Іванов Іван

к. т. н., доцент

Волокіта Олена

студентка

Національна металургійна академія України

м. Дніпропетровськ

ПІДВИЩЕННЯ ЕКОБЕЗПЕКИ ПІВДЕННОЇ СТАНЦІЇ АЕРАЦІЇ М. ДНІПРОПЕТРОВСЬКА

Зараз у світі витрачається 3300 - 3500 км³ води на рік і потреби в ній збільшуються з ростом міст, інтенсифікацією сільського господарства, розвитком промисловості. Лише з р. Дніпро щорічно забирається близько 15 млрд м³ води; над його басейном викидається майже 10 млн т пилогазових забруднювачів; з дощовими й талими водами в нього потрапляє близько 500 тис. т азотних сполук, 40 тис. т фосфорних, 20 тис. т калійних, 1 тис. т заліза, 40 т нікелю, 2 т цинку, 1 т міді, 0,5 т хрому. Тому важливим є раціональне використання водних ресурсів; застосування технологій, що дозволяють звести до мінімуму забруднення водойм, знизити вплив полютантів на гідробіонти до рівня, що забезпечує гомеостаз водної екосистеми [1].

Для видалення зі стічних вод забруднюючих речовин і патогенних організмів застосовують системи їх очищення. Опади стічних вод (ОСВ) з очисних споруд накопичуються на звалищах і полігонах поховання. Вилучаються значні площі для складування; з мулових майданчиків по міських проїздах перевозять часто недостатньо стабілізовані, вонючі ОСВ з балом 4 - 5 за шкалою органолептичних показників. Погіршується санітарний стан територій за рахунок забруднення атмосферного повітря, ґрунту, підземних і поверхневих вод, що негативно впливає на здоров'я населення, флору і фауну [2]. Тому актуальною задачею є впровадження технологій переробки ОСВ.

На Південну станцію аерації стічні води надходять від підприємств та житлової забудови м. Дніпропетровська з такими показниками: температура 6 - 40⁰С; зважені речовини 250 - 260 мг/дм³; рН 6,5 - 9,0; БПК_повн 290 - 300 мг/дм³; азот амонійний 15 - 16 мг/дм³; загальна концентрація розчинених солей 1000 мг/дм³; фосфати 3,5 мг/дм³; ХСК 210 - 220 мг/дм³. Комплекс споруд механічного та біохімічного очищення включає механічні решітки; пісколовку; преаератор; первинні і вторинні радіальні відстійники; аеротенки; вертикальні мулоущільнювачі; контактні резервуари; повітродувну; хлораторну. На мулових майданчиках площею 3,5 Га розміщено 24 карти розміром 90 х 16 м кожна для зневоднення та сушіння осаду і надлишкового активного мулу.

При оцінці можливостей модернізації ПСА враховувався досвід застосування технологій анаеробного зброджування міських ОСВ [3]. При їх бродінні утворюється газ, що складається з метану (65 - 70%) і СО₂ (25 - 30%) з невеликими домішками: до 0,3% О₂, 2 - 4% СО, 1% N₂, до 1,5% вуглеводнів, сліди H₂S. Вихід його близько 12 м³ на 1 м³ завантаженого осаду; він має теплоту згоряння 21 - 26 МДж/м³ і може бути використаний для кондиціонування ОСВ, обігріву та отримання електроенергії, що важливо в умовах гострої енергетичної кризи в Україні.

Зброджений осад містить 40 - 65% гумусових речовин і основні елементи живлення рослин: 1,7 - 7,5% азоту, 0,9 - 6,6% фосфору (в перерахунку на Р₂О₅), 0,2 - 0,5% калію (в перерахунку на К₂О). Мікроелементи (бор - до 15; кобальт 2 - 114; марганець 60 - 715; мідь 55 - 3200; молібден 0,5 - 11; цинк 40 - 5000 мг/кг сухої речовини) підвищують швидкість біохімічних реакцій в рослинах, сприяють засвоєнню ними органічних речовин. Крім цінності осаду як органічного добрива, він покращує фізичні властивості ґрунту, активізує ріст автотрофної мікрофлори, що сприяє мінеральному живленню рослин.

Санітарно-бактеріологічна та санітарно-паразитологічна оцінка показує, що після термофільного зброджування ОСВ при температурі 50 - 55 °С в них відсутні патогенні мікроорганізми і небезпечні для здоров'я яйця гельмінтів. У цьому процесі інтенсивність розпаду органічної речовини приблизно в 2 рази вище, ніж в мезофільному; вище вихід і теплота згоряння біогазу.

Для реалізації цієї технології при продуктивності ПСА 45 000 м³/добу передбачена установка 2 метантенків загальним об'ємом 2500 м³ для переробки 160 м³/добу сирого осаду з первинних відстійників і 310 м³/добу надлишкового активного мулу з вторинних відстійників і контактних резервуарів після ущільнення в мулоущільнювачах. 4900 м³/добу біогазу акумулюється в блоці з 5 мокрих газгольдерів об'ємом 410 м³, що працюють під тиском 6 кПа, а потім використовується на потреби станції, в тому числі для підігріву осаду в метантенках. Для зневоднення осаду після метантенків встановлюються 2 центрифуги (1 робоча, 1 резервна) продуктивністю (по входу) 27,5 м³/год.

Таким чином, підвищення ефективності роботи та екологічної безпеки ПСА можливо за рахунок переробки ОСВ в метантенках. Отримання 4,9 тис. м³/добу біогазу з теплотою згоряння 25,4 МДж/м³ дасть економію 1358 тис. м³/рік природного газу. Застосування 5785 т/рік перероблених опадів в якості добрив дозволить знизити споживання хімікатів та підвищити родючість ґрунтів. Площа мулових полів скорочується в 5 разів, оскільки число аварійних майданчиків-ущільнювачів становить 20% від нинішніх. Після рекультивації ці землі можуть бути повернуті в сільгоспобіг. Поліпшується санітарний стан прилеглих територій за рахунок зменшення забруднення повітряного басейну продуктами розкладання біомаси з мулових полів. Викиди СО₂ знижуються на 945 т/рік, викиди метану, який впливає на парниковий ефект в 21 раз сильніше, ніж СО₂, - на 890 т/рік.

Література

1. Гончарук В.В. Вода: Проблемы устойчивого развития цивилизации в ХХІ веке. – К.: НКХХВ НАН Украины, 2003. – 47 с.

2. Сюняев Н.К., Тютюнькова М.В., Слипец А.А. Очистка сточных вод и утилизация их осадков: Монография. - М.: РГАУ-МСХА, 2005. - 170 с.

3. Душкин С. С., Коваленко А. Н., Дегтярь М. В., Шевченко Т. А.  Ресурсосберегающие технологии очистки сточных вод: Монография; Харьк. нац. акад. городск. хоз-ва. – Х.: ХНАГХ, 2011. – 146 с.