Стратегия применения биологических методов деферризации подземных вод

Понятие "инновация" (по-русски - "нововведение") происходит от английского слова innovation, что в переводе с английского означает "введение новаций" (новшеств).

Под новшеством понимается новый порядок, новый метод, новая продукция или технология, новое явление.

Процесс использования новшества, связанный с его получением, воспроизводством и реализацией в материальной сфере общества, представляет собой инновационный процесс. Инновационные процессы зарождаются в отдельных отраслях науки, а завершаются в сфере производства, вызывая в ней прогрессивные, качественно новые изменения.

Инновации могут относиться как к технике и технологии, так и к формам организации производства и управления. Все они тесно взаимосвязаны и являются качественными ступенями в развитии производительных сил, повышения эффективности производства.

С учетом предмета инноваций различают следующие их виды:

- технико-технологические инновации проявляются в форме новых продуктов, технологий их изготовления, средств производства. Они являются основой технологического прогресса и технического перевооружения производства;

- организационные нововведения - это процессы освоения новых форм и методов организации и регламентации производства и труда, а также инновации, предполагающие изменения соотношения сфер влияния (как по вертикали, так и по горизонтали) структурных подразделений, социальных групп или отдельных лиц;

- управленческие нововведения - целенаправленное изменение состава функций, организационных структур, технологии и организации процесса управления, методов работы аппарата управления, ориентированное на замену элементов системы управления (или всей системы в целом) с целью ускорения, облегчения или улучшения решения поставленных перед предприятием задач;

- экономические инновации на предприятии можно определить как положительные изменения в его финансовой, платежной, бухгалтерской сферах деятельности, а также в области планирования, ценообразования, мотивации и оплаты труда и оценки результатов деятельности;

- социальные нововведения проявляются в форме активизации человеческого фактора путем разработки и внедрения системы усовершенствования кадровой политики; системы профессиональной подготовки и усовершенствования работников; системы социально-профессиональной адаптации вновь принятых на работу лиц; системы вознаграждения и оценки результатов труда. Это также улучшение социально-бытовых условий жизни работников, условий безопасности и гигиены труда, культурная деятельность, организация свободного времени;

- юридические инновации - это новые и измененные законы и нормативно-правовые документы, определяющие и регулирующие все виды деятельности предприятий;

- экологические нововведения - изменения в технике, организационной структуре и управлении предприятием, которые улучшают или предотвращают его негативное воздействие на окружающую среду.

2.2 Анализ и прогнозирование организационно - технического уровня производства

Техническое развитие предприятия - процесс формирования и совершенствование технико-технологической базы предприятия, ориентированный на конечные результаты его хозяйственной деятельности за счет технико-технологических нововведений.

Целями технико-технологических инноваций являются:

- снижение конструктивно-технологической сложности выпускаемых изделий за счет конструктивных новшеств;

- снижение материалоемкости изделий за счет применения новых материалов;

- комплексная механизация и автоматизация технологических процессов;

- применение робототехники, манипуляторов и гибких автоматизированных систем;

- снижение технологической трудоемкости изделий и затрат ручного труда за счет повышения технического уровня и качества технологической оснастки, инструментов, приспособлений, научной организации труда;

- комплексная автоматизация и регулирование процессов управления производством на основе электроники и компьютерной техники и т.д.

Развитие технико-технологической базы осуществляется за счет модернизации оборудования, технического перевооружения, реконструкции и расширения, нового строительства.

Выбор конкретного направления технического развития предприятия проводится на основе результатов диагностического анализа и оценки технико-организационного уровня производства. Основные показатели этой оценки:

- степень охвата рабочих механизированным и автоматизированным трудом;

- техническая оснащенность труда (фондовооруженность труда и энерговооруженность труда);

- доля новых технологий в объеме или трудоемкости продукции;

- средний возраст применяемых технологических процессов;

- коэффициент использования сырья и материалов (выход готовой продукции из единицы сырья);

- мощность (производительность) оборудования;

- удельный вес прогрессивного оборудования в общем его парке;

- средний срок эксплуатации оборудования;

- коэффициент физического износа оборудования;

- доля технически и экономически устаревшего оборудования в общей его численности;

- коэффициент технологической оснащенности производства (количество примененных приспособлений, оснастки и инструмента в расчете на одно рабочее место в основном производстве);

- степень утилизации отходов производства и др.

