Защита городской среды

Сообщается об эксплуатации очистных сооружений с расчетной производительностью 55000 чел. экв., на них поступают как городские СВ, так и промышленные, при этом наблюдаются систематические залповые сбросы. Сооружения имеют двухступенчатую схему биологической очистки. За время после начала эксплуатации существенно возросли расходы СВ обоих видов и ухудшилось качество их очистки, в связи с чем рассматривались различные способы решения проблемы. Принято решение на первой ступени для аэрирования использовать чистый кислород, что сделало возможным увеличение ее производительности на 50%, при этом было устранено воздействие залповых сбросов, и не потребовались новые инвестиции для расширения сооружений.

Сообщается, что один из канализационных городских коллекторов (ФРГ) был обследован в связи с повышенной загрязненностью передаваемых в него СВ, в результате чего в коллекторе образовывались избыточные количества отложений, периодически полностью перекрывалось поперечное сечение и др. Муниципальные власти установили источник СВ с повышенным содержанием твердой фазы (одно из предприятий), и представили его руководству счет за непредвиденные работы по содержанию коллектора в рабочем состоянии. Однако владельцы фирмы от оплаты счета отказались, сославшись на отсутствие соответствующих норм в законодательстве, в результате чего состоялось судебное разбирательство, вынесшее решение в пользу муниципалитета, предварительно была разработана методика для оценки дополнительных затрат.

Неизбежное поступление не учтенных при проектировании систем водоотведения грунтовых, дренажных, ливневых и др. условно чистых вод ведет к перегрузке канализационных сетей и сооружений, перерасходу электроэнергии на перекачку и очистку сточных вод, снижению степени их очистки и дополнительному загрязнению природных водоемов. Как показали результаты специальных исследований до настоящего времени нет четкого определения понятия “посторонних для систем канализации стоков”, рекомендаций по расчету режима их поступления и их влиянию на работу систем водоотвердения. Приводятся и подробно обсуждаются результаты анализа прямых и косвенных статистических данных о дополнительной гидравлической нагрузке на системы канализации за счет поступления в них посторонних для них условно чистых вод по отдельным городам и землям Германии. Перечислены возможные методы учета объемов и режима поступления этих стоков при гидравлическом расчете систем канализования населенных мест в зависимости от численности канализуемого населения, гео- и гидрологических условий строительства, сезона года и др.

Целью работы является проведение инженерно-экологич. оценки состояние и выявление закономерностей влияния различных категорий сточных вод (СВ) на водную систему изучаемых объектов, а также разработка инженерных решений снижения поступление загрязнений. В результате установлена зависимость между экологической значимостью водных объектов и ситуацией с учетом объема и степени очистки СВ, обоснована плата за сброс СВ и загрязняющих веществ в водоотводящую сеть и водные объекты в условиях Монголии. Разработана мат. модель распространения загрязнений, а также рекомендации по подбору наиболее рациональных методов очистки СВ и выбору состава очистных сооружений с учетом влияния на водные среды и т. д..

Разработана математическая модель технологической схемы процесса первапорации с рециркуляцией потоков разделяемой смеси. Адаптация теоретической модели к реальным смесям и мембранам производится включением в ее структуру экспериментальных зависимостей. Для учета технологических ограничений, накладываемых на функции, описывающие экспериментальные зависимости, предложено использовать метод центра неопределенности. Результаты моделирования используются при выборе оптимальной по технико-экономическому критерию площади мембран в технологической схеме процесса, служат практическими рекомендациями для промышленного внедрения процесса первапорации и могут быть полезны при моделировании технологических процессов, механизм которых недостаточно изучен.

Показано, что регулирование эксплуатации городских станций очистки, отличающихся по массовой нагрузке и содержанию в сбросах органических компонентов, необходимо проводить с учетом параметров функционирования станции. Наиболее трудный этап для регулирования – осветление, зависящий от конфигурации сооружений станции, условий ее функционирования и природы поступающих стоков, причем оптимальная степень осветления от 40 до 70% зависит главным образом от содержания минеральных компонентов и массовой нагрузки. Эти два ключевых параметра можно регулировать Акваталом, что позволяет, с одной стороны, улучшать структуру флокул и способствовать флокуляции образованием плотных агрегатов, а с другой стороны, изменять степень содержания минеральных компонентов и массовую нагрузку.

