Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема эксплуатации локальных очистных сооружений свинокомплексов 7
1.1. Характеристика сточных вод свинокомплексов 7
1.1.1. Количество стоков 7
1.1.2. Основные загрязнители 8
1.2. Существующие технологии очистки сточных вод свинокомплексов 13
1.3. Образование твердых отложений 23
Глава2, Методические положения экспериментальных исследований 30
2.1. Цель и задачи исследований 30
2.2. Методические положения исследования состава и свойств твердых отложений 31
2.3. Выбор и обоснование критерия в оценке процесса кристаллизации 32
2.4. Исследования по влиянию различных факторов на растворимость и количество образующегося кристаллического осадка 34
Глава 3. Результаты исследований 42
3.1. Рентгенофазовый анализ .42
3.2. Термогравиметрический анализ 44
3.3. Микрокристаллический анализ 49
3.4. Объект исследований 53
3.5. Определение влияния различных факторов на растворимость и количество образующегося кристаллического осадка 56
Глава 4. Разработка мероприятий по стабилизации работы локальных очистных сооружений канализации 71
4.1. Причины образования твердых отложений 71
4.2. Анализ существующих способов борьбы с твердыми отложениями 87
4.3. Рекомендации по стабилизации работы очистных сооружений 89
4.3.1. Термический способ удаления образовавшихся отложений 89
4.3.2. Исключение переохлаждения и перегрева сточной жидкости 90
4.3.3. Снижение концентраций ионов магния, аммония и фосфатов 91
4.3.4. Рекомендуемая технологическая схема очистки стоков 95
Глава 5. Технико-экономическая оценка схем очистки сточных вод свинокомплексов 98
Общие выводы 127
Библиографический список использованной литературы 130
Приложение 1 140
- Существующие технологии очистки сточных вод свинокомплексов
- Исследования по влиянию различных факторов на растворимость и количество образующегося кристаллического осадка
- Определение влияния различных факторов на растворимость и количество образующегося кристаллического осадка
- Снижение концентраций ионов магния, аммония и фосфатов
Введение к работе
Проблему производства мяса в России невозможно решить без развития и интенсификации свиноводства. Являясь одной из самых скороспелых отраслей животноводства, она обладает достаточно быстрым расширенным воспроизводством, высоким коэффициентом размножения и сравнительно быстрой окупаемостью.
За последние годы в России в отрасли свиноводства сложилась критическая ситуация: наблюдается сокращение производства свинины почти на треть по сравнению с 90-ми годами. Возникла реальная угроза ликвидации отдельных свинокомплексов. Наряду с отрицательными последствиями изменений в экономической политике, снижении покупательской способности потребителей, ценах на корма, структурной перестройке, огромное значение имеет вопрос очистки сточных вод.
Применяемое при эксплуатации свинокомплексов гидросмывное
удаление навоза из животноводческих помещений приводит к образованию
высококонцентрированных стоков, представляющих серьезную
экологическую опасность. Поэтому современные требования к охране окружающей среды предъявляют жесткие условия к качеству очищенных навозосодержащих сточных вод.
Опыт эксплуатации очистных сооружений канализации (ОСК) свинокомплексов показал, что при всем разнообразии существующих методов обработки стоков, ОСК не справляются с поставленной задачей. Среди множества причин, обусловливающих их неудовлетворительную работу, основной является образование твердых отложений в системах канализации на всех ступенях очистки.
Отложения, формирующиеся в виде кристаллов, закрепляются на внутренних поверхностях оборудования, запорной и регулирующей арматуры, самотечных и напорных трубопроводов и накапливаются в железобетонных емкостях: аэротенках, вторичных отстойниках, контактных резервуарах. Интенсивное развитие процессов кристаллизации ухудшает качество
очищенной сточной жидкости, значительно повышает себестоимость ее очистки, усложняет эксплуатацию ОСК, а в некоторых случаях является причиной аварийных ситуаций, возникающих как на очистных сооружениях канализации, так и на водоводах, по которым перекачиваются очищенные стоки.
Анализ литературных данных показал, что в большом комплексе научных работ по очистке сточных вод свинокомплексов глубоких исследований, посвященных вопросу образования твердых отложений в системе канализации как у нас в стране, так и за рубежом не проводилось.
В связи с этим автором настоящей работы на первом этапе исследований образцы твердых отложений, отобранные из различных мест их образования на девяти свинокомплексах Российской Федерации, подвергались рентгенофазовому, термогравиметрическому и микрокристаллическому анализам. С помощью проведенных анализов изучены состав, свойства и условия образования твердых отложений, а также установлена их кристаллическая природа.
