САМООЧИЩЕНИЕ СТОЧНЫХ ВОД В СЕТЯХ ВОДООТВЕДЕНИЯ

ПРОЦЕСС САМООЧИЩЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД В СЕТЯХ ВОДООТВЕДЕНИЯ

Петевотян Р. А., Мкртчян В. М., Ереванский государственный университет архитектуры и строительства, Ереван, Армения

Сеть водоотведения городских сточных вод состоит из коллекторов, различных типов колодцев и имеет достаточно большой объем. Рассмотрим уличную сеть водоотведения как самостоятельное сооружение очистки или предварительной аэрации транспортируемых сточных вод. Общий объем сточных вод в сети зависит от схемы водоотведения. Например, для г. Еревана он составляет около 50 000 м³. Можно считать, что до очистной станции сточные воды проходят через одно линейное сооружение с большим объемом, где средняя скорость сточных вод составляет приблизительно 1 м/с, а средняя глубина потока не превышает 1,0 м.

Ставится задача о возможном использовании объема сетей водоотведения для предварительной очистки при транспортировке сточных вод. При этом необходимо учитывать, что водоотводящая сеть отличается от других очистных сооружений: скорость движения сточной воды в сети не должна быть меньше, чем самоочищающая; удаление загрязняющих веществ, транспортируемых с жидкостью, не происходит.

Исследования, проведенные в натурных условиях, показывают, что для сетей водоотведения, транспортирующих бытовые сточные воды, характерно образование биопленки на стенах лотков и трубопроводов. Она сглаживает шероховатости внутренних поверхностей, а также стыки соединения труб, что учитывается при определении коэффициента шероховатости самотечных коллекторов. Однако наблюдения воздействия биопленки на сточные воды не проводились.

Авторы провели исследования физических параметров биопленки и ее возможного воздействия на процесс самоочищения сточных вод. Эксперименты выполнены на очистной станции Кахси, на участке «Ванатур» коллектора Севан–Раздан и еще на 14 разных участках водоотводящей сети г. Раздан. Сточная вода в сети бытовая, поскольку производственные предприятия в городе не работают.

На указанных участках используют коллекторы из керамики (диаметром 200–300 мм), асбестоцемента (300–500 мм), железобетона (1 000 мм) и стали (1 000 мм).

Для наблюдения за процессом образования биопленки изнутри колодца на входном и выходном участках керамического коллектора диаметром 306 мм были вставлены стальные и асбестоцементные отрезки труб длиной 50 см и наружными диаметрами соответственно 273 и 223 мм. Чтобы обеспечить одинаковые условия эксперимента, отрезки труб устанавливали в один и тот же коллектор (рис. 1).

Рис. 1. Установка отрезков труб в коллекторе

Для оценки влияния воздуха на образование биопленки были выбраны два коллектора, на которых колодцы плотно закрыты дорожным покрытием. Свежий воздух в коллектор практически не поступал.

Наблюдения за процессом образования биопленки проводили один раз в пять дней, аккуратно вынимая отрезки труб из коллекторов. Средние скорости потоков измеряли одноточечным методом вертушкой ГР-99, температуру сточной воды — термометром, а толщину биопленки — с помощью микрометра.

Установлено, что скорость сточных вод в коллекторах составила 0,32–1,85 м/с, а температура 17–21 °С. На внутренних стенах отрезков труб биопленка полностью созревает в течение 70–75 дней, после чего ее толщина по смоченному периметру практически не меняется. Биопленка лучше развивается в зоне свободной поверхности потока, где вследствие реаэрации количество растворенного кислорода больше. На дне коллекторов толщина биопленки минимальная из-за истирания песком и другими твердыми загрязняющими примесями, которые движутся в нижних слоях потока. Исследования также показали, что в пределах колебания наполнения коллектора биопленка имеет максимальную толщину (рис. 2).

Рис. 2. Образование биопленки в коллекторе:
H_min и H_max— соответственно минимальный и максимальный уровни наполнения коллектора

Толщина биопленок в коллекторах со свободным поступлением воздуха через колодцы на 30–35 % больше, чем в коллекторах с закрытыми колодцами.

Таким образом, развитие биопленки на внутренней поверхности зависит от скорости движения бытовых сточных вод и количества растворенного в них кислорода. Материал и диаметр коллектора не оказывают влияние на развитие биопленки.

При больших скоростях движения сточной воды поверхностные слои биопленки разрушаются и смываются потоком, что приводит к уменьшению ее толщины (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость толщины биопленки в зоне свободной поверхности от скорости движения сточной воды для коллекторов разных диаметров:
• — 300 мм; Δ — 500 мм, * — 1 000 мм

Установлено, что во время эксплуатации отдельные кусочки «мертвой» биопленки площадью до 20 см² отрываются от стенки и смешиваются со сточными водами. Для исследования процесса восстановления мы зачищали отдельные участки поверхности коллектора. Наблюдения показали, что на этих участках биопленка восстанавливается в течение 20–30 дней. Чем меньше площадь, тем быстрее восстанавливается биопленка.

Таким образом, биопленка, образующаяся на поверхностях коллекторов и лотков, по физическим параметрам близка к биопленке на загрузке биофильтров и способствует минерализации органических веществ при транспортировке бытовых сточных вод. Следовательно, водоотводящую сеть можно одновременно рассматривать как сооружение предварительной очистки.

Для повышения эффективности процесса самоочищения бытовых сточных вод в сетях водоотведения авторы предполагают применить искусственную аэрацию, используя энергию самотечного движения сточных вод. С этой целью проводятся исследования биологических параметров биопленки, ее воздействия на БПК и влияния на процесс самоочищения предварительной аэрации бытовых сточных вод.

Повышение эффективности процесса самоочищения сточных вод в сетях водоотведения позволит снизить затраты на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.

WASTEWATER SELF-PURIFICATION PROCESS IN SEWERAGE NETWORKS

Petevotyan R. A., Mkrtchyan V. M., Yerevan State University of Architecture and Construction, Yerevan, Armenia

This article considers the possibility of using the sewerage network in a combined manner, i.e. as a treatment facility or preliminary aeration plant for household wastewater. The studies carried out under the natural conditions have shown that formation of bio-membrane on the internal surfaces of canals and collectors depends on the amount of the dissolved oxygen and flow velocity. The formed bio-membrane promotes mineralization of organic contamination during transportation of household wastewater.

Главная страница

Сведения об авторах

Петевотян Размик Артаваздович, канд. техн. наук, доц., декан факультета гидротехнического строительства и городского хозяйства, Ереванский государственный университет архитектуры и строительства,
ул. Теряна, 105, Ереван, 0009, Армения. Тел. (10) 54-41-88
Мкртчян Ваграм Мгерович, студент, Ереванский государственный университет архитектуры и строительства, ул. Теряна, 105, Ереван, 0009, Армения. E-mail

Последние изменения внесены 19.09.08