Управление техническим развитием предприятия должно включать: установление целей и выявление их приоритетов; выбор направлений технического развития; оценку эффективности возможных вариантов решений; составление программы технического развития; корректировка плана и контроль за выполнением предусмотренных программой мер.

Организационный прогресс выражается в совершенствовании действующих и применении новых методов и форм организации производства и труда, элементов хозяйственного механизма.

Для осуществления производственного процесса необходимо его материально-техническое обеспечение и соответствующая организация - правильное и эффективное соединение живого труда (работников) с вещественными элементами производства (орудиями и предметами труда).

Организация труда представляет собой систему мероприятий, направленных на наиболее рациональное использование рабочей силы в производстве.

Соединение участников трудового процесса обеспечивается разными формами разделения и кооперации труда, организацией обслуживания рабочих мест, установлением рациональных режимов труда и отдыха.

Основными направлениями организационного прогресса являются:

1) совершенствование организации производства (усиление непрерывности и гибкости производства, согласованности в продолжительности и производительности всех взаимосвязанных подразделений производства, рационализация организации потока и использования средств производства и т.п.);

2) улучшение организации труда (внедрение комплекса мероприятий, основанных на достижениях науки и передового опыта, которые дают возможность наилучшим образом соединить технику и людей в производственном процессе, эффективнее использовать материальные и трудовые ресурсы, позволяют повысить производительность труда, улучшить условия труда, сделать его более содержательным и привлекательным);

3) рационализация элементов хозяйственного механизма (системы управления, планирования и прогнозирования, финансирования, материального стимулирования, материально-технического обеспечения, научно-технического обслуживания производства), переход предприятия на рыночные экономические отношения с государством и другими контрагентами.

Основными современными тенденциями организационного прогресса также являются: ускорение темпов развития отдельных общественных форм организации производства (деконцентрации, кооперирования, конверсии, диверсификации), углубление мотивации труда, развитие коллективной формы организации и оплаты труда.

2.3 Эффективность инновационной деятельности

Основным обобщающим показателем экономической эффективности технико-технологических нововведений является показатель экономического эффекта. В нем находят отражение частные показатели эффективности: производительность труда, фондоотдача, материало- и энергоемкость, показатели технического уровня производства, качество продукции и др.

Показатель экономического эффекта от реализации нововведений определяется как превышение стоимостной оценки результатов над стоимостной оценкой совокупных затрат ресурсов за весь период осуществления мероприятий.

При расчетах экономического эффекта в первую очередь должен соблюдаться народнохозяйственный подход, т.е. должны учитываться результаты не только по месту применения технико-технологических нововведений, но и в смежных отраслях с позицией их влияния на конечные показатели развития экономики страны.

Затем рассчитывается внутрихозяйственный (коммерческий) экономический эффект на отдельных стадиях воспроизводственного цикла: НИОКР, освоения, производства и использования результатов нововведений. Он позволяет оценить эффективность определенных инноваций в отдельных научно-исследовательских организациях, предприятиях-производителях и предприятиях-потребителях.

Экономический эффект (Э) определяется как разница между результатами (продукцией, работой, услугами в стоимостной оценке - Р) и затратами на их достижение (З) за определенный расчетный период:

Э = Р - З.

Под затратами понимается вся совокупность израсходованных для достижения эффекта ресурсов (или отдельных их видов). В масштабе национальной экономики затратами является совокупность капитальных вложений, оборотных фондов и живого труда (заработная плата). Для отрасли, объединения, предприятия затраты выступают в виде себестоимости или производственных фондов.

