Совершенствование технологии и техники очистки сточных вод с учетом производственных особенностей восточного казахстана

На правах рукописи

КОЛПАКОВА ВАЛЕНТИНА ПАВЛОВНА Совершенствование технологии и техники очистки сточных вод с учетом производственных особенностей Восточного Казахстана 05.23.04 – Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Республика Казахстан Алматы, 2010 1

Работа выполнена в Казахском Национальном Техническом университете им. К.И.Сатпаева доктор технических наук, профессор

Научный консультант:

М.М.Мырзахметов доктор технических наук

Официальные оппоненты:

И.А. Абдурасулов доктор технических наук А.А.Ауланбергенов доктор технических наук А.Н. Ким Южно-Казахстанский гоcударственный

Ведущая организация:

университет имени М. Ауезова, г. Шымкент

Защита состоится 27 декабря 2010 года в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 14.61.25 при Казахском Национальном Техническом университете им. К.И.Сатпаева по адресу: 050013, г.Алматы, ул.Сатпаева, 22, факс 8(7272) 92-60-25.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского Национального Технического университета им. К.И.Сатпаева.

Автореферат разослан « 27 » ноября 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор М.Т.Жараспаев ВВЕДЕНИЕ В Восточно-Казахстанской области расположено большое количество предприятий горно - рудной промышленности, от деятельности которых образуются хозяйственно – бытовые и производственные стоки. Хозяйственно бытовые стоки этих предприятий в своем составе содержат ионы тяжелых металлов. Сброс таких, недостаточно очищенных сточных вод, оказывает отрицательное воздействие на природные водные источники. В связи с чем, остро стоит вопрос об использовании таких технологий очистки сточных вод, при сбросе которых были бы обеспечены природоохранные нормативы.

Общая характеристика работы

. Работа посвящена вопросам совершенствования технологии и техники очистки сточных вод с учетом производственных особенностей Восточного Казахстана. В ходе выполнения научно-исследовательских работ теоретически обоснована возможность эффективной очистки биологически очищенных сточных вод после аэротенков или биофильтров в осветлителях со взвешенным слоем осадка, сформированным из хлопьев активного ила или биоплёнки. Экспериментально установлены, изучены и подтверждены в производственных условиях технологические показатели новых конструкций осветлителей со взвешенным слоем осадка для очистки биологически очищенных хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод предприятий Восточного Казахстана.

Актуальность проблемы. В принятых в последние годы нормативных документах по экологической безопасности Республики Казахстан «Концепция экологической безопасности Республики Казахстан на 2004- годы», «Водный кодекс» (2003г.), «Экологический кодекс» (2006г.) особое внимание уделяется вопросам внедрения новых технологий при строительстве и реконструкции сооружений по очистке сточных вод населённых пунктов, промышленных предприятий, с целью повышения экологической безопасности при сбросе очищенных сточных вод в природные водные источники или на рельеф местности.

Отличительной чертой городских сточных вод и хозяйственно бытовых сточных вод промышленных предприятий Восточного Казахстана, является наличие в их составе специфических загрязнений, которые не всегда поддаются удалению с помощью традиционных способов очистки сточных вод.

При этом показатели осветления воды не удовлетворяют современным требованиям сброса сточной воды в поверхностные водные источники и вызывают необходимость доочистки воды после вторичных отстойников. На большинстве очистных станций концентрация взвешенных веществ на выходе из вторичных отстойников составляет до 25-30 мг/л, по БПК5 более 15 мг/л, эффект очистки сточных вод колеблется в пределах от 56 до 85%.

Доочистку воды можно проводить на песчаных фильтрах и микрофильтрах, где достигается высокий эффект осветления воды:

концентрация взвешенных веществ снижается до 5-8 мг/л, а БПК5 до 6 - мг/л. Однако, используемые сооружения сложны по конструкции, требуют значительных затрат на строительство и эксплуатацию, большого количества воды для промывки фильтрующих загрузок.

В этой связи, вопросы улучшения качества очищаемой воды при минимальных затратах и проблемы интенсификации процессов осветления сточных вод с учётом производственных особенностей Восточного Казахстана, приобретают особую актуальность. Улучшение технико-экономических характеристик интенсификации процесса осветления воды путём использования осветлителей со взвешенным слоем осадка, сформированным из хлопьев активного ила или биоплёнки, содержащие ионы тяжелых металлов позволяет обеспечить высокий эффект осветления, сравнимый с процессом фильтрации воды.

Положительное решение данного вопроса позволяет исключить загрязнение природных поверхностных водных источников при сбросе очищенных хозяйственно-бытовых сточных вод.

Исходя из необходимости установления эффективного режима очистки и подготовки рекомендаций по проектированию и эксплуатации осветлителей со взвешенным слоем осадка для очистки хозяйственно-бытовых стоков, содержащие в своем составе ионы тяжелых металлов, была проведена настоящая работа в составе научно-технической программы «Научно техническое обеспечение развития промышленности РК на 2002-2006 г.г.» Целью работы является совершенствование технологии и техники очистки сточных вод с учетом производственных особенностей Восточного Казахстана для обеспечения требуемого качества очищенной воды соответствующей природоохранным нормативам.

На основании поставленной цели принято решение следующих задач:

- анализ современного состояния и изучения способов отделения активного ила, биоплёнки и загрязнений во взвешенном слое осадка, под действием коагулирующей способности ионов тяжелых металлов;

- теоретическое исследование процессов коагуляции и флокуляции, протекающих во взвешенном слое осадка при очистке биологически очищенных сточных вод;

- опытно - экспериментальные исследования по определению основных технологических параметров и зависимостей, влияющих на эффективность осветления сточных вод во взвешенном слое осадка;

- разработка методики расчета осветлителей со взвешенным слоем осадка для доочистки биологически очищенных сточных вод предприятий Восточного Казахстана;

- установление рациональных новых модификаций конструкций осветлителей со взвешенным слоем осадка для очистки биологически очищенных сточных вод предприятий Восточного Казахстана;

- определение технико-экономических показателей применения осветлителей со взвешенным слоем осадка на станциях аэрации и биофильтрации.

Научная новизна работы:

- обоснована технология очистки биологически очищенных городских и производственных сточных вод в осветлителях со взвешенным слоем осадка в условиях Восточного Казахстана;

экспериментальные зависимости параметров, -установлены определяющих эффективность очистки воды во взвешенном слое осадка;

- разработана математическая модель процесса, протекающего при очистке биологически очищенных сточных вод во взвешенном слое осадка;

- выявлены технологические и конструктивные параметры осветлителей со взвешенным слоем осадка для очистки биологически очищенных сточных вод;

- созданы новые конструкции осветлителей со взвешенным слоем осадка (получено А.С. № 1511219 от 1989г., А.С. № 1583364 от 1990г.);

- разработана методика расчета осветлителей со взвешенным слоем осадка для очистки биологически очищенных сточных вод с учетом полученных закономерностей, определяющих эффективность очистки сточных вод.

Научные положения, выносимые на защиту:

- теоретическое обоснование технологии очистки биологически очищенных городских и производственных сточных вод предприятий Восточного Казахстана в осветлителях со взвешенным слоем осадка за счёт коагулирующей способности ионов тяжелых металлов;

- математическая модель процессов, протекающих при очистке биологически очищенных сточных вод во взвешенном слое осадка;

- технологические и конструктивные параметры осветлителей со взвешенным слоем осадка для очистки биологически очищенных сточных вод;

- методика расчета основных параметров осветлителей со взвешенным слоем осадка при очистке биологически очищенных сточных вод во взвешенном слое осадка.

Апробация практических результатов работы. Основные результаты работы и практические результаты, полученные при выполнении работы докладывались и обсуждались на региональных, республиканских и международных научных и научно-практических конференциях: на научно технической конференции «Проблемы научно-технического прогресса в развитии региона и отраслей народного хозяйства» (г.Усть-Каменогорск, УКСДИ, 1988г.);

на Межреспубликанской конференции «Интенсификация процессов обработки питьевой, сточных вод и осадка» (г. Волгоград, ВолГИСИ, Волгоградский дом науки и техники, 1990г.);

на Всесоюзной научно-технической конференции «Человек – труд – экология» (г. Волгоград, ВолГИСИ, Волгоградский дом науки и техники, 1990г.);

на научно-технической конференции межрегионального общественного комитета в защиту Иртыша «Актуальные проблемы охраны окружающей среды и природопользования Прииртышья» (г.Усть-Каменогорск, 1990г.);

на научно-технической конференции «Передовой опыт проектирования, строительства и эксплуатации локальных очистных сооружений на предприятиях» (г.Санкт-Петербург, 1992г.);

на Республиканской научно-технической конференции (г. Алматы, 1993г.);

на научно-практическом выездном семинаре 1 международного антиядерного альянса «Невада – Семипалатинск» (п.Новая Бухтарма, 1993г.);

на научно-техническом семинаре «Строительство в прибрежных курортных регионах» (г.Сочи, СИКДиТ, 1996г.);

на 1-ой Международной научно технической конференции «Проблемы комплексного освоения рудных и нерудных месторождений Восточно-Казахстанского региона» (г.Усть Каменогорск, ВКГТУ им.Д.Серикбаева, 2001г.);

на II-ой Центрально-азиатской международной конференции «Водные ресурсы: потенциал, использование, технология и экология» (г.Алматы, 2001г.);

на Международной научно практической конференции «Техника и технологии для защиты окружающей среды» (г.Усть-Каменогорск, ВКГТУ, 2005г.);

на Международной научно практической конференции «Архитектура и строительство в новом тысячелетии» (г.Алматы, КазНТУ им.К.И.Сатпаева, 2008г.);

на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы горно-металлургического комплекса Казахстана» (г.Караганда, КарГТУ, 2009г.);

на Международной студенческой научно-практической конференции «Студенческое научное творчество: международное партнерство и перспективные технологии» (г.Усть-Каменогорск, КАСУ, 2010г.);

на X Республиканской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых ВКГТУ им Д. Серикбаева «Творчество молодых – инновационному развитию Казахстана» (г.Усть-Каменогорск, 2010г.);

Международная конференция «Жилищно-коммунальное хозяйство Республики Казахстан: проблемы решения и перспективы» (г.Алматы, 2010г.).

