Пути интенсификации процессов биологической очистки городских сточных вод
Нормативные ссылки…………………………………………………………
Определения, обозначения и сокращения ………………………………….
Введение……………………………………………………………………….
1 Современное состояние вопроса очистки городских сточных вод от биогенных веществ…………………………………………………………. 5
7
9
13
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Причины, обусловившие необходимость очистки сточных вод от биогенных веществ – соединений азота и фосфора…………………
Характеристика соединений азота и фосфора в городских сточных водах…………………………………………………………………….
Анализ существующих методов удаления из сточных вод соединений азота……………………………………………………….
Анализ существующих методов удаления из сточных вод соединений фосфора……………………………………………………
Методы совместного удаления из сточных вод биогенных веществ
Современные разработки конструкций по удалению биогенных веществ………………………………………………………………….
13
14
16
20
23
26
40
1.7 Выводы………………………………………………………………….
2 Характеристика объекта исследований – очистные сооружения г.Усть-Каменогорска………………………………………………………………….
42
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8 Экологическая обстановка в г.Усть-Каменогорске………………….
Состояние канализационных очистных сооружений ГКП «Новая Согра»……………………………………………………………………
Анализ эффективности очистки от биогенных веществ на очистных сооружениях ГКП «Новая Согра»…………………………
Расчёт допустимых к сбросу нормативов для ГКП «Новая Согра»..
Состояние канализационных очистных сооружений ГКП «Оскемен – Водоканал»………………………………………………..
Анализ эффективности очистки от биогенных веществ на очистных сооружениях ГКП «Оскемен-Водоканал»………………..
Расчёт допустимых к сбросу нормативов для ГКП «Оскемен-Водоканал»……………………………………………………………..
Выводы…………………………………………………………………. 42
43
48
51
55
61
64
67
3 Рекомендации по интенсификации процессов биологической очистки от биогенных веществ на очистных сооружениях г. Усть-Каменогорска…………………………………………………………………
69
3.1
3.2
3.3 Предложения по реконструкции очистных сооружений ГКП «Новая Согра»………………………………………………………….
Предложения по реконструкции очистных сооружений ГКП «Оскемен-Водоканал»…………………………………………………
Выводы………………………………………………………………….
69
76
79
4 Технико-экономическая оценка строительства аэротенка-вытеснителя на площадке ГКП «Новая Согра»…………………………………………… 81
4.1
4.2
4.3
4.4 Расчёт стоимости строительства………………………………………
Расчет платы за эмиссии в окружающую среду на ГКП «Новая Согра» при работе существующих биофильтров……………………
Расчёт платы за эмиссию в окружающую среду на ГКП «Новая Согра» при введении в эксплуатацию предлагаемого аэротенка-вытеснителя……………………………………………………………………………
Выводы…………………………………………………………………. 81
82
86
87
Заключение …………………………………………………………………… 89
Список использованных источников ………………………………………. 93
Приложение А Фактические данные по составу сточных вод канализационных очистных сооружений ГКП «Новая Согра»………………………………………………………
99
Приложение Б
Приложение В
Фактические данные по составу сточных вод канализационных очистных сооружений ГКП «Оскемен-Водоканал»……………………………………
Список научных трудов по теме магистерской диссертации……………………………………………….
108
116
Среди всего разнообразия методов очистки сточных вод одним из самых популярных является биологическая очистка. В основе метода биологической очистки лежит процесс биохимического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Суть данного процесса заключается в обязательном присутствии микроорганизмов, способствующих переработке органических веществ с параллельной возможностью обновления биомассы.
Сточные воды городов являются наиболее массовыми источниками азот- и фосфорсодержащих компонентов. Городские станции аэрации, спроектированные несколько десятилетий назад и полностью соответствующие природоохранным требованиям того времени, в настоящий момент практически не обеспечивают выполнения установленных нормативов по ряду показателей загрязненности, в том числе и по соединениям азота и фосфора, которые являются биогенными веществами.
На сегодняшний день практически все существующие очистные сооружения канализации, работающие на полную биологическую очистку, обеспечивают удаление из сточных вод не более 25-30% от общего количества соединений азота и фосфора; оставшаяся часть биогенных элементов вместе с очищенными стоками поступает в водоемы, вызывая их эвтрофирование, вторичное загрязнение воды и, как следствие, нарушение требований водопользования.
