Розвиток наукових і практичних засад інтенсифікації роботи споруд для флотаційної та біологічної очистки стічних вод м’ясопереробних підприємств

При попередній очистці стічних м'ясокомбінатів у відстійниках-флотаторах ефективність вилучення завислих речовин і жирів становить відповідно 35,5-85,8 і 65,6-87,8 %, а при очистці стічних вод забійних цехів птахофабрик - 76,8-95,7 і 76,8-93,0 %. Середні залишкові концентрації завислих речовин і жирів при цьому не перевищують відповідно 246 і 74 мг/дм3. Одночасно флотаційна очистка забезпечує зниження ХПК стічних вод на 39,5-76,0 % (у середньому на 57,8 %), БПК5 - на 43,7-63,8 % (52,8 %), БПКповн - на 41,8-74,2 % (53,3 %). Оскільки концентрації завислих речовин добре корелюють із концентраціями інших забруднень, то лінійні залежності, подібні до зображеної на рисунку 2, були експериментально отримані і для жирів, БПКповн, БПК5 і ХПК, що дає можливість визначити їх значення в очищених стічних водах за їх початковими концентраціями.

Ефективна попередня очистка стічних вод у відстійниках-флотаторах дозволяє здійснити повну біологічну очистку стічних вод в аеротенках-відстійниках. Встановлено, що граничне навантаження на активний мул за БПКповн, за якого досягаються показники повної біологічної очистки стічних вод, становить 260 мг/(гдобу). За навантажень на активний мул за БПКповн менших від 500 мг/(гдобу), ефективність біологічної очистки становить 92-99 %, а при більших навантаженнях - зменшується до 80-98 %.

Залежність мулового індексу від навантаження на активний мул за БПКповн (рис. 6) має чіткий характер і нагадує відому аналогічну залежність для міських стічних вод, однак при цьому не спостерігається „спухання” активного мулу в діапазоні навантажень 500-1300 мг/(гдобу). При збільшенні навантаження за БПКповн вище 400 і зменшення нижче 150 мг/(гдобу) муловий індекс зростає, не перевищуючи при цьому значення 131 см3/г, що свідчить про його задовільні седиментаційні властивості. Збільшення концентрації активного мулу в зоні аерації при цьому не призводить до значного збільшення його виносу із вторинних відстійників. Так, наприклад, при збільшенні концентрації активного мулу в зоні аерації аеротенків-відстійників Ніжинського м'ясокомбінату до 7,1 г/дм3, що забезпечувало зростання окислювальної потужності за БПКповн до 6850 г/(м3добу), винос активного мулу із вторинних відстійників не перевищував 229 мг/дм3, що відповідало вимогам до скиду очищених стічних вод у міську каналізацію.

Виконані розрахунки матеріальних балансів сполук азоту підтвердили правильність теоретичних передбачень і розрахунків, щодо можливості здійснення симультанної нітрифікації-денітрифікації в аеротенках-відстійниках підвищеної гідравлічної висоти. Було встановлено, що в досліджуваних аеротенках-відстійниках шляхом біологічної нітрифікації-денітрифікації видаляється 22,0-71,0 % від початкового вмісту азоту амонійних солей при загальному зменшенні його концентрацій на 92,4- 98,1%. При цьому середні залишкові концентрації амонійного азоту в біологічно очищених стічних водах цих підприємств знаходилися в межах 1-14,2, мг/дм3. У перерахунку на 1 м3 об'єму, видалення азоту амонійних солей за рахунок нітрифікації-денітрифікації збільшувалося із зростанням навантаження на активний мул від 5,1 г/(м3добу) для низьконавантажених аеротенків-відстійників м'ясопереробного комплексу „Росана”, до 90,8 г/(м3добу) - для високонавантажуваних аеротенків Ніжинського м'ясокомбінату. Отримані значення середніх швидкостей нітрифікації (0,16-3,94 мг NH4-N/(ггод)) і денітрифікації (0,65-3,28 мг NO3-N/(ггод)) є співставними із відповідними швидкостями, які досягаються при застосуванні в аеротенках переривчастої аерації або влаштуванні у них окремих аноксидних і аеробних зон.

Для математичного моделювання процесу біологічної очистки стічних вод у виробничих умовах використовували модель Еккенфельдера, яка найточніше описує експериментальні дані:

де - концентрації забруднень в стічних водах, які надходять на біологічну очистку, мг О2/дм3;

- концентрації забруднень в біологічно очищених стічних водах, мг О2/дм3;

- концентрація беззольної речовини активного мулу, г/дм3;

- тривалість аерації стічних вод в аеротенку, год;

- константа Еккенфельдера, дм3/(ггод).

Графічна інтерпретація експериментальних даних показала, що значення константи збільшуються при ефективностях біологічної очистки понад 60-70 % і можуть бути визначені за формулою :

де - ефективність біологічної очистки, частка одиниці;

і - емпіричні коефіцієнти (табл. 1).

