Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

ГНУ "Институт порошковой металлургии"


ВНИМАНИЕ!!!
Получайте анонсы будущих номеров, будьте в курсе акций и предложений редакции!

ПОДПИШИТЕСЬ НА НАШУ РАССЫЛКУ

Реклама на портале коммунальной грамотности населения

Скупой платит пятикратно 

История отечественных аэраторов для очистных сооружений, разработанных ГНУ «Институт порошковой металлургии», началась не случайно… 

Известно, что существуют определенные проблемы очистки питьевой и сточных вод. Для решения некоторых из них предложено насыщение очищаемой жидкости газом путем аэрации через пористые порошковые материалы (ППМ) из различных металлов. Это наиболее эффективный метод интенсификации массообменных процессов в химических технологиях, процессах биохимической очистки сточных вод, тонкой очистки и обеззараживания сточной и питьевой воды, технической воды производств высоких технологий.

Важными факторами, определяющими технико-экономические параметры данного метода, явились, в первую очередь, количество, размеры и скорость генерирования пузырьков газа в жидкости, стоимость аэраторов на единицу объема сооружения (жидкости в нем), общее количество нагнетаемого газа, его удельный расход, а также межремонтный ресурс и общий срок службы аэраторов.

В 80-е годы ХХ века на ПО «Минскводоканал» была смонтирована самая передовая на то время и одна из первых в СССР французская система озонирования питьевой воды. Пористые керамические элементы, которые создавали поток пузырьков, образующих большую поверхность раздела газа и жидкости, были немецкого производства.

Эти элементы служили несколько лет (как правило, 2 – 3 года), после чего их требовалось менять. Уже к 1984 году на «Минскводоканале» импортные пористые керамические трубы, вследствие зарастания пор и механического разрушения, вышли из строя.

Все бы ничего, но цена вопроса была слишком велика. Каждый импортный аэратор стоил около 120 инвалютных рублей, что было эквивалентно приблизительно 200 долларам США). И таких аэраторов требовалось несколько сотен.

Столичное руководство, оценив ситуацию, обратилось в Институт порошковой металлургии с убедительной просьбой решить проблему, поскольку у института уже был к тому времени опыт в разработке и применении пористых проницаемых материалов из порошков металлов и керамики.

Начальник лаборатории процессов
и оборудования фильтрации и сепарации
Сергей БЕДЕНКОПолучилось у сотрудников научного учреждения не сразу.

— Пока научились прессовать и спекать пористые диски из порошка титана, — говорит начальник лаборатории процессов и оборудования фильтрации и сепарации Сергей БЕДЕНКО, — ушло полтора года. Еще около полугода — на то, чтобы освоить разработку в промышленном производстве. И это при том, что действенную помощь в новом деле институту оказывали и специалисты ПО «Минскводоканал», в частности Анатолий ЖЕРНОКЛЕВ, начальник очистной водопроводной станции, и коллектив специалистов лаборатории во главе с профессором Леонидом Пилиневичем.

Забегая вперед, скажем, что первые отечественные аэраторы безотказно проработали до замены более 15 лет.

Очистные сооружения — крупный потребитель электроэнергии. В целом по Беларуси ее расход составляет примерно 150 млн КВт.ч/год, при этом до 75 % энергии расходуется именно на аэрацию сточных вод. КПД применяемых систем аэрации составляет 5 – 10 %, что и обуславливает высокий удельный вес потребления электроэнергии.

Один из наиболее экономичных и распространенных методов очистки сточных вод — биохимический, а наиболее эффективным методом получения обеззараженной и биологически чистой питьевой воды является озонирование. Важным элементом системы биохимической очистки стоков и озонирования питьевой воды, от которого в решающей мере зависят эксплуатационные характеристики системы в целом, служит диспергатор озоно-воздушной смеси. В качестве последних, как правило, применялись трубчатые аэраторы, которые, помимо прочего, имели и такой недостаток, как использование для генерации пузырьков заданного размера лишь верхней части поверхности трубы. Не случайно в последнее время более широкое внедрение находят дисковые аэраторы, которые обеспечивают равномерное распределение потока газовой смеси по площади диска.

Основные преимущества титановых пористых аэраторов перед аналогами:

высокая надежность работы и длительный срок эксплуатации (до 15 – 20 лет) без ремонтов и замены; многократная регенерируемость (может быть проведена промывкой в 10 %-ом растворе соляной кислоты в течение двух часов, а затем, после промывки водой, — нейтрализацией в 10 %-ом растворе щелочи в течение трех часов); меньшее гидравлическое сопротивление и больший коэффициент использования кислорода, что позволяет на 15 – 20 % уменьшить подачу газа, одновременно снизив потребляемую мощность компрессора и энергозатраты; слабый бактерицидный эффект, подобный действию ионов серебра, что позволяет пористому титановому аэратору длительное время сопротивляться биообрастанию и продлевает тем самым срок его службы.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования по определению химического состава материала и оптимальной поровой структуры пористого элемента аэратора показали: наиболее эффективный пористый элемент — с размерами пор 90 – 120 мкм, изготовленный из порошка титана. Такие размеры пор значительно меньше, чем у обычных трубчатых керамических либо полимерных аэраторов.