При расчетах экономического эффекта необходимо учитывать фактор времени путем приведения разновременных затрат и результатов к одному (единому) моменту времени, т.е. расчетному году t_p.

Коэффициент приведения разновременных затрат и результатов к расчетному году рассчитывается по формуле:

где t - год, затраты и результаты которого приводятся к расчетному году;

E - норматив приведения, равный процентной ставке.

При оценке эффективности организационных инноваций их подразделяют на две группы:

1) нововведения, требующие определенных дополнительных одновременных затрат (капитальных вложений);

2) нововведения, не требующие дополнительных инвестиций.

Эффективность первой группы организационных нововведений рассчитывается так же, как и технико-технологических. Оценка эффективности беззатратных нововведений осуществляется на основе исчисления экономии текущих затрат, вызванной осуществлением таких организационных инноваций.

При определении эффективности нововведений необходимо также учитывать социальные и экологические результаты (безопасность объектов инноваций).

3. Стратегия развития направления внедрения биологических методов очистки подземных вод

Очистка воды от железа на городских водопроводах применяется с конца 19-го века. Первая станция обезжелезивания была построена в Германии в 1868 (г. Галле а в 1910 г. только в Германии и Голландии их было уже около 130. В настоящее время станции очистки воды от железа эксплуатируются и строятся в большинстве стран мира.

До 70-х годов 20-го столетия строились в основном станции обезжелезивания предусматривающие аэрацию воды на градирне, окисление двухвалентного железа в контактном резервуаре и фильтрование. В технологических схемах применялись и другие методы аэрации воды, а также отстойники, в которых осаждалась основная масса трехвалентного железа. При этом методе фильтры работают как осветлительные, задерживая лишь не выпавшие ранее в осадок окисленное железо. Они загружались в основном песком крупностью 0,5-1,2 мм. Скорость фильтрования не превышала 5-6 м/час.

С 70-годов прошлого столетия в бывшем СССР и ряде других стран начала применяться очень простая технологическая схема обезжелезивания по методу упрощенной аэрации и фильтрования. По этому методу вода, обогащенная кислородом в результате аэрации, сразу направляется на фильтр и реакция окисления двухвалентного железа происходит в толще фильтрующего материала, а не в свободном объеме. При этом процесс интенсифицируется настолько, что короткого времени пребывания воды в загрузке (4-7 минут) оказывается достаточным для практически полного окисления железа.

Увеличение скорости окисления железа в десятки раз по сравнению с окислением в свободном объеме объясняется тем, что в течение первых 2-4 суток работы фильтра поверхность зерен фильтрующего материала покрывается несмываемой пленкой из соединений железа, которая и интенсифицирует процесс.

Несмотря на достаточно большой опыт эксплуатации станций обезжелезивания в том числе и работающих по методу упрощенной аэрации с фильтрованием, и обширные исследования, выполненные в разных странах, до сих пор процессы, протекающие при обезжелезивании, нельзя признать полностью изученными. Причина, видимо, заключается в многообразии форм железа, содержащегося в воде. Кроме этого, вода, являясь хорошим растворителем, содержит большой спектр веществ и соединений в различных комбинациях, установить влияние которых на процесс обезжелезивания достаточно сложно.

1. Исследования, выполненные при наладке и запуске в эксплуатацию станции обезжелезивания г. Новополоцка.

Проектирование станции обезжелезивания водозабора «Окунево» велось на основании результатов пробного обезжелезивания, выполненного НПО «Жилкоммунтехника», результаты которого подтвердили возможность применения метода упрощенной аэрации и фильтрования. Однако, при наладке станции, выполняемой с начала 1991 г., выяснилось, что рекомендованный проектом технологический режим в принятом конструктивном решении не позволяет получать воду с допустимым содержанием железа.