Доочистка біологічно очищених стічних вод на фільтрах із плаваючим пінополістирольним завантаженням із швидкістю фільтрування 4,1-7,0 м/год забезпечує зменшення ХПК стічних вод на 33 %, БПКповн - на 44 %, концентрацій завислих речовин - на 77 %, амонійного азоту - на 10 %, нітритного та нітратного азоту - на 33 і 18 %. Попередня обробка стічних вод сульфатом алюмінію збільшує ефективність доочистки до 45 % - за ХПК, до 58 % - за БПКповн, а за початкової концентрації фосфатів не більше 28 мг/дм3 дозволяє повністю видалити їх із стічних вод.

Таблиця 1 Значення коефіцієнтів і

Кількість осаду, що утворюється у відстійниках-флотаторах, становить 1-4 % витрати очищуваних стічних вод. Вологість осаду складає 91,4-97,3 %, зольність - 20,2-35,5 %, питомий опір фільтрації - 98-784.1010 см/г. Середня добова кількість утворюваного флотошламу становить 1,7-2,5 % витрати очищуваних стічних вод для м'ясокомбінатів і 0,8-1 % - для птахофабрик. Вологість флотошламу знаходиться в межах 83,9-94,1 %, а зольність становить 11,7-16,7 %. Вміст ефіророзчинних речовин у флотошламі становить 21,6-29,4 % маси сухої речовини, що вказує на доцільність його утилізації в цехах технічних фабрикатів для отримання м'ясо-кісткової муки або технічного жиру 3-го сорту.

Під час досліджень процесу механічного зневоднення осаду на центрифугах ОГШ-501У-01, які виконувалися на Чернігівському м'ясокомбінаті „Ритм”, встановлено, що основні технологічні параметри слід приймати наступними: швидкість обертання ротора - 3000 об/хв., радіус зливання фугату - 200 мм; годинна продуктивність центрифуги - 7-10 м3/год. При цьому вологість кеку становить у середньому 80 %.

Виробничі дослідження технології очистки стічних вод підтвердили можливість досягнення показників якості очистки стічних вод МПП, що відповідають вимогам до їх скиду в міські каналізації або у природні водойми (табл. 2 і 3).

У сьомому розділі здійснена техніко-економічна оцінка розроблених технологічних схем очистки стічних вод МПП. Наведені рекомендації із їх впровадження у виробництво, які можуть застосовуватись при проектуванні нових і реконструкції діючих очисних споруд МПП будь-якого типу і продуктивності при скиданні очищених стічних вод як у міські каналізації, так і у відкриті водойми.

Таблиця 2 Результати попередньої очистки стічних вод Чернігівського м'ясокомбінату „Ритм”

Таблиця 3 Результати глибокої очистки стічних вод м'ясопереробного комплексу “Росана”

Зокрема, при проектуванні відстійників-флотаторів основні технологічні параметри приймають наступними: тривалість перебування стічних вод у зоні відстоювання - 25 хв.; швидкість висхідного руху стічних вод у зоні відстоювання - 1,2 мм/с; гідравлічне навантаження на поверхню зони флотації - 4-8 м3/(м2год); тривалість перебування у зоні флотації суміші стічних вод і робочої рідини - 40 хв.; тиск насичення у напірному баку - 0,32-0,45 МПа; швидкість руху рідини в зоні відділення повітря - 2-6 мм/с. Тиск, тривалість насичення і коефіцієнт рециркуляції робочої рідини уточнюються за залежністю (13) між початковою концентрацією завислих речовин і питомою витратою повітря.

При відомому дисперсному складі забруднень стічних вод ефективність очистки стічних вод, очищених у відстійнику-флотаторі діаметром 7,2 м, може бути визначена на основі функції його пофракційної ефективності. Пофракційний склад забруднень стічних вод при цьому визначається за розробленою методикою оптичного мікроскопування. Показники якості стічних вод, очищених у відстійниках-флотаторах, за завислими речовинами, жирами, БПКповн, БПК5 і ХПК рекомендується визначати за отриманими формулами у залежності від їх початкових концентрацій.

Аеротенки для біологічної очистки стічних вод розраховуються за ефектом у частках одиниці, визначеним за БПКповн. При одноступінчастій очистці ефект очистки визначається за БПКповн стічних вод, яка дозволена до скиду в міську каналізацію. При двоступінчастій очистці БПКповн стічних вод після аеротенків першого ступеня приймається в межах 200-300 мг О2/дм3. Розрахункову тривалість аерації стічних вод в одноступінчастих аеротенках і в аеротенках першого ступеня, які працюють за двоступінчастою схемою, слід визначати за формулами (14), (15) і таблицею 1. При розрахунку аеротенків другого ступеня швидкість окислення забруднень за БПКповн рекомендується приймати рівною 5,1 мг/(ггод).