Связь диссертации с планами НИР. Настоящие исследования были выполнены в соответствии с планами научно-исследовательских работ научно производственной лаборатории «Водных проблем» Восточно-Казахстанского государственного технического университета им.Д.Серикбаева: «Разработка реактора с псевдоожиженным слоем и исследование очистных сооружений п.Новая Бухтарма», «Разработка рекомендаций по проектированию очистных сооружений зоны отдыха на Бухтарминском водохранилище», «Разработка сооружений биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод Бухтарминского гидроэнергетического комплекса» ТОО «Казцинк», «Разработка осветлителя для отделения биоплёнки после капельных биофильтров очистных сооружений УК ТМК», «Разработка сооружений биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод Малеевского рудника» Зыряновского горно-обогатительного комплекса ТОО «Казцинк», «Разработка сооружений биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод рудника «40-лет ВЛКСМ» Риддерского горно-обогатительного комплекса ТОО «Казцинк».

Практическая ценность работы. Разработанные и освоенные научно технологические основы исследования по осветлению биологически очищенных сточных вод с учетом производственных особенностей Восточного Казахстана в осветлителях со взвешенным слоем осадка позволяют получить воду с высокой степенью очистки, сравнимую с показателями доочистки воды на песчаных фильтрах, исключив из схемы очистки вторичные отстойники и сооружения по доочистке.

Разработанная методика расчета осветлителей со взвешенным слоем осадка для осветления биологически очищенных сточных вод с учетом производственных особенностей Восточного Казахстана и с учетом полученных закономерностей, определяющих эффективность очистки сточной воды, использована инженерно-техническими работниками проектных и научно-исследовательских организаций при проектировании новых и реконструкции эксплуатируемых очистных сооружений станций аэрации и биофильтрации, а также в ВУЗе при преподавании дисциплин «Техника и технология очистки воды», «Промышленное водоснабжение».

Результаты работы внедрены в проекты и в производство, акты внедрения результатов исследований прилагаются.

Публикации. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, составляющие содержание диссертационной работы освещены в 52 научных трудах, из которых 10 изложены в материалах Международных научно-практических конференций, 8 статьи опубликованы в зарубежных изданиях, 10 - написаны единолично, 10 статьи опубликованы в 6 изданиях, рекомендованных Комитетом по контролю в сфере образования и науки МОиН РК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, разделов, заключения и списка использованных источников из наименований и 10 приложений. Работа изложена на 201 страницах компьютерного набора, иллюстрирована 57 рисунками и 37 таблицами.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цель и задачи исследований, научная новизна, представлены основные защищаемые научные положения, апробация практических результатов работы, связь диссертации с планами научно-исследовательских работ, практическая ценность работы, количество публикаций, структура и объём работы.

В первом разделе представлен литературный обзор по вопросам осветления сточных вод на станциях биологической очистки, который показал, что методы и сооружения для осветления биологически очищенной сточной воды после аэротенков и биофильтров являются важнейшей составляющей частью в технологической цепочке биологической очистки сточных вод.

Интенсификация работы этих сооружений повышает эффективность работы очистной станции в целом.

Наибольшее применение из способов осветления биологически очищенных сточных вод после аэротенков и биофильтров с целью отделения из воды хлопьев активного ила или биоплёнки, имеет гравитационный способ, который осуществляют путем отстаивания во вторичных отстойниках разных конструктивных модификаций. Преимуществом вторичных отстойников является простота в эксплуатации, низкая стоимость, но, как правило, при этом не достигается требуемый эффект осветления воды, удовлетворяющий природоохранным нормативам на сбросе. Это обуславливает необходимость устройства дополнительных сооружений по доочистке биологически очищенной сточной воды, которые приводят к значительному увеличению как капитальных, так и эксплуатационных затрат.

Одним из путей интенсификации процесса осветления сточных вод является использование осветлителей со взвешенным слоем осадка с применением современных технологий. В данной области отмечены работы – Д.М.Минц, А.Т.Дёмина, Г.Г.Первов, В.А.Клячко, И.Э.Апельцин, А.Я. Шур, С.М.Шифрин, С.И.Цитович, Г.Г.Шигорин, А.А.Бондарев, И.В.Скирдов, Е.Ф.Кургаев, В.И.Калицун, В.С.Шевцов, М.М. Мырзахметов,И.А. Абдурасулов, У.А. Соатов. Данный технологический способ позволяет усовершенствовать технико-экономические характеристики процесса осветления сточной воды:

значительно интенсифицировать процесс очистки воды от взвешенных веществ, БПК, повысить эффект осветления и производительность сооружений, обеспечивая экономичность системы очистки в целом.

В литературном обзоре рассмотрены состав и свойства активного ила аэротенков и биологической пленки биофильтров. Проведен анализ существующих методов для осветления биологически очищенных сточных вод после аэротенков и биофильтров. Рассмотрены современные разработки конструкций по осветлению сточных вод: модификации осветлителей и комбинированные сооружения.

Приведенные литературные данные о возможности осветления сточных вод во взвешенном слое осадка и результаты проведенного анализа состава и свойств активного ила и биологической пленки, показавшие их схожесть, позволили сделать вывод о целесообразности проведения исследований по осветлению биологически очищенной сточной воды после аэротенков и биофильтров в осветлителях со взвешенным слоем осадка за счёт коагулирующей способности ионов тяжелых металлов.

Во втором разделе представлено математическое и физико-химическое моделирование процесса осветления сточной воды после аэротенков и биофильтров во взвешенном слое активного ила или биоплёнки.

Под математическими моделями осветления сточной воды понимают основные закономерности и связи, присущие данным процессам. Это могут быть формулы или уравнения, наборы правил или соглашений, выраженные в математической форме. Математическое моделирование позволяет прогнозировать качество воды, оценивать антропогенную нагрузку на природные водные комплексы и проводить контроль за сбросами сточных вод с городских очистных сооружений и промышленных предприятий.

Математические модели качества воды строятся в зависимости от того, какие источники загрязнения действуют на природный водный источник при сбросе сточных вод.

Наиболее распространенными методами оценки параметров зависимостей являются: метод наименьших квадратов и его модификации;

метод экспоненциального сглаживания;

метод вероятностного моделирования и метод адаптивного сглаживания. В работе рассмотрены стационарные и нестационарные стохастические модели прогнозирования и область их применения.

Для физико-химического моделирования процессов в водных объектах в первую очередь необходим следующий набор физико-химических констант:

термодинамические константы;

кинетические константы;

константы сорбции;

константы и данные по тепломассопереносу.

Проведение исследований для изучения процессов протекающих в водной среде, создание моделей и определение физических, химических и биологических характеристик водных объектов являются первоочередными задачами, без решения которых невозможно прогнозирование природных и техногенных процессов в водных объектах. Все это связано с решением сложных и объемных научных задач, которые не имеют однозначного ответа. В соответствии с концепцией организации мониторинга природных водных объектов, прежде всего, интересует математическая модель воздействия опасных загрязняющих веществ на водные объекты. В качестве таких объектов в рассматриваемом случае выступает биоценоз водного объекта, а точнее водный объект как гомеостат - самоорганизующаяся система, способная, благодаря адаптационным механизмам поддерживать физические и химические параметры, определяющие жизнедеятельность системы рек (например р.Ульба, р.Иртыш, Бухтарминское водохранилище Восточно-Казахстанской области), меняться в сравнительно узких пределах.

Была проведена обработка экспериментальных исходных данных зависимости Свзв.сл = f(Vвосх) методом наименьших квадратов. При этом задача свелась к решению системы линейных уравнений (m+1) – i-го порядка. Если ввести обозначение:

n n X X ;

X y X k k k k yi, (1) i i i 1 i то она запишется в виде (при k=0,1;

…;

m) na 0 [ x]a1... [ x m ]a m [ y ];

[ x]a 0 [ x 2 ]a1... [ x m 1 ]a m [ xy ];

… m m ]a1... [ x 2 m ]a m [ x m y ].

[ x ]a 0 [ x (2) Система (2) называется нормальной системой. Ее можно сокращенно записать в виде:

m x x y i 0;

1;

...;

m.

i k i a ;

(3) k k Матрица этой системы симметричная, поэтому она всегда имеет решение, которое можно найти методами Крамера или Гаусса.

В результате выполненных расчётов получились следующие зависимости:

1)Линейная функция y = 12,1512 – 6,6189 x;

2)Логарифмическая функция y = - 0,4318 + 12,0538 ln x;

3)Дробно-рациональная функция y = 1 / 12,1512 - 6,6189 x;

4)Показательная функция y = 2,9015 е-1,3375 x;

5)Степенная функция y = 1,4869 х-1,4956;

6)Параболическая функция y = 25,0689 - 31,2402 x + 10,5366 x2.

Далее в полученные зависимости были подставлены фактические значения Vвосх..

Метод наименьших квадратов состоял в вычислении коэффициентов а0, а1, а2 функции y = f(x, a0, a1, a2), при которых сумма квадратов отклонений вычисленных значений функции от исходных является минимальной. Из полученных в результате обработки аппроксимирующих функций, окончательно выбиралась функция по наименьшей сумме квадратов отклонений S.

В результате обработки экспериментальных данных зависимости Свзв.сл = f(Vвосх) была выбрана следующая функция:

y = a0 + a1x + a2x2 (4) Для данной функции S = 5,0725 – наименьшая из всех полученных функций. Тогда функция с коэффициентами а0 = 25,0689, а1 = - 31,2402 и а2 = 10,5365 примет вид:

y = 25,0689 - 31,2402 x + 10,5366 x2 (5) Статистическая обработка была проведена и для зависимости Сос = f(Vвосх), для которой выбрана эмпирическая формула:

y = 8,1233 – 12,8898 x + 6,9203 x2 (6) Для зависимости Сос = f(Нвзв. выбрана следующая эмпирическая сл.) формула:

y = 6,5608 – 6,9193 x + 2,0080 x2 (7) Далее оценили полученные модели, путём определения погрешностей моделирования. Используя метод дисперсионного анализа, выяснили пригодность полученных моделей. В качестве критериев, оценивающих качество модели, целесообразно воспользоваться четырьмя показателями:

абсолютной погрешностью (Sост), коэффициентом детерминации (D), индексом корреляции (I) и критерием Фишера (Fрасч).