Таким образом, за счет заметно большего срока службы титановых аэраторов по сравнению с широко распространенными полимерными трубчатыми (Д67 х 750 мм), стоимость которых, безусловно, меньше, но в разы меньше и срок службы, за счет увеличения в несколько раз межремонтных периодов в целом достигается значительный ресурсосберегающий и экологический эффект.

Кроме того, для обеспечения необходимого количества нагнетаемого газа на один аэротенк площадь поверхности керамических или полимерных трубчатых аэраторов должна быть не менее, чем в 5 раз больше площади аналогичных титановых дисковых. В частности, только на ПО «Минсководоканал» использование пористых аэраторов из губчатого порошка титана позволило уменьшить на 14 – 17 % дозу озона и подачу озоно-воздушной смеси при сохранении параметров очистки питьевой воды, снизить почти на 40 % среднюю потребляемую воздуходувками мощность.

Стоит также отметить, что технология порошковой металлургии позволяет получать аэраторы с заданными размерами пор, а следовательно, и управлять процессом биологической очистки.

В Институте порошковой металлургии освоены технологии получения дисковых аэраторов диаметром от 30 до 280 мм, а также с неоднородной поровой структурой в направлении потока газа. Такие аэраторы обладают еще более высокой производительностью, чем аэраторы с однородной поровой структурой.

Отличные результаты дисковые аэраторы, произведенные институтом порошковой металлургии, показали на ПО «Водоканал» в Красноярске, где аэраторы ПА-2 были применены на очистных сооружениях канализации левого берега города в двухкоридорном аэротенке-вытеснителе (102 x 20 x 5,4 м) вместо эрлифтов. Аэраторы установлены в шахматном порядке, система распределения воздуха — полиэтиленовые трубы, закрепленные в днище в виде гребенки.

Новая аэрационная система, запущенная в октябре 1996 года, показала, что она позволяет при концентрации растворенного кислорода в воде 6,5 – 8,5 мг/л улучшить качественный состав активного ила, увеличить глубину окисления органических веществ и скорость осаждения активного ила во втором отстойнике.

До 50 % сократился расход воздуха, подаваемого ранее в аэротенк через эрлифты. Годовой экономический эффект составил 1,205 млрд российских рублей.

Еще ранее (в 1995 г.) на очистных сооружениях правого берега Красноярска в аэротенке-смесителе (168 x 36 x 9 м) была смонтирована аэрационная система из пористых титановых труб (Д 120 мм, L 600 мм, удельный расход воздуха — 30 – 40 м3/час).

По сравнению с пористыми керамическими трубами также улучшились все характеристики по активному илу.

Однако эта система оказалась дороже системы с дисковыми аэраторами ПА-2, что обусловлено большей потребностью в монтажных элементах и большим расходом воздуха, вызванным необходимостью подачи его для поддержания активного ила во взвешенном состоянии.

Таким образом, многолетний опыт эксплуатации дисковых аэраторов из порошка титана показал их решающие технические и экономические преимущества перед аэраторами из других материалов или другой конструкции.

За последние 25 лет пористые аэраторы из титана были изготовлены и поставлены для очистных сооружений ОАО «Новокуйбышевский НПЗ», Невиномысского ПО «АЗОТ», КУП «Мосводоканал», Кемеровского анилинокрасочного завода, (Россия); ПО «Ивано-Франковскводоканал» и ОАО «Ивано-Франковский завод тонкого органического синтеза» (Украина); Усть-Каменогорского цементного завода (Казахстан) и др. В настоящий момент Институт выполняет контракт с ГОУП «Мурманскводоканал» по поставке пористых аэраторов из титана для аэрации сточных вод в аэротенках с использованием активного ила. В этом списке, к сожалению, белорусских предприятий, применяющих на своих очистных сооружениях титановые аэраторы, слишком мало, всего два. Кроме Минска, трубчатые пористые аэраторы из порошка титана используются уже почти 30 лет на очистных сооружениях ОАО «Новополоцкий НПЗ».

Пора понять: скупой (в случае выбора полимерных аэраторов) платит даже не дважды, а много больше.

 

Олег ВЛАДИМИРОВ

Фото автора