О.Т. Жмакин, "Камский ЦБК"

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА КАМСКОМ ЦБК ЗА СЧЕТ РЕКОНСТРУКЦИИ АЭРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Проблема очистки сточных вод на Камском ЦБК к 1996 г. стала очень острой. Система биологической очистки практически не работала. На сооружения поступали промышленные сточные воды с БПК_полн=299 мг/л (101164 м³/сут) и хозяйственно-бытовые сточные воды с БПК_полн=164 мг/л (20575 м³/сут). В очищенных сточных водах, сбрасываемых в р. Кама, БПК_полн составляла 126,1 мг/л. Проблема усугублялась тем, что для аэрации использовались пневмо-механические аэраторы типа ПМ 15-1,12, которые обладали чрезвычайно низкой надежностью и не обеспечивали ни достаточного перемешивания, ни требуемого поступления кислорода. Руководством комбината было принято решение по реконструкции очистных сооружений.

Биологическая очистка на Камском ЦБК осуществляется в аэротенке-смесителе, состоящем из 4-х ячеек аэрации и 2-х ячеек регенераторов. Объем регенератора составляет 20% от объема аэротенка. Рабочая глубина аэротенка 4,95 м, площадь аэрации одной ячейки составляет 1152 м². Большая потребность комбината в аэраторах привела к необходимости тщательного выбора аэрационной системы.

Сточные воды предприятий ЦБП требует для очистки большого количества кислорода, а это, в свою очередь, предполагает, что для получения высокой эффективности переноса кислорода аэраторы должны иметь поры малого диаметра. Вместе с тем они не должны забиваться мелким древесным волокном, наличием которого характеризуются стоки ЦБП. После изучения рынка продукции специалистами Камского ЦБК было установлено, что среди широкого спектра отечественных аэраторов, в наилучшей степени избежать указанного противоречия позволяет конструкция аэратора АКВА-ПРО, разработанная НПФ «Экополимер» (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция аэратора АКВА-ПРО
1 - наружный диспергирующий слой; 2 - внутренний диспергирующий слой; 3 - опорная труба; 4 - отверстие

Трубчатый аэратор АКВА-ПРО содержит опорную трубу, наружная поверхность которой выполнена в виде равномерно чередующихся продольных ребер и углублений, образующих продольные каналы с отверстиями. На опорную трубу нанесено двухслойное диспергирующее покрытие. Концевые элементы опорной трубы выполнены в виде резьбовых муфт, с помощью которых аэраторы монтируются в систему.

Каналы между каркасом и диспергирующим покрытием способствуют выравниванию расхода воздуха как по длине аэратора, так и по плети аэрационной системы.

Аэраторы АКВА-ПРО позволяют создать мелкопузырчатую аэрацию без существенного увеличения гидравлического сопротивления. По сравнению с керамическими фильтросными пластинами они имеют более легкий вес, обладают большей устойчивостью к разрушению.

Аэраторы обладают чрезвычайно широким диапазоном устойчивой работы - от 2 до 30 м³/ч на один погонный метр и характеризуются оптимальным расходом воздуха 10-16 м³/ч, что позволяет создавать энергоэкономичные аэрационные системы.

Массообменные характеристики аэраторов, полученные на основе стандартной методики Американского общества инженеров-строителей (ASCE) приведены на рис. 2.

Рис. 2. Зависимость стандартной эффективности переноса кислорода (SOTE) от расхода воздуха при глубине погружения: 1 - 3,8 м; 2 - 4,8 м

Характерно, что значения SOTE для аэраторов АКВА-ПРО в рабочем диапазоне расхода воздуха практически неизменны и составляют порядка 5,5 % на метр глубины погружения аэратора. Это достигнуто благодаря специальной технологии нанесения диспергирующего покрытия и его термомеханической обработки. Такое покрытие формирует воздушные пузырьки, средние размеры которых остаются неизменными или даже несколько уменьшаются при увеличении расходов воздуха.

Гидравлическое сопротивление (потери давления) аэраторов является одной из важнейших их характеристик. Низкие значения сопротивления свидетельствуют о больших размерах пор, а также приводят к трудностям создания систем равномерной аэрации. При больших сопротивлениях аэраторов растут энергозатраты на подачу воздуха, а также ускоряется загрязнение пор малого размера.

Потери давления в аэраторах АКВА-ПРО в 3-5 раз меньше, чем потери давления на керамических фильтросных пластинах, что позволяет существенно повысить единичную производительность аэраторов.

Сопоставительные характеристики аэраторов АКВА-ПРО с аэраторами других производителей подтверждает их более высокие технико-экономические показатели.

Возможность устройства плетей большой длины сводит к минимуму время и затраты на монтаж воздухоразводящей сети. В аэрационных системах АКВА-ПРО требуется устройство минимального количества воздухоподводящих стояков, запорно-регулирующей арматуры и анкеров. Это следствие рационально подобранной скважности опорного каркаса и устройства диспергирующего покрытия.

Для аэрационных систем АКВА-ПРО характерен длительный срок эксплуатации. Это связано как со свойствами материалов, используемых для изготовления аэраторов, так и с их конструкцией.

Как видно на рис. 3, при практически равном исходном сопротивлении в аэраторах без воздушных полостей очень быстро (в течение 5 месяцев) повышаются потери напора до критических значений. Аэраторы АКВА-ПРО имеют гораздо меньшие темпы прироста потерь напора при эксплуатации.

Рис. 3. Потери напора на аэраторах в зависимости от продолжительности эксплуатации:
1 - аэраторы "Экополимер" с воздушными полостями; 2 - аэраторы без воздушных полостей

Аэраторы АКВА-ПРО уже длительное время эксплуатируются на очистных сооружениях предприятий химической и нефтехимической промышленности, сточные воды которых характеризуются высокой агрессивностью.

Вследствие высоких массообменных характеристик применение аэраторов приводит к экономии электроэнергии на подачу воздуха, что в настоящее время чрезвычайно актуально.

Все перечисленные достоинства аэраторов АКВА-ПРО побудили специалистов Камского ЦБК в 1997-2000 годах переоборудовать ими 3 ячейки аэротенка. Результаты внедрения показали, что выбор был сделан правильно. Первая ячейка аэротенка была реконструирована с помощью аэраторов АКВА-ПРО в 1997 году и работает по настоящее время без снижения технико-экономических характеристик. Промышленная эксплуатация показала, что аэраторы обладают высокой надежностью, фактически не требуют затрат на ремонт и обслуживание, легко и быстро монтируются. В 2000г, несмотря на возросшее на 10% по сравнению с 1999 г. водоотведение за счет увеличения выпуска продукции, сброс загрязняющих веществ по БПКполн снизился в 2,1 раза. Это позволило уменьшить платежи за сброс в водные объекты на 2 200 755 руб. Кроме того, было отмечено снижение сброса фосфатов в 2,33 раза, что дало дополнительную экономию в размере 22 877 руб.

Четвертая ячейка аэротенка реконструирована в 2001 году и полный эффект от реконструкции можно будет определить в 2002 году. Расчеты показывают, что полная реконструкция аэротенка позволит Камскому ЦБК достичь установленных нормативов по сбросу БПК в водоемы.

В последующем Камский ЦБК с помощью НПФ "Экополимер" предполагает установить оборудование для тонкой механической очистки, а также внедрить технологию нитри-денитрификации и выйти на высокий уровень очистки сточных вод по всем ингредиентам.