Дисперсии можно определить по формулам:

(Y Yср ) ф (8) S сист n (Y Yср ) т (9) S мод v (Y Yт ) ф (10) S ост nv Абсолютная погрешность составит:

S ост S 2 ост (11) Коэффициент детерминации:

S 2 ост (12) D S 2 сист Индекс корреляции:

(13) I D Критерий Фишера:

S 2 мод (14) F расч S 2 ост Fрасч сравнивается с критическим значением Fк, которое определяется по таблице F-критерия с учетом принятого уровня значимости L=0,05 (для вероятности 0,95) и числа степеней свободы.

Для зависимости Свзв.сл = f(Vвосх) совокупность исходных данных Yф имеет 17 степенй свободы (n = 17) – по числу наблюдений;

совокупность расчётных данных Yт имеет 3 степени свободы (v = 3) – по числу коэффициентов в формуле модели;

совокупность Yср имеет 1 степень свободы.

Для зависимости Сос = f(Vвосх) совокупность исходных данных Yф имеет 14 степени свободы (n = 14) – по числу наблюдений;

совокупность расчётных данных Yт имеет 3 степени свободы (v = 3) – по числу коэффициентов в формуле модели;

совокупность Yср имеет 1 степень свободы.

Для зависимости Сос = f(Нвзв. сл.) совокупность исходных данных Yф имеет 19 степени свободы (n = 19) – по числу наблюдений;

совокупность расчётных данных Yт имеет 3 степени свободы (v = 3) – по числу коэффициентов в формуле модели;

совокупность Yср имеет 1 степень свободы.

Оценка достоверности моделей приведена в таблице 1.

Таблица 1 – Оценка достоверности моделей Абсолютная Коэффициент Индекс Нормальное F погрешность детерминации корреляции критерий значение Зависимости Фишера критерия Sост D I Свзв.сл= f(Vвосх) 0,6019 0,9585 0,979 186,21 4, Сос = f(Vвосх) 0,3243 0,9769 0,9884 276,604 4, Сос = f(Нвзв.сл.) 0,2501 0,9732 0,9865 328,714 4, Так как индекс корреляции больше 0,7 и фактические значения F критерия Фишера превышают критические значения во много раз, то все модели можно признать технологичными, то есть пригодными для прогнозирования физико-химических процессов очистки сточных вод и удовлетворяющими условиям физико-химического моделирования.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что построенные модели отображают технологические процессы от которых зависит эффективная работа осветлителя со взвешенным слоем осадка для отделения хлопьев активного ила или биоплёнки из сточных вод, прошедших очистку в аэротенках или биофильтрах.

В третьем разделе описаны результаты опытно-экспериментальных исследований работы осветлителя со взвешенным слоем осадка, сформированным из хлопьев активного ила при очистке сточных вод после аэротенков и хлопьев биоплёнки при очистке сточных вод после биофильтров, содержащих ионы тяжелых металлов. Исследования проводились на реальных сточных водах очистных сооружений предприятий Восточно-Казахстанской области с целью определения основных технологических параметров, влияющих на эффективность осветления сточных вод.

Схема опытно – экспериментальной установки изображена на рисунке 1.

Исследования проводились в широком диапазоне изменения основных технологических параметров работы осветлителя со взвешенным слоем осадка – скорости восходящего потока воды, высоты взвешенного слоя и защитной зоны над ним, концентрации хлопьев активного ила или биоплёнки во взвешенном слое, илового индекса.

На опытно - экспериментальной модели осветлителя со взвешенным слоем осадка были изучены следующие вопросы:

- формирование взвешенного слоя активного ила или биоплёнки;

- зависимость концентрации активного ила или биоплёнки во взвешенном слое (Свзв.сл, г/л) от высоты взвешенного слоя (Нсл, м);

- зависимость концентрации активного ила или биоплёнки во взвешенном слое (Свзв.сл, г/л) от скорости восходящего потока воды (Vвосх, мм/с);

- зависимость остаточного содержания взвешенных веществ в осветленной воде (Сос, мг/л) от скорости восходящего потока воды (Vвосх, мм/с);

- зависимость высоты взвешенного слоя (Нсл, м) от скорости восходящего потока воды (Vвосх, мм/с).

Кроме выше перечисленных зависимостей, характеризующих работу осветлителей со взвешенным слоем активного ила или биоплёнки, были определены характеристики биологически очищенной воды после аэротенков и капельных биофильтров и направляемой в осветлитель - концентрация растворённого кислорода, содержание NН3, NО2, NО3, окисляемость, БПК5, ХПК. Данные показатели определялись также и в осветленной воде после осветлителей со взвешенным слоем осадка. Периодически проводилось микроскопирование осадка взвешенного слоя, а также определялась его зольность. В ходе исследований, концентрация взвешенных веществ, хлопьев активного ила или биоплёнки в поступающей в осветлитель воде находилась в пределах 20-60 мг/л, что обуславливает устойчивую работу осветлителя со взвешенным слоем осадка.

1 – осветлитель, 2 – насос, 3, 4 – трубопроводы подачи исходной воды, 5 – стабилизатор расхода, 6 – сброс осветленной воды из осветлителя, 7 – осадкоотводящий трубопровод, 8 – канал Рисунок 1 – Схема опытно - экспериментальной установки Фотографический снимок опытно экспериментальной установки представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Общий вид опытно - экспериментальной установки При этом динамическое равновесие взвешенного слоя сохранялось в широком диапазоне изменения скорости восходящего потока воды в зоне осветления (Vвосх) от 0,6 до 1,8 мм/с, концентрация взвеси в осветленной воде (Сос) составляла 3-10 мг/л.

Получены экспериментальные графические зависимости изменения концентрации хлопьев активного ила или биоплёнки во взвешенном слое (Свзв.сл) по высоте взвешенного слоя (Нсл), показаны на рисунке 3.

График показывает о незначительном расхождении в распределении концентрации хлопьев активного ила или биоплёнки по высоте взвешенного слоя осветлителя при неизменном качестве поступающей в осветлитель воды и постоянном расходе, то есть при одном и том же значении скорости восходящего потока воды (Vвосх). Меньшие значения концентрации хлопьев активного ила или биоплёнки отмечаются в верхней части взвешенного слоя, так как здесь концентрируются более легкие хлопья, с малой гидравлической крупностью.

1 – распределение концентрации биоплёнки по высоте взвешенного слоя (Свзв.сл) при Vвосх= 1,45 мм/с;

2 - распределение концентрации биоплёнки по высоте взвешенного слоя (Свзв.сл) при Vвосх= 1,27 мм/с;

3 – распределение концентрации хлопьев активного ила по высоте взвешенного слоя (Свзв.сл) при Vвосх= 0,99 мм/с;

4 – распределение концентрации биоплёнки по высоте взвешенного слоя (Свзв.сл) при Vвосх= 0,76 мм/с.

Рисунок 3 – График изменения (Свзв.сл.) по высоте взвешенного слоя (Нсл) Увеличение массовой концентрации в нижней зоне осветлителя по сравнению с верхней, происходит за счет скопления в этой области более крупных хлопьев и примесей. Взвешенные в потоке хлопья движутся непрерывно, хаотически, но весь взвешенный слой в целом находится в состоянии динамического равновесия, обусловленного равенством скорости восходящего потока воды и средней скорости осаждения хлопьев.

По итогам исследований построен график зависимости средней (по высоте) концентрации хлопьев активного ила или биоплёнки (Свзв.сл.) от скорости восходящего потока воды (Vвосх), который представлен на рисунке 4.

Из графика следует, что с увеличением скорости восходящего потока воды (Vвосх) во взвешенном слое концентрация (Свзв.сл.) уменьшается и, наоборот значительно увеличивается при уменьшении скорости восходящего потока воды (Vвосх).

1 - для взвешенного слоя, сформированного из хлопьев активного ила;

2 – для взвешенного слоя, сформированного из хлопьев биоплёнки.

Рисунок 4 – График зависимости концентрации активного ила или биоплёнки во взвешенном слое Свзв.сл от скорости восходящего потока воды Vвосх Опытно–экспериментальными исследованиями установлено, что динамическое равновесие взвешенного слоя осадка сохраняется в довольно широком диапазоне изменения скорости восходящего потока воды в зоне осветления, а именно, от 0,5 до 1,8 мм/с. При скорости менее 0,5 мм/с хлопья осаждаются на дно осветлителя и уплотняются, при этом, концентрация во взвешенном слое (Свзв.сл.) составляет 7г/л и более. Верхним пределом существования взвешенного слоя, является такая скорость восходящего потока воды, при превышении которой, слой взвешенного осадка размывается и частицы взвешенного слоя выносятся с потоком осветляемой воды. В данных исследованиях пределом этой скорости, была скорость равная 1,8 мм/с. При скорости Vвосх =1,8 мм/с и более, Свзв.сл составляла 1,0 – 2,5 г/л и менее. При изменении скорости восходящего потока воды от 0,5 до 1,8 мм/с концентрация ила во взвешенном слое находилась в пределах от 8,0 до 2,5 г/л (концентрация активного ила во взвешенном слое (Свзв.сл) составляет от 6,0 до 1,0 г/л, а концентрация биоплёнки от 8,0 до 2,5 г/л). Кривая Свзв.сл = f(Vвосх) при увеличении скорости восходящего потока воды от 0,5 до 1,2 мм/с круто ниспадает, а при увеличении Vвосх от 1,2 до 1,8 мм/с переходит в пологую линию, приближаясь к горизонтальной прямой. При Vвосх более 1,8 мм/с концентрация во взвешенном слое приближается к концентрации взвешенных веществ в поступающей сточной воде, то есть Свзв.сл. Сп.

Одним из основных параметров, по которому оценивалась эффективность осветления биологически очищенной сточной воды после аэротенков и биофильтров в осветлителях со взвешенным слоем осадка была остаточная концентрация взвешенных веществ в осветленной воде (Сос).

Получены экспериментальные зависимости концентрации взвешенных веществ в осветленной воде (Сос) от скорости восходящего потока воды (Vвосх), то есть Сос = f(Vвосх), представленные на рисунке 5, 6. Исследования проводились при изменении скорости восходящего потока воды (Vвосх) в диапазоне от 0,5 до 2,0 мм/с, при высоте взвешенного слоя осадка (Нсл) от до 2 м.

1 – при высоте взвешенного слоя 0,5-1 м;

2 – при высоте взвешенного слоя 1-1,8 м;

3 – при высоте взвешенного слоя 1-1,8 м и при установившемся режиме работы.

