Плодотворное сотрудничество – путь к техническому развитию

Плодотворное сотрудничество – путь к техническому развитию

В 1990 г. группа харьковских ученых и инженеров создала трубчатый аэратор оригинальной конструкции из полимерных материалов и разработала технологию его изготовления. Это послужило основой для организации в Харькове научно-производственной фирмы «Экополимер», где было начато промышленное производство трубчатых полимерных аэраторов.

Исследования и первый опыт внедрения аэраторов в тесном сотрудничестве с ГКП "Харьковкоммуночиствод" подтвердили, что по технологическим параметрам они оказались в ряду лучших, известных в то время в мировой практике.

Именно на Диканевских очистных сооружениях г. Харькова испытывались первые конструкции полимерных аэраторов типа «Аква-Лайн» и отрабатывались их технические характеристики.

До этого времени для биологической очистки сточных вод на очистных сооружениях г. Харькова, как и везде в СССР, применялись аэрационные системы на основе фильтросных пластин. Можно перечислить следующие недостатки фильтросных пластин:

  • большое сопротивление;
  • проблемы получения однородного воздухораспределения при присоединении нескольких пластин к одному воздуховоду;
  • быстрая кольматация;
  • неудобство удаления зацементированных пластин, если произошло их разрушение или загрязнение; 
  • большая длительность монтажа, достигающая нескольких месяцев для одного аэротенка;
  • необходимость в специальных водосбросных стояках.

Хрупкость фильтросов приводила к их разрушению, выбросу водовоздушных бурунов и снижению концентрации растворенного кислорода (рис.1).

Рис.1. Разрушенный фильтросный канал

Все эти недостатки были исключены в конструкции полимерных трубчатых аэраторов Экополимер. Вследствие этого, начиная с 1993 года, и по настоящее время руководство ГКП "Харьковводоканал" совместно с компанией «Экополимер» планомерно реконструировало все аэротенки Безлюдовских и Диканевских очистных сооружений с использованием аэраторов «Аква-Лайн».

Рис.2. Аэротенк после реконструкции – установлены системы аэрации «Аква-Лайн»

Кроме того, в первичных и вторичных отстойниках были реконструированы переливы, полупогружные доски, стаканы-отражатели с использованием полимерных конструкций (рис.3).

Рис.3. Вторичные отстойники после реконструкции

Опыт эксплуатации аэраторов Экополимер в аэротенках оказался востребованным при ликвидации последствий крупномасштабной аварии на главной насосной станции Диканевских очистных сооружений в 1995 г.

После аварии сброс части неочищенных хозяйственно-бытовых сточных  привел к тому, что в воде реки ниже сброса сточных вод с Диканевских очистных сооружений содержание кислорода составляло всего лишь 1,5-1,8 мг/л. Значительно превышали ПДК компоненты группы азота.

Для предотвращения загрязнения реки Северский Донец и интенсификации процессов самоочищения рек Лопань и Уды было принято очень эффективное решение: установлены временные водоочистные сооружения, которые позволили в экстремальных условиях снизить концентрацию примесей, поступающих вместе со сточными водами в реки.

Были установлены системы биологической очистки воды с использованием микроорганизмов, иммобилизованных на носителях из различных материалов.

Системы биологической очистки воды, предложенные Украинским научным центром охраны вод Минэкобезопасности Украины (УкрНЦОВ) и Институтом коллоидной химии и химии воды НАН Украины (ИКХХВ), состояли из нескольких линий различных носителей активной биомассы.

Установки были оснащены аэрационными модулями, запроектированными АО "Харьковский Водоканалпроект" с использованием аэраторов НПФ "Экополимер". Аэрационная установка была размещена на участке реки, имеющей в этом месте ширину около 12м.

Аэрация осуществлялась на участке длиной 120 м при укладке поперек реки плетей аэраторов длиной 10мс шагом 1м на глубине1,5 м, то есть общая длина аэрационной системы составила 1200 м.

Рис.4. Аэрационный модуль на реке

Подача воздуха для аэрации осуществлялась турбовоздуходувками. Воздух от воздуходувок подавался к блокам аэраторов по трубопроводу в распределительный коллектор, уложенный вдоль берега реки.

Результаты анализа работы этих сооружений показали существенное улучшение качества воды в реке Лопань на выходе из зоны искусственной аэрации. Наибольшую эффективность показала комбинированная система, состоящая из аэраторов НПФ "Экополимер" и модулей ИКХХВ с носителями типа "Вий".

Руководство ГКП "Харьковкоммуночиствод" всегда стремилось применять новые эффективные разработки в области очистки сточных вод. Именно И. В. Коринько, первый из руководителей водоканалов, оценил перспективность новой конструкторской разработки Экополимер – аэраторов АКВА-ТОР.

Аэраторы АКВА-ТОР представляют собой усовершенствованные дисковые аэраторы, разработанные специалистами НПФ «Экополимер». При создании этих аэраторов были учтены недостатки существующих дисковых аэраторов, а также использованы новейшие технологические ноу-хау ЭКОПОЛИМЕР.

