Проект по аэрации  вод на реке Доммел с помощью вихревых аэраторов Flowmixer

Часть 1.

Перейти ко второй части доклада

 

Сокращения

СОСВ      станция очистки сточных вод

ЗПУ         засушливые погодные условия

ДПУ        дождливые погодные условия

ПК           подача кислорода

БДВ        буферная емкость для дождевой воды

АПВ        аэрация поверхностных вод

РДВС      Kader Richtlijn Water (на голландском), Рамочная директива по водной среде

УРРВ      Управление в режиме реального времени

 

Краткий обзор

Компания Pathema BVв течение многих лет принимает активное участие в развитии технологий вихревой обработки в продовольственном секторе. Во время работы с данной новой технологией были обнаружены несколько новых вариантов ее использования, что положило начало испытаниям в области аэрации воды в бассейне. После получения положительного результата, объем испытаний был расширен до бассейна большего объема. Получив результаты и запросив в местном муниципалитете разрешение на изучение возможностей новых технологий аэрации воды, в муниципалитете Эйндховена был начат проект в сотрудничестве с местным Управлением водного хозяйства (р. Доммел), в том числе на проведение испытаний в местной реке Доммел.

Целью испытания было исследование эффективности данной технологии в отношении предотвращения ситуаций чрезвычайно резкого снижения кислорода после сильных дождей. После сильных дождей происходит перелив вод из канализационной системы, и это приводит к резкому снижению кислорода, что может негативно повлиять на водную фауну и флору.

Причиной испытания новой вихревой технологии является наличие у нее нескольких преимуществ по сравнению с существующими методиками. Для того чтобы доказать наличие этих преимуществ, были разработаны условия проведения испытаний на реке Доммел, после чего были проведены обширные испытания. Результаты этих испытаний описаны в данном отчете.

 

В работе принимали участие:

  • Компания Pathema BV, Нидерланды
  • Муниципалитет Эйндховена, Нидерланды
  • Управление водного хозяйства(р. Доммел), Нидерланды
  • Технический университет Эйндховена, Нидерланды
  • Компания Watreco AB, Швеция

В ходе испытаний было получено множество результатов, которые доказывают целесообразность применения данной технологии. Данные результаты были использованы для увеличения размера и оптимизации модульной установки, работающей на основе вихревой технологии, а также для аэрации воды в мелких реках.

 

Введение

С давнего времени аэраторы используются для улучшения качества воды разных типов. Существуют десятки типов воды в зависимости от конкретных требований. В данном отчете представлены испытания аэратора нового типа. Испытания проводились в Эйндховене, Нидерланды.

Станция очистки сточных вод (СОСВ) в Эйндховене является крупнейшим объектом в области очистки сточных вод на реке Доммел и значительно влияет на качество воды в реке Доммел. Таким образом, сточные воды при засушливых погодных условиях (ЗПУ) летом составляют около 50% потока в реке Доммел, который увеличивается до примерно на 90% при продолжительных ливнях с поступлением ливневых сточных вод (ДПУ).

Кроме того, примерно 10 раз в год сточные воды всех муниципалитетов, расположенных вдоль реки Доммел, переливаются в реку. В результате концентрация кислорода в реке Доммел становится чрезвычайно низкой, что отрицательно сказывается на окружающей среде. Такое падение содержания кислорода вредно для растений и животных, живущих в реке Доммел. Управление водного хозяйства реки Доммел и город Эйндховен принимают различные меры, направленные против падений содержания кислорода, например, улучшение строения потока, стимулирование разделения дождевой воды и внедрение управления в режиме реального времени (УРРВ) в системе отведения сточных вод. Это уменьшит дефицит кислорода, но проблема не решитсядо конца. На границах города Эйндховена и прилегающих деревень были построены специальные сооружения,а такжебыла отделена асфальтированная поверхность, чтобы уменьшить загрязнение поверхностных вод.

Для достижения целевых показателей состояния окружающей среды, установленных Рамочной директивой по водной среде (РДВС), требуется, чтобы падение содержания кислорода было полностью устранено. В предыдущем проекте под названием Kallisto был сделан вывод о том, что аэрация поверхностных вод является наиболее экономически эффективной и единственной по-настоящему целесообразной мерой.

В Нидерландах и Управлении водного хозяйства реки Доммел не хватает достаточных знаний об аэрации поверхностных вод (АПВ). Существуют примеры успешного применения данной новой технологии за рубежом (включая Париж и Берлин).

В Управлении водного хозяйства реки Доммел и городе Эйндховен хотели больше узнать о новых технологиях в рамках пилотного проекта. Это являлось подготовкой к строительству более крупной промышленной станции.