Согласно теоретическим исследованиям основных аспектов процесса кристаллизации и условий, влияющих на его интенсивность, выявлено, что кристаллизация из многокомпонентных растворов сопровождается целым рядом физико-химических, гидромеханических, тепло-массообменных процессов. Поэтому любая из стадий процесса кристаллизации может протекать с различной скоростью в зависимости от того или иного внутреннего или внешнего фактора, воздействующего на систему.
На втором этапе проведена большая серия опытов, посвященных изучению влияния концентраций взаимодействующих ионов, температуры и рН среды на количество образующегося кристаллического осадка и его растворимость. Полученная эмпирическая зависимость позволяет спрогнозировать возможность протекания процесса кристаллизации в системах канализации свинокомплексов и определить его интенсивность,
На основании результатов теоретических и экспериментальных
исследований рекомендованы мероприятия, позволяющие затормозить процессы кристаллизации, протекающие при очистке стоков свинокомплексов, или полностью исключить их.
Научная новизна работы состоит в следующем:
проведены комплексные исследования твердых отложений в системах канализации свинокомплексов, и процессов кристаллизации, в результате протекания которых они образуются;
изучены состав и свойства кристаллов соли, предложен термический метод их удаления со съемного оборудования;
получена эмпирическая формула зависимости количества образующегося кристаллического осадка и его растворимости от концентрации взаимодействующих ионов, температуры и рН среды;
- выявлены причины образования твердых отложений в системах
канализации локальных очистных сооружений, обоснованы мероприятия
по стабилизации их работы;
разработана технологическая схема очистки сточных вод свинокомплексов, обеспечивающая максимальное извлечение кристаллического осадка на стадии механической очистки и исключающая протекание процессов кристаллизации на последующих этапах очистки.
Существующие технологии очистки сточных вод свинокомплексов
Наряду с азотистыми соединениями большое значение имеют соединения, входящие в группу безазотистых: сырые клетчатка, жир и БЭВ (безазотистые экстрактивные вещества).
Клетчатка - это полисахарид, образованный остатками глюкозы, главная составная часть клеточных стенок растений, обусловливающая механическую прочность растительных тканей. Молекулы клетчатки образуют упорядоченно расположенные микрофибриллы, между которыми в качестве цементирующего материала находятся молекулы гемицеллюлоз и лигнина.
В группу под названием сырой жир выделяют липиды - органические соединения, включающие жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных - из спирта, жирных высокомолекулярных кислот и других компонентов. БЭВ - продукты углеводного обмена в растительном и животном организмах. К ним относятся: сахара (глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза), крахмал, инулин, дубильные вещества. В кормах, помимо органических, содержатся и минеральные вещества. Они участвуют во всех обменных процессах организма свиней, являются основой фосфорно-кальциевого обмена и формирования костной ткани. Все минеральные вещества делятся на три группы: макро-, микро- и ультрамикроэлементы. Макроэлементы содержатся в кормах и теле животных от целых до сотых долей процента. Это кальций, фосфор, магний, натрий, калий, хлор и сера. Микроэлементы - от тысячных до стотысячных долей процента. Это железо, медь, марганец, кобальт, цинк, йод. Ультрамикроэлементы содержатся в миллионных долях процента. Корма усваиваются животными частично. Из потребляемого корма в навоз переходит в среднем около 20 - 30% органического вещества, 50 - 70% азота, 80% фосфора и до 95% калия [19, 22-26]. В таблице 2 (см. приложение 1) приведен баланс усвоения основных биогенных элементов. Вообще, навоз представляет собой сложную многофазную среду, состоящую из компонентов органического и минерального происхождения, воды, солей, газов и щетины животных. Органические компоненты - это органические вещества растительного и животного происхождения, которые поступают в виде непереваренных кормовых концентратов и зерна, а также вносимые в сточную воду при дезинфекции и мытье животных, помещений и оборудования. Минеральные компоненты - глинистые, пылеватые и песчаные частицы, которые поступают вместе с кормами и в результате разрушения полов, решеток и навозных каналов. Согласно данным [14,23] сухое вещество навоза состоит на 83,8 - 86,4% из органического вещества, остальная часть