Очистные Альфа

Новиков О.Н.

Рис.1 Сертификат не цифровой, теперь есть цифровая декларация о соответствии таможенного союза  

РЕФЕРАТ

В статье выполнен сопоставительный анализ двух методов очистки стоков: биологической очистки и электрохемосорбционной очистки в комплексах Альфа, с применением электролиза, сорбции и катализа.  Имеются ответы на часто задаваемые вопросы по очистке коммунальных стоков.

Рис.2. Очистные Альфа-9 современное решение

Ключевые слова: Альфа,  очистка воды,  сток, очистные сооружения, промышленный сток,    сорбент, коагулянт, флокулянт, электрод, очистка стоков , коагуляция, электрофлотатор, электролиз

История биологической очистки сточных вод

В очистке стоков в настоящее время до сих пор очень часто применяют методы биологической очистки. Проектные организации  применяют стандартные схемы очистки и, как им кажется, в этом случае ответственность за конечный результат меньше. Биологические  методы  очистки стоков  изобретены ещё тогда, когда белье стирали хозяйственным мылом и щелоком, когда не были открыты антибиотики, а  автомобиль был предметом роскоши. Но ситуация изменилась и теперь в стоки попадают продукты изощренной химической технологии, антибиотики и ксенобиотики. Географически первые биологические очистные сооружения были поставлены в Германии, где мягкий и теплый климат.

Насколько пригодны биологические методы очистки  стоков для нашего времени и для нашей страны?  Практика применения биологической очистки на Севере показала, что все недостатки технологии биологической очистки проявляются там в самой явной форме, достигая масштабов трагедии. Полторы тысячи заболевших гепатитом в Якутии для любой страны были бы убойным аргументом против применения устаревшей технологии.  Но этот факт и многочисленные случаи эпидемий в вахтовых поселках замалчивают власти и СМИ.Достойно восхищения смелость журналистов из республики Саха (SakhaNews http:// www.sakhanews .ru/), написавших о массовом заболевании гепатитом на строительстве "трубы" в ноябре 2008 г.. Потому что любой думающий человек сделает вывод и для своего города. Даже в самой Европейской части России, в Калининградской области не всё получается с переносом западных технологий биологической очистки. Уже все сроки прошли по монтажу и наладке биологических очистных сооружений Калининграда, за которых взялась шведская фирма, запуск планировали еще в 2011 году мощностью 10,5 тыс. куб.м и стоимостью порядка 370 млн руб. Но не справилась, до сих пор идет наладка. Уже 2015 год! Четыре  года задержки! Нормы ПДК в России требуют технологии, которой на Западе просто нет, там нормы либеральнее. Кроме того ксенобиотики в сети на Западе попадают в меньшем объеме. 

Биологическую очистку выручает хлор

Чем мы платим за следование стереотипу? Если на Севере люди болеют гепатитом, то в Средней полосе выручает хлорка, которую безмерно вводят в воду после биологической очистки. Вирусы все равно остаются, а вода дополнительно загрязняется стойкими органическими загрязнителями. Попробуйте запросить у властей, какова величина химического потребления кислорода в очищенных стоках? Ответ Вас изрядно удивит. Вам ответят, что этот параметр не измеряют. Что такое химическое потребление кислорода - это количество органических веществ, которые не «съедаются» биологией. Капнем глубже. Во всем мире измеряют даже не этот параметр, а содержание органического углерода в воде. У нас этот параметр даже в ГОСТы не включен. Почему это так? И здесь ответ очевиден. Да потому, что данные по этой величине еще больше, они скандально большие. Так что же мы пьем? Мы пьем осветленные фекальные стоки, адский ядовитый коктейль из химических токсинов, вызывающих мутации и вирусов, которые, как известно, проходят все фильтры. Требуется альтернативное решение. Российская наука имеет славную историю с выходом в практику. Труды Краснобородько И.Г. [1] по электродеструкции дают основу решения. Наши работы основываются на базе лучших достижений науки об электролизе.

Физико-химическая очистка стоков

Наше предприятие одно из первых успешно применило методы физико-химической очистки для бытовых сточных вод и лидирует в этой инновационной технологии. Уже построены и успешно функционируют уже более 20 лет сооружений физико-химической очистки Альфа на очистке бытовых, ливневых, замазученных стоков. На примере очистных сооружений производительностью 50 куб.м в час представляем технико-экономическое обоснование технологии физико-химической очистки Альфа.