Поручение о проведении предварительного исследования было дано правительством Эйндховена. Реализация предварительного исследования осуществлялась Управлением водного хозяйства реки Доммел и компанией Pathema под руководством муниципалитета Эйндховена. Опытная станция была арендована у компании Pathema.

Цель

В рамках проекта в сотрудничестве с муниципалитетом Эйндховена и Управлением водного хозяйства (р. Доммел) было проведено крупномасштабное испытание системы Airinvader (полной системы аэрации, включающей вихревые аэраторы и органы управления). Цель испытания заключалась в проверке возможности применения нового типа аэраторов (вихревых аэраторов) для небольших рек в городах. Такие небольшие реки могут страдать от недостатка кислорода после сильных дождей или при попадании большого количества бескислородной воды в реки со станций очистки сточных вод.

Второй целью данного исследования было получение лучшего представления о потреблении энергии при использовании данной конкретной технологии аэрации. Кроме того, будет проведено изучение экологического воздействия данной методики на окружающую среду реки.

 

Предмет исследования

-Каким является повышение кислорода в засушливых погодных условиях (условия ЗПУ)?

-Каким является повышение кислорода в дождливых погодных условиях (условия ДПУ)?

-Происходит ли загрязнение в вихревых аэраторах и как это влияет на перенос кислорода в реку Доммел?

-Каков результат накопления загрязнений в корпусах при работе вихревых аэраторов?

-Каковы экологические последствия аэрации?

-Как можно оптимизировать нынешнюю систему?



 

Требования по программе

Перед установкой требований к пилотному проекту был составлен список требований, предъявляемых к программе. Цель аэрации состоит в том, чтобы избежать падения уровня кислорода ниже определенного минимального значения. Если значения падают ниже минимальных, можно ожидать, что будет нанесен ущерб экологической системе, произойдет, например, гибель рыб и растений.

Таблица 1-1 Требования по насыщению кислородом, измерения выполнялись на расстоянии шести метров до станции при температуре воды 25°C на определенном участке испытаний.

Необходимое повышение

уровня кислорода при переливе вод в течение последующих часов и дней

Уровень кислородаКрайне низкий

[O2] перед аэратором à

[O2] после точки аэрации

Низкий

[O2] перед аэраторомà

[O2] после точки аэрации

Почти корректный

[O2] перед аэратором à[O2] после точки аэрации

Высокое значение перелива(5 м3/с) при уровне воды 2,5 м[мг/л]0 à0,7 (альфа 0,6)1 à1,7 (альфа 0,65)4 à4,5 (альфа 0,8)
Низкое значение перелива (2 м3/с) при уровне воды 1,8 м[мг/л]0 à1,4 (альфа 0,6)1 à2,3 (альфа 0,65)4 à4,9 (альфа 0,8)

Для достижения требований в отношении повышения насыщения кислородом необходима подача кислорода (ПК) в объеме примерно 24 кгO2/ч.

Материалы и методика

Местоположение

Испытания экспериментальной установки аэрации проводятся по ряду причин. Типичные причины, например, состоят в том, что новая инновационная технология аэрации требует меньше места и менее чувствительна к загрязнениям. Также она менее чувствительна к повреждениям.

Место испытаний для экспериментальной установки было выбрано рядом со станцией очистки сточных вод Эйндховена. Такой выбор обоснован возможностью использовать средства (персонал и оборудование) очистных сооружений. На Рисунке 2-1 место проведения испытаний обозначено красным кружком.

Вид на станцию очистки сточных вод и сточную канаву

Рисунок 2-1 Вид на станцию очистки сточных вод и сточную канаву.

2.2         Установка для аэрации

Установка в модульном исполнении под названием Airinvader производства компании Pathema BV осуществляет проходившую испытания вихревую систему аэрации. Корпус аэрационного оборудования выполнен из нержавеющей стали. Верхняя плита представляет собой мелкую стальную решетку (перфорированная стальную плиту).

В общей сложности установка состоит из 10 инновационных вихревых аэраторов, защищенных патентом (см. рисунок 2-2), под названием Flowmixers S2. Смесители потоков производятся компанией Watreco, Швеция. Вода реки Доммел выкачивается двумя насосами (один насос 7,5 кВт и насос 11,25 кВт). Внутри вихревых аэраторов речная вода смешивается с воздухом. Теоретическое описание работы вихревого аэратора очень сложное и объяснение ее в данном отчете не проводится.