Рисунок 5 – Зависимость (Сос) от скорости восходящего потока воды (Vвосх) при осветлении в осветлителях со взвешенным слоем активного ила Анализируя полученные графики можно отметить, что при изменении скорости восходящего потока воды (Vвосх) от 0,6 до 1,8 мм/с, остаточная концентрация взвешенных веществ в осветленной воде (Сос) после ее прохождения через взвешенный слой активного ила или биоплёнки составляет 3-10 мг/л, что в несколько раз меньше, чем после простого отстаивания биологически очищенной сточной воды после аэротенков или биофильтров во вторичных отстойниках.

10, 7, 5, 2, 1 – при высоте взвешенного слоя 0,5-1 м;

2 – при высоте взвешенного слоя 1-1,8 м;

3 – при высоте взвешенного слоя 1-1,8 м и при установившемся режиме работы.

Рисунок 6 – Зависимость (Сос) от скорости восходящего потока воды (Vвосх) при осветлении в осветлителях со взвешенным слоем биоплёнки Из графиков также видно, что при возрастании скорости восходящего потока воды (Vвосх) концентрация взвешенных веществ в осветленной воде (Сос) также возрастает. На основе графиков, определяющих зависимость Сос = f(Vвосх) можно сделать вывод, что наименьшее количество взвешенных веществ в осветленной воде, прошедшей через осветлитель со взвешенным слоем активного ила или биоплёнки можно обеспечить при скорости восходящего потока воды Vвосх от 0,6 до 1,2 мм/с. Сходимость кривых зависимостей Сос = f(Vвосх) при осветлении в осветлителях со взвешенным слоем активного ила или биоплёнки при одинаковом диапазоне изменения высоты взвешенного слоя осадка говорит о схожести физических процессов протекающих во взвешенном слое осадка, сформированным из хлопьев активного ила и биоплёнки.

Получены экспериментальные зависимости высоты взвешенного слоя осадка (Нсл) от скорости восходящего потока воды (Vвосх), то есть Нсл = f(Vвосх), представленные на рисунке 7.

Анализируя график зависимости высоты взвешенного слоя (Нсл) от скорости восходящего потока воды (Vвосх), то есть Нсл = f(Vвосх), можно сделать вывод, что с увеличением скорости восходящего потока воды прямо пропорционально увеличивается и высота взвешенного слоя осадка.

1 - для взвешенного слоя, сформированного из хлопьев активного ила;

2 – для взвешенного слоя, сформированного из хлопьев биопленки.

Рисунок 7 – График зависимости высоты взвешенного слоя (Нсл) от скорости восходящего потока воды (Vвосх) По данным лабораторных исследований построены графики зависимости остаточной концентрации взвешенных веществ в осветленной воде (Сос) от высоты взвешенного слоя в осветлителе (Нвзвл.сл), то есть Сос = f(Нвзв.сл), изображенные на рисунках 8, 9. Из графиков зависимости Сос = f(Нвзв.сл) видно, что чем больше высота взвешенного слоя осадка при определенных значениях скорости восходящего потока воды, тем меньше остаточная концентрация взвешенных веществ (Сос) в осветленной воде, а именно, при Н взв.сл от 0,6 до 1, м, Сос колебалась в пределах от 2,5 до 0,5 мг/л при Vвосх = 0,53 мм/с, от 3,0 до 1,0 мг/л при Vвосх от 0,95 до 1,13 мм/с и от 5,2 до 2,0 мг/л при Vвосх от 1,54 до 1, мм/с. При Нвзв.сл. более 1,8 м, происходит вынос взвеси в осветленную воду, то есть Сос возрастает до 10 мг/л и более, что также подтверждается предыдущими данными. При уменьшении высоты взвешенного слоя с 0,6 до 0,2 м наблюдается повышенный вынос взвеси в осветленную воду при определенных значениях скорости восходящего потока воды. Так, при Vвосх = 0,53 мм/с, Cос повышается с 1,5 до 3,8 мг/л, при Vвосх от 0,95 до 1,13 мм/с Сос с 3,0 до 5,8 мг/л, при Vвосх от 1,54 до 1,6 мм/с Сос - с 5,5 до 10,0 мг/л при осветлении сточной воды в осветлителях со взвешенным слоем биоплёнки.

При осветлении сточной воды в осветлителях со взвешенным слоем активного ила при Vвосх = 0,53 мм/с, Cос повышается с 1,8 до 4,0 мг/л, при Vвосх от 0,95 до 1,13 мм/с Сос с 3,0 до 6,0 мг/л, при Vвосх от 1,54 до 1,6 мм/с Сос - с 6, до 10,0 мг/л.

1 – при Vвосх=1,54-1,6 мм/с;

2 – при Vвосх=0,95-1,13 мм/с;

3 – при Vвосх=0,50-0,53 мм/с Рисунок 8 – График зависит (Сос) от (Нвзв.сл) при осветлении воды в осветлителях со взвешенным слоем биоплёнки 10 40 – 60 мг/л м 1 – при Vвосх=1,54-1,6 мм/с;

2 – при Vвосх=0,95-1,13 мм/с;

3 – при Vвосх=0,50-0,53 мм/с Рисунок 9 – График зависит (Сос) от (Нвзв.сл) при осветлении восветлителях со взвешенным слоем активного ила Анализируя графики Coc = f (Vвоcх) и Сос = f(Нвзв.сл) можно сделать вывод, что наименьшее количество взвешенных веществ в осветленной воде, прошедшей через осветлитель со взвешенным слоем активного ила или биопленки можно обеспечить при скорости восходящего потока воды Vвоcх от 0,6 до 1,4 мм/с и высоте взвешенного слоя осадка Нвзв.сл от 1,2 до 1,8 м.

При значениях высоты взвешенного слоя менее 0,4 м наблюдается уплотнение взвешенного слоя в нижней части осветлителя, что может негативно сказаться на работе сооружения, то есть это приводит к образованию каналов в уплотненном слое осадка, а соответственно, к значительному про скоку взвеси в осветленную воду, что подтверждается и данными графика.

На рисунке 10 представлен график зависимости концентрации хлопьев активного ила и биоплёнки во взвешенном слое Свзв.сл (усреднённые значения по высоте взвешенного слоя) от средней величины илового индекса.

1 – для взвешенного слоя, сформированного из хлопьев биоплёнки при Vвосх =0,66 мм/с;

2 – для взвешенного слоя, сформированного из хлопьев активного ила при Vвосх =0,78 мм/с;

3 - для взвешенного слоя, сформированного из хлопьев биоплёнки при Vвосх =0,95 мм/с;

Рисунок 10 –Зависимость (Свзв.сл) от илового индекса (J) Хорошо оседающимся считается ил с иловым индексом не более 100- см /г. Ил, глубоко минерализованный, имеет иловый индекс в пределах 60- см3/г. В неблагоприятных условиях, при резкой перегрузке или недогрузке ила, или резком изменении температуры, состава стоков ил может «вспухать».

«Вспухший» ил имеет иловый индекс более 150-200 см3/г. Такой ил плохо оседает и отделяется от воды, а также выносится с очищенной водой из сооружений. Вследствие чего снижается эффект очистки сточной воды. В то же время «вспухший» ил, обладая очень развитой поверхностью эффективно может очищать воду. В процессе исследований величина илового индекса находилась в пределах 20 – 40 см3/г, что говорит о глубоко минерализованном иле, обладающем хорошей способностью к осаждению.

Иловый индекс незначительно изменяется по высоте взвешенного слоя и имеет наименьшее значение в нижней зоне модели осветлителя и большее значение в верхней зоне при определенном значении скорости восходящего потока воды (Vвосх).

Анализ опытно - экспериментальных данных позволил сделать вывод об эффективности осветления биологически очищенных сточных вод, содержащие ионы тяжелых металлов в осветлителях со взвешенным слоем активного ила или биоплёнки. При этом обеспечивается высокий эффект осветления воды, сравнимый с эффектом доочистки на песчаных фильтрах. При осветлении биологически очищенных сточных вод после биофильтров во взвешенном слое биоплёнки – концентрация взвешенных веществ в осветленной воде (Сос) находится в пределах 3-8 мг/л при оптимальных скоростях восходящего потока воды (Vвосх) от 0,6 до 1,8 мм/с, а при осветлении биологически очищенных сточных вод после аэротенков во взвешенном слое активного ила концентрация взвешенных веществ в осветленной воде (Сос) находится в пределах – 3-9 мг/л при оптимальных скоростях восходящего потока воды в пределах (Vвосх) от 0,6 до 1,8 мм/с.

По результатам опытно - экспериментальных исследований была проведена обработка данных с использованием математического аппарата планирования эксперимента.

В ходе исследований получены графические экспериментальные зависимости: Свзв.сл = f(Vвосх), Сос = f(Vвосх), Сос = f(Нвзв.сл).

При обработке данных зависимостей необходимо получить эмпирическую формулу вида:

У =f(x, A1, A2,…….Am), (15) значения которой (у) при х = хi по возможности незначительно отличались бы от измеренных значений уi ( =1,2,...).

A1, А2,…Am - коэффициенты аппроксимации, оптимальное количество которых зависит от набора исходных данных (хi, уi), от количества экспериментальных точек (n), от вида аппроксимирующей функции f(х).

В общем случае, при условии монотонности функции f(х), то есть при xi=xi+1 - xi 0 и постоянном знаке приращения yi=yi+1- yi (i= 1,2,...,n - 1) в качестве эмпирической формулы используется формула вида:

У = f (x, A1, A2,А3), (16) содержащая коэффициенты A1, А2 и А3 и отвечающая следующим зависимостям:

1. Линейная функция - у =A1+A2·x 2. Параболическая функция - у =A1+A2·x+А3*х 3. Логарифмическая функция - у =A1+A2·ln(x) 4. Дробно-рациональная функция - у =1/(A1+A2·x) 5. Показательная функция - у =A1·A2x 6. Степенная функция - у =A1·x A 7. Гиперболическая функция - у =A1+A2/x 8. Дробно-рациональная функция - у =x/( A1·x +A2) В ходе работы выполнено построение модели процесса осветления биологически очищенной сточной воды во взвешенном слое активного ила или биоплёнки при помощи корреляционно-регрессионного анализа.