АКВА-ТОР представляет собой аэрирующий модуль с кольцеобразным диспергатором, имеющим центральное отверстие для прохода воды. Выполнение диспергатора кольцеобразным позволяет воде вместе с находящимся на дне аэротенка илом подниматься сквозь центральное отверстие (эрлифтный эффект), что способствует турбулизации потока на поверхности воздушных пузырьков и, тем самым, ускорению процессов насыщения воды кислородом.

Вторым следствием наличия отверстия для прохода воды внутри кольцевого аэратора является изменение структуры водовоздушного факела, который практически не сжимается. Вследствие этого коалесценция воздушных пузырьков существенно ослабевает и коэффициент массопередачи возрастает. Экспериментально доказано, что кольцеобразная конструкция приводит к повышению коэффициента массопередачи на 15 – 20 %.

Aerators(lightning)[08-27-03]

Рис.5. Форма водовоздушного факела аэратора АКВА-ТОР

В 1999 г система аэрации АКВА-ТОР впервые была внедрена на очистных сооружениях г. Харькова. Монтаж системы выполнен в четырехкоридорной секции аэротенка на Безлюдовских очистных сооружениях (г.Харьков)

 

Рис.6. Первая конструкция АКВА-ТОР, установленная на Безлюдовских очистных сооружениях

В августе 1999 г. система аэрации была введена в эксплуатацию и доказала свою экономичность и эффективность, а также показала требуемые пути совершенствования продукции.

Сейчас АКВА-ТОР М (модернизированный) - это уникальный сверхмощный аэратор с эластичной пористой мембраной, аналогам которого нет даже у европейских производителей аэрационных систем. Производительность 1-го аэратора АКВА-ТОР равна 3-м стандартным 12-дюймовым мембранным аэраторам. Удельные экономические характеристики аэратора (перенос кислорода на один аэратор) таковы, что делают этот аэратор особенно выгодным для применения на крупных станциях биологической очистки.

Таким образом, первые исследования новой конструкции торообразного аэратора на сооружениях г.Харькова позволили впоследствии создать уникальный высокоэффективный аэрационный элемент, которым в настоящее время оснащаются современные очистные сооружения крупных водоканалов.

Аэратор АКВА-ТОР_98 

Рис.7. Аэраторы АКВА-ТОР М (модернизированные) установлены на самых больших в Европе очистных сооружениях г. Москвы (около 5 млн. м3/сут.)

Однако аэраторы сами по себе не могут решить всех проблем очистки сточных вод. Традиционная биологическая очистка позволяет удалить основную массу органических загрязняющих веществ, но не может обеспечить достаточную, по требованиям настоящего времени, глубину удаления соединений азота и фосфора.

В настоящее время технология очистки сточных вод на очистных сооружениях не позволяет стабильно обеспечить нормативные требования на сброс в водный объект по ряду показателей (таких как группа азота и фосфора). Основная причина заключается в том, что сооружения запроектированы и построены 50-60 лет назад по технологической схеме, соответствующей нормам того времени.

За прошедшие годы в области очистки сточных вод и обработки осадка произошли существенные изменения, которые коснулись буквально каждого процесса: механической очистки, биологической очистки, отстаивания, обеззараживания, обработки осадка.

Для интенсификации процессов окисления органических веществ и выведения из системы соединений азота и фосфора наибольшее распространение получила технология нитри-денитрификации и биологического удаления фосфора. Для ее реализации необходимо организовать анаэробные и аноксидные (бескислородные) зоны. Организация таких зон позволяет повысить эффективность удаления органических веществ, соединений азота и фосфора.

Технологические схемы очистки сточных вод от соединений азота и фосфора очень разнообразны и зависят от конкретных параметров очистки, поэтому специалисты Экополимер на очистных сооружениях г.Харькова провели исследовательские работы по определению параметров очистки.

Анализ данных по качеству сточных вод позволил сформулировать исходные данные для расчетов по разработанной в Экополимер программе «ЭкоСим 3P». Результаты расчетов позволили выбрать наиболее эффективную технологическую схему (расположение зон нитрификации-денитрификации) в существующих аэротенках, при обеспечении качества очистки сточных вод по соединениям азота и фосфора на уровне ПДК рыбохозяйственных водоемов первой категории.


Рис.8. Предложенная технологическая схема работы аэротенка

На основе результатов этих исследований компания Экополимер разработала проектно-сметную документацию на технологию глубокой очисткисточных вод от биогенных соединений азота и фосфора дляэкспериментальных блоков КБО «Безлюдовский»и КБО «Диканевский».

Запроектированная технологическая схема нитри-денитрификации позволит снизить энергопотребление на аэрацию (поскольку вместо растворенного кислорода для окисления органики в зоне денитрификации используется кислород нитритов и нитратов). По расчетам потребление воздуха на аэрацию будет снижено примерно на 25 – 30%.

Внедрение указанного проекта позволит существенно улучшить экологическое состояние рек Северский Донец и окружающей среды.

Опыт работы компании «Экополимер» по модернизации и ретехнологизации очистных сооружений в сотрудничестве со специалистами КП «Харьковводоканал» позволяет с уверенностью считать, что такая работа приведет к общему успеху при реализации проектов.

Ю. М. Мешенгиссер

Производственно-практический журнал

"Водопостачання та водовідведення" №1 2015


Возврат к списку