приходится на минеральные. Примерный состав навоза, содержание в нем микроэлементов, тяжелых металлов и биогенных элементов по данным отечественных исследователей [14, 24, 27-29], представлен в таблицах 3-5 (см. приложение 1). В таблице 6 (см. приложение 1) приведены данные зарубежных ученых, исследовавших состав навоза 24 свинарников штата Виктория (Австралия) [30]. Количественные и качественные параметры и свойства навоза напрямую зависят от объема и состава экскрементов животных. Данные [2, 4, 24] о среднесуточном выходе твердых и жидких выделений, определяемых видом, возрастом и рационом кормления свиней сведены в таблицу 7 (см. приложение 1). Общая характеристика твердых и жидких выделений от свиней [2, 31] представлена в таблице 8 (см. приложение 1). Известно [31], что в состав кала входят кишечная слизь, остатки отмершего эпителия слизистой оболочки кишечника, холестерин, ферменты, желчь и минеральные вещества. Кроме того, в кале содержатся части корма, оставшиеся не переваренными. При этом сухое вещество содержит [32] 10 - 20% протеина, 5% жира, 40% клетчатки, 35% растворимых углеводов, 5% золы. От 35 до 55% массы кала составляют тела микроорганизмов (в основном погибшие). С калом также выделяются железо, кальций, медь, стронций, алюминий, марганец, цинк и другие тяжелые металлы в виде различных солей. Моча свиней представляет собой жидкость со сложным химическим составом, и относится к высокоминерализованным растворам. На долю минеральных веществ приходится 30 - 40% ее плотного остатка [33]. Плотность мочи колеблется в пределах от 1,015 [34] до 1,018 - 1,022 кг/л [35, 36], рН - от 5,5 до 7,55 [34, 37]. Кислая реакция мочи плотоядных животных, к которым относятся и свиньи, обусловлена высоким содержанием в ней кислых солей, серной и фосфорной кислот, образующихся за счет окисления серы и фосфора. Всего в моче свиней содержится около 200 различных веществ [35]. Одни из них постоянны (например, конечные продукты белкового обмена), другие попадают в мочу как исключение после поступления их в организм с кормом и питьевой водой. Постоянные составные части мочи представлены как минеральными, так и органическими веществами [33-37] (таблица 9 приложение 1). Минеральные соединения мочи. В мочу входят соли натрия, калия, кальция, магния и аммония в соединении с соляной, угольной, серной и фосфорной кислотами. Эти соли бывают в виде нейтральных, кислых и щелочных соединений. Калий большей частью содержится в составе фосфатов (К2НР04, КН2Р04), натрий в виде NaCl, NaHC03, Na2C03, Na3P04 и реже Na2HP04, NaH2P04. Кальций и магний содержатся в моче в небольших количествах в составе Са(Н2Р04)2, Mg(H2P04)2, Са3(Р04)2, Mg3(P04)2, СаНР04, MgHP04, CaNH4P04 и MgNH4P04. Кроме того, с мочой выделяется сера в виде эфиросерных соединений - фенолсерная, крезолсерная, индоксилсерная и скатоксилсерная кислоты. Небольшая часть серы выводится с мочой в форме так называемой нейтральной серы - солей роданистоводородной кислоты, сульфидов, следов цистина и других серосодержащих недоокисленных продуктов. Нейтральная сера составляет 50%, эфиры - 30%, сульфаты - 20% её общей массы [36]. Органические компоненты мочи. Один из результатов катаболизма аминокислот - образование аммиака, который удаляется из организма в форме мочевины, т.е. она является конечным продуктом обмена простых белков. От общего количества азота мочи на азот мочевины приходится 84 84,5% [19, 34]. Кроме мочевины в моче всегда имеются пуриновые и пиримидиновые основания, креатинин, гиппуровая кислота, аминокислоты, индикан и некоторые другие. Дополнительное количество различных химических элементов и их соединений, помимо тех, что попадают в сточную воду с выделениями животных и кормами, вносятся с водой при её потерях из поилок (в результате неисправности клапанов, игры с ними поросят, неотрегулированного давления в трубопроводах), при дезинфекции и мойке животных, помещений, автомашин, оборудования, при смыве навоза с пола и из навозных каналов, а также из помещений котельных.
Исследования по влиянию различных факторов на растворимость и количество образующегося кристаллического осадка
В нашей стране группа специалистов во главе с Трофимовым Ю. М. в 1981 году защитила способ очистки фосфатсодержащих сточных вод. Они предложили обработку стоков водным раствором солей магния, преимущественно сульфатом магния, а затем нейтрализацию реагентом в присутствии солей аммония до рН 6 - 8. В результате образуется соединение MgNrLtP04, выпадающее в осадок и легко отделяющееся от жидкой фазы [44].
