автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Интенсификация процессов очистки городских сточных вод и обработки осадков

М1Н1СТЕРСТВ0 0СВ1ТН УКРАТНИ

ХАРК1ВСБКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ БУД1ВНИЦТВА I АРХ1ТЕКТУРИ

ЕПОЯН СТЕПАН МИХАЙЛОВИЧ

УДК 628.33,34

' 1НТЕНСИФ1КАЦ1Я ПРОЦЕС1В ОЧИЩЕНИЯ М1СБКИХ СТ1ЧНИХ ВОД I ОБРОБЛЕННЯ ОСАД1В

05.23.04 — Водопостачання, канал!защя

Автореферат дисертацД на здобуття наукового ступени доктора техшчних наук

Харюв 1997

Дисертацкю е рукопис

Робота выкопана в Харшвському державному техшчиому ушверситет1 буд'шництва I арх1тектури

Науковий консультант :

доктор техшчннх наук, професор Пантелят Гарр! Семенович

Оф'щшн1 опоненти:

доктор техшчннх наук, професор, завщувач кафедри водопвстачаня та канашзацн ДонбаськоУ державно!" академи буд1вництва 1 арх!тектури Кул ¡ко в Микола 1вановнч;

доктор техшчннх наук, професор кафедри водопостачання КиУвського державного техничного ушверситету будшництва ¡арх1тектуриТерновцев Вггалж Омелииович;

доктор техшчннх наук, професор, зав1дувач кафедри охорони пращ 1 еколопУ в буд1вництв! У краше ь ко!' державно!' академ1У водного господарства Проль Микола Миколайович.

ПровШш установи:

УкраТнськмй 11ауково-досл1дннй шетнтут еколопчних проблем (УкрНДШП) (м.Харк1в).

Захист В1дбудеться « грудня 1997 року о _годнш на зааданш

спешал1зовано!' вченоУ Ради Д 02.07. 01 при Харшвському державному техшчиому ушверсите™ будшництва 1 архкектури.

3 дисертащею можнаознайомитись у б1блютеш ушверситету.

Автореферат розюланий

« ¿4 »

листопада 1997 року.

Вченнй сскретар егтиалвовано! вченоУРади

Колотило МЛ.

Загальна характеристика роботи

Актуалыпсть роботн. Прогресуюче забруднення водойм УкраТни спчними водами м!ст, промислових шдприемств 1 сшьськогосподарських шдприемств е наслщком недостатньо ефективно! роботи апарат!в 1 споруд для очищения спчних вод. У ряд1 вшпадюв спчт води скидають у водойми без. очищения або теля недостатнього очищения. Це спричиняе рюке попршення пдрох1м1чного режиму водойм, порушення процесу самоочищения 1 дестабшзащю саштарно-ешдемшлопчного стану в районах розташування великих об'еючв, веде до утворення сприятливих умов для виникнення ешдемШ шфекцшних хвороб.

Осади, що утворюються при очищенш мкьких епчних вод, утримують значш к!лькост1 оргашчних речовин, як1 легко загнивають, патогенних бактерш, яець гельмнтв, насшня бур'яшв, ¡они важких металл1В (хрому, М1Д1, шкеля, цинку, ртуп' та т.), що утрудняе Гх зневоднення, складувания I утшнзащю. Об'ем осад1в, що утворюються на М1ських очисних спорудах, складае 0,5- 1,0 % ВЩ ЮЛЬКОСЛ СТ1ЧНИХ ВОД, ЯК1 обробляються.

Вщом| методи зневоднення осадив мюьких епчних вод: мехашчш - на вакуум-фшьтрах, центрифугах 1 фшьтр-пресах; природш - на мулових майданчиках - мають сутттев! недолги, пов'язаш з1 с клади ¡Стю експлуатаци мехашчного обладнання або необх1дшстю выведения великих площ земельних д'шянок.

При очищенш епчних вод 1 обробленш осадт видшяються газогавдбш сполуки: ам1ак, метан. Джерелами забруднення атмосферного повггря на М1ських очисних спорудах е: вщетпшики, аеротенки, мулов} майданчики та ш. Ц1 споруди при розширенш мют часто опиняються в межах житловоУ забудови,! шк1длив'1 газопод!бш речовини, як! видшяються в процесГ очищения, можуть негативно впливати на здоров'я роб1ттшв \ людей, яю живуть у безпосереднШ близькоеп вщ споруд очищения епчних вод.

На багатьох очисних спорудах з метою тдвищення продуктивноеп й ефективност1 роботи будують додаткста споруди, яю забезпечують полшшення роботи всього комплексу. При цьому основними спорудами для зневоднення осая!в е мулов! майданчики, як) займають велик'1 площь

Викладене вище евщчить про актуалыисть питань, пов'язаних з пошуком. нових методт ¡нтенсифжаци очищения М1ських епчних вод 5 оброблення осад1в.

Роботу вмконаио в межах державно) программ «Розробка теори еколопчноУ безпеки та надшност! життед1яльност1 для об'ееттв будтництва, промисловосп та впровадження еколопчних систем водопостачання» 1 м1жрегюнально1 программ «Еколопчне оздоровления басейну р!ки (лверський Дшець» 1 щшьно пов'язано з планами госпдогов1рно1 тематики Харктського державного техшчного ушверситету бугнвництва I архкектури (ХДТУБА) {госпдоговори №№ держ.реестращУ 01880078095, 01890085882, 01941Ю38217, 0195Ш10138, 0196Ш01560).

Метою днссртацшиоТ роботи с розробленя 1 впровадження метод!В ¡нтенсифкацм процеав очищения мкьких спчних вод 1 оброблення осад ¡в на основ! нових 1 вдосконалених технолопй, як! эабезпечують високу ефектившсть процеав 1 зменшують шкщливий вплив на навколишне середовище.

В дисертащйшй робот1 розглянуп питания штенсиф^ацн первинного в!дстоювання мкьких стних вод, ущшьнення ! зневоднення осадш.

Наукова новизиа роботи:

1.Розроблено техшчш ршення еколопчноГ концепци розвитку технологи очищения мкьких «птчних вод! оброблення осад1в.

2. Встановлено 'можливють штенсиф|кацп очищения мюьких ст^чних вод за допомогою флокуляцшного (направленого) перемшування як з використанням реагент1в, так \ без нього.

3. Досл!джено методи штенсиф'нсацн процеЫв ущшьнення 1 зневоднення осадт 1 мюьких стних вод за допомогою р1зних електролтв»гкшелектролтв.

4. Вперше виконано всеб1чш дослщження структури, властивостей 1 основних параметр1в дисперсно!" фази осад1в м'|ських стних вод на сучасному науковому р!ВН1.

5.Визначено нов! теоретичш аспекта процесу укрупнения завислих речовин, яю м1стяться у мюьких спчних водах.

Практичне значения роботи:

1. Внзначено параметри штенсиф!кацп процеЫв очищения мюьких спчних вод за допомогою флокулящйного перемшувания I оброблення осадив р1зними реагентами.

2. Розроблсно нов'| технолопчш ?хемн очищения мюьких спчних вод I оброблення осадив, що дозволяе значно тдвнщнти ефектившсть роботи очисиих споруд I зменшити ишдливий вплив на навколишне середовище.

Особистнй внесок автора: 1.Розроблено техжчш р1шення еколопчноУ концепци розвитку технолога очищения мюьких «гпчиих вод 1 оброблення осадив.

2. Визначено нов! теоретичш аспекта процесу укрупнения завислих речовин, як\ мютяться у М1ських ст)чних водах, за допомогою флокулящйного (направленого) перем1шування.

3.Розроблено нов1 технолопчн« схеми очищения мкьких спчних вод i оброблення осад1В.

4. Виконано Bce6i4Hi дс>сл!джения структура, властивостей i основних, параметр!в дисперсно!' фази осадив мкьких ctihhhx вод на сучасиому piem.

На захнст вииосяться:

1. Техтчш р!шення еколопчно! концепци розвитку технологи очищения MicbKHX ст1чних вод i оброблення осад1в .

2. Теоретичш аспекти процесу укрупнения завислих речовин, яш мютяться у MicbKHX cTiMHHx водах, за допомогою фл о кул я ц i й н о го (наравленого) перемшування.