Вопреки теории о «зарядке» фильтрующей (песчаной) загрузки в течение нескольких суток, предшествующих началу эффективной работы фильтров, получить воду с допустимым содержанием железа (0,3 мг/дм³} не удалось в течение многих месяцев. Даже при малой скорости фильтрования (до 3-4 м/ч) содержание железа снижалось только до 1 мг/дм³

В связи с неудовлетворительной работой фильтров было проведено пробное обезжелезивание в свободном объеме и в модельном фильтре, загруженном песком крупностью 1-2 мм при высоте слоя 130 см.

В первой серии опытов вода на модельный фильтр подавалась непосредственно со скважины № 7. Концентрация железа в воде составляла 3,7 мг/дм³. В течение первых суток работы была достигнута очень высокая степень очистки. При скорости фильтрования до 8 м/ч в очищенной воде обнаруживались лишь следы железа. Заметный вынос железа (0,11 мг/дм³) появился при скорости фильтрования 10,04 м/ч. При увеличении скорости фильтрования до 13,8 м/ч содержание железа в фильтрате достигло 0,41 мг/дм³. Модельный фильтр промывался водой со скважины. Заметного увеличения железа в фильтрате после промывки не наблюдалось. Общее время работы фильтра составило около месяца.

После окончания исследований непосредственно на водозаборе модельный фильтр после замены песка свежим был установлен в станции обезжелезивания. Вода от скважинного водозабора на станцию обезжелезивания подавалась по стальным трубопроводам протяженностью около 25 км. Вода на фильтр с содержанием железа около 9 мг/дм³ подавалась из приемной камеры. При скорости фильтрования 4,34 м/ч к концу первых суток работы содержание железа снизилось до 0,04 мг/дм³ После этого скорость фильтрования была повышена до 8,43 м/ч, т.е. установлена скорость, близкая к расчетной для производственных фильтров. В течение нескольких фильтроциклов содержание железа в фильтрате снизилось с 0,2 мг/дм³ до следов. При скорости фильтрования около 11 м/ч фильтр работал 8 суток. К концу периода содержание железа в фильтрате составило 0,3 мг/дм³.

Высокий эффект очисти был получен и при загрузке модельного фильтра песком из малоэффективно работающего производственного фильтра.

Анализ сложившейся ситуации, когда модельные фильтры работают высокоэффективно, а производственные совершенно неудовлетворительно, привел к предположению, что в модельных фильтрах превалирует биологическое окисление железа, а в промышленных фильтрах биологические процессы подавляются хлором, вносимым в загрузку во время промывки. Было решено промывать фильтры водой с минимально возможной концентрацией хлора. В результате удалось добиться устойчивой работы фильтров (спустя 9 месяцев после пуска станции). При этом содержание железа в фильтрате снизилось до санитарной нормы, а на ряде фильтров было в пределах 0,08-0,15 мг/дм³.

В период выполнения пусконаладочных работ было обращено внимание на то, что часть поверхности фильтрующей загрузки покрыта тонким слоем гранул шарообразной формы, которые не удаляются при промывке фильтров. Не удавалось их размыть и сильной струей воды. С течением времени этими гранулами была полностью покрыта вся поверхность загрузки фильтров и высота слоя их постепенно увеличивалась.

Анализ, выполненный в НИИ КВОВ, показал, что в смыве с 1 г верхнего слоя загрузки фильтров содержится 3.8x10⁹ кл железобактерий в виде сильно орудненных кокков. Данное обстоятельство подтвердило предположение о существенной роли биологических процессов при обезжелезивании воды.

Спустя около 6 месяцев после выхода фильтров на устойчивый режим работы содержание железа в очищенной воде увеличилось до 2-2,5 мг/дм³. При этом оно преимущественно все было двухвалентным. Проведенные анализы показали полное. отсутствие растворенного кислорода в фильтрате.

Стало очевидно, что в толще загрузки фильтров помимо биологического окисления железа развились и другие биологические процессы (в частности, нитрификация), приведшие к полному поглощению растворенного кислорода.

В сложившейся ситуации было решено подавить все биологические процессы в загрузке фильтров путем обработки ее высокими дозами хлора (до 220 мг/дм³) с длительной экспозицией, что и было сделано.