С чего начать очистку стоков?

Прежде всего с грубой механической очистки. Но и здесь могут быть разные подходы. В частности современное решение предусматривает применение насоса-измельчителя, который самовсасыванием из унитаза подает воду с фекалиями на режущие диски, которые измельчают любые материалы, сбрасываемые в канализацию. После этого уже нужна дезинфекция. Нельзя допускать образование условий для размножения патогенной микрофлоры. Дезинфицирующий агентов для применения разрешено немного. Вводя что-то в воду нужно точно представлять, как этот химикат выводить. И мы знаем, как это сделать [2]. Анолит очень близок к идеальному дезинфициирующему средству по эффективности.

Взвеси отделяются электрофлотацией. Только она дает размер пузырьков от 2 до 200 мкм. Мы знаем, как сделать пузырек нужного размера.

Время электрофлотации составляет 20 минут. Объем электрофлотаторов составит:

50 куб.м/ч х 20 мин/60 мин в ч= 16,7 куб.м

Объем  одного электрофлотатора 1,67 куб.м.

16,7/1,6=10 электрофлотаторов

 Рис.2. Электрофлотатор

В электрофлотатор входит 16 электродных блоков. Режим электрофлотации предусматривает 50 А на блок. Плотность тока 2 А/дм². Общий ток составит:

10 шт х 16 блок х 50А/блок =8000 А

Напряжение режима 14 В.

Мощность блока питания 112 кВт.

Результат:

Удаление изстоков взвешенных, нефтепродуктов, СПАВ (на 80 %).

Окисление - ключ к решению очистки стоков

Вторая стадия - окисление.  Каталитическое окисление удаляет все органические вещества , вне зависимости от их химической природы, так как инициирует процесс реакционноспособные  интермедиаты, свободные радикалы[3].

Время окисления - 20 мин. Объем электрореакторов 16,7  куб.м. Количество электрореакторов - 10 шт.

Величина БПК для хозстока составляет 45,69 мг/л. Именно таков порядок величины характерен для многих населенных пунктов России, так как поверхностные воды попадают в канализацию. При содержании БПК менее 100 мг/л биология уже не работает, активный ил не накапливается. Значение ХПК составляет не более 100 мг/л (100 г/куб.м). Расход кислорода можно посчитать:

(100 г/куб.м*50 куб.м/ч*22,4 л/моль)/32 г/моль=3500 л/ч

Расход воздуха согласно расчета будет:

3,5 куб.м*100%/20%=17,5куб.м/ч

С учетом неполноты растворения  (50%-ное растворение в воде), расход воздуха составит 35 куб.м/ч. Компрессор или воздуходувка должна производить не менее 600 литров воздуха в минуту. Давление в 0,2 бар вполне достаточно для барботирования его через воду.

Мощность блока питания с К.П.Д 50% всего 70 кВт.

Результат:

Окисление БПК, снижение ХПК, удаление нитритов, нитратов, фенола, нефтепродуктов на 90 %.

Осадок должен быть извлечен 

Флокуляция и отстаивание:

С учетом возможности наличия нефлотируемых взвешенных веществ:

Расход флокулянта:

150 г/куб.м х 50 куб.м/ч х 2%/100 %=150 г в час

Используется 0,1% раствор

Расход 150 литров в час. Нужна емкость для приготовления раствора флокулянта, емкость для разведения раствора флокулянта с объемом 3,6 куб.м (на суточный расход) и насос - дозатор на 150 л в час.

Отстойник с 20 мин. Отстаиванием с объемом 18 куб.м и 18 блоков тонкослойного отстаивания.

Рис. 3. Блок тонкослойного отстаивания, нержавейное исполнение, компактен в транспортном положении.

Результат:

Удаление коллоидных примесей и взвешенных веществ до концентрации менее 40 мг на л. Что допускается для подачи на фильтры. В отличие от широко рекламируемых блоков тонкослойного отстаивания (ТСО), наше оборудование обеспечивает не только отстаивание осадка, но и самоочищение блоков и отстойники с нашими ТСО работают гораздо лучше, с большей гидравлической нагрузкой.

Адсорбция - гарантия качества

Сорбция в напорном адсорбере:

С Учетом гидравлической нагрузки на сорбент 10 куб.м на куб.м сорбента расчетная загрузка сорбента:

50 куб.м/ч : 10 куб.м/(куб.мхч)=5 куб.м

Объем одного адсорбера 1,6 куб.м

Нужно 5:1,6=3 адсорбера и один на регенерации, всего четыре.