 

Вид на вихревые аэраторы изнутри установки

Рисунок 2-2 Вид на вихревые аэраторы изнутри установки

 

Необходимое количество воздуха поступает в установку через полую трубку, расположенную в береговой части очистных сооружений и через воздушные шланги к вихревым аэраторам. Обычно воздух перемещается снаружи внутрь аэраторов в результате созданного вакуума, который в свою очередь возникает в результате потока воды внутри вихрей. На более позднем этапе вспомогательный вентилятор размещается на берегу, чтобы активно подавать воздух в вихревые аэраторы. Вспомогательный вентилятор может генерировать максимальный поток воздуха 813 м3/ч. Мощность составляет 2,2 кВт. На рисунке 2-3 демонстрируется внешний вид вентилятора.

 

Вспомогательный вентилятор
На рисунке 2-4 представлено оборудование вихревой аэрации, расположенное на реке Доммел.Рисунок 2-3 Вспомогательный вентилятор

 

Размещение установки вихревой аэрации на реке Доммел

Рисунок 2-4 Размещение установки вихревой аэрации на реке Доммел

2.3         Условия проведения испытаний на реке Доммел

Для измерения количества кислорода в реке Доммел были установлены дополнительные датчики, расположенные вверх и вниз по течению. Один измеритель расположен вверх по течению (в дополнение к уже используемым), а другой измеритель расположен вниз по течению. Расстояние до центра установки вихревой аэрации в обоих случаях составляет примерно 5 метров. Приборами для измерения содержания кислорода являются измерители LDO (Люминесцентный растворенный кислород) марки Hach Lange. Схема расположения представлена на рисунке 2-5.

 

Вид на условия проведения измерений «экспериментальная станция аэрации» на реке Доммел

Рисунок 2-5 Вид на условия проведения измерений «экспериментальная станция аэрации» на реке Доммел

Измеритель кислорода расположен вверх по течению у пирса и показан под номером 1. В данном отчете датчик кислорода в этой точке имеет название «пирс». Измеритель кислорода, расположенныйвниз по течению, присоединяется к стальной проволоке, которая протянута через реку Доммел. Измерители кислорода можно легко проверить и почистить. Измеритель кислорода, расположенный вниз по течению (номер 2), находится примерно в четырех метрах от берега с размещенной там станцией по очистке сточных вод. В данном отчете датчик кислорода в этом месте имеет название «берег».

Помимо концентрации кислорода в воде вверх и вниз по течению, интерес представляют также следующие параметры: расход, перелив водыиз канализационной системы (есть/нет), температура и осадки.

Расход воды в реке Доммел в месте испытательного участка рассчитывается путем сложения двух значений расходов от расходомеров, расположенных вверх по течению реки. Это расходомер 0091: ADM Tongelreep Eindhoven и 0124: ADM Genneper Watermill. Показания обоих расходомеров регистрируются каждые 10 минут.

Для измерения уровня воды используется датчик уровня воды, расположенный в том же месте, что и датчик кислорода вверх по течению («пирс»), но он прикреплен к пирсу, а не размещен в середине речного потока подобно датчику кислорода. Это место известно под обозначением 0073: оно называется станцией по очистке сточных вод города Эйндховен.

Количество осадков измеряется на станции по очистке сточных вод. Данные об осадках используются для дождливых погодных условий. Обзор датчиков и периодичность регистрации их показаний представлены в Таблице 2-1.

 

Таблица 2-1 overzicht sensoren en logging

МестоположениеПараметрОбозначениеМаркаРегистрация
Вверх по течениюПоток  10 мин.
Вверх по течениюПоток  10 мин.
Вверх по течениюО2«Steiger»/«Пирс»LDO Hach Lange1 мин.
Вниз по течениюО2«Oever»/«Берег 2»LDO Hach Lange1 мин.
Уровень водым+NAP  10 мин.


2.4         Проведение полевых испытаний

Полевые испытания разделены на четыре этапа:

  • Этап 1: Как вихревая аэрация работает без вентилятора?
  • Этап 2: Как вихревая аэрация работает со вспомогательным вентилятором в засушливых погодных условиях?
  • Этап 3: Как вихревая аэрация работает со вспомогательным вентилятором в дождливых погодных условиях?
  • Этап 4. Каковы возможности оптимизации вихревой аэрации с помощью вспомогательного вентилятора на практике?

В дополнение к этим этапам на протяжении всего испытания дается информация по загрязнению системы и вопросам технического обслуживания. В конце испытаний на карту также наносятся вопросы, связанные с экологической ситуацией.

 

Перейти ко второй части доклада

Наши продукты

REALice

Инновационная система водоподготовки для ледовых катков

SPEED-LOCK

Спортивные модульные покрытия для любых видов спорта, а так же термоизоляционное покрытие на лёд.

LIKE-ICE

Синтетический лёд для тренировочных и игровых площадок.

Остались вопросы? Звоните