Таким образом, возникший естественным путем неуправляемый биологический процесс очистки воды от железа оказался неустойчивым, что и привело к решению о проведении более глубоких исследований, которые в течение длительного времени проводились на промышленных и модельных фильтрах станции г. Новополоцка, а в дальнейшем и на других станциях Беларуси и России.

2. Железобактерии в подземных водах

Железобактерии являются автотрофами, окисляющими двухвалентное железо, находящееся в растворенном состоянии в виде неорганических или органических комплексных соединений, в трехвалентное с образованием нерастворимых веществ. В качестве источника углерода они используют углекислый газ или углеводороды.

Одни железобактерии требуют для своего развития более низкого рН, другие, использующие органическую часть гуматов железа, встречаются в более щелочной среде.

Многообразие форм железобактерии, существенные трудности в излучении их строения и физиологии, неудачи с выделение чистых культур - все это заставляет рассматривать железобактерии как недостаточно разработанную группу. Поэтому и систематика их не может считаться естественней.

В настоящее время большинство микробиологов к железобактериям относят все микроорганизмы, способные осаждать окислы железа и марганца из растворенных соединений этих элементов.

Три основных рода железобактерий - Leptothrix, Gallionella, Crenothrix интенсивно развиваются при температуре от 2° до 32° и значениях рН среды 5,3-7,6 при концентрации двухвалентного железа 0,1-0,3 мг/дм³ и растворенного кислорода 0,5 мг/дм³ и выше. Максимальное развитие железобактерий наблюдается в воде, где концентрация закисного железа превышает 2,5 мг/дм³, диоксид углерода - не менее 12,5 мг/дм³ и кислорода - не менее 2 мг/дм³.

Железобактерии, окисляя закисное железо, выделяют гидроокись железа, которая откладывается на поверхности клеток, образуя слизистый чехол, который препятствует сообщению клеток с внешней средой. Когда чехол становится достаточно плотным, клетки покидают его и приступают к выработке нового. Пустые чехлы, содержащие окисное железо, накапливаются в загрузке и при промывке вымываются.

Анализ воды из скважин водозабора «Окунево», выполненный НИИ КВОВ, показал, что количество клеток железобактерий в 1 дм³ воды колеблется от 1,2x10⁸ до 8,1x10⁸. Все они представлены мелкими неорудненными кокками

3. Исследования на производственных фильтрах водозабора г.Новополоцка

Целью исследований являлось:

выяснение преимуществ биологического метода обезжелезивания воды;

уточнение технологии эксплуатации фильтров, обеспечивающей реализацию преимуществ биологического метода и гарантирующей устойчивость процесса;

исследование условий и механизма образования гранул биологически активной загрузки;

определение возможности наращивания биологически активной загрузки и использование ее для загрузки других фильтров.

Растворенный в воде в процессе аэрации кислород расходуется на окисление железа, нитрификацию аммонийных солей и другие химические и биологические процессы. На окисление 1 мг двухвалентного железа требуется всего 0,143 мг кислорода. Нитрификация аммонийных солей связана со значительным потреблением кислорода, а именно: нитрифицирующие бактерии потребляют 4,57 мг кислорода на 1 мг азота аммонийных солей. Упрощенной аэрацией можно довести концентрацию растворенного кислорода в воде до 8-10 мг/л.

Учитывая, что подземная вода водозабора «Окунево» содержит большое количество аммонийных солей (до 3,2 мг/л и выше), было решено максимально усилить аэрацию воды, подаваемой на фильтры. Для этой цели были запроектированы, изготовлены и смонтированы на приемных камерах специальные аэраторы. Кроме этого была изменена схема подачи воды на фильтры. Интенсивность промывки фильтров за счет замены насосов была увеличена до 18 л/см².

С целью изучения процессов, протекающих в загрузке фильтров, был изготовлен специальный вакуумный пробоотборник, который позволил постоянно отбирать воду для анализа из работающего фильтра по всей высоте загрузки с шагом 225 мм.