3. Технолопя шдготовки осадiв м!ських сточних вод до мехашчного зневод-нення або суппння на мулових майданчиках з використанням коагулянт i флокулянт1в.

4. HoBi технолопчш схеми очищения MicbKnx ctihhhx вод i оброблення осад!в.

5. Результата дослщження структури, властивостей i основних . параметров дисперсноТ фази осад1в мюькихепчних вод.

Методология дослщжеиь. Використано сучасне обладнанпя краш СНД та ¡нших краш (Шмеччини, Угорщини та ¡и.) для доашдження мкроструюури, фЬико-х1м1чних властивостей i х!М1чного складу осадив i визначення po3Mipy часток дисперсно1 фази. Визначення ф!зичних po3MipiB флокул, що утворювались, дисперсного складу, макро- i М1кроструктури осадив зд!йснювали методом оптично1 М1кроскопи з використаням автоматичного аналЬатора «Eni квант» ф1рми «Карл Цейс» (ФРН), стереоскотчного мкроскопа МПСУ-1 i оптичного м1кроскопа типу «Ергаваль». Рентгеноструктурний анаоиз осадт проводили за методом Брегга-Брентано на установи! «ДРОН-ЗМ». Термограв1метричн1 досл!дження осад ¡в виконували методом диференцШного терм1'чного анаш'зу на дершатограф! ффми «МОМ» (Угорщииа). Швидтсть оадання завислих речовин i флокул здШснювали методом рданноТ седиментацн на седиментацшних аагах модел1 4600 ф1рми «Capropiyc» (ФРН).

Апробашя роботи. Основш результата досл!джень i головш положения дисертаци доповщались на мшнародних конференщях у Mockbi (1992 р.),. Харков1 (1995 р.), Ялт1 (1997 р.); на всесоюзних, республшанських i зональних конференциях i семшарах у XapKoei (1986 p.), MocKBi (1989, 1990 p.p.), Челябь нську (1989 р.), Волопй (1990 р.), Пеиз! (1991 р.), Донецьку (1993, 1994 p.p.);

вуз1всысих конференциях у Донбасьюй державшй академн буд1вництва 1 архпектури (Макнвка, 1992 р.), ХарювськШ державной академи м!ського господарства (Харк1в, 1996 р.); на щорнних науково-техшчних конференщях ХДТУБА в 1985-1997 р.р.

Публ1каци*. Основний змкт дисерташйноТ роботи викладено в 46 друкованих роботах, з яких 15 - у центральных журналах 1 зб1рниках наукових праць, 2 авторських свщоцтва СРСР на вннахщ, 2 патента УкраТни, 1 патент Роси, 5 статей опублшовано без ствавторт.

Структура та обсяг днссргаци, Дисертацшна робота складаеться з вступу, восьми роздшв, загальних висновшв, списку лкературн з 264 найменувань, додатюв 1 винщуе 282 сторшки основного тексту , в тому числ! 52 таблицю, 61 малюнок, усього - 319 сторшок.

Зм1ст роботи

У встут обгрунтовано актуальность роботи, сформульовано мету й задач1 дослщжень, наукову новизну, практичне значения, положения, як! виносяться на захист.

У першому роздш розгляиуто стан питания щодо мехашчного очищения стшчих вод I оброблення осад1в. Охарактеризовано склад ст!чних вод ряду м!ст Укршни з концеитрацн забруднюючнх речовин (завислих речовин, БПК3, бшгениих компонентов та ш.) 1 вивчеш фактори, що впливають на Тх властнвость Розгляиуто конструкци рЬних споруд мехашчного очищения сточних вод 1 ефектившсть Тх роботи. Апарати й споруди, як1 використовуються для .мехашчного очищения сточних вод, не забезпечують необх1дного ступеия очищения. Ефективнють очищения мюьких сточних вод вщ завислих речовин у вшстойниках рЬних тиПш вщиосио невисока 1 не перевшцуе 60 %. 1нтеисиф!кац1я роботи вщспГшиюв на д1ючих очисних спорудах практично не проводиться, що веде до необхдогосто видшения великих площ земл1 для ¡х розМадення, а також не дозволяс шдвищити ефектившсть очищения сточних вод.

Основавши причинами попршения роботи диочих очисних споруд е: персвищсння Тх проектноТ потужносто з кшькосп сточних вод; перевищення потужносто споруд з кшькосто забруднюючнх речовин, яю шдлягають вилучению; змшсння складу 1 концентраций забруднюючнх речовин.

3 метою вдосконалення ¡сиуючих метод!в мехашчного очищения сточних вод у деяккх випадках йдуть на ускладнення конструхцШ споруд та Тх

експлуатацп при створенш режиму вщстоювания у тонкому шар!, збшьшення витрат енерпТ в раз1 попередньо! аераца в сполученш з бюкоагуляц!ею або використання дефщитних реаге1тв.

ЗдШснеш дослщження складу осадш, яю утворюються при очищен»! М1ських спчних вод, показали, що вони мають велик! об'еми, високу волопсть \ низьку здатшсть до водовмадачи, значннй вм!сг оргашчних речовин I схилын'сть до загнивания, заражен! патогеннимн м!крооган!змами I яйцями гельмшлв, що обумовлюе складн!сть оброблення осадив,

Анал13 роботи ¡снуючих споруд мехашчного зневоднения 1 мулових майданчик!в при природньому сушшш осадт показав, що ефектившсть 1х роботи забезпечуеться, головним чином, за рахунок вдаовщноТ попереднын обробкн осад!в.

У другому роздЫ запропоновано техшчш ршення еколопчноУ концепци технолопУ очищения мюьких сичних вод ! оброблення осад'ю на основ! Д0СЛ1Джень 1 анал1зу досвщу експлуатавдк

Багатор!чш спостереження за роботою очисних споруд канал!защТ ряду м1ст УкраУни, враховуючи Комплекси бюлопчного очищеня «Дикашвський» (КБОД) ! «Безлюд!вський» (КБОБ) м.Харкова, показали, що ефектавшсть очищения спчних вод протягом року зм^нюеться з незначнШ м1р! 1 залишаеться досить високою щодо основних показник!в: завислих речовин, БПК5 та ¡н. Висока ефектавшсть роботи очисних споруд, певно, пов'язана з усереднюванням за тривалий пер!од часу (1-3 мкяц!). Але результата аналЬу разових проб показують, що ефективнтть очищения ст!чних вод коливасться в досить широких межах (концентрац!я завислих речовик в очищен!й вод! зм!нюеться з 6,5 до 80,0 мг/л, БПК5 - з 3,4 до 41,2 мг02/л), що свщчить про нестабшьшсть роботи очисних споруд.

, Основними спорудами !з зневоднення осад!в стчних вод бшьшосп М1ст Укра'ши с мулов! майданчики на природшй основу анал!з роботи яких показус, що вони перевантажеш 1 мають фактичне навантаження нижче, шж цё передбачено нормами.

Утшпзащя осад!в мюьких ст!чних вод зараз с одн!ею з невир!шених проблем, незважаючи на те, що вони вм'ицують велику »лодсть бюгенниХ елеменлв \ можуть бути використаш у с!льському господарств! як добрива, як! мають необх!дн! для розвитку рослин м!кроелементи. Це обумовлено там, що осади м!стять шидлив! для рослин речовиии: яйця гельмштш, насшня бур'яшв, велику к!льк!сть патогенних м!крооргашзм!в, ¡они важких метал!в.

При очищенш ст1чних вод I обробленш осад ¡в у поа1тря над очисними спорудами видшяються газопод1бш сполуки, таш як ам1ак, арководень, метан, оксид I двооксид вуглецю, а також патогенш м!крооргашзми. За данями НД1 КВОВ концентрацп забруднюючих речовнн у пов!тр1 значно перевишують ГДК. Найбшьш! концеитраци ам1аку - над муловими ставками (в 7 раз!в вище за ГДК), вщстШниками (в 3 рази) \ аеротенками (в 4 рази). Найбшыш концеитраци (лрководню вид!ляються на початкових етапах технолопчного ланцюга: у вх1дшй камер11 будинку грат (И ГДК), а також у мулових ставках (10 ГДК).

