3.4 Ультрафиолетовое облучение

Наиболее распространенный безреагентный метод обеззараживания сточных вод – использование бактерицидного ультрафиолетового (УФ) излучения, воздействующего на различные микроорганизмы, включая бактерии, вирусы и грибы.

Обеззараживающий эффект УФ-излучения обусловлен необратимым повреждением молекул ДНК и РНК микроорганизмов, находящихся в сточной воде, за счет фотохимического воздействия лучистой энергии, которое предполагает разрыв или изменение химических связей органической молекулы в результате поглощения энергии излучения.

Обеззараживание ультрафиолетом становится все более известным, так как отсутствие реагентов делает его безвредным для людей и безопасным для окружающей среды.

Обеззараживание сточных вод с помощью УФ установок является наиболее перспективным и выгодным направлением. Множество отечественных предприятий уже оборудованы необходимыми комплексами, что позволило им отказаться от содержания хлорных хозяйств, тем самым экономя серьёзные суммы.

Метод ультрафиолетового обеззараживания показал свою результативность при дезактивации переносимых водой патогенных микроорганизмов и вирусов без ухудшения вкуса и запаха воды и без внесения в воду нежелательных побочных продуктов. Такой метод обеззараживания становится все более популярным в качестве альтернативы или дополнения к традиционным средствам обеззараживания, таким как хлор, из-за своей безвредности, экономичности и эффективности [10].

4 Предлагаемое решение

С целью улучшения качества очистки сточных вод на стадии биологической очистки предлагается заменить неэффективную среднепузырчатую аэрацию на более эффективную мелкопузырчатую, а также с целью экономии электроэнергии заменить мощный энергозатратный компрессор (200 кВт) на менее мощный (50 кВт).

Аэрационный элемент предназначен для распределения воздуха, подаваемого компрессором, в объеме воды. Наиболее эффективной, с точки зрения интенсивности степени растворения кислорода, является мелкопузырчатая аэрация. Воздух поступает сквозь перфорированный материал, при этом образуется большое количество крошечных пузырьков, которые поднимаются к поверхности воды, насыщая ее кислородом.

Рис. 1. HYDRIG 1000мм-трубчатый аэрационный элемент

Таблица 3. Характеристики трубчатого аэрационного элемента

Габаритные размеры, мм	L=1000
Производительность, м3/ч	2-6
Площадь перфорации, м2	0,14
Подсоединение, дюйм	3/4
Эффективность очистки, %	97-98,6

Принимаем среднюю производительность трубчатого аэрационного элемента 4 м³/час. При производительности аэротенка 28,58 м³/час потребуется восемь трубчатых аэрационных элементов.

Аэрационный рукав выполнен из полимерного материала – полиуретана, на поверхности которого с помощью лазерной градуировки выполнена микро перфорация. При подаче воздуха пленка расправляется и раздувается, стряхивая с себя всевозможные бионаростания, одновременно раскрываются все микропоры. Таким образом, происходит процесс постоянного самоочищения аэрационного элемента. После отключения подачи воздуха все поры под действием давления столба жидкости закрываются и пленка сжимается, доступа воды внутрь аэратора не происходит.

Рис. 2. Трубчатый аэратор:

1 – трубопровод подвода воздуха; 2 – заглушка с подводящим патрубком и опорой; 3 – опорные элементы крепления; 4 – аэрационный рукав; 5 – заглушка с опорой.

Преимущества трубчатых аэраторов:

Мембрана аэратора:

- Срок службы свыше 12 лет;

- Материалы проверенны долголетней надежной эксплуатацией на станциях очистки сточных вод;

- Высокая эластичность и долговечность аэрационных мембран в агрессивных средах, где происходит деградация даже специальных резин, обусловлена применением полиуретановой пленки;

- Надежное закрытие пор при снятии давления воздуха в паузах аэрации предотвращает загрязнение мембран и обрастание (система способна работать в непрерывном и в пульсирующем режимах аэрации);

- Устойчивость к гидродинамическим ударам;

- Низкие потери напора при прохождени воздуха через аэратор;

- Высокая пропускная способностьи равномерное распределение воздуха по всей длине аэратора;

- Материал мембраны стоек к гидролизу и влиянию микроорганизмов и плесени. Характеризуются высокими значениями прочности, износостойкости, устойчивостью к набуханию в различных маслах, а также не имеет озонового старения.

Конструкция:

- Простая и надежная конструкция. Отсутствие резьбовых и других соединений, требующих инструмент, облегчают процесс сборки/разборки аэрационного элемента;

- Простота монтажа и демонтажа. Якорные крепежные элементы не требуют инструмента и спец. навыков для установки на них аэраторов;

- Все элементы выполнены из пластика и не подвержены коррозии;

- После истечения срока службы полимерной пленки, ее можно заменить, оставив при этом составные части аэратора (трубу, заглушки), при этом экономия составляет 30-40 % от стоимости аэратора в сборе;

- Сборка элементов аэрации различной длины – от 0,3 м до 50 м, без потери эффективности.

Сфера применения в аэротенках: применение аэрации является неотъемлемой частью биологической очистки сточных вод от органических загрязнений путем окисления их кислородом воздуха и наращивания биомассы. Мелкопузырчатая аэрация способствует равномерному распределению воздуха в толще воды, что обеспечивает высокую степень растворения кислорода.

Преимущества мелкопузырчатых аэрационных систем

• Сборка конструкции производится на месте применения, что экономит капиталовложения, а также простота и надежность конструкции.

• Устойчивость аэрационных мембран в агрессивных средах.

• Постоянное образование смеси мелких пузырьков с небольшим количеством средних происходит за счет лазерной перфорации мембран.

• Надежное закрытие пор при снятии давления воздуха в паузах аэрации предотвращает загрязнение и обрастание мембраны.

• Материалы проверены долголетней надежной эксплуатацией на станциях очистки сточных вод и других применениях.

• Возможность сборки, перемещения и дальнейшее дополнение элементов по конкретным потребностям технологии.

• Возможность достижения различной интенсивности растворения кислорода в отдельных зонах активационных бассейнов.

• Придонное размещение элементов обеспечивает необходимое движение жидкости в бассейнах.

Предлагаемое решение не требует капитального строительства, а предполагает только замену аэрационных модулей, что существенно экономит временные, трудовые и экономические затраты.

В настоящее время на предприятии установлен весьма энергозатратный компрессор производительностью 3050 л/мин и энергозатратами 32 кВт/ч. При проведении предлагаемой модернизации его КПД составит всего 67 %. Исходя из вышеперечисленного, замена установленного компрессора компрессором меньшей мощности является целесообразным мероприятием, позволяющим сократить расходы предприятия.

Рис. 3. Маломощный компрессор с высококачественными комплектующими Ceccato CSM 20/8 BX MAXI

Таблица 4. Характеристики маломощного компрессора

Ceccato CSM 20/8 BX MAXI

Производительность, л/мин	1750
Давление, атм	8
Потребляемая мощность, кВт/ч	15
Напряжение, В	400/3
Шум, dB	69

Особенности

• Маломощный компрессор с высококачественными комплектующими:

• Высокоэффективная винтовая пара AirTech от Atlas copco;

• Эффективная система охлаждения ;

• Сухой сжатый воздух (в версии с осушителем);

• Полностью автоматическая работа для промышленных нужд.