Характерное для станций большой производительности сочетание малой мощности приемника очищенных вод и большого расхода сточных вод требует более высокой степени очистки по всем показателям, в том числе по биогенным веществам.
Первоочередные шаги в улучшении качества очищенных сточных вод на городских станциях аэрации – это совершенствование схем очистки с целью доведения показателей качества очищенной воды до требований ПДК для азот- и фосфорсодержащих веществ при сохранении высокой эффективности очистки по взвешенным веществам, БПК и другим загрязнениям.
Основные тенденции развития технологии очистки в этой области связаны преимущественно с изысканием наиболее эффективных и рациональных конструктивных и технологических приемов, которые обеспечивают снижение строительной стоимости очистных сооружений и эксплуатационных расходов. Достичь требуемых нормативов можно путем внедрения разработанных методов интенсификации при реконструкции биологических очистных сооружений в существующих объемах с использованием новейших технологий удаления биогенных веществ.
С экономической точки зрения, решением этой проблемы может быть разработка практических мероприятий по интенсификации работы существующих сооружений, включая частичную их реконструкцию, а именно внедрение на канализационных очистных сооружениях биологического метода очистки сточных вод, основанного на процессах нитрификации и денитрификации, а также биологической дефосфотации.
Актуальность темы: Рост научно-технического прогресса, развитие промышленного и жилищно-бытового строительства требуют улучшения качества воды, подаваемой потребителям. Резервы воды истощаются из-за всё нарастающего загрязнения водных источников. Возникает проблема предупреждения поступления вредных веществ в природные водоёмы. Так как естественные биологические процессы, которые протекают в водоёмах, уже не обеспечивают самоочищения, происходит нарушение экологического равновесия.
Таким образом, глубокая биологическая очистка сточных вод от соединений азота и фосфора является одной из глобальных проблем. Экологически чистые и эффективные методы биологической очистки сточных вод от соединений азота и фосфора требуют строительства новых или модификации уже существующих очистных сооружений.
Применяемые в нашей стране традиционные технические решения по биологической очистке сточных вод не обеспечивают эффективного удаления со¬единений азота до требований предельно допустимых концентраций (ПДК) для сброса в водоём. За рубежом методы биологической нитри-денитрификации (НДФ) находят всё более широкое применение для очистки городских и промышленных сточных вод.
Цель работы: разработка рекомендаций по реконструкции существующих очистных сооружений, основанных на процессах нитриденитрификации и биологической дефосфотации, для достижения показателей качества очищенных сточных вод до уровня ПДК рыбохозяйственных водоёмов.
Задачи исследования:
– анализ работы городских очистных сооружений, включающих механическую и полную биологическую очистку;
– выявление параметров работы сооружений биологической очистки, снижающих их эффективность;
– поиск путей повышения эффективности и надежности работы аэротенков и биофильтров;
– разработка практических рекомендаций по интенсификации сооружений.
В итоге, разработка рекомендаций по реконструкции существующих очистных сооружений, основанных на процессах нитриденитрификации и биологической дефосфотации, позволит определить пути снижения сбросов загрязняющих веществ, превышающих нормативы предельно-допустимых сбросов и, тем самым, повысить качество очистки воды, сбрасываемой в водоем рыбохозяйственного значения.
Научная новизна работы:
– установлена целесообразность применения метода нитриденитрификации и биологической дефосфотации для очистки городских сточных вод на очистных сооружениях г.Усть-Каменогорска;
– обоснованы практические пути интенсификации работы очистных сооружений г.Усть-Каменогорска с учетом местных условий с применением методов нитрификации, денитрификации и биологической дефосфотации.
Практическая значимость. Разработаны рекомендации по интенсификации процессов биологической очистки от биогенных веществ на очистных сооружениях г. Усть-Каменогорска.
Рассматривается вариант внедрения предложенных технологий реконструкции очистных сооружений на ГКП «Новая Согра» и «Оскемен-Водоканал».