На б'шьшоеп станщй очищения епчних вод проводять екстенсивними методами, методи шсенсифшаци очищения вшсутш. Це приводить до того, що очисн1 споруди займають велик1 площЬ

Викладене переконус у необхдокхт вироблення нових напрямюв у комплексному виршенш питань щодо очищения епчних вод, кондищонування, зневоднення, суппння й утилЬаци осад1в. Техтчш р!шення щеТ проблеми базуються на:

• ¡нтенсифкацн очищения мюьких епчних вод 1 оброблення осад!в шляхом застосування коагулящ! й флокуляцн, мехашчного зневоднення;

• утворення компактинх комплекст очищеня епчних вод, оброблення й зневоднення осадш, яю дозволяють зменшити плоии, що ними займаються;

• пошук шлях1В утшизацп осадт як добрив, одним з перспективних напрямюв якоУе переробка осадив на гумус за допомогою вермюультури.

У третьому роздш наведено результата досл!джень ¡нтенснфжацн процесу очищення мюыакх епчних вод 1 оброблення осад)в за допомогою реагентш 1 флокуляшйного (направленого) руху води.

• Поняття «флокуляцШне перемшування» запроваджено для позначеиня такого перем1шування, при якому утворюються спрнятлнв1 умови щодо эближення 1 з^ткнення часток дисперсно! фази за рахунок виникнення др1бномасштабних турбулентних пульсацШ, як!, в свою чергу, спричиняють вщносне перем1шування часток. При цьому припущено, що при флокуляцШному перем1шуваши досягасться найбшьш ефектнвне об'сднання дисперсно! фази, яке превалюс над руйнуванням флокул. 1иакше кажучи, необх!дно забезпечити проходження процесу при вадповщних швидкостях руху води А тривалостг перем^шувшшя.

Технолопчие моделювання процесу очищеня М1ських епчних вод методом шдстоювання як без застосування реатшгпв, так I з викорнстанням коагулянт в 1 флокуля!Гпв, здШснювапи не спещалъшй установи!, яка складалась з цшшщрт, обладнаних пробовщб^рникамн води з рдзних р1вней. Для

дослщжеиня штенсифжаци процесу укрупнения завислих речовин за дбпомо-гою флокулящнного перем1шування використовувалн мехашчну мниалку з числом оберт!в, що регулювалося: в!д 10-20 до 1000-2000 об/хв.

Як коагулянти були випробуван1 хлорне аал130, арчанокислий алюмдшй, арчанокисле зал!зо, вапно та ш., як флокулянти - головним чином, речовнни катонного типу - пол1етилешмш (ПЕ1), ВПК-402, Ф-100 та ¡п., а також \'х сполучення. Отримаш за результатами дослщжень крив! кшетики осщання завислих речовин поршнювали з даними прояснения води без п реагентно! обробки. Дози реагенпв варшвали в таких межах: для електролтв - 30-100 мг/л, для тшелектролтв - 1,0-2,0 мг/л.

3 метою всеб1чного вивчення седиментащйних характеристик мехашчиих домшок, яю мютяться у сткних водах й осадах, процес осщання дисперсно! фази вивчали також методом рщиниоТ седиментаци ¡з застосуванням седиментащйних ваг мол ел! 4600 ф1рми «Сартор^ус» (ФРН).

Весь обсяг дослщжень внконано на реалышх сичних водах I осадах очисних споруд канашзацп КБОД \ КБОБ м.Харкова.

Бксперименти показали принципову можливють прискорення процесу укрупнения завислих речовин 1 збшьшення швидкосп осщання флокул, що утворилися при флокуляцШному перем1шуванш, у поршняцш з вихщною водою.При цьому встаиовлено, що об'еднання часток завислих речовин мюьких спчних вод вщбувасться шд д1сю перем1шування навт без застосуваня реагентов. Це пояснюеться там, що такШ категорп завислих речовин притаманш деяк! флокуляцШш властивость На рис. 1, 2 наведено крив! кшетики вщстоювання спчних вод м.Харкова, ям надходять на КБОД. Встаиовлено, що максимальна ефектившсть прояснения спчних вод може бути досягнута при тривалост1 флокуляшйного перем1шування 300-600 с при град^енп швидкосп С=бб с'. Це дозволяе досягги прискорення осщання завис-лих речовин приблизно на 20% нав!ть без застосування коагулянпв 1 флокулянтш. Ефектившсть вщстоювання ст1чноУ води теля перем1шування зростае при збшьшенш концентраци завислих речовин у вод1, яка обробляеться. Використання реагент'ш штенсиф1куе процес очищения спчних вод за рахунок сорбцй позитивно заряджених продукпв пдрол1зу хлорного зал1за або арчанокислого алюмтя на поверхш негативно заряджених часток завислих речовин. Це зменшуе величину дзета-потенщала цих часток, що сприяе дестабшзацн коло'щно» системи при наступному вщстоюванш (див. рис. 1,2).

Величина дзета-потенщалу часток завислих речовин, визначена за методом електрофореза, знаходиться на р1вт 22-30 мВ до оброблення

Чаз вадстсюсаиня, хв

Рис. I Ефективтсть освпяення спчноТ води

1 - простс вщстоювання, Ç,=180-250 мг/л; 2 - вщстоювання теля флокулотцйного пергм!шування, С0=180-250 мг/л; 3 - nrpoerre вщстоювання, С„=80-120мг/л; 4- вщстоювання теля флокулящй-ного перемшування, Св~ 80-120 мг/л.

£ §

¡5 О

В

ю

а О

в

а

I «

•е-

ш

80

60

40

20

А

г

i

4

30 60 90 120

Час вщстоювання, хв

Рис. 2 Ефектившсть осветления ctíhhoT води

1 -просте вщстоювання (без коагуляцп), Со= 180-250 мг/л;

2 - вщстоювання теля флокуляцшного перем1шування з коа-гулящею A12(S04)j дозою 100 мг/л у комплекс! з ПАА дозою

1,0 мг/л, С0= 180-250 мг/л.

реагентами. ГБсля оброблення величина дзета-потенц!алу сутгево зменШуеться,

наближаючись до нуля, а ¡под! в!дбуваеться перезаряджешш з негативного електрокшетичного потенщалу на позитивннй.

Ще б'тъше процес укрупнения часток штенсиф!куеться при одночасн.Ш дП реагеитш 1 флокуляшйного переМ1шування, яке сприяе зближению й зшсненшо часток.

Пдромехашчш показники флокул, що утворюються (гщравл!чна крушпсть, щшыпсть, мщшсть та ¡н.), залежать В1д того, застосовуеться чи ш реагентна коагуляцш \ флокулящя, в!д того, який вид ортокшетичноТ флокуляцп переважае, а також вщ параметра флокуляцшного перег.ишування (величина град!енту шпидкост!, тривалосп перем1шування).

3 метою забезпечения пор!вшност1 отриманих даних визначення фЬнчних властивостей флокул, що утворюються, здШснговали при таких само концентращях завислих речовин у тш днш вод! - 0,1-0,2 г/л, сирому осад! -40,0 -50,0 г/л, активному мул! - 6,0-10,0 г/л. При цьому пдравл1чну крушпсть флокул, що утворюються при очищенш спчних вод, визначали по вадповщних кривих кшетики оадання завислих речовин (див. рис. 1,2).

У четвертому роздш викладено теоретичш основн процесу укрупнения завислих речовин, ям м^стяться у млських спчиих водах.

У вдоювшносп до теор!-1 М.'Л.Смолуховського, швидюсть коагуляц!! завислих речовин залежить в!д початковоТ концентраци часток, нггенощност! броун!вського руху I рад1уса Д11 сил тяж!ння:

(1)

Позначимо По - пх як пт, тод!:

dt

(2)

Враховуючи, що пх=!1о-п1, отримуемо:

П, — П0 - Пт

(3)

ЙПо _ йи с!т «1-е

1 =

йх

1

'х

(4)

де п, - кшьюсть завислих часток в одинищ об'сму води через час г, м "3; к - константа швидкосп коагуляцп, м3/с; По - початкова мльмсть часток в одинищ об'ему, м 3

1нтегрування ршняння (4) в межах В1Д По до пх 1 вщ 0 до т дозаоляе подати зл!чену концентрацию завнелих речовин п у виглядк

_ По /с\

П, = Г~Г --(5)

1 + кпвт

Константа швидкосп коагуляцп к при броуновському рус'1 часток визна-часться виразом:

к = 4яОК = 8яЛ)г (6)

де Б - коеф'щкнт дифузй пооднноких часток, м2/с; г - рад1ус часток, м;

К - в!дстань м1ж частками, при яюй вщбувасться IX об'сдиання Н-2г, м.