По методу наименьших квадратов были исследованы все вышеперечисленные кривые и выявлены наиболее приближенные линии к фактическим данным.

В результате обработки экспериментальных исходных данных зависимости Свзв.сл = f(Vвосх) была получена следующая функция:

У =A1+A2·X+А3? Х2 (17) Для которой S=5,072 – наименьшая из всех полученных функций. Тогда, функция с коэффициентами А1=25,0689, А2=-31,2402 и А3=10,5366 примет вид:

Y = 25,0689 -31,2402? X + 10,5366 ? X2 (18) Таким образом, полученную графическую зависимость Свзв.сл = f(Vвосх) можно записать эмпирической формулой:

Свзв.сл = 25,0689 - 31,2402 ? Vвосх + 10,5366? Vвосх.2 (19) Аналогичная обработка была проведена для зависимости Сос = f(Vвосх) для которой выбрана эмпирическая формула:

У =A1+A2·X+А3? Х2 (20) По методу МНК в результате КРА (раздел 2) получена следующая зависимость:

Y = 8,1233 - 12,8898 ? X + 6,9203? X2 (21) то есть.:

Сос = 8,1233 - 12,8898 ? Vвосх + 6,9203? Vвосх2 (22) При Нвзв.сл = 1-1,8 м и в диапазоне изменения скорости Vвосх от 0,6 до 1, мм/с.

Для зависимости Сос = f(Нвзв.сл) выбрана следующая эмпирическая формула:

Y = 6,5608 - 6,9193 ? X + 2,0080? X2 (23) Тогда, данную зависимость можно описать по формуле при Vвосх = 0,95-1,13 мм/с:

Сос = 6,5608 - 6,9193? Нвзв.сл + 6,9203? Нвзв.сл2 (24) Значения определяемые по полученным зависимостям показывают сходимость с результатами, полученными при опытно-промышленных и производственных условиях.

В четвёртом разделе приведёны рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации осветлителей со взвешенным слоем осадка для осветления сточных вод после аэротенков и биофильтров очистных сооружений Восточного Казахстана.

Целью разработки новых конструкций осветлителей со взвешенным слоем активного ила или биоплёнки было повышение эффективности осветления биологически очищенных сточных вод, с учетом производственных особенностей Восточного Казахстана и обеспечение устойчивой и надёжной работы сооружений при наличии колебаний расходов сточных вод, характерных для этих станций.

При проектировании новых конструкций осветлителей со взвешенным слоем осадка, рекомендуемых для отделения активного ила или биоплёнки, учитывалось следующее:

- путь хлопьев из зоны хлопьеобразования до зоны взвешенного осадка, должен быть по возможности коротким, простым и на этом пути не должно быть резких поворотов и высоких местных скоростей в соплах и отверстиях распределительных труб;

- равномерный отвод избытка осадка из верхней зоны взвешенного слоя в зону осадкоуплотнения;

- во взвешенном слое не должны образовываться «мертвые» застойные зоны осадка;

- во избежание залёживания осадка при его оседании угол наклона стенок рабочей зоны, где формируется взвешенный слой, должен быть не менее 50-60°;

- располагать зону осадкоуплотнителя с учётом удобства его очистки и удаления осадка;

- устройство осветлителя должно исключать возможность подсоса воздуха и обеспечивать возможность выделения его из воды;

- распределение поступающей в осветлитель воды должно быть равномерным по всей площади осветлителя;

- сбор осветлённой воды должен быть равномерным по всей площади осветлителя.

Новые конструкции осветлителей со взвешенным слоем осадка внедрены на очистной станции биофильтрации п. Новая Согра, куда поступают сточные воды от поселка и титано-магниевого комбината, на очистных станциях аэрации «Малеевский рудник» Зыряновского горно-обогатительного комплекса ТОО «Казцинк», на руднике «40-лет ВЛКСМ» Риддерского горно обогатительного комплекса ТОО «Казцинк» г.Риддер, на Бухтарминской гидро-энергетической станции ТОО «Казцинк», на цементном заводе п.Новая Бухтарма.

Новые конструкции осветлителей со взвешенным слоем осадка рассчитаны на разную пропускную способность и разный физико-химический состав сточных вод.

Разработанные, внедрённые в производство и успешно зарекомендовавшие себя в эксплуатации новые конструкции осветлителей со взвешенным слоем осадка могут быть внедрены и на других станциях аэрации или биофильтрации.

С учётом специфических свойств сточных вод прошедших очистку на биофильтрах и базируясь на основные положения проектирования осветлителей со взвешенным слоем осадка, изложенные в выше приведённых работах, для отделения нерастворённых примесей, хлопьев активного ила и избыточной биоплёнки из сточной воды после аэротенков и биофильтров на кафедре «РИВВБ и ТГС» ВКГТУ им.Д.Серикбаева были разработаны две новые конструкции осветлителей со взвешенным слоем осадка, защищенные авторскими свидетельствами (А.С. № 1583364, А.С. № 1511219). В данных конструкциях система распределения воды по площади осветлителя, конс трукция осадкоуплотнителя, устройства для отвода осадка и другие элементы осветлителя исключают зашламление сооружения осадком, залёживание и последующее загнивание биоплёнки взвешенного слоя, обеспечивая при этом устойчивую и надёжную работу осветлителя. Две конструкции (пример одной из них представлен на рисунке 10) построены на станции биофильтрации Усть Каменогорского титано-магниевого комбината (УК ТМК) производи тельностью - 10 тыс. м3/сут, рассчитанные на полную биологическою очистку.

На очистные сооружения поступают бытовые сточные воды от п. Новая Согра, п. Солнечного и УК ТМК. Качество воды, поступающей на очистку характеризуется следующими показателями: концентрация взвешенных веществ - (100 - 160)мг/л, БПК5 - (50 - 110)мг/л, растворённый кислород - (0,7 1,7) мг/л, окисляемость - (25 - 75) мг/л, минерализация - (500 - 350)мг/л, рН (7,0 - 8,0), температура - (16 - 19)?С. Общий эффект механической очистки составляет 83-86%, биологической - 83-87%. После полной биологической очистки концентрация взвешенных веществ составляет (30 - 50) мг/л, БПК5 - ( - 28) мг/л. Сброс сточных вод после очистки осуществляется в малообеспеченную р. Маховка, которая является правым притоком р. Ульба.

Поэтому, к качеству воды, сбрасываемой с данной очистной станции, предъявляются высокие природоохранные нормативные требования, которые существующие сооружения не обеспечивают. Поэтому для их очистки была рекомендована новая технология очистки воды в осветлителях со взвешенным слоем осадка после её очистки на капельных биофильтрах (рисунок 11).

а) б) а - разрез;

б – план Рисунок 11 – Схема промышленного образца осветлителя новой конструкции, построенного на станции биофильтрации УК ТМК Применение данной технологии очистки сточной воды для достижения высокого качества очищенной воды позволяет исключить из технологической схемы вторичные отстойники и дополнительные сооружения по доочистке.

Данные по физико-химическому составу воды по результатам эксплуатации новых разработанных конструкций сооружений биологической очистки воды, включающих в себя осветлители со взвешенным слоем осадка для отделения хлопьев активного ила или биоплёнки в сравнении с традиционной технологией очистки сточной воды, осуществляемой во вторичных отстойниках после очистки в аэротенках или на биофильтрах, приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Данные по физико-химическому составу воды После вторичных отстойников, мг/л После осветлителей, мг/л Взв. Окис- Взв. Окис БПК5 БПК NH3 NO2 NO3 NH3 NO2 NO в-ва ть в-ва -ть 18,2 0,3 3,9 23 15,4 8,4 15,3 0,18 4,4 14 9,4 6, 10,2 0,23 5,8 20 16,0 7,5 9,7 0,1 5,3 10,2 10,7 6, 20,9 - - 17 10,2 7,3 18,9 0,55 6,9 8 6,9 6, 18,7 - - 18 5,0 - 17,9 0,3 5,85 9,8 1,4 12,3 0,29 4,4 22 6,3 - 11,3 0,09 4,3 8,1 6,0 9,7 0,05 4,4 26 7,9 13,5 8,3 0,04 4,0 5 5,5 11, 13,5 0,07 3,4 25 7,6 - 9,7 0,04 - 13 3,8 8,2 0,32 7,6 27 15,9 10,7 6,6 0,29 5,5 13 12,8 8, 9,9 0,14 6,3 24 10,15 5,6 8,4 0,11 6,1 6,0 8,3 1, 12,6 0,24 5,3 24,4 17,2 11,2 7,1 0,18 5,3 13,8 10,1 8, 11,1 0,18 5,1 25 16,5 8,5 10,1 0,14 5,53 5,5 8,9 7, 12,6 0,29 5,5 26,2 18,5 12,8 7,1 0,24 5,3 5,4 6,0 10, Гидробиологический анализ биоценоза осадка взвешенного слоя представляется такими микроорганизмами как: Colpidium colpoda, Paramecium candatum, Opercularia glomerata, Aspidisca, Rotaria rotatoria, Opercularia coaretata, Allosoma, Telotroch, Zionotus, Vorticella convalaria.

Хлопья средней и крупной величины, плотные, быстро оседают, надиловая вода прозрачная. Состояние видов активное, подвижное.

Параметры эффективной эксплуатации осветлителей со взвешенным слоем активного ила или биоплёнки по данным эксплуатации построенных В сооружений: при увеличении скорости VВОСХ от 0,8 до 1,2 мм/с, концентрация В Свзв.сл уменьшается незначительно, и при снижении VВОСХ менее 0,8 мм/с, Свзв.сл резко увеличивается;

концентрация Свзв.сл имеет меньшее значение от 1,5 до г/л в верхней зоне взвешенного слоя и большее 8 - 30 г/л в нижней зоне при В определённых значениях VВОСХ ;

наименьший вынос взвеси с осветлённой водой В Сос = 5 - 7 мг/л достигается при изменении скорости VВОСХ от 0,2 до 0,6 мм/с (на уровне верха взвешенного слоя), при высоте взвешенного слоя до 2,5 м;

БПК5 в осветлённой воде в большинстве случаев снижается до 6 - 9 мг/л.

Внедрение новой технологии и техники при очистке сточных вод на очистных станциях с учетом производственных особенностей Восточного Казахстана обеспечивает экологическую безопасность при сбросе сточных вод в водотоки в данном регионе.