При визначенні кількості кисню, необхідного для здійснення процесу біологічної очистки стічних вод, слід додатково враховувати його витрату на нітрифікацію амонійного азоту. Приріст мулу в аеротенках належить визначати за формулою (60) СНиП 2.04.03-85. Розрахунок площі зони відстоювання аеротенків-відстійників слід здійснювати за СНиП 2.04.03-85 (пп. 6.161-6.162) при значеннях мулового індексу 90-110 см3/г.

Для доочистки біологічно очищених стічних вод доцільно застосовувати фільтри із плаваючим пінополістирольним завантаженням з низхідним рухом рідини. Загальна висота завантаження із діаметром гранул пінополістиролу від 0,5-1 до 8-12 мм має становити 1,2 м. При необхідності додаткового зменшення концентрацій забруднень може бути застосована обробка коагулянтами стічних вод перед надходженням на фільтри із плаваючим завантаженням.

Зневоднення осаду з відстійників-флотаторів доцільно здійснювати на центрифугах типу ОГШ. Для врахування додаткового збільшення навантаження на очисні споруди вміст сухої речовини у фугаті слід приймати рівним 1,7-2,8 г/дм3, а БПКповн фугату - 3,2-3,5 г О2/дм3.

Впровадження розроблених споруд і технологічних схем дозволяє суттєво зменшити капітальні та експлуатаційні витрати на очистку стічних вод МПП. Техніко-економічна оцінка розробленого варіанту попередньої флотаційно-біологічної очистки стічних вод м'ясокомбінату із витратою

750 м3/добу за чистим дисконтованим доходом показала, що при собівартості очистки 6,44 грн./м3 він є інвестиційно привабливим. Чистий економічний ефект від впровадження розробленої технологічної схеми глибокої очистки стічних вод забійного цеху птахофабрики із витратою 272 м3/добу, визначений на основі величини запобіжної екологічної шкоди, становить 526 тис. грн./рік.

Загальні висновки

1. У дисертаційній роботі проведено теоретичне узагальнення та нове розв'язання важливої науково-прикладної проблеми удосконалення методів, способів і технічних засобів очистки стічних вод м'ясопереробних підприємств (МПП) шляхом інтенсифікації роботи споруд для флотаційної та біологічної очистки, що дозволило розвинути наукові засади і створити на цій основі ефективні технічні засоби попередньої (перед скидом стічних вод у міську каналізацію) і глибокої (перед скидом у відкриті водойми) очистки висококонцентрованих жировмісних стічних вод, які забезпечують скорочення витрат на будівництво, реконструкцію і експлуатацію очисних споруд та захист водойм від забруднення.

2. Встановлено визначальний вплив технологічних процесів м'ясопереробного виробництва на склад і властивості утворюваних стічних вод. У зв'язку із цим підприємства м'ясопереробної промисловості можуть бути поділені на чотири групи із різними рівнями забруднення стічних вод: старі підприємства, які працюють за повним технологічним циклом переробки м'яса, субпродуктів і конфіскатів; старі підприємства, які працюють з частковою переробкою субпродуктів і без переробки конфіскатів; нові підприємства із сучасними технологіями м'ясопереробки; забійні цехи птахофабрик. Виконані експериментальні дослідження показали, що концентрації забруднень стічних вод МПП, які відносяться до першої і другої групи, дещо менші, а третьої групи - значно менші від існуючих нормативних значень. Натомість концентрації забруднень стічних вод забійних цехів птахофабрик значно перевищують нормативні значення для птахокомбінатів і визначаються, головним чином, питомою нормою водовідведення у розрахунку на одного птаха.

3. Методом оптичного мікроскопування вперше експериментально досліджено дисперсний склад частинок забруднень стічних вод діючих вітчизняних МПП, визначені медіанні діаметри частинок і логарифми їх середньоквадратичного відхилення. Отримані кореляційні залежності між показниками забруднень стічних вод, а також їх імовірнісні характеристики.

3. На основі аналізу існуючих правил приймання виробничих стічних вод у міські каналізації 22 населених пунктів різних регіонів України і проектів ГДС ряду діючих підприємств сформульовано узагальнені вимоги щодо ефективності очистки і обґрунтовано раціональний склад споруд для очистки стічних вод МПП при їх скиданні як у міські каналізації, так і у відкриті водойми.

4. На основі уявлень про імовірнісно-статистичний характер флотаційного процесу теоретично обґрунтована і експериментально підтверджена залежність між ефективністю флотаційної очистки і початковим розподілом розмірів частинок забруднень стічних вод, на основі якої отримана лінійна залежність між кількістю завислих речовин, що надходять у флотаційну камеру, і кількістю завислих речовин, знятій у ній, що дозволило отримати практично цінні залежності між основними технологічними параметрами флотаційної очистки, а саме, початковими і кінцевими концентраціями завислих речовин, ефективністю флотаційної очистки, навантаженням на поверхню флотаційної камери за сухою речовиною і гідравлічним навантаженням.