С помощью пробоотборника был выполнен тщательный анализ режимов работы фильтров, который подтвердил сделанное предположение о сути протекающих в загрузке процессов.

В период, когда в толще песчаной загрузки не накопилось существенного количества железобактерий, а на ее поверхности отсутствует слой биологически активной загрузки (биомассы), преимущественную роль играет химическое окисление железа, при этом:

- концентрация железа по глубине загрузки снижается медленно;

- содержание аммонийных солей снижается незначительно;

- концентрация растворенного кислорода в фильтрате высокая (не менее 5 мг/л);

- эффективность работы загрузки значительно возрастает к концу фильтроцикла;

- даже при малых скоростях фильтрования содержание железа в фильтрате превышает допустимую норму.

По мере накопления биомассы на поверхности песчаной загрузки фильтра роль биологических процессов возрастает, при этом:

- содержание железа в фильтрате снижается до следов;

- накопление нитрифицирующих бактерий приводит к нитрификации части аммонийного азота;

- развитие биологических процессов приводит к большому расходу кислорода и снижению его содержания в фильтрате;

- эффективность удаления железа практически не меняется в течение фильтроцикла.

При накоплении достаточного слоя биомассы все процессы происходят в нем. Песок играет роль поддерживающего слоя для биомассы.

Высокая эффективность работы фильтров обеспечивается наличием хотя бы небольших доз растворенного кислорода в фильтрате. В отдельные периоды растворенный кислород снижался до десятых долей мг/дм³, однако это не привело к заметному снижению эффективности работы фильтров.

Биомасса, состоящая из железобактерий и соединений железа, представляет собой гранулы размером до 5 мм, по форме близкие к шару. В центре каждой гранулы имеется твердая инертная частица размером от сотых долей мм до 1 мм. Плотность биомассы ниже плотности песка, поэтому при промывке фильтра она не смешивается с песком и остается на его поверхности.

Железобактерии способны чрезвычайно плотно прикрепляться к любой поверхности и, размножаясь, образовывать на этой поверхности бактериальную пленку. Очевидно, первоначально они закрепляются на песчинках, содержащихся в исходной воде (скважины водозабора «Окунево» пескуют). Таким образом формируются мелкие гранулы, которые при промывке остаются на поверхности биомассы. Высокая концентрация двухвалентного железа и растворенного кислорода в воде, поступающей в верхний слой загрузки, приводит к интенсивному росту гранул. В связи с гидравлической классификацией загрузки при промывке гранулы по мере увеличения их размера опускаются в нижние слои биомассы, до которых двухвалентное железо не доходит и, следовательно, рост гранул прекращается. Таким образом ограничивается размер гранул и стабилизируется высота слоя биомассе. Исследования показали, что высота слоя биомассы определяется содержанием двухвалентного железа в воде и скоростью фильтрования. При изъятии части биомассы из фильтра высота слоя постепенно восстанавливается.

Из сути процесса ясно, что наибольший эффект может быть получен при поступлении в биомассу воды с максимальной долей двухвалентного железа. Очевидно, это может быть достигнуто сокращением интервала времени между аэрацией воды и входом ее в загрузку. Этому противоречат нормы СНиПа, требующие поддерживать высоту воды над поверхностью загрузки не менее 2 метров. Исследования показали, что при слое воды, равном 2 метрам, доля трехвалентного железа в момент входа в загрузку достигает 37%, в то время, когда в исходной воде его содержание не превышает 5%. Окисленное железо задерживается поверхностью загрузки и ее верхними слоями, что приводит к быстрой их кольматации и резкому сокращению фильтроцикла.

Было решено перевести фильтры на работу с переменным уровнем воды в нем, что было реализовано с помощью разработанного нами поплавководроссельного регулятора с корректором начального открытия дросселя. Регулятор после промывки фильтра поддерживает минимальный уровень воды над загрузкой (20-30 см), достаточный для преодоления небольших потерь напора в промытой загрузке. В процессе работы фильтра регулятором поддерживается минимальный уровень, необходимый для преодоления возрастающих потерь напора и предотвращения образования вакуума в загрузке.