Произведен расчет основных конструктивных параметров разработанных конструкций осветлителей со взвешенным слоем осадка для очистки биологически очищенных сточных вод.

Расчет конструкций производится: по заданной их производительности;

по физико-химическим показателям качества воды после полной биологической очистки (концентрация взвешенных веществ составляет 20- мг/л, БПК5 – 16-18 мг/л);

по результатам проведённых опытно экспериментальных исследований, а именно - скорость восходящего потока в зоне осветления принята от 0,6 до 1,2 мм/с, высота слоя взвешенного осадка от 1,2 до 1,8 м.

В пятом разделе выполнена технико-экономическая оценка эффективности применения осветлителей со взвешенным слоем осадка на очистных станциях, обеспечивающих степень осветления воды, сравнимую с качеством воды после доочистки на песчаных фильтрах.

Технико-экономическая оценка произведена путем сравнения с традиционно принимаемой схемой осветления сточных вод после сооружений биологической очистки во вторичных отстойниках и последующей доочисткой на песчаных фильтрах.

Произведен расчет экономической оценки ущерба от загрязнения водных ресурсов по двум вариантам: по первому варианту - осветление воды после аэротенков и биофильтров во вторичных отстойниках с доочисткой на песчаных фильтрах;

по второму варианту – осветление воды после аэротенков и биофильтров в осветлителях со взвешенным слоем осадка.

Соответственно оценка экономического ущерба составляет: по первому варианту UI=5 565 364 тенге/год, по второму варианту U2 =3 264 356 тенге/год.

Рассчитан ожидаемый экономический эффект от использования осветлителя со взвешенным слоем осадка для осветления биологически очищенных сточных вод на очистных станциях.

Для производительности очистной станции 10 тыс. м3/сут экономический эффект составляет 630,4 тыс.тенге в год, предотвращенный ущерб годовой равен 2 301 тыс.тенге/год.

Заключение Основные результаты, выводы и рекомендации выполненных исследований заключаются в следующем:

1. Анализ литературных данных показал, что в настоящее время в практике очистки сточных вод отделение хлопьев активного ила или биопленки осуществляют в основном гравитационным способом во вторичных отстойниках разных конструкций, но в большинстве случаев они не обеспечивают требуемое качество осветления воды, удовлетворяющее природоохранным нормативам при их сбросе в водные источники или на рельеф местности. Интенсифицировать процесс осветления воды и улучшить технико-экономические характеристики процесса очистки биологически очищенных сточных вод после аэротенков или биофильтров можно за счёт применения новых технологий в осветлении воды, путём пропуска её через взвешенный слой осадка, сформированного из хлопьев активного ила или биопленки.

2. Разработанная математическая модель процесса осветления биологически очищенных сточных вод в осветлителях со взвешенным слоем осадка адекватно отражает реальную связь технологических и технических параметров разработанной технологии очистки биологически очищенной сточной воды в осветлителях со взвешенным слоем осадка.

3. Получены при опытно-экспериментальных исследованиях зависимости ряда факторов, влияющих на эффективность осветления сточных вод во взвешенном слое осадка, а именно зависимость концентрации во взвешенном слое от скорости восходящего потока воды Свзв.сл = f (Vвосх).

Выявлено, что с увеличением скорости, концентрация активного ила или биоплёнки во взвешенном слое осадка уменьшается, и в среднем равна 5-15 г/л при уменьшении скорости с 1,9 до 0,5 мм/с. Получены экспериментальные зависимости изменения концентрации активного ила или биоплёнки во взвешенном слое по его высоте Свзв.сл = f(Нсл), изменения илового индекса по высоте взвешенного слоя Ј=f(Нвзв.сл.) и концентрации активного ила или биоплёнки во взвешенном слое от илового индекса Cвзв.сл=f(Ј).

Установлено, что концентрация активного ила или биоплёнки во взвешенном слое медленно снижается от низа взвешенного слоя до его верха и это снижение составляет 30-50% на всю высоту взвешенного слоя;

иловый индекс незначительно возрастает по высоте взвешенного слоя снизу вверх и в среднем изменяется от 15 до 50 см3/г;

с увеличением илового индекса концентрация активного ила или биоплёнки взвешенного слоя уменьшается, так при увеличении илового индекса с 26 до 35 см3/г, концентрация умень шается с 11 до 5 г/л.

4. Получены опытно - экспериментальные зависимости концентрации взвешенных веществ в осветлённой воде от скорости восходящего потока воды Сос = f (Vвосх) и от общей высоты взвешенного слоя активного ила или биоплёнки Сос = f (Нвзв.сл). Результаты исследований показали, что при увеличении скорости с 0,6 до 1,4 мм/с концентрация взвеси в осветлённой воде изменяется от 2 до 6 мг/л при изменении высоты взвешенного слоя от 1 до 1, м, а БПК5 изменяется в пределах 5,6 - 8,3 мг/л.

6. Получены эмпирические формулы для функций: Свзв.сл = f(Vвосх) раздел 3, формула 19;

Сос = f(Vвосх) – раздел 3, формула 22;

Сос = f(Нвзв.сл) раздел 3, формула 24.

7. Гидробиологической анализ биоплёнки взвешенного слоя позволил сделать вывод, что биоплёнка взвешенного слоя по своим качествам похожа на активный ил взвешенного слоя в осветлителях, находятся в жизнеспособном состоянии и активно участвуют в процессах биохимического окисления загрязняющих веществ. Хлопья средней и крупной величины, плотные, быстро оседают, надиловая вода прозрачная. Состояние видов активное, подвижное.

8. Полученные опытно-экспериментальные данные позволили сделать вывод о целесообразности осветления биологически очищенных сточных вод после аэротенков и биофильтров с целью отделения хлопьев активного ила или биоплёнки в осветлителях со взвешенным слоем.

При этом обеспечивается высокий эффект осветления воды, сравнимый с эффектом доочистки на песчаных скорых фильтрах, а именно, концентрация взвешенных веществ в осветлённой воде находится в пределах от 2 до 6 мг/л, БПК5 в пределах от 5 до 8 мг/л. Качество воды с такими показателями удовлетворяет природоохранным нормативным требованиям.

9. На основании опытно-экспериментальных исследований для отделения нерастворённых примесей, хлопьев активного ила или биоплёнки из сточной воды после аэротенков и капельных биофильтров, разработано семь новых конструкций осветлителей со взвешенным слоем активного ила или биоплёнки разных конструктивных модификаций и на разную производительность. Данные конструкции построены и успешно эксплуатируются для очистки сточной воды предприятий Восточного Казахстана с учетом производственных особенностей. При этом ликвидируется отрицательное воздействие на природные водные источники при сбросе воды с полученным высоким качеством очистки.

На конструкции получено: А.С. № 1511219, А.С. № 1583364.

Разработанные, внедрённые в производство и успешно зарекомендовавшие себя в эксплуатации новые конструкции осветлителей со взвешенным слоем осадка могут быть внедрены и на других станциях аэрации или биофильтрации.

10. Испытания в промышленных условиях новых конструкций осветлителей со взвешенным слоем активного ила или биоплёнки в период с 1990 по 2010 г.г. на очистных станциях предприятий Восточного Казахстана подтвердили результаты исследований, полученные на модели осветлителя.

11. Произведен расчет экономической оценки ущерба от загрязнения водных ресурсов по двум вариантам: первый вариант - осветление воды после аэротенков и биофильтров во вторичных отстойниках с доочисткой на песчаных фильтрах;

второй вариант – осветление воды после аэротенков и биофильтров в осветлителях со взвешенным слоем осадка. Соответственно оценка экономического ущерба составляет: UI=5 565 364 тенге/год, U2 =3 264 356 тенге/год.

Рассчитан ожидаемый экономический эффект от использования осветлителя со взвешенным слоем осадка для осветления биологически очищенных сточных вод на очистных станциях. Для производительности очистной станции 10 тыс. м3/сут экономический эффект составляет 630, тыс.тенге в год, предотвращенный ущерб годовой равен 2 301 тыс.тенге/год.

Оценка полноты решений поставленных задач. Поставленная цель достигнута и задачи исследований решены. Результаты выполненных работ доведены до внедрения.

Разработка рекомендаций и исходных данных по конкретному использованию результатов. Исследования по применению технологии очистки биологически очищенных хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод, выполненные на примере очистки сточных вод объектов Восточно-Казахстанской области, могут быть адаптированы к применению на других очистных станциях при очистке аналогичных сточных вод в ходе их реконструкции, увеличения пропускной способности или нового строительства. Для широкого внедрения на практике рекомендуются научно обоснованные мероприятия по расчёту сооружений – осветлителей со взвешенным слоем осадка. Предлагаемая технология и техника очистки биологически очищенных сточных вод после аэротенков или биофильтров использована инженерно-техническими работниками проектных и научно-исследовательских организаций при проектировании новых и реконструкции эксплуатируемых сооружений, а также в ВУЗах.

Оценка технико-экономической эффективности внедрения. Рассчитан ожидаемый экономический эффект от использования осветлителя со взвешенным слоем осадка для осветления биологически очищенных сточных вод на очистных станциях канализации. Для производительности очистной станции 10 тыс. м3/сут экономический эффект составляет 630,4 тыс. тенге в год (в ценах 2001 г.), предотвращенный ущерб годовой равен 2301 тыс. тенге/год.

Оценка технико-экономического уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. Достаточно высокий уровень выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области характеризуется научной новизной результатов исследований по применению осветлителей со взвешенным слоем осадка для очистки биологически очищенных сточных вод предприятий Восточного Казахстана с учетом производственных особенностей и новыми техническими решениями, имеющими патентную чистоту.

Список опубликованных работ по теме диссертации 1 Шевцов В.С., Колпакова В.П. Технико-экономическое обоснование использования осветлителя со взвешенным слоем активного ила. // Проблемы научно-технического прогресса в развитии региона и отраслей народного хозяйства: материалы научно-технической конференции. - Усть-Каменогорск, 1988. – C. 171-172.

2 Рамазанов А.М., Сулейменов И., Шевцов В.С., Колпакова В.П., Лагутина В.С. Разработка осветлителя для отделения биопленки после капельных биофильтров очистных сооружений УК ТМК. // Деп. во ВЦНТИ – М., 1988.- № 3 Шевцов В.С., Колпакова В.П., Гуменникова Л. Осветлитель со взвешенным слоем осадка // КазНИИТИ при Госплане Каз.ССР. – Алматы, 1989, информ. Листок № 89-21. – 3с:ил.

