи�ации ре�оменд�етсяприменять при высо�их соотношениях БП, и денитрифицир�емо�о азота с �ве=личением объема денитрифи�ации о�оло 50%. При этом значение соотношенияVD/VA более 0,5 не ре�оменд�ется.

В отечественной пра�ти�е при низ�о �онцентрированных водах при реализа=ции схемы нитри=денитрифи�ации на Люберец�ой станции данное соотношениепринималось 0,6–0,7 с �спешными рез�льтатами [14]. Соотношение объемов де=нитрифи�атора и нитрифи�атора для температ�р 150С и 200С и возрасте ила 15 с�=то�, рассчитанное по форм�ле, ре�оменд�емая ATV, представлено на рис. 3. Длясравнения приведена �ривая для температ�р 10–120С в соответствии с таблицей 3в методи�е ATV [2, см. в № 2].

Разница в расчётных ве=личинах, пол�ченных с исполь=зованием форм�лы на основебаланса �ислорода, и ре�омен=даций с использованием эмпи=ричес�их данных при высо�ихзначениях отношениях БП, � де=нитрифицир�емом� азот� объ=ясняется более высо�ими с�о=ростями о�исления при исполь=зовании ле��о о�исляемо�о БП,.Чем большая часть БП, исполь=з�ется для �даления азота, темболее �ривая с использованиемэмпиричес�их данных по табли=це приближается � расчетным

11



Рис. 3. Выбор соотношения объемов VD/VА

Fig. 3. Selection of ratio of volumes VD/VА

величинам с использованием баланса �ислорода. Та�им образом,в �словиях сред=них и слабо �онцентрированных сто�ов величин� соотношения зон денитрифи�а=ции и нитрифи�ации в схемах с �далением �а� азота, та� и фосфора при расчётахпо ATV можно ре�омендовать в пределах 0,3–0,6.

Для �даления фосфора время пребывания в анаэробной зоне с �четом реци�лапринимается от 0,5 до 0,75 часа. Это время соответств�ет наиболее часто встре=чающем�ся времени потребления ЛЖ, и а�тивном� выделению фосфора в �сло=виях �онта�тных э�спериментов. При этом биоло�ичес�ое �даление фосфора ре=�оменд�ется сочетать с физи�о=химичес�им осаждением. Та� же в �словиях низ�ихзимних температ�р ре�оменд�ется использовать анаэробн�ю зон� для денитри=фи�ации, а больш�ю часть фосфора �далять с применением реа�ента.

В пересчете на пост�пающий расход с �четом ре�оменд�емо�о реци�ла ила75–100% время пребывания в анаэробной зоне составит 0,9–1,5 часа.

,оличество фосфора, �даляемо�о биоло�ичес�и, ре�оменд�ется принимать 0,01–0,15 БП,5 от пост�пающе�о на аэротен�и, дополнительно �читывается 0,01 м� фосфорана 1 м� БП,5 потребляемо�о на рост ми�роор�анизмов. Та�им образом, в целомбиоло�ичес�и �даляется 0,02 — 0,025 м� фосфора на 1 м� пост�пающе�о БП,5.

Общий возраст ила рассчитывается с �четом объема денитрифи�атора и анаэ=робной зоны.

Прирост ила в расчетах по ATV с�ладывается из прироста ила, происходящемпри �далении соединений ��лерода SPD.C и прироста за счет биоло�ичес�о�о �да=ления и осаждения фосфора.

Считается, что при биоло�ичес�ом �далении фосфора на 1 м� биоло�ичес�и�далённо�о фосфора образ�ется 3 м� взвешенных веществ, при �далении фосфорас использованием железа образ�ется 6,8 м� взвешенных веществ на 1 м� �далён=но�о фосфора и при использовании алюминия образ�ется 5,3 м� взвешенных ве=ществ на 1 м� �далённо�о фосфора.

Прирост ила при �далении ��лерода определяется через общ�ю масс� БП,5 ��/день и с�ладывается из прироста ила за счет о�исления ор�аничес�их веществ и взве=шенных веществ, находившихся в воде. При этом �читывается, что взвешенные веще=ства �идролиз�ются и о�исляются, поэтом� в форм�ле вычисления прироста прис�т=ств�ет возраст ила и температ�ра. При �величении возраста ила и температ�ры �идролизи о�исление взвешенных веществ проходят �л�бже и прирост ила со�ращается.

Представленная эмпиричес�ая форм�ла б�дет аде�ватно описывать приростила, если основная часть о�исляемых ор�аничес�их соединений хорошо отража=ется через величин� БП,5. В сл�чае наличия промсто�ов с тр�дно о�исляемым ХП,,�оторое не отражается величиной БП,5, но о�исляется в аэротен�ах, прирост ила,рассчитанный по данным ре�омендациям, может быть занижен. В этом сл�чае при=рост может быть более точно рассчитан по приложениям 1 (appendix 1) и 3 (appen=dix 3) в методи�е ATV [2] с использованием фра�ционированно�о ХП, по ал�оритм�,близ�ом� � математичес�им моделям.