Апробация работы и публикации: Основные положения диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на I Международной конференции молодых ученых УГНТУ, г.Уфа (2009г.), XXXIII Республиканской студенческой научно-практической конференции КазАТК, г.Алматы (2009г.), IX Республиканской научно – технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых ВКГТУ Д. Серикбаева, г.Усть-Каменогорск (2009г.), заседаниях кафедры «Рациональное использование водовоздушного бассейна и теплогазоснабжение» ВКГТУ им. Д. Серикбаева (2009-2010г.г.).
По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы.
На защиту выносятся:
– Анализ работы очистных сооружений г.Усть-Каменогорска;
– Рекомендации по интенсификации процессов биологической очистки от биогенных веществ на очистных сооружениях г. Усть-Каменогорска для решения проблемы снижения сбросов биогенных веществ в водоемы рыбохозяйственного значения г.Усть-Каменогорска.
Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, которые изложены на 98 страницах компьютерного набора, иллюстрируется 24 рисунками и 19 таблицами, списка использованных источников из 71 наименования и 3 приложений.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Залетова Н.А. Очистка городских сточных вод от биогенных веществ: 05.23.04 – водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов//Автореферат Дис. … д-ра техн. наук: 05.23.04 Москва, 1999. РГБ ОД, 71:00-5/411-9.15с.
2 Бодарев А.А. Глубокая очистка сточных вод от соединений азота: 05.23.04 – водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов//Автореферат Дис. …кандидата технических наук: 05.23.04 Москва, 1996г.10с.
3 СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения – М.: ЦИТН Госстроя СССР, 1986г.72с.
4 Дуданова П.А. Анализ методов очистки воды от соединений азота//Международная конференция молодых ученых, Минск – Инженерная защита окружающей среды. Тезисы докладов. Секция 15.49с.
5 Сайковский А.Э. Оценка изменения соответствия величин ХПК и БПК по длине аэротенка//IX Республиканская научная конференция студентов и аспирантов Республики Беларусь «НИРС – 2004». Тезисы докладов. Ч.3.211с.
6 Шаталова К.И. Определение времени пребывания иловой смеси в аэротенке-вытеснителе// IX Республиканская научная конференция студентов и аспирантов Республики Беларусь «НИРС – 2004». Тезисы докладов. Ч.3.211с.
7 Свердликов А.А. Глубокая биологическая очистка сточных вод от соединений азота: 05.23.04 – водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов//Автореферат Дис. …кандидата технических наук: 05.23.04 Москва, 1996г.24с.
8 Зейфман Е.А., Лебедева Е.А., Тихановская Г.А. Интенсификация процессов очистки сточных вод от биогенных элементов: Учебное пособие. – Вологда: ВоГТУ, 2003, – с. ISBN 5-86871-144-6.121с.
9 Заикина И.В., Боронихина С.В. Интенсификация биологической очистки сточных вод//Технология строительства, №5, 2003г.69с.
10 Баженов В.И. Инженерное оформление крупных аэротенков по экономическому принципу.//Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение, 2008г., №1//.с.66-79.
11 Патент РФ № 2294899, МПК С02F3/00 «Способ биологической очистки бытовых, городских и производственных сточных вод», 2006г.30с.
12 Патент США № 5861095, МПК С02F3/30, «Аэро-анаэробный способ очистки сточных вод», 1999г.11с.
13 Патент РФ № 2220918, МПК С02F3/30, «Установка для глубокой биологической очистки сточных вод», 2004г.22с.
14 Патент РФ № 2170217, МПК С02F3/30, «Способ аэробной глубокой биологической очистки сточных вод», 2001г.9с.
15 Патент РФ № 2148033, МПК С02F3/30, «Усовершенствованный способ очистки сточных вод», 2000г.14с.
16 Яковлев С.В., Соколова Е.В., Троян О.С., Гамов В.И. Опыт проектирования и внедрения сооружений глубокой биологической очистки сточных вод от биогенных веществ//Строительные материалы, оборудование, тхнологии XXI века.2002г.№5.с.38-39.
17 Светланов Н.Г., Земляк М.М., Свердликов А.И. Реконструкция аэротенков на стадии биологической очистки г. Стерлитамака//ВСТ,№3, 2003г. с.4-5.
18 Милеев Л. Локальные очистные сооружения. //Технология строительства, №3, 2004г.//.65с.
19 Ю.О.Бобылев. Национальный экологический проект «ЮБАС»// Очистные системы Нового поколения – Глубокая биологическая очистка сточных вод, 2006г.48с.