Наведет залежност! характеризують молекулярно-кшетичну коагуляцио, яка мае основне значения щодо др^бнодисперсних завислих речовин, розм1р часток яких не перевшцуе 1 мкм. Практично майже вщеутт епчш води, дисперсна фаза яких мала би таку характеристику. Б1льш того, як правило, у таких системах пщ д1ао броушвського руху вщбувасться об'еднания деякоТ частиии завислих часток, при якому дисперсна фаза перетворюеться з монодисперсноТ на полщисперсну.

Для бшьшосп видш епчних вод характерним с наявшеть бшьш крупнодисперсних часток мехашчних домшок. Це вщноситься й до епчних вод м1ст. У таких системах укрупнения часток завислих речовин вщбувасться за шишми законами, тому що велию частки об'сднюються з бшьш др1бними за рахуиок ортокшетичноТ коагуляц!».

АналЬ рашш розроблеких теоретичних положень, а також даних, ям отрнмаш у Ц!й робот», похазуе, що укрупиення часток полщисперсноТ завис! вщбувасться за рахуиок сумкно! дп гравЬащГшо?1 град1снтио1 коагуляцп, яю с поодинокими випадкамм ортоюиетично! коагуляцп.

Б1пьше значения щодо укрупнения часток завиа в умовах турбулентного пгрсм1шуваннп мае ступень полщисперсиосп завислих речовин.

Т.Ксмп 1 П.Штейн застосували ршшння М.Л.Смолуяовського для анал1зу процесу укрупнения часток завнелих речовин у турбулентному потощ. Для оизначешш кшщкосп змгншгния первшших часток цимн авторами отркмано ставЬшошення:

(!п, р='4 _3 _

-т1«!;"»,-».'»?.^ (7>

ах /»13

де р - максимально можливе число первинних часток у кожному з пласпвщв; П| - число первинних часток, м° ; П/ - чисельна концентращя пласпвш'в, м° ;

Г1(1- рад1ус зггкнення первинних часток з плаепвцями, як1 вм|'щують / таких часток, м;

в - середньоквадратичний перепад швидкостей, який визначено з сшввдого-шення, с"':

де е - загальна кшыасть розыяно? енергн на одиницю маси рвдиии за одиницю часу, Вт/кг;

V - кшематичний коефодент в'язкоеп, м2/с; W- питома витрата енергн на одиницю об'ему р'щиии, Вт/м3; ц - динам1чний коефщкнт в'язкоеп, Па.с. При розгляд1 процесу флокуляцп в умовах турбулентного перем'ниування першорядне значения в утворенщ флокул надають др5бномасштабним пульсащям, що виникають при рус» рщини 5 сприяють з1ткненню часток дисперсноУ фази. Число зпкнень визначають за р1внянням:

РТ"" г,3 (9)

де Кт,р4 число з!ткиень первинних часток ¡з плаепвцями, м'3»с"';

к, - коеф'щкнт, який враховуе вплив на швидюсть дифузи масштабу турбулентних ггульсадй, с/м2; . V - середня швидкють руху води, м/с; П) 1 П| - концентращя в вод! вщповщно первинних часток 1 пластщв, м'3; Гс - розм1р пласпвщв, м.,

Р1вняння (?) вщповщае р'шнянню М.Л.Смолуховського при замш1 на в ' •

1.Аргаман I У.Кауфман запропонували сптпщношення, яке враховуе вплив пдродинам!Чних умов перем^шування на процес руйнування флокул, що утворилися:

йп1 = -ки.Пг4-С (Ю)

ат г,

де П1! П( - концентращя у вод! в'щпогидио первннних часток 1 пластшщв, м°; Г|! Г|- розм!р первннних часток ! пласт! вц! и, м; 11« - константа швидкост1 руйнування пластивц!в.

Ц! ж авторн запропонувалн залежшсть для оцшки загального змшення концентрацп первннних часток з урахуванням руйнування пласпвщв:

И? 1 + КА С Т

— =---:- (11)

п | 1 + КвСгТ

де п^ и| - концентрацн первннних часток у вод! на вход! й виход1 з камет; флокуляцп, м"3;

Т - тривалють перебування води у камер!, с;

Кд I Кв - константа швидкосп утворення й руйнування ллаепвщв.

Т.Кемп вперше запропонував використовувати безрозм1рний добуток вТ як критерШ перемшування для оцшкн пдродинам1чних умов флокуляцн. 3 наведених ннжче експериментальних данях буде видно, що в'щ величин» цього критерию залежить швидк!сть формування флокул, 1х розм!ри й щшьшсть, отже, й швидюсть IX осадання у рщиш, яка перебувас у сташ спокою. Але величини О 1Т, а також добуток йТ не збер!гаються при переход! вщ одного виду спчних вод до другого. Це приводить до необх'даосп визиачення критер!ю Кемпа для кожного виду ст!чних вод. Б1льш того, на величину вТ сутгево вплнвае також змшення якост1 (напраклад, концентрацп' завислих речовин) одного й того ж 'виду спчних вод.

Наведен! вище залежносп (1-11) е основою для розумшня процесу укрупнения завислих речовин у потощ води, що рухаеться. Але слщ в!дзначитн, що вони недостатш для опису процесу в!дстоювання, який проходить одночасио з флокулящоо.

Автором дисертацШноТ робота вдосконалгиа запропонована ГАргаманом 1 У.Кауфманом залежшсть (11). Суть цих удосконалень базуеться на тому, що:

1) Сшавщношення концентрацШ зазислцх речовин у вод! на вход! й виход! з к&мери флокуляцп п{/п', хараетеризуе ефектнвшеть процесу флоку-лацП (утворгшш пласгшцЬ), тобто:

И? '

Щ

2) При ефегпшнШ флокуляци завис] величина п*/п| »1 ■

3) Стшдаошгшгл констсяг швидкостей утворешш й руйнування пласт«-вц!в тысож хсрактеризуе сфектнвтсть процесу флох> ляцп:

Кд/К^схКф,

де а - коефщкнт пропорщйность Базуючись на цьому

n? 1 + КА GT

К =-f=-А-г- 12)

ф nj 1 + KB G Т

Враховуючи, що Кл GT »1 i KBGZT »1 ршняння (12) можиа спростнти,

отримавши:

де 1/G - коефщкнт пропорцШноеп а.

Чим бьчьше значения G, TiM менше значения а.

Для м!ських епчних вод ефективна величина G = 60 с'1 , а а = 1/60 =

0,017.

На рис. 1 наведено крив! кшетики процесу вщстоювання епчних вод при флокулящйному перемииуванш (крив1 2 i 4) i без нього (крив! 1 i 3). Ц|кавим с визначення ствв'щношения ефективносгей вщстоювання ( Ej/Ei i Е4/Е3 ),• яке характеризуе кьчьюсно прочее флокуляцн завислих речовин. Аналопчний анатз виконано для кривих, яю характеризують процесс флокулящйного пере-мшування при реагентшй коагуляцп й без не! (рис. 2).

Результата иаведеного анал1зу даних, що воображено на рис. 1, 2, представлен! в табл. 1,2.

. Стввдаошення М1ж ефективностями проевплення - це коефвдент коагуляцп (флокуляц11) (Кф).

Таблиця 1 - Сшвв1дношення ефективностей просагаення спчних вод при флокулящйному перем1шуванш

Параметр« седиментац» Чисельш значения параметр!В

Тривалкть в!дстоювання, хв 15 30 60 90 120

е2/е, 1,26 1,18 1,09 1,05 1,04

Е4/Е3 1,24 1,20 1,14 1,10 1,08

Таблиц* 2 - Сшввщношення ефективностей просвгслення спчних вод при коагуляцн й флокулящйному перемшуванш

Параметри седиментац» Чисельш значения параметр1в.

