Способы снижения выбросов дурнопахнущих веществ от очистных сооружений

В настоящее время невозможно представить себе город без системы канализации, которая существенно повышает комфорт жителей населенных пунктов, а также значительно упрощает их жизнь. Однако увеличение численности населения в городах привело к интенсивному застраиванию территорий, в т.ч. вблизи санитарно-защитных зон городских очистных сооружений, что в свою очередь привело к жалобам и недовольству местных жителей по поводу неприятного запаха, причиной которого являются источники, находящиеся на территории очистных сооружений.

Целью данной работы является обзор литературных источников по настоящей проблеме, а также выбор оптимальных методов по устранению дурнопахнущих выбросов (ДПВ) от городских очистных сооружений на основании оценки и анализа существующих технологий.

Результаты исследования

Для сбора хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, их очистки от различных загрязняющих примесей, обеззараживания и обезвреживания в условиях муниципальных образований применяют комплекс специальных сооружений, называемых очистными сооружениями. Как правило, работа таких комплексов сопровождается выбросами дурнопахнущих веществ, а именно аммиака, меркаптанов, сероводорода, аминов и пр., которые являются результатами анаэробного разложения органических веществ. Помимо отталкивающего запаха, упомянутые газы вызывают коррозию материала конструкций [1, с. 205].

Главными источниками неприятных запахов являются, как правило, такие источники, как приемная камера, песколовки, отстойники (преимущественно первичные), усреднительные резервуары, илоуплотнители. [2, c. 96; 3, с. 3].

Самым распространенным в мире способом предотвращения попадания в атмосферу дурнопахнущих веществ является установка перекрытия на источник выброса, улавливание загрязнённого воздуха с помощью вытяжек и вентиляционного оборудования и последующая его очистка [4, с. 56; 5 с. 56].

На рисунке приведен пример перекрытия отстойника.

Рис. Перекрытый первичный отстойник ЛОС [6]

По видам очистки выбросов от загрязняющих веществ методы можно разделить на следующие категории.

Химические методы очистки

Для адсорбционного метода очистки выбросов от загрязняющих веществ чаще всего используют гранулированный активированный уголь, который после применения не регенерируется, а подвергается сжиганию. Кроме угля могут также использоваться природные или синтетические цеолиты, зола, полимеры, керамические материалы и др., то есть материалы, обладающие высокой сорбционной способностью.

Несмотря на высокую эффективность удаления загрязняющих веществ из газовоздушной смеси, концентрация загрязнителей на выходе из адсорбера может быть далека от нормативных значений. При очистке высококонцентрированных потоков воздуха, адсорбционная очистка становится дорогостоящей. В таком случае адсорбцию используют на втором этапе очистке воздуха от загрязнителей, а на первом этапе применяют химические скрубберы.

Отличительной чертой метода является то, что процесс очистки происходит в несколько этапов:

1. Создание давления газа, поступающего в адсорбер;
2. Образование чистых компонентов при высоком давлении адсорбции;
3. Сброс давления;
4. Продувка инертным газом [7, c. 51].

Данный способ получил широкое распространение, поскольку позволяет удалять достаточно широкий спектр загрязнителей, как органического, так и неорганического происхождения. Кроме того, существуют различные импрегнирующие добавки, увеличивающие способность углей адсорбировать загрязнители. Универсальных добавок не существует, поэтому определенные импрегнанты направлены на удаление конкретных веществ: аммиака, сероводорода и пр. газов [8, c. 32, 9, с. 25].

Абсорбционный метод основан на поглощении газообразных веществ в жидком растворителе. Значительными недостатками такого метода являются образование загрязненных сточных вод, массивность конструкции оборудования, а также необходимость в большом количестве поглотителей загрязнителей [1, c. 206].

Физико-химические и физические методы очистки

Проведение реакции окисления сульфидов до серы и сульфатов в электролизере является электрохимическим методом очистки выбросов. Однако проведение окисления в электролизере может быть затруднено ввиду сложного химического состава сточных вод [1, c. 206]. Другим направлением технологии удаления дурнопахнущих веществ является фотоокисление при обработке воздуха ультрафиолетовым излучением (100–300 нм), которое разрушает молекулы дурнопахнущих веществ и генерирует атомарный кислород, озон и другие активные частицы, что приводит к окислению сероводорода и летучих органических соединений в газовой фазе. Основными преимуществами данного способа по сравнению с электрохимическими методами являются отсутствие электродов в реакторе, независимость работы ультрафиолетовых ламп от состава дурнопахнущих веществ, простота эксплуатации и замены расходуемых элементов (ламп). Отдельно следует отметить, что электрохимические методы с повышением влажности работают хуже, а для метода обработки УФ-излучением эффективность повышается, т. к. чем выше влажность, тем больше активных радикалов OH образуется в воздухе. В случае очистных сооружений сточных вод влажность обрабатываемого воздуха составляет около 90 %, поэтому метод обработки УФ-излучением существенно эффективнее и надежнее, чем плазменные методы. Основным недостатком данного способа, а также любого электрохимического метода, является необходимость большого запаса по мощности для предотвращения проскоков при пиковых нагрузках, возникающих при эксплуатации [8, c. 32].

