Реконструкція каналізаційних очисних споруд м. Коломия з аналізом методів розрахунку та технологічних схем біологічної очистки стічних вод з видалення азоту та фосфору
Автор: Бекеша Тарас Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Бекеша Т.А., Попадюк І.Ю. (керівник) «Реконструкція каналізаційних очисних споруд м. Коломия з аналізом методів розрахунку та технологічних схем біологічної очистки стічних вод з видалення азоту та фосфору». Розширена анотація Проект реконструкції каналізаційних очисних споруд м.Коломия Івано-Франківської області обумовлений незадовільною роботою споруд біологічного очищення стічних вод. Існуючий комплекс очисних споруд повної біологічної очистки господарсько-побутових стічних вод побудований в 1985році має проектну потужність, Q = 15000 м3/добу. На теперішній час середні витрати вхідних стоків дорівнюють - 19000 м3/добу, а концентрація їх забрудненості по завислим речовинам становить - 67 мг/л і 45 мг/л по БСК5. Дані споруди на теперішній час є морально та фізично застарілими. Змінились також вимоги до якості очистки стічних вод (ГДС), які відповідно до європейських стандартів регламентують не тільки залишковий вміст в очищеній воді органічної складової забруднень, але і залишковий вміст сполук азоту і фосфору [1,2]. Склад та якість вхідних стічних вод значною мірою впливає на роботу очисних споруд. А саме, низька концентрація органічних забруднюючих речовин, змінне співвідношення органічної складової забруднень і концентрації азотних сполук, та значні коливання концентрації забруднюючих речовин впродовж доби негативно впливають на умови життєдіяльності активного мулу аеротенків і його седиментаційні властивості. Виникла необхідність аналізу обладнання систем біологічної очистки – очисна установка нітри -денітрифікатор, відстійники. Для рішення даної проблеми були проведені теоретичні дослідження технологічних схем біологічної очистки стічних вод з видалення азоту та фосфору та методик розрахунку цих споруд [3,4,5,6]. За останні роки були розроблені нові технологічні схеми біологічного очищення міських стічних вод. Які в свою чергу дозволяють вирішити таку проблему, як видалення з міських стічних вод біогенних елементів. У практиці очищення стічних вод виділяють два основних біогенних елемента: азот (N) і фосфор (P), які мають властивість накопичуватися в біомасі активного мулу, - до 6-8% азоту і 2% фосфору в сухій масі мулу [4]. У сучасній практиці застосовуються різні способи і схеми біологічного видалення азоту і фосфору. [5]. Технологія видалення азоту і фосфору включає три основних елементи: зону анаеробної обробки суміші мулу і стічних вод; аноксидну зону для денітрифікації; оксидну (аеробну) зону для проведення нітрифікації. В анаеробній зоні в результаті життєдіяльності факультативних та анаеробних мікроорганізмів активного мулу відбувається ферментативний гідроліз органічних забруднень, що містяться в стічних водах з утворенням летких жирних кислот, які в цій же зоні споживаються, акумулюють фосфор бактеріями Acinetobacter і накопичуються в їх цитоплазмі у вигляді запасу полігідроксібутірата. У аноксидній зоні відбувається процес денітрифікації, з відновленням нітратів до газоподібного азоту. Наступна аеробна зона є нітрификатором і одночасно спорудою, в якому фосфати накопичуються мікроорганізмами Acinetobacter, присутніми в біоценозі активного мулу. Чим більше летючих жирних кислот було вилучено в анаеробній зоні, тим більша кількість фосфатів буде вилучено бактеріями Acinetobacter в аеробній зоні [4]. Всі технологічні схеми очищення стічних вод від біогенних елементів можна умовно розділити на дві групи. До першої групи належать схеми з окисними каналами - аеротенки карусельного типу, Biodenipho-процес, UNITANK-процес, циклічні схеми. Другу групу представляють