Тривалють вщстоювання, хв 15 30 60 90 120

е2/е, 1,33 1,31 1,29 1,28 1,27

Огримано математичш залежносп щодо апрокЫмацп експериментальних даних при т>0:

Для рис.1 Крив! 1,2

К,= ^ = 0,36еоюЧ1,03 Е|

Крив! 3,4

К2 = Е1 = 0,26е-°°16, + 1,04 Ез

Для рис.2 Кршм 1,2

К = — = 0,09е Е,

0,024!

+1,27

(15)

(16)

(17)

У п'ятокгу роздш1 наведено результата дсхшдження процеав ущшьнения й зневоднення осад1в у лабораториях умовах на реальннх осадах КБОБ1КБОД.

Досшдження проводили з сирим осадом з первинних вщстШниюв, сумшшю осаду первинних вщстШникш й активного мулу, сум1шшю сирого осаду й надлишкового активного мулу, яку було зброджено, аеробно-стабт-зоваиим мулом.

В1домо, що в процес1 очищения спчнмх вод 1 обробления осад ¡в використовують рЬш електролгги 1 Тх сполучення (вапно, хлорне зал1эо, сфчанокнсгп алюмЫй та залЬо тощо) як коагуляити. При цьому у вс1х вщомнх техиолопях вапно використовують як суспензпо 10 % концентрацй з СаО дозою 20% в!д маси сухо/ речовшш осаду. Це приводить до збшыиення кшькосп осаду I створеиня гром1здаого реаг^нтного господарства. В наших дослщжениях використовувалн ¡стинний розчин вапна, Д1я якого як коагулянта була не менш ефективною, шж дм вщомих розчишв, а витрата вапна як коагулянта значно эменшувалась. При цьому суттево змеишувались об'еми

споруд для приготування й дозування коагулянту. Доза вапна у рознит складае 100-400 мг/л з СаО.

Проведен! дослщжеяня показали (табл. 3), що застосування розчину вапна приводить до ¡нтенсифкацп процесу ущ!льнення активного мулу. Найбшьш ефективно використовувати розчин вапна з рН >11. При цьому вщбуваеться значке зиижеиия вологосто ущшьнеггаго активного мулу. Подальше збшьшеиия • величини рН розчину вапна не дае сутгевого полтшення процесу ущшьнення активного мулу.

Таблиця 3 - Вплив рН розчину й дози вапна на волопсть ущильиеного

активного мулу

рН розчину вапна 9,5 10,5 11 12

Доза вапна, мг/л 75 150 250 400

Волопсть ущшьненого активного мулу при термеш ущшьення 5 годин, % 98,2 97,6 95,6 95,2

Останшм часом з метою штенсифжацп процеав оброблеиня осад!в застосовують пол1електрол1ти (флокулянти). Дослщження показали, що застосування флокулянп'в для кондищювання осадив ¡нтенсиф1куе процес уицльнеиня активного мулу. Оброблеиня активного мулу флокулянтами в комплекс! з суспенз!ею або розчином вапна значио ¡нтенснф^хуе процес ущшьнення активного мулу. При цьому швидюсть ущшьнення зростае у 2-2,5 рази в пор1внянн1 з безреагентним уццльненням (рис. 3).

При вивченш процесу зневоднення в лабораториих умовах проводили фЬьтрування вс1х категорий осад!в, що дослщжувались, на воронщ Бюхнера. Оброблеиня осад ¡в флокулянтом в комплекс! з розчином або суспензию вапна також штенсиф!куе процес зневоднення. При цьому швидисть фшьтращ? зростае у 2-4 рази в пор!виянш з безреагентним фшьтруванням (рис. 4).

В залежносто вщ дози флокулянтов ! коагулянтов утворюються велим згустки або пласт!вц1, чи то осад иагадуе сирну масу. Оброблеиня осад»в флокулянтами разом з коагулянтами приводить до нейтрал1заци заряду й укрупнения часток, резкого зниження 1х питомого опору ! штенсифжацп процесу фшьтрацп.

В шостому роздш наведено результата випробувань з ущшьнення й зневоднення осадив мкьких сточннх вод у вирлбничих умовах.

А

50 ~

-5

и 40

0 10 20 30 40 - 50 60

Час ущшьнення, хв

Рис.3 Кшетика ущшьнення активного мулу при обробленш флокулхитом Ф-100-10, суспекмею 1 розчином вапна 1 - без реагенпв; 2 - з доданням Ф-100-10 - 0,034%; 3 - з доданням Ф-100-10 - 0,069%; 4 - з доданням Ф-100-10 - 0,034% i розчину вапна; 5- з доданням Ф-100-10-0,069% 1 розчину вапна; б - з доданням Ф-100-10 - 0,034% I сус-пензп вапна - 6,85%; 7 - з доданням Ф-100-10 - 0,069% 1 суспензп вапна - 6,85% Со= 8,8 г/л.

s-

.3 •в-

800

600

400

200

0 5 10

Час фшьтрацн, хв

Рис. 4 Кшетика фшьтраци cyMiini осадив КБОД при оброб-ленш флокулянтом Ф 100-10, суспенз1ею i розчином вапна 1 - без реагенпв; 2 - з доданням Ф 100-10 - 0,051%; 3 - з доданням Ф 100-10-0,1%; 4 -з доданням Ф 100-10-0,051% i розчну вапна; 5 - з доданням Ф 100-10 - 0,1% i розчину вапна;6 - з доданням Ф 100-10 - 0,051% i суспенза вапна

- 12,34%; 7-3 доданням Ф 100-10- 0,1% i суспензн вапна

- 12,34%; С о=29,2 г/л.

Дослщження з флоташонного ущшьнення надлишкового активного Мулу проводили на .експер1ментальнШ установш, яка знаходилась на КБОБ. Установка складалась з колон для вивчення кшетики ущшьнення флотуемого активного мулу й сатуратора, який був призначений для розчинеиня пов!тря, що вводили шд надм^рним тиском у осад.

Дослщження свщчать про ефектившсть використання флокулянта при флотащйному уццльнент (рис. 5). Використання розчииу вапна як реагента й робочоТ р!дини також значно жтенсифшуе процес флотацШного ущшьнення (табл. 4).

Таблиця 4 - Вплив рН розчину й дози вапна на властивосп ущшьиеного флотованого активного мулу

рН розчину вапна 10,5 11 11,5 12

Доза вапна, мг/л 150 250 300 400

Волопсть, % 96,1 93,6 93,2 93,0

Питомий оп!р ф!льтраци, х! О10 см/г 173 66 57 54

»

3 табл. 5 видно, що найбмыи ефективним е використання розчину вапна з рН>11. При цьому вщбувасться значке зиижения вологоеп й питомого опору фшьтрацп ущшьиеного флотованого активного мулу.

Дослщження з зневодження осадов були проведен! на експериментальнШ установи!, розташованШ на КБОБ. Установка складалась з дренажних колон для зневодненя осад!в ! компресора, який був призначений для регенерацн дренажного завантаження.

В результат! проведених дослщжеиь встановлена ефектившсть використання флокулянта в комплекс! з розчином вапна (рис. б). При цьому фЫьтрат також, як ! при проведеин! лабораторних досшджень, був прозорий, вм!ст у ньому завислих речовин був меншим, шж 50 мг/п.

Дослщження з мехашчного зневоднення осадив мкьких' спчних вод здШснювали на дослщшй баз'| шстнтугу УкрНД1;аммаш на лабсраторшй установц! з горизонтальною поверхнею фшьтрування 0,01 и1 , на стеидовШ установи! з вертикаяышми плитами площею поверхн! фшьтрування 0,2 ы21 на нашвпромксловому зразку камерного фЬтьтр-прееа з вертикальней плитами площею поверхн! фшьтрування 10 м1.

я

3 -в-

'о

4 а. и а н

. «

'3

«

о. н X и

я

к ■ £

Час ущшьнення, хв

Рис. 5 Кшетика ущшьнення флотованого активного мулу

1 - без флокулянта; 2 - з доданням Ф100-10 - 0,048%; С0= 5,7г/л.