4 А.С. № 1511219/ CCCР. Осветлитель. // Калицун В.И., Шевцов В.С., Колпакова В.П;

опубл.1989, Бюл. № 36.-3с:ил.

Шевцов В.С., Колпакова В.П. Применение осветлителей со взвешенным слоем активного ила на станциях биофильтрации. //Материалы Межреспубликанской конференции «Интенсификация процессов обработки питьевой, сточных вод и осадка». - Волгоград, ВолГИСИ, Волгоградский дом науки и техники, 1990. – С.88-90.

6 Шевцов В.С., Колпакова В.П. Осветлитель со взвешенным слоем активного ила // Каталог научно-технических достижений в строительстве Алма-Ата, Гос. Строительных комитет Каз.ССР, Республиканское правление ВНТО стройиндустрии, ЦКТИ «Казстройпроект», 1990. – С. 123.

7 Шевцов В.С., Колпакова В.П. Внедрение осветлителя новой конструкции на станции биофильтрации. // Материалы Всесоюзной научно технической конференции «Человек – труд – экология». – Волгоград, Государственный комитет охраны природы СССР, ВолГИСИ, Волгоградский дом науки и техники, 1990. – С.130-132.

8 Шевцов В.С., Колпакова В.П. Новые сооружения для биологической очистки сточных вод. // Материалы научно-технической конференции межрегионального общественного комитета в защиту Иртыша «Актуальные проблемы охраны окружающей среды и природопользования Прииртышья». Усть-Каменогорск, 1990. – 220-221.

9 Шевцов В.С., Колпакова В.П. Комбинированные сооружения для биологической очистки сточных вод, включающие в себя биореактор с псевдоожиженным слоем носителя активной биомассы и осветлитель. // Сборник «Инновации. Коммерческая информация ЦНИИ «Румб». - Ленинград, №1, 1990. – 2с.

10 Шевцов В.С., Колпакова В.П. Осветлитель со взвешенным слоем активного ила для осветления биологически очищенных сточных вод станции аэрации. // Сборник «Инновации. Коммерческая информация ЦНИИ «Румб». Ленинград, № 1, 1990. – 3с..

11 А.С. № 1583364. СССР. Осветлитель // Калицун В.И., Шевцов В.С., Колпакова В.П., Сулейменов И.;

опубл. 1990, Бюл. № 29. – 3с:ил.

12 Шевцов В.С., Колпакова В.П. Новые сооружения для биологической очистки сточных вод. // КазНИИТИ при Госплане Каз.ССР. – Алматы, 1991, информ. Листок, вып. 3. – 3с:ил.

13 Шевцов В.С., Рамазанов А.М., Колпакова В.П., Лагутина В.С.

Интенсификация процессов биологической очистки сточных вод в сооружениях с псевдоожиженным слоем // Деп. Во ВЦНТИ – М., 1991, № 01.86.020105.

14 Шевцов В.С., Рамазанов А.М., Колпакова В.П., Лагутина В.С.

Разработка реактора с псевдоожиженным слоем и исследование его работы на очистных сооружениях п. Новая Бухтарма // Деп. Во ВЦНТИ – М., 1991, № 01.89.0035641.

15 Шевцов В.С., Колпакова В.П., Лагутина В.С. Рекомендации по очистке сточных вод зоны отдыха на Бухтарминском водохранилище // Деп. Во ВЦНТИ – М., 1991, № 01910020683.

16 Шевцов В.С., Колпакова В.П., Лагутина В.С. Разработка рекомендаций по интенсификации работы вторичных отстойников Левобережной станции аэрации г. Усть-Каменогорска // Деп. Во ВЦНТИ – М., 1991, № 01910020680.

17 Шевцов В.С., Колпакова В.П., Результаты опытно-промышленных испытаний новой конструкции осветлителя со взвешенным слоем активного ила. // Материалы научно-технической конференции «Передовой опыт проектирования, строительства и эксплуатации локальных очистных сооружений на предприятиях». - Санкт-Петербург, 1992. – 150с.

18 Шевцов В.С., Колпакова В.П., Лагутина В.С. Очистка бытовых сточных вод малых населенных мест и баз отдыха. // КазНИИТИ при Госплане Каз.ССР –Алматы, 1992, инф. Листок № 143-92. – 3с:ил.

19 Шевцов В.С., Колпакова В.П., Лагутина В.С. Разработка технологической схемы очистки сточных вод баз отдыха на Бухтарминском водохранилище. // Материалы XXXII научно-технической конференции “Проблемы научно-технического прогресса в развитии региона отраслей народного хозяйства» часть 2, УК СДИ - Усть-Каменогорск, 1993. – С.35-37.

Шевцов В.С., Колпакова В.П., Лагутина В.С. Интенсификация работы вторичных отстойников Левобережной станции аэрации. // Материалы XXXIII научно-технической конференции УК СДИ - Усть-Каменогорск, 1993. – С.22-24.

21 Шевцов В.С., Колпакова В.П., Лагутина В.С. Очистка бытовых сточных вод и использование их в технологии производства цемента. // Материалы Республиканской научно-технической конференции. - Алматы, 1993. – 72с.

22 Шевцов В.С., Колпакова В.П., Лагутина В.С. Новые сооружения для биологической очистки вод. // Материалы научно-практического выездного семинара 1 Международного антиядерного альянса «Невада – Семипалатинск» - Алматы, 1994. – 54с.

23 Шевцов В.С., Колпакова В.П., Лагутина В.С. Новые сооружения для биологической очистки сточных вод. // КазГОСИНТИ, ВК ЦНТИ – Алматы, 1993, информ. Листок №49-93. – 4с:ил.

24 Калицун В.С., Шевцов В.С. Осветление воды после биофильтров // Журнал «Водоснабжение и санитарная техника» № 10 – Москва, 1994.

25 Калицун В.И., Шевцов В.С. Разработка осветлителя со взвешенным слоем для осветления воды после биофильтров // Сборник научных трудов СИКДиТ. – Сочи, 1995. – 54с.

26. Шевцов В.С., Колпакова В.П. Глубокая очистка сточных вод в биологических реакторах со взвешенным слоем активной биомассы. // Материалы научно-технического семинара «Строительство в прибрежных курортных регионах» СИКДиТ - Сочи, 1996. – 78с.

27 Колпакова В.П., Лагутина В.С., Акименко Н.Ю. Реконструкция водоотводящих сетей и очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод п.Опытное поле. // Материалы XXXIV научно-технической конференции ВКТУ “Проблемы научно-технического прогресса в развитии региона и отраслей народного хозяйства». - Усть-Каменогорск, 1997. – С.69-70.

28 Колпакова В.П. Опыт проектирования, строительства и эксплуатации высокоэффективных сооружений биологической очистки хозяйственно бытовых сточных вод. // Материалы XXXIV научно-технической конференции ВКТУ им. Д. Серикбаева “Проблемы научно-технического прогресса в развитии региона и отраслей народного хозяйства». - Усть-Каменогорск, 1997.

– С.70-71.

29 Колпакова В.П. Реконструкция канализационных очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод с использованием осветлителей со взвешенным слоем осадка. // Материалы XXXV научно технической конференции ВКТУ им. Д. Серикбаева «Проблемы научно технического прогресса в условиях развития рыночной экономики». - Усть Каменогорск, 1997. – 90с.

30 Колпакова В.П. Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод Бухтарминского гидроэнергетического комплекса. // Материалы XXXVI научно-технической конференции ВКТУ им. Д. Серикбаева «Казахстан 2030:

региональные проблемы научно-технического прогресса». - Усть-Каменогорск, 1998. – 79с.

31 Колпакова В.П. Установки для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод объектов малой производительности. // Материалы XXXVII научно-технической конференции ВКТУ им. Д. Серикбаева «Казахстан 2030:

углубление реформ и проблемы научно-технического прогресса». - Усть Каменогорск, 1999. – 77с.

32 Колпакова В.П., Кузубова Г.Г., Акименко Н.Ю. Решение проблемы очистки сточных вод Малевского рудника. // Материалы докладов научно технического семинара «Строительство в прибрежных курортных регионах», СИКДиТ - Сочи, 1996. – 96с.

33 Колпакова В.П. Особенности проектирования малых очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод в современных условиях. // Вестник ВКГТУ им. Д.Серикбаева № 2. - Усть-Каменогорск, 2001. – С. 98-100.

34 Колпакова В.П., Булавкина Т.А. Высокоэффективные технологии по очистке хозяйственно-бытовых сточных вод рудников Восточно-Казахстанской области. // Материалы 1-ой Международной научно-технической конференции «Проблемы комплексного освоения рудных и нерудных месторождений Восточно-Казахстанского региона», ВКГТУ. – Усть-Каменогорск, 2001. – 58с.

Колпакова В.П. Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод. // Книга. II Центрально-азиатская Международная коференция «Водные ресурсы:

потенциал, использование, технология и экология» – Алматы, 2001. – 72с.

36 Колпакова В.П., Лагутина В.С., Акименко Н.Ю., Кузубова Г.Г.

Экологические аспекты очистки сточных вод промышленных предприятий Восточного Казахстана. // Материалы I Республиканской научно-практической конференции. – Усть-Каменогорск, 2001. – 66с.

37 Колпакова В.П. Интенсификация процессов биологической очистки сточных вод. // Вестник ВКГТУ имени Д.Серикбаева № 1. - Усть-Каменогорск, 2001. – С.103-107.

38 Колпакова В.П., Давыдов Ю.Ф., Видищева Г.Г., Акименко Н.Ю.

Экологические аспекты очистки бытовых и промышленных сточных вод, сбрасываемых в бассейн реки Иртыш. // Материалы Международной конференции по проблемам рек Обь-Иртышского бассейна, фонд Сороса Казахстан. - Усть-Каменогорск, 2003. – С.43-45.

39 Колпакова В.П. Биологические способы очистки сточных вод. // Вестник ВКГТУ им. Д.Серикбаева.№ 3 - Усть-Каменогорск, 2005. – С.104-108.

40 Колпакова В.П. Применение осветлителей со взвешенным слоем осадка для биологической очистки сточных вод. // Вестник ВКГТУ им.