Биологические методы

Биологические методы очистки воздуха основаны на способности микроорганизмов, образующих биологически активную пленку на поверхности твердого пористого носителя, извлекать из проходящего сквозь этот носитель воздуха примеси летучих веществ (органических или неорганической природы). Такой метод является наиболее предпочтительным в условиях работы канализационных очистных сооружений [1, c. 208].

Авторы в своей работе [1] утверждают, что биологический метод очистки сточных вод отличается следующими преимуществами:

• отсутствие образования отходов, требующих специальной обработки;
• биомасса подвергается компостированию вместе с фильтрующим материалом;
• низкие объем инвестиций и эксплуатационные расходы (по сравнению с физико-химическими методами);
• возможность орошения фильтрующего слоя очищенными сточными водами.

Для нейтрализации запаха от неорганизованных источников (иловые карты, шламонакопители) применяются технологии, суть которых состоит в распылении в воздухе водного раствора с растительными эфирными маслами, которые уничтожают неприятных запах. Такой метод достаточно эффективен, но при условии отсутствия ветра и регулярного распыления. [9, c. 234].

В таблице приведены основные недостатки и преимущества перечисленных методов.

Таблица

Сравнительная характеристика методов [10]

Заключение

К сожалению, проблема выбросов дурнопахнущих веществ от очистных сооружений стала широко обсуждаться только в последние годы. В связи с увеличением численности населения, особенно в городах, этот вопрос с каждым годом встает все острее. Для очистки выбросов и нейтрализации запахов было разработано достаточно методов, но наилучшим образом зарекомендовали себя химические методы (в частности адсорбционный метод) ввиду дешевизны адсорбентов и высокой эффективности метода.

1. Технологии очистки воды «Техновод-2017»: материалы X – Юбилейной междунар. науч.-практ. конф., Астрахань, 5-6 октября 2017 г. / отв. ред. Л.Н. Фесенко.  Новочеркасск: Изд-во Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т. (НПИ) имени М.И. Платова, 2017 г.
2. Китиков В.О., Рожко С.Н., Бурко В.А. Снижение выбросов загрязняющих веществ сооружений механической очистки, формирующих неприятных запах // Передовые технологии в системах водоотведения населенных мест : материалы Международной научно-практической конференции, Минск, 12-13 февраля 2020 г. - Минск : БГТУ, 2020. – С. 96-100.
3. Свицков С.В. Очистные сооружения как источник запах: причины, характеристики и методы борьбы // Водоснабжение и санитарная техника. 2016 г. N 7, с. 3-8.
4. Курятников Е.А., Эль А.М. Уникальная конструкция перекрытия отстойников на очистных сооружениях г. Москвы // Водоснабжение и санитарная техника. 201 N 8. с. 56–61
5. Карагеоргос П., Латос М., Лазаридис М., Калогеракис Н. [Karageorgos P., Latos M., Lazaridis M., Kalogerakis] Устранение неприятных запахов от городских очистных сооружений канализации / пер. с англ. Ж. Барановская. М.: Перспектива XXI век, 2018.
6. Устранение специфических запахов на объектах канализации [Электронный ресурс] // Сайт Мосводоканала. URL: https://www.mosvodokanal.ru/ (дата обращения: 203.2023).
7. Системы обработки (обращения) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности: справочник ИТС 47-201 Москва, 2017 г. 114 с.
8. Стукалина Ю.Н., Боронина Л.В., Давыдова Е.В., Мурзаева Э.К., Лукичева И.В. Обеспечение экологической безопасности на объектах коммунального хозяйства // Инженерно-строительный вестник Прикаспия : научно-технический журнал. 2020. N 3. C. 31–34.
9. Современные тенденции в развитии водоснабжения и водоотведения: материалы междунар. конф., посвящ. 145-летию УП «Минскводоканал». Минск, 13-14 февраля 2019 г. Минск: Изд-во Белорус. гос. ун-т., 2019 г.
10. Авдосьева М.В., Харламова М.Д. Способы сокращения и нейтрализации газо-воздушных выбросов городских бытовых сточных вод объектов Курьяновских очистных сооружений (Москва) // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2013.