5. У виробничих умовах досліджена ефективність роботи відстійників-флотаторів вертикального типу із короткотривалим відстоюванням стічних вод і сумісним висхідним рухом бульбашок повітря і частинок забруднень у зоні флотації. Визначено, що це дало змогу: - збільшити загальну ефективність вилучення зависі за рахунок попереднього осадження більших частинок, які погано флотуються; - забезпечити максимально ефективний контакт зависі із бульбашками повітря при флотації; - спростити процес видалення шламу і осаду за рахунок влаштування конічного дна і відносно малої площі круглих у плані відстійників-флотаторів. Встановлені характеристики пофракційної ефективності флотаційних камер, а також визначальні залежності, а саме між початковою концентрацією завислих речовин і питомою витратою повітря при флотації, навантаження на поверхню зони флотації за сухою речовиною і залишковими концентраціями завислих речовин і жирів, що дозволило внести зміни в методику розрахунку флотаційних камер і розробити ефективніші схеми їх використання в системах очистки стічних вод м'ясопереробних підприємств.

6. Обґрунтовані конструкції комбінованих аеротенків-відстійників підвищеної гідравлічної висоти (6-10 м) із поверхневою струминною аерацією похиленими струминами, що дозволило збільшити у них дозу мулу і підвищити їх окислювальну потужність, а також а також забезпечити ефективне видалення амонійного азоту шляхом симультанної нітрифікації-денітрифікації за рахунок створення аеробних умов у верхній і аноксидних умов - у нижній частині зони аерації.

7. Досліджено характер впливу навантаження на активний мул на ефективність біологічної очистки і значення мулового індексу, встановлені граничне навантаження на активний мул, за якого досягаються показники повної біологічної очистки, а також можливість здійснення нітрифікації амонійного азоту при неповній біологічній очистці стічних вод. Отримали подальший розвиток уявлення про залежність константи швидкості біохімічного окислення забруднень від ефективності очистки, вперше отримані аналітичні формули для її визначення, а на їх основі - запропоновані рівняння для інженерного розрахунку аеротенків, практична точність яких підтверджена в результаті дослідження роботи побудованих очисних споруд МПП.

8. Встановлено, що фільтрування біологічно очищених стічних вод через плаваюче пінополістирольне завантаження (при необхідності - із попередньою обробкою реагентами) дозволяє забезпечити необхідний ступінь глибокої доочистки стічних вод. У результаті виконання виробничих досліджень встановлено, що осади, які утворюються при очистці стічних вод МПП, можуть ефективно зневоднюватись на центрифугах типу ОГШ.

9. Проведені теоретичні та експериментальні дослідження дозволили розробити науково-технічні рекомендації щодо створення на МПП різного типу систем очистки стічних вод, які можуть застосовуватися при будівництві нових, так і реконструкції діючих очисних споруд, призначених як для попередньої (перед скидом у міську каналізацію), так і для глибокої очистки стічних вод (перед скидом у відкриті водойми). На основі запропонованої раціональної концепції просторово-функціонального комбінування споруд для флотаційної, двоступеневої біологічної очистки і доочистки стічних вод розроблені компактні металеві очисні споруди заводського виготовлення, що дозволило до мінімуму скоротити довжину комунікацій між окремими спорудами і займану ними площу, а також значно зменшити терміни будівництва очисних споруд.

10. Впровадження розроблених споруд і технологічних схем дозволяє суттєво зменшити капітальні та експлуатаційні витрати на очистку стічних вод МПП. Техніко-економічна оцінка розробленого варіанту попередньої флотаційно-біологічної очистки стічних вод м'ясокомбінату із витратою

750 м3/добу за чистим дисконтованим доходом показала, що при собівартості очистки 6,44 грн./м3 він є інвестиційно привабливим. Чистий економічний ефект від впровадження розробленої технологічної схеми глибокої очистки стічних вод забійного цеху птахофабрики із витратою 272 м3/добу, визначений на основі величини запобіжної екологічної шкоди, становить 526 тис. грн./рік.

11. Отримані результати наукових і проектно-конструкторських розробок протягом 1996-2010 років використані при будівництві або реконструкції 13 діючих підприємств м'ясопереробної галузі продуктивністю від 80 до 2400 м3/добу, а також впроваджені в проекти ще 9 підприємств, які знаходяться на різних стадіях реалізації.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Статті у наукових фахових виданнях

1. Ковальчук В. А. Реконструкція очисних споруд м'ясокомбінату

/ В. А. Ковальчук // Актуальні проблеми водного господарства: Зб. наук. праць. - Том 2. - Рівне: УДУВГ, 1997. - С. 33-35.