20 Патент РФ № 2282597, МПК С02F9/14, «Способ глубокой биологической очистки сточных вод и устройство для его осуществления», 2006г.8с.
21 Патент РФ № 819069, МПК С02F3/02, «Устройство для очистки сточных вод», 1987г.12с.
22 Патент РФ № 2057085, МПК С02F3/02, «Компактная установка для очистки сточных вод», 1994г.14с.
23 Патент РФ № 2228915, МПК С02F3/02, «Способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления», 2003г.10с.
24 Патент РФ № 2060967, МПК С02F3/02, «Способ глубокой биохимической очистки сточных вод и установка для его осуществления», 1995г.17с.
25 Патент РФ № 2114794, МПК С02F3/30, «Способ биологической очистки сточных вод и устройство для его осуществления», 1998г.22с.
26 Информация об экологическом состоянии окружающей среды г.Усть-Каменогорск //Городской маслихат, г.Усть-Каменогорск, ВКО – протокол №02-06/164 от 30.01.2002г.7с.
27 Коммунальное хозяйство. 2.1.1.5 ГКП «Оскемен Водоканал» Акимата г. Усть-Каменогорск, 2005г.2с.
28 Программа охраны окружающей среды на 2008-2010г.г. Постановление Правительства Республики Казахстан от 19.02.2008г. №162.24с.
29 Нормативы предельно допустимых (ПДС) сбросов загрязняющих веществ для ГКП «Новая Согра» Акимата города Усть-Каменогрска на 2008-2012 гг.36с.
30 Журнал химического контроля хозяйственно-бытовых сточных вод по очистным сооружениям ГКП «Новая Согра» 2006-2009г.г.266с.
31 Методика расчёта предельно-допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты Республики Казахстан со сточными водами, Алматы, 1994г. 68с.
32 Инструкция по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и в водные объекты. М., 1989г. 38с.
33 Водный кодекс Республики Казахстан, Астана, 2009г.67с.
34 Правила приема производственных сточных вод в системы канализации населенных мест. – М., 1989г.21с.
35 Рекомендации по оформлению и содержанию проекта нормативов предельно допустимых сбросов в водные объекты (ПДС) для предприятий, Алматы, 1992г. 26с.
36 Экологический Кодекс Республики Казахстан, Астана, 2007г.167с.
37 Инструкция по нормированию сбросов загрязняющих веществ в водные объекты РК, №516-п от 21 декабря 2000 года.29с.
38 Нормативы предельно допустимых (ПДС) сбросов загрязняющих веществ для ГКП «Оскемен-Водоканал» на 2008-2012 гг.42с.
39 Основные положения проекта генерального плана г.Усть-Каменогорск от 03.02.2007г.16с.
40 Условия приёма сточных вод в систему канализации г.Усть-Каменогорск. Утверждены решением Акимата г.Усть-Каменогорск 08.04.2008г.13с.
41 Программа реконструкции, строительства и технологического перевооружения систем водоснабжения и водоотведения г.Усть-Каменогорск на 2009-2014г.г. //ГУ «Отдел ЖКХ, пассажирского транспорта и автомобильных дорог г. Усть-Каменогорск//.35с.
42 Журнал химического контроля хозяйственно-бытовых сточных вод по очистным сооружениям ГКП «Оскемен-Водоканал» 2006-2009г.г.95с.
43 Николаенко Е.В., Авдин В.В., Сперанский В.С. Проектирование очистных сооружений канализации. Учебное пособие – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006г.41с.
44 Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод – М.: МГСУ, Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006г.702с.
45 Эль М.А., Эль Ю.Ф., Вебер И.Ф. Наладка и эксплуатация очистных сооружений городской канализации – М.: «Стройиздат», 1977г.219с.
46 Лапицкая М.П., Зуева Л.И., Балаескул Н.М., Кулешова Л.В. Очистка сточных вод. Примеры расчётов. – Мн.: Высшая школа, 1983г.255с.
47 Яковлев С.В., Ласков Ю.М. Канализация (водоотведение и очистка сточных вод) – М.: «Стройиздат», 1987г.319с.
48 Рудник В.П., Петишко П.И., Семенюк В.Д., Сергеев Ю.С. Эксплуатация систем канализации – Киев, «Будiвельник», 1984г.308с.