В последние годы наблюдается значительный прогресс в моделировании процессов очищения городских сточных вод. существенно повысился уровень понимания многих явлений, о чем свидетельствует множество науч. трудов, появившихся недавно. Это позволило создать целый ряд механистических моделей главных процессов, применяемых при городской водоочистке. Они явились весьма эффективным инструментом, дающим возможность экстраполировать проектное пространство за пределы той сферы, которая исследуется с помощью чисто физических моделей. При соответствующей калибровке такое моделирование может обеспечивать прогнозирование проектируемых процессов с большой степенью приближенности к реальной действительности, что имеет большое практическое значение. Условием эффективного практического применения модели является максимально достоверное предвидение действительности. В данной работе рассматривается история и этапы разработки такого моделирования, появившегося в конце 80-х гг.; отмечается неадекватность прогнозирования на основе Второй модели активного осадка (ASM 2d) в области изменений фосфорных соединений в случае, когда сточные воды содержат весьма большие количества летучих жирных кислот; предлагаются модификации модели для ликвидации этой неадекватности; указываются проблемы калибровки этой модели в отношении эффектов денитрификации стоков. Эти проблемы иллюстрируются и подтверждаются данными, полученными в результате пробных испытаний по удалению азота и фосфора посредством процесса активного осадка, проведенных на Центральной водоочистной станции в Познани (Польша).

Одним из вариантов решения проблемы сточных вод является создание локальных очистных сооружений. Могут применяться методы реагентной очистки, гальвано- или электрокоагуляции, ионообменные и другие методы. При отсутствии очистных сооружений наиболее приемлемым вариантом является создание замкнутых малоотходных технологий, которые позволяют значительно продлить срок службы рабочих растворов и резко снизить сбросы сточных вод или практически исключить их сброс. Малоотходные технологии реализуются путем одновременного создания технологич. процессов подготовки поверхности изделий с минимальным количеством сточных вод, а также регенерацией рабочих растворов и промывных вод на различных стадиях подготовки поверхности. Сброс промывной воды снижается за счет увеличения ступеней промывок, при создании обратных противоточных схем движения потоков вод за счет регенерации рабочих растворов этих стадий. Моющие щелочные растворы, а также растворы фосфатирования с одновременным обезжириванием можно регенерировать с помощью специальных установок типа “Мойдодыр”. Снижению количества образующегося шлама при кристаллич. фосфатировании способствуют специально разработанные концентраты. Отечественной промышленностью выпускается целая серия фосфатирующих концентратов: КФ1, КФ3, КФ12, КФ14, КФ15, КФ16, КФ17, КФ18. Применение рабочих растворов, приготовленных из указанных концентратов имеет большие преимущества с растворами, приготовленными из солей. Возможен вариант обезвреживания хроматирующих растворов специальными сорбционными установками. После прохождения через такие установки образуется чистая деминерализованная вода, которая снова возвращается в технологич. цикл. Аналогичным образом поступают с рабочими хромсодержащими пассивирующими растворами. В настоящее время за рубежом и у нас в стране существуют бесхроматные пассивирующие растворы. Регенерация промывных вод осуществляется применением различных фильтрующих мембранных или ионообменных установок.

В гальванотехнике для получения качественных осадков очень часто используются различные поверхностно-активные вещества органич. происхождения. При получении этих веществ отходы направляются либо в сточные воды, либо на сжигание, тем самым загрязняя окружающую среду. Очистка пром. стоков, особенно химич. заводов, до настоящего времени представляет сложную задачу и в большинстве случаев является недостаточно эффективной. Кроме того, очистка сточных вод требует значительных энергетич., материальных и трудовых затрат, а при сжигании отходов все равно загрязняется окружающая среда и требуется большое количество топлива на их сжигание и спец. оборудование. Решить эту проблему возможно, используя отходы пром. стоков в различных отраслях пром., в частности в гальванотехнике. С целью снижения загрязнения окружающей среды и стоимости электролита предложено в качестве блескообразующей добавки использовать отходы пром. стоков при сохранении производительности и качества никелевых покрытий.

Обзор. Обсуждены экологич. и экономич. проблемы стоков гальванич. производств на примере процесса химич. никелирования. Предложена технологич. схема возврата раствора глицина для повторного использования при приготовлении растворов химич. никелирования. Схема включает 2 электрохимич. стадии: на 1-ой происходит разрушение глицинатных комплексов Ni, необходимое для эффективного проведения электродиализа. Остаточная концентрация ионов Ni после электролиза составляет 10{-3} г/л. На 2-ой стадии раствор глицина очищается от минеральных солей методом электродиализа с катионообменными и анионообмеными мембранами. С использованием регрессионной математич. модели проведена систематизация экспериментальных результатов по определению выхода по току Ni при его электролитич. осаждении на пористом никелевом катоде. Модель адекватно описывает основные закономерности изменения выхода по току Ni и обладает прогностич. свойствами. Средняя величина выхода по току Ni составляет 90%. При этом процесс осаждения происходит в диффузионном режиме и толщина пористого никелевого электрода м. б. выбрана на уровне 10 см. Рассчитанные параметры процесса электролиза позволяют завершать его в течение 6 час рабочей смены. Методом “крутого восхождения” Бокса-Уилсона проведена оптимизация электродиализной деминерализации раствора глицина с исходным суммарным солесодержанием 0,5 экв/л. Потери глицина при соблюдении оптимальных режимов (плотности тока и скорости потока в секции обессоливания) составили 27%. Весь оставшийся глицин возвращается для повторного использования в процессе химич. никелирования.