Для вычисления объема аэротен�а через возраст ила и масс� ила в аэротен�едиапазон ре�оменд�емых доз ила составляет 3–4 �/л.

Совмещение методов расчета через возраст ила и �инетичес�о�о метода ис=польз�ется в �итайс�ом стандарте HJ576=2010 в сл�чае небла�оприятно�о соотно=шения азота � ��лерод� — БП,5/общий азот ≤ 4. При этом ре�оменд�ются схемыпроцесса на основе UCT. Расчет ре�оменд�ется для широ�о�о диапазона темпе=рат�р, но минимальн�ю температ�р� след�ет принимать 15°С при общесплавнойсистеме, что объясняется более высо�ими температ�рами в основной и южной ча=сти ,итая.

Аэробный возраст ила рассчитывается, исходя из с�орости роста нитрифи�а=торов. Величина μmax принимается 0,47 с�т�и, что пра�тичес�и анало�ично методи�еATV, но при этом расчет можно вести для выбранной �онцентрации аммонийно�оазота в очищенной воде, т.е. с�орость роста нитрифицир�ющих ми�роор�анизмоввыражена через �равнение Моно. Несмотря на �орре�цию с�орости роста нитри=фи�аторов для обеспечения �стойчивости процесса та� же водится инженерныйфа�тор F, причем диапазон значений от 1,5 до 3. Та�ой широ�ий диапазон фа�торазапаса объясняется возможным влиянием промсто�ов при высо�их отношенияхХП, � БП,5. Если доп�с�ается диапазон значений БП,5/ХП, ≥ 0,3, то ма�симальноХП,/БП,5 = 3,3, в то время �а� при расчётах по ATV основные зависимости спра=ведливы при ХП,/БП,5 менее 2,2.

Та�им образом, прое�тировщи� должен в зависимости от наличия промсто=�ов, �оэффициента неравномерности, �онстр��ции соор�жения изменять �оэффи=циент запаса пра�тичес�и в 2 раза.

Продолжение статьи читайте в номере 2.

13



Использованная литерат�ра1. Свод правил СП 32.13330.2012. ,анализация. Нар�жные сети и соор�жения/ А�т�ализированная

реда�ция СНиП 2.04.03=85. М. — 2012. — С. 1–92.2. Standard ATV=DVWK=A 131E,Dimensions of Single=Stage Activated Sludge Plants. — 2000. — 57 p.3. GPS=X 5.0 Technical Reference. Copyright 1992–2006 Hydromantis, Inc.4. А. Н. Эпов, В. И. Баженов. Расчет аэротен�ов с �далением био�енных элементов/Сборни� до�ладов

�он�ресса «Вода: э�оло�ия и техноло�ия». М., Э�ватэ�, — 2008.5. Мешен�исер Ю. М., Есин М. А., Смирнов А. В. Энер�осбере�ающий подход � реализации техноло�ии

�даления био�енных элементов на соор�жениях очист�и воды/ Сборни� материалов X межд�народ=ной на�чно производственной �онференции// Решение проблем э�оло�ичес�ой безопасности в во=дохозяйственной отрасли. Новосибирс� 1–2 о�тября. — 2014.

6. Строительные нормы и правилаСНиП 2.04.03=85. ,анализация. Нар�жные сети и соор�жения. М. — 1986.7. Строительные нормы и правила СНиП II=32=74. . ,анализация. Нар�жные сети и соор�жения. М. — 1975.8. ,.М. Морозова. Принципы расчета систем биоло�ичес�ой очист�и сточных вод/ Ж�рнал ВСТ. —

2009. — 1. — С. 26–31.9. Вавилин В. А., Васильев В. Б. Математичес�ое моделирование процессов биоло�ичес�ой очист�и

сточных вод а�тивным илом / На��а. — 1979.10. Эпов А. Н., Ни�олаев В. Н. Интенсифи�ация �л�бо�ой очист�и сточных вод в аэротен�ах п�тем опти=

мизации возраста ила / Обзорная информация. ИЭЖ,Х. — 1989.


11. М. Хенце. Очист�а сточных вод. Биоло�ичес�ие и химичес�ие процессы/ М., Мир. — 2004.

12. Эпов А. Н. ,ан�нни�ова М. А. Разработ�а типовых решений по автоматизации процессов биоло�иче=с�ой очист�и сточных вод с совместным �далением азота и фосфора/ Ж�рнал НДТ. — 2014. — № 3.

13. TechnicalSpecificationsforAnaerobic=Anoxic=OxicActivatedSludgeProcessHJ 576－2010 / ,итайс�ие на=циональные э�оло�ичес�ие стандарты. — 2010.