схеми, які можна здійснити в звичайних коридорних аеротенках. Саме ці схеми цікаві з точки зору дій по заміні частини існуючих водоочисних технологій, сучасними технологіями з метою якісної зміни показників очищення без значних капітальних витрат. Схеми за загальною кількістю зон з перемішуванням і аерацією можна умовно розділити на двох-, трьох-, чотири- і п’ятистадійного. Аналіз існуючих технологічних схем нітри-денітрифікації, а саме: A/O A2/O, VIP, UST- процес (КейптаунськийУніверсітет), Bardenpho (5-stage), Ludzak-Ettinger, тощо, та вітчизняного досвіду в цій галузі показав, що для умов КОС м.Коломия, найбільш доцільним є впровадження модифікованого Ludzak-Ettinger-процесу, що реалізується в спорудах біоочистки шляхом чергування аноксидної та аеробних зон та із застосуванням в зонах аерації комбінації завислих і іммобілізованих на інертних носіях культур мікроорганізмів. Для цього проектом передбачається переобладнання однокоридорних аеротенків, що розташовані в складі двох блоків ємностей, в біореакторинітри-денітрифікатори шляхом створення в їх об’ємі зон із різними кисневими умовами. При цьому, стічні води після первинних відстійників і циркуляційний активний мул будуть надходити в першу аноксидну зону біореактора, обладнану мішалками. Друга зона біореактора буде виконувати функцію аеробної. Впровадження на КОС в м. Коломия шляхом реконструкції сучасних високоефективних енергозберігаючих технологічних дозволить забезпечити надійну експлуатацію споруд очисного комплексу та отримати високі показники якості очистки стоків згідно встановлених ГДС, а саме: завислі речовини – 15,0 мг/л; БСК5 – 15,0 мг/л; ХСК – 80,0 мг/л; азот амонійний – 3,0 мг/л; нітрити – 0,4 мг/л; нітрати – 10,0 мг/л, фосфати – 3,5 мг/л. Об’єкт дослідження: споруди біологічної очистки стічних вод Предмет дослідження: вивчення досвіду роботи аеротенків, в яких реалізовані технологічні схеми біологічного видалення із стічних вод сполук азоту і фосфору. Мета дослідження: аналіз впливу органічних речовин на процес нітри-денітрифікації; розгляд технологічних схем біологічної очистки стічних вод з видалення азоту та фосфору та методик розрахунку цих споруд; впровадження біотехнології нітри-денітрифікації при реконструкції очисних споруд м. Коломия Результати дослідження: Проектом запропоновано заходи з інтенсифікації і оптимізації роботи споруд очисного комплексу. Ключові слова: аеротенк, біореактори, нітрифікація, денітрифікація, аеробна зона, анаеробна зона. Перелік використаних літературних джерел. 1. https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0403-02 2. Збірник нормативно-правових актів Європейського Союзу у сфері охорони навколишнього середовища. – Львів : Екоправо, 2004. – 192 с. 3. Долина, Л. Ф. Очистка сточных вод от биогенных элементов: [монография] / Л. Ф. Долина. – Днепропетровск : Континент. 2011. – 198 с. 4. Жмур. Н. С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками / Н. С. Жмур. – М. : АКВАРОС, 2003. – 512 с. 5. Василенко А.А. и др. Реконструкция и интенсификация сооружений водоснабжения и водоотведения: Учебное пособие / А.А. Василенко, П.А. Грабовский, Г.М. Ларкина , А.В. Полищук , В.И. Прогульный. – Киев – Одесса: КНУСА, ОГАСА, 2014. – 307с. 6. 2. Д.А. Данилович, А.Н. Эпов, М.А. Канунникова. «Применение основных технологий на сооружениях очистки сточных вод: анализ данных в целях технологического нормирования» НДТ выпуск №34, 2015. 7. ДБН В.2.5.-75: 2013 «Каналізація. Зовнішні мережі та споруди. Основні положення проектування». п.п. 10.3.2.9., Додаток Г,п. 59, 107, 110, 112, 184). 8. ATV–DVWKA 131E, 2000 9. Данилович Д.А., Эпов А.Н. Сравнительный анализ методик расчета сооружений биологической очистки сточных вод с удалением азота. Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2017. № 4. С. 28–40.