Д.Серикбаева № 4.- Усть-Каменогорск, 2007. – С.96-98.

41 Колпакова В.П. Опыт эксплуатации осветлителей со взвешенным слоем осадка на очистных сооружениях хозяйственно-бытовых сточных вод рудника «Алтайский». // Вестник КазНТУ им.К.И.Сатпаева. - Алматы, 2008. – С.65-67.

42 Колпакова В.П. Осветление хозяйственно-бытовых сточных вод горно- металлургических предприятий. // Научные труды. КарГТУ. Караганды, 2009. - С. 279-282.

43 Мырзахметов М. М., Колпакова В.П. Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод в осветлителях со взвешенным слоем осадка. // Журнал «Наука и новые технологии» № 4. - Бишкек, Кыргызская Республика, 2009. – С.18-20.

44 В.Колпакова Очистка сточных вод в осветлителях со взвешенным слоем осадка на Бухтарминской ГЭС Восточно-Казахстанской области. // Научный журнал МОиН РК «Поиск» № 1. – Алматы, 2009. – С.134-137.

45 Колпакова В.П., Онтаева Д.Ж, Экологическая оценка очистки воды в осветлителях со взвешенным слоем осадка. // Сборник докладов Международной студенческой научно-практической конференции «Студенческое научное творчество: международное партнерство и перспективные технологии», КАСУ, часть 6. - Усть-Каменогорск, 2010. с. 21 22.

46 Колпакова В.П., Онтаева Д.Ж. Разработка конструкции осветлителя со взвешенным слоем осадка для очистки сточных вод. // Материалы Х Республиканской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых «Творчество молодых – инновационному развитию Казахстана», ВКГТУ. – Усть-Каменогорск, 2010, с. 136-137.

47 Колпакова В.П. Исследование работы осветлителя со взвешенным слоем осадка для очистки сточных вод. // Вестник Национальной Академии наук РК № 1. – 2010. – С.89-90.

49 Колпакова В.П. Опыт эксплуатации по отделению биоплёнки во взвешенном слое осадка. //Вестник Национальной Академии наук РК № 1. – 2010. – С.91-92.

50 Колпакова В.П. Очистка городских сточных вод в осветлителях со взвешенным слоем осадка. // Международная конференция «Жилищно коммунальное хозяйство Республики Казахстан: проблемы решения и перспективы», г.Алматы – 2010.

51. Колпакова В.П. Опыт применения осветлителей со взвешенным слоем осадка для очистки городских сточных вод. // Известия научно-технического общества «КАХАК».- 2010. № 5(30) – С.127- 129.

Тжырым Колпакова Валентина Павловна Шыыс азастан ндіріс орындарыны ерекшеліктерін ескере отырып сарынды суды тазарту техникасы мен технологиясын жетілдіру 05.23.04-Сумен жабдытау, канализация, су ресурстарын ораудаы рылыс жйесі Зерттеу нысаны шаруашылы-трмысты жне осыан сас ндірістік сарынды суларды рамы бойынша биологиялы тазартылан технологиялы жне техникалы тазарту салалары.

Жмыс масаты табиатты орау млшерін анааттандырарлы тазаланан суды сапасын алу масатында Шыыс азастанны ндірістік ерекшеліктерін ескере отырып сарынды суды тазарту техникасы мен технологиясын жетілдіру.

Зерттеу дістері жне дістемелігі. деби шолу ылыми-зерттеу жмыстарыны таырыптарына жасалынан талдаулар негізінде жргізілген.

Теориялы шолу болжам дістерімен жне сарынды суды тазалау процестерін технологиялы моделдеу принциптерін пайдалану арылы жасалынан.

Сарынды суды тазалауды негізгі технологиялы параметрлері арнайы трызылан абыраларда тжірибе жргізу жолымен орнатылды.

Жмыс нтижелері. Диссертация алдына зерттеу тапсырмаларын шешу масаты ойылан. Орындалан жмыс нтижелері енгізілуге дейін жеткізілді.

Белсенді лай немесе биоабыршыты лпектер блімшесіне арналан алдыты алымалы абатымен (зертханалы жне ндірістік зерттеу нтижелері бойынша графиктер жасалынды: Смл=f(Vр), Сал.аб.=f(Vр.), Сал.аб.=f(Наб), J= f(Наб), бдан баса келесі крсеткіштерді аныталуы мен фаза блімі шегіні кинетикалы исыыны тмендеуіні графигін трызу:

NH3, NO2, NО3, БПК5, ышылдыы, клдену, ХПК, алыма абатты биоабыршыты микро кшірмесі) бірге тндырышты тиімділігін абылдауда теориялы жне эксперименталды зерттеуді орындау;

сарынды суларды биологиялы тазалауа арналан имаратты жаа рылымын зірлеу, оларды ндіріске енгізуімен бірге алдыты алымалы абатын млдірету жне зіне аэрация аймаын осуды;

теориялы жне экспериментік мліметтер барысында оларды талдаумен бірге ндірістік жадайындаы абылданан мліметтер мен жаа имарата апробация жргізу, сонымен атар Шыыс азастанны ндірістік ерекшелігін ескере отырып сарынды суды биологиялы тазарту технологиясыны абылданан мліметтеріне техникалы-экономикалы негіздеме жасалды.

рылымды негізі, технологиялы жне техникалы пайдалану сипаттамалары. Эксперименталды жне деби мліметтерді алымалы белсенді лай абатымен немесе биоабыршыты тндырыштаы биологиялы тазартылан сарынды суды млдірлену тиімділігі туралы орытынды жасауа олданылды. алымалы абаттаы белсенді лай немесе биоабыршы концентрациясы 12-ден 3г/л аралыында рлеу аысы жылдамдыыны згерісі кезінде 0,6-дан 1,8 мм/с болатыны аныталды. алыма абатты динамикалы тепе-тедігі млдірлену аймаындаы рлеу аысы жылдамдыыны згерісі диапазонында 0,6- дан 1,8 мм/с дейін алыма абатты биіктігіні згеруі кезінде 1-ден 2 м-ге дейін саталады. Осы кезде мды сзгідегі жете тазалау серімен салыстырмалы, суды жоары млдірлету серімен амтамасыз етілді. Млдірлетілген судаы алыма затты концентрациясы 3-10 мг/л шегінде, БПК5 – 5-10 мг/л су аысыны отайлы жылдамдыы кезінде 0,6-дан 1,8 мм/с дейін болады. алыма абат тменнен жоарыа биіктігі бойынша лай индексі белгісіз ктеріледі жне орташа 15-тен 50 см3/г дейін згеретін болады;

лай индексіні ктерілуімен бірге алыма абаттаы белсенді лай немесе биоабыршытарды ауыз концентрациясы тмендейді, лай индексіні ктерілу кезінде 26-дан 35 см3/г дейін, 11-ден 5 г/л дейін концентрациясы тмендейді.

Млдіреткіштегі тазартылан су шыыныны ауытуына рсат етіледі.

Осы ауытушылы рлеу су аысы (0,6-1,8 мм/с) жылдамдыыны отайлы шекті ауытуын ескереді.

ндіріске енгізу дрежесі. алдыты алыма абатымен бірге млдіреткіш имаратыны жаа конструкциясы титан-магнит комбинаты мен кентті сарынды сулары абылданатын Жаа Согра кентіні биосзгіш тазалау бекетіне енгізілген, «Малеевский рудник» аэрация тазалау бекетіне, Зырян «Казцинк» ТБК ЖШС, «40-лет ВЛКСМ» кеніші, Риддер «Казцинк» ТБК ЖШС, Риддер аласы, Бтырма СЭС «Казцинк» ЖШС, Жаа Согра кентіндегі Жаа Бтырма цемент зауыты, сонымен атар Д.Серікбаев атындаы ШМТУ Сулет-рылыс факультетіні «САБТП ж ЖГЖ» кафедрасыны оу дерісіне енгізілді.

ндіріске енгізу бойынша немесе ылыми-зерттеу жмыстарыны орытындысына сыныстар. алдыты алыма абатпен бірге млдіреткішті жаа рылымы, биосзгілер немесе баса аэрация бекеттеріне енгізуге болатындыына зін ойдаыдай танытып лгерді жне ндірісте зірленіп, енгізілді.

олдану саласы. Осы жмысты нтижесінде жете тазарту мселелерін бір уаытта шешу жне суды млдірету дерісіні техникалы-экономикалы сипаттамаларын жетілдіре отырып, алдыты алыма абатымен млдіреткіште жаа тазалау технологиясын олдану арылы млдірлетілген биологиялы тазаран сарынды сулара арналан тазалау бекеттеріне олдануа болады.

Экономикалы тиімділігі немесе жмысты маыздылыы.

Жмысты орындау барысында канализациялы тазалау бекетіндегі алыма абатты алдыты млдірлеткіштерге олданылатын техникалы экономикалы крсеткіштері аныталды. німділігі 10 мы. м /тулік тазалау бекетіні экономикалы тиімділігі жылына 630,4 мы тегені рады (2001ж.

баа бойынша), жылды зияны 2 301 мы теге болды.

Зерттеу нысанын дамыту туралы алдын ала болжау. Шыыс азастан облысындаы сарынды суларды тазарту мысалында орындалан, оларды айта ру, ткізу абілетін арттыру немесе жаа рылыс барысында сарынды суды баламалы тазарту кезінде баса тазалау бекетінде олдануа болатын шаруашылы-трмысты жне осыан сас рамында ндірістік сарынды сулары бар биологиялы тазартылан тазалау технологиясын олдану бойынша зерттеу.

ЗЖ жоспарларымен диссертация байланысы. Зерттеу Д.Серікбаев атындаы ШМТУ «Су мселелері» ылыми-ндірістік зертханасында ылыми зерттеу жмысы жоспарына сйкес орындалды.

Summary Kolpakova Valentina Pavlovna Improvement of Technology and Technique of Waste Water Treatment Adjusted for Production Peculiarities of East Kazakhstan 05.23.04 - Water Supply, Sewerage, Construction Systems of Water Resources Protection The object of the research is the area of technology and technique of treatment biologically treated economic-domestic and close to them industrial waste water.

The goal of the research is the improvement of the technology and technique of waste water treatment adjusted for the peculiarities of East Kazakhstan with getting water treatment high effect.