Перевод фильтров на работу с переменным уровнем воды позволил в 3-4 раза увеличить длительность фильтроцикла и во столько же раз сократились затраты воды на промывку.

4. Исследования на модельном фильтре

На модельном фильтре выполнялись исследования, которые по очевидным причинам не могли быть выполнены на производственном. Целью исследований явилось:

проверка эффективности работы биомассы после длительного ее хранения вне фильтра;

проверка работы биомассы с минимальным поддерживающим слоем песка;

3) проверка влияния перерывов в работе на качество очистки.

Модельный фильтр диаметром 114,6 мм был загружен следующим образом:

1-ый слой высотой 100 мм из песка крупностью 1,5-2 мм, верх которого выше дренажного колпачка на 50мм. Слой обеспечивает равномерное распределение промывной воды и является поддерживающим для биомассы;

2-ой слой высотой 500 мм - биомасса, взятая из производственного фильтра.

Вода на модельный фильтр подавалась из приемной камеры. Качество воды в период проведения исследований (около 1 года) менялось мало и характеризовалось следующими средними показателями:

железо общее- 8,4 мг/дм³

железо трехвалентное - 0,35 мг/дм³

аммоний солевой- 3,2 мг/дм³

растворенный кислород - 6,4 мг/дм³

После аэрации при изливе в модельный фильтр содержание кислорода повышалось до 8,5 мг/дм³;

Фильтр промывался очищенной водой, не содержащей хлор, с интенсивностью 23,75 мг/дм² в течение 4-5 минут.

Работа модельного фильтра в течение месяца показала, что слой биомассы высотой 500 мм обеспечивает надежную очистку воды от железа при скорости фильтрования до 10 м/ч. В течение всего периода содержание железа в фильтрате не превышало 0,1 мг/дм³.

Удовлетворительные результаты (содержание железа в санитарной норме) обеспечивалось и при увеличении скорости фильтрования до 16,86 м/ч.

Содержание растворенного кислорода в фильтрате снижалось до 1 мг/дм³ и менее, что свидетельствует о протекании других биологических процессов, в частности, нитрификации. Это подтверждается и снижением содержания солей аммония с 3,2 до 2,1 мг/дм³. По этой же причине увеличивается содержание железа в фильтрате, а растворенный кислород падает до нуля при резком снижении скорости фильтрования до 1-2 м/ч.

Перерывы в работе модельного фильтра устраивались на время от нескольких часов до 2-х месяцев. Установлено, что кратковременные перерывы (до суток) не снижают эффективности работы. Длительные перерывы в работе фильтра существенно сказываются на режиме его дальнейшей работы. Например, после двухмесячного перерыва и запуска фильтра в работу без промывки содержание железа в течение 13 часов составляло от 8 до 18 мг/дм³ при полном отсутствии растворенного кислорода в фильтрате. Все железо присутствовало в двухвалентной форме. При появлении кислорода в фильтрате содержание железа в нем резко снижалось до обычных значений.

Предварительная промывка обеспечивала получение качественного фильтрата сразу же после запуска фильтра в работу

К концу исследований высота слоя биомассы в модельном фильтре увеличилась с 500 до 765 мм.

Замена биомассы в фильтре на хранившуюся в полиэтиленовом мешке в течение более 4-х месяцев не привела к снижению эффективности его работы.

Выводы и заключение

Результаты проведенных исследований позволяют однозначно сделать следующие выводы:

Интенсивность окисления железа в условиях биологических процессов несравненно выше интенсивности химического окисления, что позволяет вести процесс при высоких скоростях фильтрования, которые ограничиваются практически только гидравлическим сопротивлением загрузки.

Развивающиеся сопутствующие биологические процессы в загрузке фильтров могут приводить к большому потреблению растворенного кислорода, в результате его концентрация может снижаться до нуля.

Анаэробные условия в загрузке часто возникают при резком и значительном снижении скорости фильтрования и всегда - при выводе фильтра из работы на длительное время.