2. Ковальчук В. А. Дослідження складу стічних вод м'ясокомбінату

/ В. А. Ковальчук, О. С. Євтушина // Вісник РДТУ: Зб. наук. праць. - Вип. 2,

ч. 2. - Рівне, 1999. - С. 87-90. (Автором узагальнені результати досліджень складу стічних вод).

3. Ковальчук В. А. Технологія очистки стічних вод м'ясокомбінатів

/ В. А. Ковальчук // Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво: Зб. наук. праць. - Спецвипуск. - Рівне, 1999. - С. 262-266.

4. Ковальчук В. А. Реконструкція очисних споруд Ніжинського м'ясокомбінату / В. А. Ковальчук // Вісник РДТУ: Зб. наук. праць. - Вип. 1 (3). - Рівне, 2000. - С. 143-148.

5. Ковальчук В. А. Дослідження ефективності флотаційної очистки стічних вод Чернігівського м'ясокомбінату „Ритм” / В. А. Ковальчук // Вісник РДТУ: Зб. наук. праць. - Вип. 2. - Рівне, 2000. - С. 112-116.

6. Ковальчук В. А. Впровадження технології очистки стічних вод м'ясокомбінатів / В. А. Ковальчук // Вісник РДТУ: Зб. наук. праць. - Вип. 4(6). - Рівне, 2000. - С. 133-139.

7. Ковальчук В. А. Споруди для очистки стічних вод м'ясокомбінатів

/ В. А. Ковальчук // Вісник УДУВГП: Зб. наук. праць. - Вип. 5 (18), ч. 4.

- Рівне, 2002. - С. 74-80.

8. Ковальчук В. А. Очистка стічних вод / В. А. Ковальчук. - Рівне: Рівненська друкарня, 2002. - 622 с.

9. Ковальчук В. А. Дослідження процесу реагентної доочистки стічних вод м'ясопереробних підприємств / В. А. Ковальчук // Гідромеліорація і гідротехнічне будівництво: Зб. наук. праць. - Вип. 28. - Рівне, УДУВГП, 2003. - С. 77-82.

10. Ковальчук В. А. Очистка стічних вод м'ясопереробного комплексу „Росана” / В. А. Ковальчук // Вісник УДУВГП: Зб. наук. праць. - Вип. 1 (25).

- Рівне, 2004. - С. 119-124.

11. Ковальчук В. А. Засади реконструкції споруд попередньої очистки стічних вод м'ясокомбінатів / В. А. Ковальчук // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць. - Вип. 11. - Рівне: НУВГП, 2004. - С. 367-373.

12. Ковальчук В. А. Спливання флотокомплексів при напірній флотації стічних вод м'ясопереробних підприємств / В. А. Ковальчук // Вісник НУВГП: Зб. наук. праць. - Вип. 3 (27). - Рівне, 2004. - С. 251- 257.

13. Ковальчук В. А. Дослідження процесів нітрифікації-денітрифікації амонійного азоту в стічних водах м'ясокомбінату / В. А. Ковальчук // Гідромеліорація і гідротехнічне будівництво: Зб. наук. праць. - Вип. 29. - Рівне: НУВГП, 2005. - С. 127-132.

14. Ковальчук В. А. Реконструкція споруд попередньої очистки стічних вод Білоцерківського м'ясокомбінату „Поліс” / В. А. Ковальчук // Гідромеліорація і гідротехнічне будівництво: Зб. наук. праць. - Вип. 32. - Рівне: НУВГП, 2007. - С. 159-165.

15. Ковальчук В. А. Комплексна технологія очистки стічних вод м'ясопереробної промисловості / В. А. Ковальчук // Вісник НУВГП: Зб. наук. праць. - Вип. 4 (40). - Рівне, 2007. - С. 474-481.

16. Ковальчук В. А. Імовірнісно-статистичний підхід при дослідженні флотаційної очистки стічних вод / В. А. Ковальчук // Вісник НУВГП: Зб. наук. праць. - Вип. 1 (41). - Рівне, 2008. - С. 232-239.

17. Ковальчук В. А. Дослідження дисперсного складу забруднень стічних вод м'ясопереробних підприємств / В. А. Ковальчук // Вісник НУВГП: Зб. наук. праць. - Вип. 2 (42). - Рівне, 2008. - С. 290-297.

18. Ковальчук В. А. Принципи і технологічні основи інтенсифікації процесів флотаційно-біологічної очистки стічних вод м'ясопереробних підприємств / В. А. Ковальчук // Науковий вісник будівництва. - Вип. 49.

- Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2008. - С. 80-86.

19. Ковальчук В. А. Біологічна очистка стічних вод м'ясопереробних підприємств / В. А. Ковальчук // Гідромеліорація і гідротехнічне будівництво: Зб. наук. праць. - Вип. 33. - Рівне: НУВГП, 2008. - С. 143-149.