к

3

2 -У—■—

1 /—

—ь.

10

20 30 40 50 60

Час фшьтраци, хв

Рис. 6 Кшетика фильтрацп сум1Ш1 осад1в КБОД при обробленш флокулянтом Ф200-201 розчином вапна

1 - без реаген^в; 2 - з доданням Ф200-20 - 0,085%; 3 - з доданням Ф200-20 - 0,085% 1 розчину вапна;

С0= 32,5г/л.

Дослщження показали ефектившсть розроблено! технологи п'|дпотоалення ocafliB до зневоднення (табл. 5).

Таблица 5 - Результата зневоднення осад)в на фшьтр-пресах

Площа noBepxni фшьтру-вання, м2 Тиск, МПа Тип реагента (доза)% Концен-тращя твердо1 фазн, г/л Тривалкть фильтру- вання, хв >> Воло- псть, % Питома проду-ктнвшсть що-до cycneroil, м3/м2годину

0,2 0,9 ПЕ1 (0,37) 27 120 76 0,076

0,2 0,9 ПЕ1 (0,37)1 розчин вапна 27 120 73 0,081

10 0,9 ПЕ1 (0,28) 18 135 72 0,085

10 0,9 ПЕ1 (0,26) i розчин вапна 21 '135 71 0,087

При внкористанш реагент залишкова волопсть осаду складае 71-76% при висок1Й якосп фшьтрату (С,„<50 мг/л). Питома продуктившсть складас 0,085 м3/м2 годину або 42,5 м3/м2 годину з одного фшьтр-преса з поверхнею фшьтрування 500 м2.

Сьомий розд!л. Виконано комплексне досл1Дження фЬичних i ф1зико-х!м1чних властивостей осадив MicbKUX епчних вод при обробленш Тх разними коагулянтами й флокулянтами, а також без застосування реагент, за допомогого сучасних методт й апаратури.

Макроструктура осад!в, яы були дос/пджеж, наведна на рис. 7, 8, показуе, що при обробленш осад]в реагентами змшюеться структура осад|в, з'являються велим пласпвщ або згустки, отже з!дбуваегься прсцес укрупнения часто к. Це . сприяе штенсифжацн процесу зневоднення осад1в.

Дер1ватограми свщчать, що в осадах, ям були оброблеш реагентами, бшьш низький bmict води. При однакових умовах шдготовления проб

Рис. 7 Макроструктура сирого осаду 1 - сирий осад; 2 - сирий осад, оброблений флокулянтом 3 - сирий осад, оброблений флокулянтом 1 розчином ванна.

ff:

Рис. 8 MsKpocipyioypa шанвтю кулу

1 - актигашй мул; 2 - ютлоний мул, оороПлсинй фдокушкггом; 3 - шгпгоний мул, оброСзеттй фяокулянтом i розчкпом сзлгз.

зменшення маси гид час нагр1вання в межах температур 20-280 "С, яка обумо-влена, головним чином, видаленням води, складае: у вихщному сирому осад1 -73,3% ; в осад!, який було оброблено флокулянтом -59,7%; в осад1, який було оброблено флокулянтом 1 розчином вапна, - 48,5%. Це свщчить про покращения водов1ддачи осадив. .

Виконаш рентгеноструктурш й седиментацшш дослщження також показали, що застосування реагент»в покращуе водовщдачу й седиментацШш влартивосн осад1в.

У восьмому роздш1 наведено техшчш ршення щодо штрнсифкацп очищения мюьких стсчних вод й оброблення осадив. Встановлено, що при град1ент1 швидкос™, який дор1внюе 60 с-', 1 тривалост! флокуляцшного пере-мшування 300 с досягаеться максимальна ефектившсть первинного прояснения мкьких ст1чних вод. Розроблено технолопчну схему й визначено основш технолопчш параметри процесу оброблення осад!в на спорудах мехашчного зневоднення або з супмнням 1х на мулових майданчиках (рис. 9 1 табл. 6).

Таблиця 6 - Технолопчш параметри процеса оброблення осад1в

Найменування показниюв Одинищ вим1ру Значения

Доза вапна В1Д маси сухо\" речовини % . 1,0

Доза флокулянта вщ маси сухоГ речовини при: - сушип на мулових майданчиках % 0,1

- механ1чному зневодненн1 % 0,2-0,4

Продуктивнють:

- мулових майданчикш м3/м2 р!К 3,0

- камерних фшьтр-пресав типу ФКМ м3/м2 годину 0,085

Використання щеУ технолог!-! тдготовлення осад'т при IX зневодненш на спорудах мехашчного зневоднення дозволяе зменшити дози флокулянтт на 3050%.

Розроблена технолопчна схема оброблення надлишкового активного мулу для тих вшадк^в, коли можлива в^докремлена технолопя його оброблення (рис. 10, табл. 7).

Рис. 9 Технолопчна схема оброблення осад»в на спорудах мехашчного зневоднення або з сутшнням ïx на мулових майданчиках

На добрвда

Рис. 10 Технолопчна схема оброблення надлишкового активного мулу з сушшням йога на мулових майданчиках

Економ1Чний ефект вщ впровадження розробленсп технолог» ущшьнення надлншкового активного мулу на КБОБ i зневоднення cyMÏUii осад!в КБОБ i КБОД м.Харкова на мулових майданчиках складае 632,2 тис.грн на pÏK. Таблиця 7 - Технололчш лараметри процесу оброблення активного мулу

Найменування показниюв Одииищ вим1ру Значения

Доза вапна В1Д маси cyxoï речовиии % 1,0

Доза флокулянта в\д маси cyxoï речовини % 0,1

Продуетиши'сгь мулових майданчиюв M3/M2piK 20,0-30,0

Загалып внсновки

1. Багатор1чш спостереження за ефектиашстю робота споруд на pi3irax станщях очищения мшьких етних вод УкраТни (в тому чнсл! 1СБОБ i КБОД м.Харкова) показали в!Дносну стабшьшсть ïx роботи: яюсть очищено! води протягом року змшювалась в незначнЫ Mipi й залишалась досить вюокого за осковними показннками: завислями речоврнами, БПК5, БГПС2о та îh. Цей висновох зроблено, виходячи з усереднеинх протягом м!сяця проб.

Але разов1 проби очищеиих стсчних вод свщчать про перюдичне порушения в ïx роботг. концентрация ссновних компонентов може коливатися в широких межах.

2. На бтыиосп очисннх станщй процес очищения сптанх вод здШстоеться екстенсивними методами, без використаичя коагуляц!! п флокуляци або будь-якпх шшнк пггенсивних техиологШ та saeoGÏB. Це сбумовило необюдшсть видшсння значних площ для розмнцешш. очисиих споруд, що приводить до суттсвого забруднешш noshpsHoro басеПну нподлкякмн газами й аерозоля-ми, як| влищують MiKpo6ny, в тому числ» - патогенну, мк-рсфлору.

3. Зиеводнеши осад!з мкьких сточнпх вод ггактнчно скр1зь в Укради! здШсгао-стъся на мулових майдакчихах заадякя д» сил граштаци, вплнзу прнроднкх фактор!в (шНтку - внпзровуваиня, взимку - янмерзаиня), тобто екстенсквшши методами, 1сяуюч1 мулош майданчики скр1зь пцюрхгтшсш, па ряд! об'ектоз -гадгоплеш, фзжтичне навантаясенил «s ягргшщус Î м3/мг на р!к; 10 зяачко менше, нЬх пелячнии, що рекомендуютшг псрмвми.

Мулов! майданчнки займають ведию плоиц - тшьки у Харков1, на КБОБ - 120 га. Мулов) майданчнки - це джерело забруднення навколишнього середовища: грунтовнх вод, повгтряного басейну.

Зневоднений на мулових майданчиках м!ст осад не утил!зують, а накопичують в буртах й вивозять на поховання.

4. Джерелами забруднення атмосфери в систем! мкькоТ канал1заци е насосш станцп перекачування спчних вод, а також мкью очисш споруди. Наибольший внесок в забруднення пов1тря припадае на долю вщкритих споруд очищения сточних вод (вхц;на камера, первинш в^дстшники, аеротенки, споруди для оброблення осад1В (мулов1 ставки або мулов! майданчнки).