При наличии в загрузке анаэробных зон в них протекают окислительно-восстановительные процессы, которые приводят к восстановлению трехвалентного железа в двухвалентное.

При промывке фильтров водой со значительным содержанием хлора биологические процессы подавляются и эффективность работы железобактерий снижается.

Технологические схемы и конструкции открытых фильтров и других сооружений станций обезжелезивания, рассчитанных на очистку подземной воды от железа фильтрованием с упрощенной аэрацией, не позволяют в полной мере реализовать преимущества биологического метода. В частности, для биологического метода необходима значительно меньшая высота фильтра и при переводе традиционных фильтров на биологический метод приходится излишнюю высоту заполнять дорогостоящим фильтрующим материалов (чаще всего песком крупностью 1-2 мм), который играет лишь роль поддерживающих слоев для биомассы.

6. Применение напорных фильтров позволяет получать максимальный эффект от биологического метода, особенно при очистке воды с большим содержанием аммонийных солей и высокой окисляемостью. Это объясняется тем, что в напорных фильтрах можно добиваться большого насыщения воды кислородом, так как его растворимость пропорциональна давлению. Кроме этого, напорные фильтры позволяют в течение всего фильтроцикла работать при небольшом слое воды над биомассой.

7. Биомассу для загрузки новых фильтров можно выращивать в работающих производственных фильтрах.

Правильный выбор стратегии развития предприятия, введение инноваций, с использованием научно-экспериментальных данных позволяет в области технологических процессов очистки воды от железа осуществить перевод ныне действующих водоочистных станций на биологический метод деферризации железа. Такой перевод позволяет увеличивать их производительность при улучшении качества очистки. Строительство новых станций, рассчитанных на биологический метод обезжелезивания, позволяет существенно снижать их стоимость.

Совершенствование технологии биологической очистки воды от железа, с целью интенсификации процесса и разработка эффективных сооружений в настоящее время требует проведения дальнейших исследований.

Список литературы

Патент Республики Беларусь. Способ обезжелезивания подземных вод Седлуха СП.

Зотова Е.Ф., Асс Г.Ю. Очистка воды от железа, марганца и сероводорода - М.: Стройиздат, 1975. 183 с.

Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод - М.: «Высшая школа», 1987. 478 с.

Карюхина Т.А., Чурбанова И.Н. Химия воды и микробиология - М.: Стройиздат, 1974.224 с.

5Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды - Киев: «Наукова думка», 1980. 564 с.

6 Технические записки по проблемам воды: Пер. с англ. В 2-х т. К. Бараке, Ж. Бебен, Ж. Бернар и др.;Под ред. ТА Карюхиной, И.Н. Чурбановой - М.: Стройиздат, 1983. 1064 с.

7 СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети сооружения - М.: Стройиздат, 1985. 134 с.

8 Конажевский Ю.А. Менеджмент и управление - М.: 2000.

9 Большаков А. Менеджмент. Краткий курс. - Спб, 2000.

10 Балабанов И.Т. Риск-менеджмент. - М.: Финансы и статистика, 1996.

11 Менеджмент. Современный российский менеджмент. Учебник. - М: 1999.

12 Менеджмент. Учебное пособие. Под редакцией В.И. Подлесных - Спб: Бизнес-пресса, 2002 - 472с.

13 Круглова Н.Ю. Стратегический менеджмент. Учебник. - М: 2003.

14 Менеджмент. Учебное пособие. Под редакцией Ж.В.Прокофьевой. - М.: 2000.

15 Иванов Г.И. Инвестиционный менеджмент. Учебник. - Р/наДону.: 2001.

16 Кубишкин Н.И. Основы менеджмента. - М.: 1999, 2001.

17 Вода и экология. Научно-практический журнал. №5(41) 2000.

18 Вода и экология. Научно-практический журнал. №1(33) 2001.

19 СанПиН 2.1.4.1074 - 01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

Размещено на Allbest.ru

...