20. Ковальчук В. А. До питання про можливість осадження активного мулу в зоні аерації аеротенків-відстійників підвищеної гідравлічної висоти

/ В. А. Ковальчук // Вісник НУВГП: Зб. наук. праць. - Вип. 1 (45). - Рівне, 2009. - С. 116-121.

21. Ковальчук В. А. Завдання і методи інтенсифікації роботи споруд для фізико-хімічної і біологічної очистки стічних вод м'ясопереробних підприємств / В. А. Ковальчук // Вісник НУВГП: Зб. наук. праць. - Вип. 3 (47), ч. 2. - Рівне, 2009. - С. 200-206.

22. Ковальчук В. А. Дослідження процесів нітрифікації-денітрифікації в аеротенках-відстійниках підвищеної гідравлічної висоти / В. А. Ковальчук // Гідромеліорація і гідротехнічне будівництво: Зб. наук. праць. - Вип. 34. - Рівне: НУВГП, 2009. - С. 199-206.

23. Ковальчук В. А. Біотехнологія очистки стічних вод підприємств харчової промисловості / В. А. Ковальчук, О. В. Ковальчук, В. І. Самелюк // Коммунальное хозяйство городов: науч.- техн. сб. - К.: Техніка, 2010. -

Вып. 93. - С. 182-187. - (Серия «Технические науки и архитектура»). (Автором наведені результати очистки стічних вод м'ясопереробних підприємств).

24. Ковальчук В. А. Високопродуктивні біоокислювачі в системах очистки стічних вод підприємств м'ясної та молочної промисловості

/ В. А. Ковальчук // Науковий вісник будівництва. - Вип. 60. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2010. - С. 247-251.

Тези доповідей

1. Сіньов О. П. Реконструкція споруд попередньої очистки стічних вод м'ясокомбінатів / О. П. Сіньов, В. А. Ковальчук // Тези доп. наук.-техн. конф., присвяченої 70-річчю УІІВГ. - Рівне: УІІВГ, 1992. - С. 39-40. (Автором проаналізовано роботу очисних споруд, розроблені рекомендації з їхньої реконструкції).

2. Ковальчук В. А. Очистка стічних вод м'ясопереробних підприємств

/ В. А. Ковальчук // Труди міжнар. наук.-практ. конф. „Сучасні проблеми охорони довкілля, раціонального використання водних ресурсів та очистки природних і стічних вод” (14-17 квітня 2003 р., м. Миргород). - К.: Знання, 2003. - С. 61-63.

3. Ковальчук В. А. Сооружения для очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий / В. А. Ковальчук // Сб. материалов 6-го Междунар. Конгресса „Вода: экология и технология” - „ЭКВАТЕК-2004” (Россия, Москва 1-4 июня 2004 г.). - С. 744-745.

4. Ковальчук В. А. Очистка сточных вод пищевых предприятий

/ В. А. Ковальчук // Материалы Первого междунар. симпозиума „Водное и коммунальное хозяйство Украины - пути решения проблем” (28-29 сентября 2004 г., г. Ровно). - Ровно: НУВХП, 2005. - С. 10-28.

5. Ковальчук В. А. Сучасна технологія очистки стічних вод м'ясопереробних підприємств / В. А. Ковальчук // Труди міжнар. наук.-практ. конф. „Сучасні проблеми охорони довкілля, раціонального використання водних ресурсів, очистки природних і стічних вод” (23-27 квітня 2007 р.,

м. Миргород). - К.: Знання, 2007. - С. 77-80.

6. Ковальчук В. А. Эффективная технология очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий / В. А. Ковальчук // Зб. доп. Міжнародного конгресу „ЕТЕВК-2007”. - Ялта, 23-25 травня 2007 р. - С. 285-288.

7. Ковальчук В. А. Очистка сточных вод пищевых предприятий

/ В. А. Ковальчук // Сотрудничество для решения проблемы отходов: Матер.

IV междунар. конф., (Харьков, 31 января - 1 февраля 2007 г.). - Х.: ЭкоИнформ, 2007. - С. 248-252.

8. Ковальчук В. А. Особливості проектування споруд для очистки стічних вод м'ясопереробної промисловості / В. А. Ковальчук // Труди міжнар. наук.-практ. конф. „Сучасні проблеми охорони довкілля, раціонального використання водних ресурсів, очистки природних і стічних вод” (14-18 квітня 2008 р.,

м. Миргород). - К.: Знання, 2008. - С. 39-42.

9. Ковальчук В. А. Предварительная очистка сточных вод убойного цеха

/ В. А. Ковальчук // Сотрудничество для решения проблемы отходов: Матер.

V Междунар. конф., (Харьков, 2-3 апреля 2008 г.). - Х.: ЭкоИнформ, 2008.