5. Основними компонентами газо-гиштряио'/ сумоин, що утворюеться в процес! очищения спчних вод, е оксид 1 двооксид вуглецю, Ырководень, ам1ак, метан, мшробш забруднення, в тому число патогенна мжрофлора. До цих забруднень можуть додатися й шип специф!чн! слолуки, як! обумовлеш складом спчних вод: бензол, ксилол, етилацетат, ацетон, спирти, меркаптани, амши та ¡н. Найбшьш небезпечними з основних компонент е ам1ак, арководень й м1кробне забруднення. Щ забруднення негативно впливають на здоров'я роб1тник1в 1 людей, як1 мешкають у безпосереднш близкост! вод споруд ОЧИСТКИ СТОЧНИХ вод.

6. Розроблено техно ч но ршення еколопчноо концепцп розвитку технологи" очищения мюьких сточних вод, основш положения яко'о базуються на:

- штенсиф1кащ1 очищения м!ських ст!чних вод 1 оброблення осад1в шляхом застосування коагуляци й флокуляци, мехашчного зневоднення;

- утворешп компактних комплекЫв очищения спчних вод, оброблення й зневоднення осад1в, як! дозволяють зменшити плоцц, що вони займають;

- пошуку шляхов утил!зацн осад1в як добрив, одним з перспективних напрямкгв якоТ е перероблення осад1в на гумус за допомогою верм1культури.

7. Встановлено, що флокуляцшне (направлене) перемшування ¡нтенсиф'1куе процес утворення пластовшв завислих речовин й пщвиоцус ефективн!сть прояснения мкьких спчних вод. Визначен1 пдромехашчш характеристики флокул, яю утворюються при очищенш сточних вод (пдравл!чна крупность, щшьность, мщность та ¡н.). Вказано, що при будь-якш розномантюсто ортокшетичноо флокуляци застосування реагентноГ коаоулящо суттево онтенсиф!куе процес утворення пласпвщв. При цьому найбшьш! за розм!рами флокули (300-1000 мкм) утворюються при сум'оснш ди градоентно1 й грав1тац1йно1 коагуляци. При градкнто швидкост!, який дор'тнюе 60 с'1 1

тривалоел флокуляцшного перемшування 300 с, досягаеться максимальна ефектившсть прояснения мгських слчних вод.

8. Узагальнеш теоретичш уявлення про вплив флокуляцшного перемшування на процес укрупнения завислих речовин, як1 мктяться у мшькнх елчних водах. Виконаио оцшку рол! рЬних вид'ш ортокшетично"! флокуляцп на укрупнения завислих речовин. Встановлено, що максимальна ефектившсть процесу утворення пласлвшв досягаеться внаслщок сум!сноТ дн грав!ташйно'| й град1ентноУ флокуляцп.

9. Визначено пдродинам1чш аспекти процесу укрупнения завислих речовин. Виконаио знали процесу в-1Дстоговання мкьких слчннх вод при флокуляцийному перемшгуванш або без нього, а також з реагентною коагуляшего. Виходячи з анашзу кшетики процесу укрупнения завислих речовин, визначено коефщкнт коагуляцн та його залежшсть вщ тривалоел коагуляцн (флокуляцп).

10. Обгрунтовано використання розчину вапна як коагулянта для кондищюван-ня осад1п М1ських слчних вод. Визначено параметри його приготування й показана можливкть його багаторазового викорнстання. Використання розчину вапна дозволяе сутгево зменшитн витрати вапна, зменшити об'сми споруд для приготування й складування коагулянту в пор!внянн! з викорнстанням суспензп вапна, й при цьому отримати висою результата процесу ущшьненя й зневоднення осадш М1ських слчних вод.

11. При обробленш активного мулу флокулянтамн в комплекс! з суспенз1ею або розчином вапна значно пщвищуеться швидюсть ущшьиеиня, сутгево змшюеться структура осаду, в!дбуваеться вдацлешм в>д нього зв'язаноТ водн й полшшуються його седиментацшш властивост!. Доза флокуляилв при цьому зменшуеться й складае 0,03-0,05 % вщ маси сухо! речовини в залежност! в1д концентраци твердо? фази осад!п. Доза вапна складае: в розчиш 1-2%, в суспензн - 10-20%. При обробленш вс!х категор!й ос ад ¡в м!ських слчних вод флокулянтамн в комплекс! з суспенз!ею або розчином вапна значно зростае шеидкгсть фшьтргцн, сутгево змшюеться Тх здатшсть до водовадач!. Доза флокугшгпв при цьому зменшуеться ! складае 0,1-0,2% в!д маси сухо! речовини в залежност! вщ концентраци твердо? фа1н осад!в. Доза вапна складае: в розчиш - 0,75-1,0%, в суспензи-10-20%.

12. Використання флокуляилв ! розчниу вапна як реагент при флотац!йному уодлькеши надлншкового активного мулу дозволяе зннзити еолопсть ущшьнеиого активного мулу й полшиягги його здаппстъ до ьздозщдач!, скоротати час уицльнеиня й об'см споруд, пцденщнта питому продуктившсть

споруд зневоднення осадт. Застосування реагенпв для оброблення осад1в епчних вод перед !х сушшням на мулових майданчиках дозволяе шдвищити навантаження на мулов! майданчики у 2-3 рази, забезпечивши при цьому надШну роботу дренажно'1 системи майданчиюв. Найбшьш дощльио використання методу оброблення осад1в флокулянтами в комплекс! з розчином вапна з наступним сушшням осад!в на мулових майданчиках для невеликих очисних споруд селищ, пансюнатю, пщприемств сшьськогоспо-дарського виробництва.

13. Дослщно-промислова nepeeipKa розробленого методу кондищювання осад!в MicbKHX ст1чних вод на спорудах механичного зневоднення (наприклад, на камерних фшьтр-пресах) показала високу ефектившсть. При використанш реагенпв залишкова волопсть осаду складае 71-76% при високш якост! фшьтрату (Сзав<50 мг/л). Питома продуктивнють складае приблизно 0,085 м'/м2 на годину або 42,5 м3/годину з одного фшьтр-пресу з поверхнею фшьтрування 500 м2. Використання флокулянт у комплекс! з розчином вапна для кондищювання осад!в доцшьно здШснювати на ¡снуючих спорудах, де застосовують вапно як коагулянт.

14. Виконано всеб!чш дослщження структури, властивостей i основннх параметр!в дисперсно! фази осад!в micbkhx ст!чних вод на сучасному науковому piBni. Проведен! дослщження дозволили: вивчити дисперсний склад, макро- i м!кроструктуру осадив; вивчити процеси депдротаци й терм!чного розкладу осад!в, а також динам1ку процесу седиментацц ix твердо'1 фази. Показано; що використання флокулянпв i розчину вапна сутгево полшшуе водов1ддачу й седиментацШш властивост! осад!в (вщбуваеться швидке, майже миттсве, утворення крупнодисперсних структур з низьким bmictom води) i сприяе штенсифкацн i'x зневоднення. Проведен! дослщження дозволили отримати нов! дан! про властивосп й склад сирого осаду i активного мулу, як! були оброблеш флокулянтом ¡ розчином вапна. На основ! цих досл!джень було вдосконалено методи оброблення осад1в м!ських ст!чних вод.

15: Результати робота впроваджеш на Комплексах бюлопчного очищенюг "Безлюд!вський" i "Дикашвкький" ДКП "Харк!вкомуночиствод" i в розробках шститупв "УкркомунНД1прогрес", ДержНДГ'УкрВОДГЕО", 1ПЦ' "Бютехнолопя очистки води", НД1ВОДГЕО.

Економ!чний ефект тд впровадження розроблено'1 технологи ущшьнення надлишкового активного мулу на КБОБ i зневоднення cyMiuji осад!в КБОБ г КБОД м.Харкова на мулових майданчиках складае 632,2 тис. грн на piK.

Список опублжопаннх праць за темою дисертацП

1. Иловые площадки / Е.В. Двинских, И.С.Туровский, А.М.Еснн, С.М.Эпоян. -М.: ВНИПИЭИлеспром, 1991. - Вып. 16-17. - 67 с. '

2. Эпоян С.М. Оценка прочности хлопьев, образующихся при флокуляционном перемешивании // Водоснажение и санитарная техника. - 1997. - № 4. - С. 24.