Результат - доведение концентрации до норм сброса в водоем рыбохозяйственного назначения. Очистка от БПК, взвешенных до 3 мг/л, нефтепродуктов, фосфатов, СПАВ и фенолов. Сорбенты - важнейший элемент доочистки сточных вод, обеспечивающих соблюдение экологических стандартов.

Очистная система должна быть полной

Для утилизации взвешенных в виде шлама необходим модуль утилизации и блок питания на 10 кВт.

Для регенерации адсорберов предусматривается модуль регенерации регенерирующего раствора, модуль приготовления раствора, емкость для накопления раствора 3,6 куб.м, блок питания на 10 кВт и насосом циркуляции.

Предусматривается блок дезинфекции регенерирующим раствором в составе насоса- дозатора, датчика О.В. потенциала и контроллера.

Для промывки комплекса аппаратов нужен резервуар очищенной воды объемом не менее 50 куб.м с насосной станцией.

Автоматизация и КИП очистной системы

Система автоматического управления должна обеспечивать наблюдение за процессом с АРМ оператора, возможность оказания интерактивной экспертной консультации через Интернет и запись данных очистки стоков в циклическом режиме. Предусматриваются  датчики на рН на каждой стадии, датчики на фосфаты, нитраты, нитриты, хлориды, сульфаты и ХПК.

Экономика чистой воды

Общая мощность 112 кВт +70 кВт=182 кВт

Расход электроэнергии:

182 кВт/50куб.м/ч=3,64 кВт*ч/куб.м

При стоимости в 50 коп за кВт*ч энергозатраты 1,82 руб за куб.м

Реагенты флокулянт 3 г на куб.м 1000 г стоит 100 руб, 3 г- 0,3 руб

Соль 100 мг на л, 100 г на куб.м стоимость 15 руб за кг - 1,5 руб

ФОТ 6*(15000 руб/месяц)/(50 * 24*30 куб)=2,5 руб/куб.м

Накладные 60 % - 1,5 руб на куб.м

Амортизация 4,5 руб. на куб.м

Всего  12 руб 12 коп за куб.м.

Тариф 13 руб. 82 коп по Приморскому краю. Прибыль 1 руб 60 коп/куб.м. В год чистая прибыль 691200 руб/год.

Очевидно, что применение физико-химической очистки стоков экономически выгодно и технически выполнимо в любом масштабе. В данном случае 50 куб.м/ч * 24 час= 1200 куб. м в сутки, что соответствует поселку на 1200  куб.м/0,120 куб.м/человека=12000 человек. 

Итак, есть опыт успешного применения физико-химической очистки, способ дешевле и эффективнее биологической очистки, качество очистки выше. Мы знаем все особенности применения биологической очистки, знаем оптимальные режимы и даже имеем технические решения по улучшению функционирования существующих биологических очистных сооружений. С учетом опыта эксплуатации мы изготавливаем оборудование, соответствующее требуемым условиям процесса, с применением спецматериалов, специально подобранные Но время биологии прошло. Многочисленные предложения по применению биологической очистки считаем не современными, устаревшими и неэффективными. Комплекс Альфа-9 обеспечивает как очистку, так и доочистку сточных вод в любых климатических условиях.

Цитированная литература:

1. Краснобородько И.Г. Деструктивная очистка сточных вод от красителей .-Л.:Химия, 1988 г.
2. Заявка № 93047433, Российская Федерация, МПК6 C02F1/463. Способ электрофлотации /О.Н.Новиков; заявитель О.Н.Новиков; - № 93047433/26; заявл. 1993.10.11; опубл. 1995.07.09, Бюл № 25.
3. 92. Заявка № 2005137088, Российская Федерация МПК7 C02F1/46. Способ очистки сточных вод /О.Н.Новиков; - № 2005137088; заявл. 29.11.05

Материалы, опубликованные на сайте защищены согласно закону об авторских правах Закон РФ от 9 июля 1993 г. N 5351-I "Об авторском праве и смежных правах" (с изменениями от 19 июля 1995 г., 20 июля 2004 г.) и не могут быть использованы без разрешения автора.

Ключевые слова: Альфа,  очистка воды,  сток, очистные сооружения, промышленный сток,    сорбент, коагулянт, флокулянт, электрод, очистка стоков , коагуляция, электрофлотатор, электролиз