49 Калицун В.И., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Алексеев Е.В. Лабораторный практикум по водоотведению и очистке сточных вод – М.; «Сройиздат», 2000г.264с.
50 Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды – М.:»Высшая школа», 1978г.472с.
51 Москвитин Б.А., Мирончик Г.М., Москвитин А.С. Оборудование водопроводных и канализационных сооружений – М.: «Стройиздат», 1984г.429с.
52 Семенюк В.Д. Эксплуатация систем канализации – Киев «Будiвельник», 1984г.356с.
53 Яковлев С.В., Карелин Я.А. Канализация– М.: «Стройиздат», 1975г. 521с.
54 Самонин В.Н. Канализация населенных мест и промышленных предприятий – М: «Стройиздат», 1981г.294с.
55 Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчётов канализационных сооружений – М.: «Стройиздат», 1987г.255с.
56 Мишуков Б.Г., Адельшин А.Б., Селюзин А.С., Соловьева Е.А., Адельшин А.А. Опытно-промышленная линия для биологической очистки сточных вод с денитрификацией и дефосфотированием.//Известия КГАСУ, 2006г., №2(6).58с.
57 Крючихин Е.М., Николаев А.Н., Жильникова Н.А., Большаков Н.Ю. Методы очистки сточных вод от биогенных элементов.//Сантехника и водоснабжение, 2006г., №8.64с.
58 Николаев А.Н., Большаков Н.Ю., Фетюлина И.А. Исследование влияния возраста активного ила на эффективность биологической дефосфотации в системе аэротенк-вторичный отстойник.//Вода и экология: проблемы и решения, 2002г., №2.46с.
59 Башкатова В.С., Горячкина П.В. Укрупненные показатели базисной стоимости строительства по объектам-аналогам. УПБС-2001. Справочник инженера-сметчика и оценщика – С-Пб, 2005г.333с.
60 Пулико В.И., Туренская М.А., Львова Н.А. Справочник базовых цен на проектные работы для строительства. Объекты водоснабжения и канализации – Госстрой России, 2001г.28с.
61 Панибратов Ю.П. Сметные расчёты и составление калькуляций в курсовых и дипломных проектах – Л., 1975г.95с.
62 Басс Г.М. Водоснабжение. Технико-экономические расчёты – Киев: «Вища Школа», 1977г.151с.
63 Панибратов Ю.П., Барановская Н.И., Костюк М.Д. Экономические расчёты в курсовых и дипломных проектах – М.: «Высшая школа», 1984г.175с.
64 Барановская Н.И., Котов А.А. Основы сметного дела в строительстве – М, 2005г.478с.
65 Назаров И.А. Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий – М.: «Стройиздат», 1977г.289с.
66 Локотко А.В., Третьякова Т.М. Экономика систем водоснабжения и водоотведения. Методические указания по выполнению экономического раздела дипломного проекта для студентов специальности 430640 «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов» дневной и заочной форм обучения – Усть-Каменогорск, 2006г.20с.
67 Кошман Н.П. Методические рекомендации по разработке укрупненных показателей строительства для объектов жилищно-гражданского и промышленного значения – Госстрой РФ, 2003г.23с.
68 Пособие по водоснабжению и канализации городских и сельских поселений (к СНиП 2.07.01-89) – М.: «Арендное производственное предприятие ЦИТП», 1992г.53с.
69 Данные Национального банка Республики Казахстан на курсы иностранных валют к тенге Республики Казахстан для целей учета, таможенных и налоговых платежей по состоянию на 09.2001г.5с.
70 СН РК 8.02-02-2002. Порядок определения сметной стоимости строительства в Республике Казахстан. //Официальное издание – Комитет по делам строительства МИТ Республики Казахстан// – Алматы, 2003г.22с.
71 Правила установления экономической оценки ущерба от загрязнения окружающей среды в Республике Казахстан. Утверждены постановлением Правительства Республики Казахстан от 31.05 2006г., №486. 10с.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (105 отзывов)
4.8 (40 отзывов)
5 (22 отзыва)
4.9 (826 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
4.8 (373 отзыва)
4.9 (298 отзывов)
4.9 (66 отзывов)
4.9 (343 отзыва)