- С. 249-250.

10. Ковальчук В. А. Очистка стічних вод забійних цехів птахофабрик

/ В. А. Ковальчук // Матер. наук.-практ. конф. „Вода і Довкілля” VI Міжнар. Водного Форуму “AQUA UKRAINE - 2008” (7-10 жовтня 2008 р.). - К.: Міжнар. виставковий центр, 2008. - С. 175-176.

11. Ковальчук В. А. Компактные сооружения для глубокой очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий / В. А. Ковальчук // Сотрудничество для решения проблемы отходов: Матер. VІ Междунар. конф., (Харьков 8-9 апреля 2009 г.). - Х.: ЭкоИнформ, 2009.- С. 203-205.

12. Ковальчук В. А. Інтенсифікація роботи очисних споруд забійних цехів птахофабрик / В. А. Ковальчук // Матер. наук.-практ. конф. „Вода і Довкілля” VII Міжнародного Водного Форуму “AQUA UKRAINE - 2009” (10-13 жовтня 2009 р.). - К.: Міжнар. виставковий центр, 2009. - С. 198-200.

13. Ковальчук В. А. Очистка сточных вод мясоперерабатывающих предприятий нового типа / В. А. Ковальчук // Зб. доп. Міжнародного конгресу „ЕТЕВК-2009”. - Ялта, 1-5 червня 2009 р. - С. 259-261.

14. Ковальчук В. А. Технология и сооружения для очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности / В. А. Ковальчук, А. В. Ковальчук // Зб. тез доп. наук.-практичної конф. з міжнар. участю „Вода в харчовій промисловості”, (Одеса, 24-25 березня 2010 р.). - Одеса: ОНАХТ, 2010. - С. 73-74. (Автором здійснений аналіз застосування технологій та споруд для очистки стічних вод м'ясопереробних підприємств).

Анотація

Ковальчук В.А. Розвиток наукових і практичних засад інтенсифікації роботи споруд для флотаційної та біологічної очистки стічних вод м'ясопереробних підприємств. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.04 - водопостачання, каналізація. - Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, 2011.

Дисертацію присвячено розвитку наукових і практичних засад інтенсифікації роботи споруд для флотаційної та біологічної очистки стічних вод м'ясопереробних підприємств, який передбачає обґрунтування систем попередньої і глибокої їх очистки, орієнтованих на скорочення витрат на будівництво, реконструкцію і експлуатацію очисних споруд, зменшення забруднення природних водойм стічними водами на основі застосування імовірносно-статистичного підходу із врахуванням дисперсного складу забруднень при розгляді процесу флотації та обґрунтування підвищення ефективності роботи аеротенків-відстійників із забезпеченням у них симультанної нітрифікації-денітрифікації за рахунок збільшення гідравлічної висоти зони аерації.

На основі встановленої залежності між ефективністю флотаційної очистки і початковим розподілом розмірів частинок забруднень, отримані практично цінні залежності між основними технологічними параметрами процесу. Обґрунтована доцільність застосування круглих у плані флотаційних камер вертикального типу із попереднім вилученням більших частинок короткотривалим відстоюванням, а також круглих у плані аеротенків-відстійників підвищеної гідравлічної висоти із поверхневою струминною аерацією. Встановлені характерні особливості процесу біологічної очистки стічних вод м'ясопереробних підприємств, що пройшли попередню флотаційну очистку, отримані емпіричні формули для визначення значення константи швидкості біохімічного окислення забруднень стічних вод. Розроблені компактні металеві очисні споруди заводського виготовлення.

Ключові слова: стічні води м'ясопереробних підприємств, очисні споруди, інтенсифікація, відстійник-флотатор, аеротенк-відстійник підвищеної гідравлічної висоти, симультанна нітрифікація-денітрифікація

Аннотация

Ковальчук В.А. Развитие научных и практических основ интенсификации работы сооружений для флотационной и биологической очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.04 - водоснабжение, канализация. - Национальный университет водного хозяйства и природопользования, Ровно, 2011.

Диссертация посвящена развитию научных и практических основ интенсификации работы сооружений для флотационной и биологической очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий, предусматривающих обоснование систем предварительной и глубокой их очистки, ориентированных на сокращение затрат на строительство, реконструкцию и эксплуатацию очистных сооружений, уменьшения загрязнения природных водоемов сточными водами.

На основе теоретического анализа влияния производственных технологических процессов на загрязнение образующихся сточных вод, экспериментального исследования состава и свойств сточных вод действующих мясоперерабатывающих предприятий осуществлена ??их классификация по уровням загрязнения сточных вод, получены корреляционные зависимости между показателями загрязнений, а также их вероятностные характеристики.