14. А. Н. Эпов, В. А. За�орец�ий, Д. А. Данилович, Ф. А. Дайне�о, Н. А. Белов, C. Е. Березин, В. И. Баже=нов. Ре�онстр��ция аэротен�ов Люберец�ой станции/ c — 2000. — 4. — С. 1–3.

15. М. А. ,ан�нни�ова, А. Н. Эпов.Респирометричес�ое определение �инетичес�их �оэффициентов�равнения с�орости нитрифи�ации/ Ж�рнал Водоснабжение и ,анализация. — 2009. — 4.

References:1. Code of rules, SP 32.13330.2012. Kanalizacija. Naruzhnye seti i sooruzhenija [Sewerage. Public utilities],

Revised edition of SNiP 2.04.03=85, M, 2012. pp. 1–92 (in Russian).

2. Standard ATV=DVWK=A 131E, Dimensions of Single=Stage Activated Sludge Plants. — 2000. — 57 p. (inEnglish).

3. GPS=X 5.0 Technical Reference. Copyright 1992=2006 Hydromantis, Inc (in English).

4. A. N. Jepov, V .I. Bazhenov. Raschet ajerotenkov s udaleniem biogennyh jelementov [Calculation of aerationtanks with biogenic elements removal], collection of reports of the congress «Water: ecology and technol=ogy», M., ECWATECH, 2008 (in Russian).

5. Meshengiser Ju. M., Esin M. A., Smirnov A. V. Jenergosberegajushhij podhod k realizacii tehnologii udaleni=ja biogennyh jelementov na sooruzhenijah ochistki vody [Energy saving approach to the implementationof the technology of biogenic elements removal on water treatment facilities], The collection of materialsof the X international scientific=production conference, The problems of ecological security in the watersector, Novosibirsk 1–2 of Ocotber, 2014 (in Russian).

6. Stroitel'nye normy i pravila SNiP 2.04.03=85. Kanalizacija. Naruzhnye seti i sooruzhenija [Building Code(SNiP) 2.04.03=85. Sewerage. Public utilities], M., 1986 (in Russian).

7. Stroitel'nye normy i pravila SNiP II=32–74. Kanalizacija. Naruzhnye seti i sooruzhenija [Building Code( SNiP)II=32=74. Sewerage. Public utilities], M., 1975 (in Russian).

8. K. M. Morozova. Principy rascheta sistem biologicheskoj ochistki stochnyh vod [The principles of calcula=tion of biological wastewater treatment systems], Water Supply and Sanitary Technique, 2009, 1, pp. 26–31 (in Russian).

9. Vavilin V. A., Vasil'ev V. B. Matematicheskoe modelirovanie processov biologicheskoj ochistki stochnyh vodaktivnym ilom [Mathematical modeling of biological wastewater treatment by activated sludge], Nauka,publ., 1979 (in Russian).

10. Jepov A. N., Nikolaev V. N. Intensifikacija glubokoj ochistki stochnyh vod v ajerotenkah putem optimizaciivozrasta ila [Intensification of deep cleaning of wastewater in aeration tanks by optimization of sludge age.],Survey information, Academy of municipal economy named. K. D. Pamfilova, 1989 (in Russian).

11. M. Khentce. Ochistka stochnykh vod. Biologicheskie i khimicheskie protcessy [Wastewater treatment. Bi=ological and chemical processes], M., Mir, 2004 (in Russian).

12. Epov A. N. Kanunnikova M. A. Razrabotka tipovykh reshenii po avtomatizatcii protcessov biologicheskoiochistki stochnykh vod s sovmestnym udaleniem azota i fosfora [Development of standard solutions forautomation of processes of biological wastewater treatment with joint removal of nitrogen and phospho=rus.], Best available techniques,journ., 2014, №3 (in Russian).

13. Technical Specifications for Anaerobic=Anoxic=Oxic Activated Sludge Process HJ 576－2010/ Chinese Na=tional Environmental standards, 2010 (in English).

14. A. N. Epov, V. A. Zagorskii, D. A. Danilovich, F. A. Daineko, N. A. Belov, C. E. Berezin, V. I. Bazhenov. Rekon=struktciia aerotenkov Liuberetckoi stantcii [Reconstruction of the Lyubertsy aeration station], ZhKKh,journ.,2000, 4, pp. 1–3 (in English).

15. M. A. Kanunnikova, A. N. Epov. Respirometricheskoe opredelenie kineticheskikh koeffitcientov uravneniiaskorosti nitrifikatcii [Respirometry determination of kinetic coefficients of the nitrification rate law], Watersupply and sanitary techniques, journ., 2009, 4 (in Russian).

Documents

Содержание - treatmentwater.rutreatmentwater.ru/data/documents/1-chast.pdf · monly use a German method ATV-DVWK-A 131E, a simplified method of aerotank calculation, a math-ematic