3169

Учитывая эти недостатки, была разработана более совершенная водораспределительная система. Принципиальное отличие, которой заключается в том, что ома исключает присутствие частиц угля в зонах высоких скоростей, предотвращая тем самым их механическое истирание, рис.6. Вертикальная составляющая скорость потока в камере должна быть больше или равна скорости витания частицы угля, последняя определяется экспериментально и для исследованных углей составляет: АГМ - ЗООм/ч,АГ-5 - 245м/ч, УСК-3 -410м/ч.Благодаря простоте конструкции эта водораспределительная система имеет меньшие пусковые и рабочие потери напора. Таким образом, исследования, направленные на определение влиянии степени расширения загрузки на эффективность работы биосорбера, позволили экспериментально установить оптимальный гидродинамический режим работы сооружения. В ходе эксперимента определена технологически и экономически оптимальная степень расширения слоя активированного угля.

Рис.6. Принципиальная схема разработанной распределительной системы. 1- авиакамера; 2-рабочая зона; 3-впускной патрубок.

Испытания, проведенные на модельном стенде, показали существенные отличия в гидравлических характеристиках активированных углей различных марок. Эти отличия необходимо учитывать при расчете высотной схемы биосорбера.

22

Была разработана принципиально новая водораспределительная система кон-

струкция, которой отработана на пилотной установке.

В шестой главе диссертации представлена методика расчета промышленного

биосорбера, а также выполнена технико-экономическая оценка эффективности применения биосорберов в качестве ступени предварительной очистки, в сочетании с традиционными схемами водоподготовки в условиях сильного антропогенного загрязненияводоисточника.

Основу технологического расчета биосорбера составляет определение требуе-

мого количества активированного угля (Ругля) на базе экспериментально определенной удельной скорости окисления по заданному лимитирующему показателю (окисляемость, азот аммонийный или другие лимитирующие компоненты) в зависимости от требований, предъявляемых к качеству очищенной воды.

Pугля =( Lex-Len)*Q/r*1000, (T)

где: Q-расход сточных вод, м3/час; Lex-концентрация загрязнений (окисляемость, азота аммонийного и др. специфических компонентов) в исходной воде, мг/л; Len-концентрация загрязнений (окисляемость, азота аммонийного и др. специфических компонентов) в очищенной воде, мг/л, г - удельная скорость окисления при заданной температуре, которая определяется по уравнению (3);

На основании выполненных технологических и кинетических расчетов опреде-

ляются конструктивные параметры биосорбера: высота, диаметр, необходимый напор (потери напора), параметры выпускного устройства и др.

Рабочая скорость восходящего потока определяется по формуле:

V =

VвεZoK2

(4)

где: К2 - коэффициент гидравлических свойств загрузки.

Разработанная методика позволяет рассчитать технологические и конструктивные параметры биосорбера для очистки природной воды до требуемого качества при любой температуре.

Представлены результаты технико-экономического обоснования применения биосорберов по сравнению с озоно-сорбционным методом на водопроводных станциях трех поселков Западной Сибири производительностью 1500 м3/сут.

23

Общие выводы.

Впервые теоретически и экспериментально обоснована целесообразность применения биологических методов для очистки природных вод характеризующихся низкими концентрациями трудноокисляемых органических загрязнений, а также низкими температурами воды в течении длительного зимнего периода.

1.Анализ отечественных и зарубежных материалов по методам очистки природных вод, содержащих антропогенные соединения, показал, что для повышения качества питьевой воды, необходимо осуществлять их предочистку. Наиболее целесообразно применять для этого биологические методы, основанные на использовании естественных биоценозов и искусственных носителей с высокоразвитой удельной поверхностью.

2.В условиях сильного антропогенного загрязнения водоисточников наиболее перспективной является биосорбционная технология, сочетающая процессы адсорбции загрязнений и одновременного окисления адсорбированных веществ микроорганизмами и ферментами, иммобилизованными в структуре активированного угля. Наличие дополнительной адсорбционной емкости позволяет биосорберам удалять и аккумулировать в относительно короткие промежутки времени значительные количества загрязнений. Эти загрязнения извлекаются сорбентом, а затем постепенно окисляются бактериями и их ферментами, тем самым осуществляя биологическую регенерацию угля.

3.Исследования на лабораторных биосорберах с высокоцветными водами, показали высокую эффективность удаления трудноокисляемых органических загрязнений, таких как танины и гуминовые кислоты, обуславливающих цветность природных

вод. Получены кинетические зависимости и константы.

4 . Впервые проведены исследования влияния температуры на интенсивность процессов биосорбционого окисления. Получены зависимости эффективности снижения окисляемости и нитрификации от температуры в диапазоне (0,5-250С). Показали, что даже при низких температурах (0,5-3о С) весьма эффективно снижается окисляемость и концентрация аммонийного азота. Определены удельные скорости окисления органических веществ и нитрификации, а также константы входящие в

24

уравнение Аррениуса позволяющие, теоретически рассчитать скорость окисления загрязнений в широком диапазоне температур.

5 . Экспериментально установлено влияние гидродинамического режима работы биосорбера на эффективность очистки. Определены основные расчетные гидравлические характеристики активированных углей различных марок. Полученные данные позволяют рассчитывать конструктивные элементы биосорбера в зависимости от марки применяемого угля.

6.Разработана принципиально новая система распределения воды в биосорбере, исключающая истирание частиц угля и позволяющая поддерживать устойчивый

псевдоожиженный слой активированного угля при минимальных потерях напора и стабильное качество очистки.

7 . Разработана технология, методика расчета и конструкция биосорбера для природных вод в условиях антропогенного загрязнения водоисточника.

8.Экономический эффект от применения биосорберов по сравнению с озоносорбционнь1м методом на водопроводных станциях: пос. Перегребное, пос. Сорум и пос. Светлый Западной Сибири производительностью 1500 м3/сут., составит для всех объектов: 700 т.руб.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Очистка природных вод на биосорберах в условиях низких температур. Тезисы доклада-Четвертого международною конгресса «Вода: экология и технология». ЭКВАТЕК-2000., (Совт- С.В. Яковлев, Швецов В.Н., Морозова К.M.)

2.Пушников М.Ю Влияние температуры и гидродинамического режима на эффективность очистки природных вод на биосорбере. «Водоснабжение и санитарная техника», №5, 200Or., с.20-22.

3.«Способ биологической очистки воды от трудноокисляемых органических соединений». Пат.№ 2156748. Россия,