3. Эпоян С.М. Исследование термического разложения осадков сточных вод // Коммунальное хозяйство городов. - 1997. - Вып. 9. - С.58-61.

4. Эпоян С.М. Исследование процесса уплотнения осадков сточных вод // Коммунальное хозяйство городов. - 1997. - Вып. l&.i- С..91-93.

5. Эпоян С.М. Исследование структуры осадков городских сточных вод при обработке их реагентами // Охрана окружающей среды и утилизация отходов.

- Вестник ДГАСА. - 1996. - Вып. 96-3 (4). - С. 76-78.

6. Эпоян С.М. Иследование влияния флокуляционного перемешивания на эффективность очистки городских сточных вод // Охрана окружающей среды и утилизация отходов. - Вестник ДГАСА. - 1996. - Вып. 96-3 (4). С.78-79.

7. Двинских Е.В., Есин A.M., Эпоян С.М. Новое в технологии сушки осадка на иловых площадках // Водоснабжение и санитарная техника. - 1992.- № 7. -С.6.

8. Эпоян С.М., Клейн Е.Б., Двинских Е.В. Использование извести из осадков сточных вод// Водоснабжение и санитарная'техника. - 1992.- №8.-С.16-17.

9. Эпоян С.М., Пангеляг Г.С. Методы интенсификации обезвоживания осадков городских сточных вод // Водоснабдение и санитарная техника. - 1996. - № 9.

- С.22-23.

10. Пантелят Г.С., Эпоян С.М. Теоретические аспекты интенсификации очистки городских сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. - 1996. - № 10,- С.11-12.

11. Эпоян С.М., Пантелят Г.С. Исследование влияния гидромеханических характеристик флокул на процесс интенсификации очистки городских сточных вод// Коммунальное хозяйство городов. -1997. - Вып. 8. - С.бб-68.

12. Пантелят Г.С., Епоян С.М., Титов О.О., Клейн Ю.Б. Очистка води: потрМний ефект // MicbKe господарство УкраТнн. - 1997. - N° 2.-С. 41.

13. Эпоян С.М., Есин A.M., Двинских Е.В. Рациональные способы подготовки осадков к обезвоживанию на иловых площадках // Охрана и рациональное использование водных ресурсов. - К.: УМК ВО. -1990. - С. 83-88.

14. Ёсин А.М., Двинских Е.В., Эпоян С.М. Технология сушки осадков сточных вод на иловых площадках И Матер.Всес.семин. "Технология обработки осадков природных и сточных вод". - М. - 1990. - С.31-34.

15. Пантелят Г.С., Титов A.A., Эпоян С.М. Интенсификация очистки городских сточных вод и обработки осадков // Сб.докл. Междунар.конгр. "Экология, технология, экономика водоснабжения и канализации". -Ялта. - 1997. - С.26-27.

16. A.c. 1745704 СССР, МКИ С 02 F 11/00. Способ уплотнения осадков сточных вод / С.М. Эпоян, А.М.Есин, Е.Б.Клейн, Е.В.Двинских (СССР), -№4669383/26; Заявлено 30.03.89; Опубл. 07.07.92 , Бюл. № 25. - 3 6.

17. A.c. 1742229 СССР, МКИ С 02 F 11/12. Иловая площадка / Е.В.Двинских, Л.Р.Курдюкова, С.М.Эпоян, А.М.Есин. Е.Б.Клейн (СССР). - № 4756973/26; Заявлено 31.07.89; Опубл. 23.06.92, Бюл. № 23. - 5 с.

18. Пат. 17560 Украша, МПК С 02 F 11/00. Cnociö ущшьнення осад1в спчних вод / С.М. Епоян, A.M.CciH, Ю.Б.Клейн, С.В.Двшських (Украша). - № 96124877; Заявлено 26.12.96; Опубл. 06.05.97. - 1 с.

19. Piin. про видачу пат. УкраУни на.винахщ 13.02.97. Cnociö очищения епчних вод / Г.С.Пантелят, С.М.Епоян, А.А.Тггов (Укра'ша). - № 96030849; Заявлено 05.03.96. - 1 с.

20. Реш. о выдаче пат. России на изобретение 28.08.97. Способ очистки сточных вод / Г.С.Пантелят, С.М.Эпоян, А.А.Титов (Украина). - № 96105475125; Заявлено 11.03.96. - 1 с.

Епоян С.М. 1нтенсифкащя npoueciB очищения мкьких ст1чних вод i оброблення осад1в. - Рукопис.

Дисертащя на здобутгя наукового ступеня доктора техшчних наук за спещальшстю 05.23.04 - водопостачання, канал!защя. - Харювський державний техшчний ушверситет бущвництва i арх1тектури, Харюв, 1997.

Дисертащю присвячено розробщ i впровадженню методов штенсифшацп процеав очищения м1ських ctihhux вод i оброблення осад iß на ocnoei нових i вдосконалених технолопй, як1 забезпечують високу ефсктивн1сгь npoaeciB i зменшують шк1дливий вплив на навколишнс середовище. Встановлено й науково обгрунтовано можливкть ¡нтенсиф1ац11 очищения м1ських стшних вод за допомогою флокуляцшного перемшування як з використанням реагент1в, так i без ix застосування. Досл1джено методи ¡нтенсифжацн nponecie ущшьнення й зневоднення осад1в кпських ст1чних вод за допомогою рпних електрол1т1в i пол1електрол1т!В. Виконано Bce6i4Hi досл1дження структури, властивостей i

основних параметр]в дисперсно!" фази осад1'в мкьких спчних вод на сучасному пауковому pißiii. Розроблено HOBi технолопчш схеми очищения мкышх ст)чних вод i оброблення осгшв. Основш результата робота вггроваджено при реконструкци й проектуванш нових канал1зац1йних очисних споруд.

Ключов1 слова: MicbKi CTi4ni води, осад, штенсифшащя, очищения,

t

флокулящя, ущшьнення, зневоднения, реагента.

Эпоян С.М. Интенсификация процессов очистки городских сточных вод и обработки осадков. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности: 05.23.04 - водоснабжение, канализация. - Харьковский государственный технический университет строительства я архитектуры, Харьков, 1997.

Диссертация посвящена разработке и внедрению ' методов интенсификации процессов очистки городских сточных вод и обработки осадков на основе новых и усовершенствованиных технологий, обеспечивающих высокую эффективность процессов и уменьшающих вредное воздействие на окружающую среду. Установлена и научно обоснована возможность интенсификации очистки городских сточных вод с помощью флокуляционного перемешивания как с использованием реагентов, так и без их применения. Исследованы методы интенсификации процессов уплотнения и обезвоживания осадков городских сточных вод с помощью различных электролитов и полиэлектролитов. Выполнены всесторонние исследования структуры, свойств и основных параметров дисперсной фазы осадков городских сточных вод и обработки осадков. Основные результаты работы нашли применение при реконструкции и проектировании новых каналнзационых очистных сооружений.

Ключевые слова: городские сточные воды, осадок, интенсификация, очистка, флокуляция, уплотнение, обезвоживание, реагенты.

Ероуап S. М. Intensification of municipal sewage water treatment and sludge treatment processes.- Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 05.23.04 - water supply, sewage.-Kharkov State Technical University of Construction and Architecture, Kharkov, 1997.

The dissertation deals with development and implementation of municipal Sewage water and sludge treatment methods based on new and improved techniques which provide high efficiency of processes and reducs harmful damage to the

environment. The possibility of intensification of municipal sewage treatment by means of flocculation agitation with or without reagent application is ascertained and scientifically proved. The intensification methods of thickening and dewatering of municipal sewage sludge with the help of different electrolytes and polyelectrolytes are investigated. The comprehensive investigation of the structure properties and basic parameters of municipal sewage sludge dispersed phase is performed on up-to-date scientific level. The new technological schemes for municipal sewage water and sludge treatment are developed. The main results of the dissertation found their practical application in reconstruction and design of new sewer systems.

Key words: municipal sewage, sludge, intensification, treatment, nocculation, thickening, dewatering, reagents.