На основе представлений о вероятностно-статистическом характере флотационного процесса теоретически обоснована и экспериментально подтверждена зависимость эффективности флотационной очистки от начального распределения размеров частиц загрязнений сточных вод, получена линейная зависимость между количеством взвешенных веществ, поступающих во флотационную камеру, и количеством взвешенных веществ, снятом в ней. Это позволило получить практически ценные зависимости между основными технологическими параметрами процесса флотационной очистки, а именно, начальными и конечными концентрациями взвешенных веществ, эффективностью флотационной очистки, нагрузкой на поверхность флотационной камеры по сухому веществу и гидравлической нагрузкой. Методом оптического микроскопирования экспериментально исследован дисперсный состав частиц загрязнений сточных вод действующих мясоперерабатывающих предприятий разного типа, определены медианные диаметры частиц и логарифмы их среднеквадратического отклонения. Предложены круглые в плане отстойники-флотаторы вертикального типа с предварительным удалением крупных частиц кратковременным отстаиванием и совместимым восходящим движением пузырьков воздуха и частиц загрязнений, что позволило увеличить общую эффективность извлечения взвешенных веществ, жиров и других загрязнений, а также упростить процесс удаления шлама и осадка. Экспериментально установлена ??зависимость между начальной концентрацией взвешенных веществ и удельным расходом воздуха на флотацию, определены характеристики пофракционной эффективности флотационных камер и внесены изменения в методику их расчета.

Для биологической очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий предложены круглые в плане аэротенки-отстойники повышенной гидравлической высоты (6-10 м) с поверхностной струйной аэрацией наклонными струями, что позволяет: - повысить окислительную мощность за счет увеличения концентрации активного ила в зоне аэрации и эффективного разделения иловой смеси при повышенной высоте зоны отстаивания;

- обеспечить эффективное удаление аммонийного азота путем симультанной нитрификации-денитрификации за счет создания аэробных условий в верхней и аноксидных условий - в нижней части зоны аэрации. Установлены характерные особенности процесса биологической очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий, прошедших предварительную флотационную очистку: зависимость илового индекса и эффективности очистки от нагрузки на активный ил; предельная нагрузка на активный ил для осуществления полной биологической очистки сточных вод. Получены эмпирические формулы для определения значений константы скорости биохимического окисления загрязнений сточных вод мясоперерабатывающих предприятий, в которых учтено экспериментально установленное увеличение значений константы скорости при эффективности биологической очистки более 60-70%.

Исследованы процессы доочистки биологически очищенных сточных вод на фильтрах с плавающей пенополистирольной загрузкой и механического обезвоживания образующихся осадков на центрифугах типа ОГШ.

Сформулированы новые подходы в пространственно-функциональном комбинировании сооружений для флотационной, двухступенчатой??биологической очистки и доочистки сточных вод, что позволило на их основе разработать компактные металлические очистные сооружения заводского изготовления. Выполнена проверка разработанных сооружений и технологических схем предварительной и глубокой очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий в производственных условиях.

Ключевые слова: сточные воды мясоперерабатывающих предприятий, очистные сооружения, интенсификация, отстойник-флотатор, аэротенк-отстойник повышенной гидравлической высоты, симультанная нитрификация-денитрификация

Annotation

Kovalchuk V.A. The development of scientific and practical grounds for intensification of wastewater flotation and biological treatment facilities at meat processing plants. - Manuscript.

The dissertation to obtain a scientific degree of doctor of technical sciences on speciality 05.23.04 - water supply, sewage - the National university of water management and natural resources use, Rivne 2011.

The dissertation is devoted to the elaboration of scientific and practical grounds for the intensification of wastewater flotation and biological treatment facilities at meat processing plants. This intensification implies the feasibility evaluation of preliminary and deep treatment systems oriented at cut down of expenditures for building, reconstruction and maintenance of purification facilities, at lesser contamination of natural basins by wastewater due to probabilistic-statistical approach together with consideration of pollutions dispersive content in a flotation process and substantiation of high efficiency of aeration tanks-settlers operation due to a simultaneous nitrification-denitrification by means of increase of aeration zone hydraulic height.

On the basis of the discovered dependence between flotation purification efficiency and preliminary of pollution particles sizes distribution, the practically valuable dependences between process main technological rates were obtained. The appropriateness of use of round- in-plane flotation vertical chambers with larger particles preliminary removal by means of short-term sedimentation and use of round-in-plane aeration tanks-settlers of increased hydraulic height with jet aeration was substantiated. Distinctive peculiarities of biological treatment of meat processing plants wastewaters after flotation purification were specified; empirical formulas for definition of a constant rate of wastewater pollution biochemical oxidation were received. Compact metal factory-made wastewater treatment plants were designed.

Key words: wastewater of meat processing plants, purification facilities, intensification, a settler-flotator, a aeration tanks-settlers of increased hydraulic height, a simultaneous nitrification-denitrification.

Размещено на Allbest.ru