Попытка изучения метода удаления азота и фосфора с одновременным получением осадка, который можно использовать как удобрение, была сделана А.В.Уваркиным [43]. В качестве реагентов им были использованы MgClj и MgSC 4. Осаждение фосфатов он производил в щелочной среде при значениях рН равных или более 10,5. Результаты его исследований показали, что при введении этих реагентов концентрацию ионов РО43" можно довести до 8 - 10 мг/л, а ионы аммония снизить на 25%. Низкую эффективность удаления ионов аммония исследователь объясняет тем, что в сточной жидкости помимо ортофосфата магния-аммония образуется гидроксилапатит Са5ОН(Р04)з Ученые В.О.Чернышев, Котов В. В., Пронина Е. В. [45] для очистки сточных вод свинокомплексов от азота и фосфора предложили использовать раствор смешанных реагентов, состоящий из гидроксидов магния, кальция и калия, взятых в следующих соотношениях: Mg(OH)2 2,9-13,0; Са(ОН)2 13,6-29,6; КОН 5,6-8,4 г/л. При этом рекомендовано расход компонентов реагента поддерживать в пределах: Mg(OH)2 0,17-1,04; Са(ОН)2 0,45-0,80; КОН 0,10-0,15 кг/м3 стоков. После введения реагентов сточная жидкость перемешивается и отстаивается. Данный метод позволяет на 48,9% снизить содержание NH/ И более чем на 80% - Р043\ Процесс изъятия NHj+ и Р043" сопровождается снижением взвешенных частиц, степень удаления которых может достигать 90%. К сожалению, авторы изобретения не указывают состав образующейся твердой фазы.
В диссертационной работе Ковальчук В. А. [46], основной задачей которой являлась разработка технологии очистки стоков свинокомплексов с удалением аммонийного азота, рекомендуется создавать в сточной жидкости избыток ионов Mg и Р04 . В качестве реагентов могут применяться хлористый и сернокислый магний, окись магния, динатрийфосфат и суперфосфат. Использование этих соединений, кроме окиси магния, приводит к снижению рН, поэтому необходимо подщелачивать сточную воду до рН 8 -8,5. При этом в качестве щелочного реагента применяется едкий натр. Реагентную обработку сточных вод рекомендуется производить попеременно в двух камерах реакции, после чего стоки равномерно подаются в первичные отстойники. Реагенты, расход которых определяется из расчета на 1 кг аммонийных соединений: магния (Mg )-2 кг/кг, фосфора (РО4 ") - 4,5 кг/кг, вводятся в сточную жидкость в виде суспензий, либо в сухом порошкообразном виде.
Итальянскими учеными разработана технология получения удобрения из сточной жидкости свиноферм с одновременной её доочисткой от азота и фосфора [47]. Согласно предлагаемой технологии стоки после первичных отстойников вместе с иловой водой, поступающей после анаэробной обработки осадка и содержащей 1 г/л NH4+, обрабатываются растворами Na2C03, MgCl2 и Na2HP04 или Na2C03, MgC03 и Н3РС 4. В результате взаимодействия вводимых реагентов со сточной жидкостью из последней выделяется твердая кристаллическая фаза, которая используется в качестве удобрения. Сточная жидкость после её отделения от твердой фазы направляется в аэротенки. При необходимости более глубокой очистки стоков от азота и фосфора они направляются после аэротенков на селективные фильтры. Немецкими и японскими специалистами разработаны способы очистки сточных вод, отличающиеся относительной простотой и оригинальностью технического решения. Их реализация позволяет извлекать из сточной жидкости азот и фосфор и одновременно получать сбалансированное удобрение. В способе, предложенном немецкими специалистами [48], первичным, как можно предположить из описания, является удаление азота, поэтому они рекомендуют создавать в сточной жидкости избыток ионов Mg2+ и РО4 \ вводя в неё хорошо растворимые соли магния и ортофосфорной кислоты; в качестве реагентов пригодны MgO и Н3РО4.
В 1988 году немецкими специалистами был защищен способ удаления из сточной жидкости ионов аммония и Р043" [49, 50]. Суть способа заключается в следующем. В сточную жидкость, прошедшую первую ступень механической и биологической очистки и содержащую ионы аммония и РО4 , вводятся магний (в форме соли или/и оксида) и фосфаты в виде ортофосфорной кислоты в определенном стехиометрическом соотношении Mg : N : Р соответственно (1,1 - 2) : (0,5 - 1,1) : (0,5 - 1,1). Смесь выдерживается в реакторе в течение 30 мин. Процесс автоматизирован. Предусмотрены корректировка рН в пределах 7 - 10 и контроль за концентрацией ионов аммония на входе в реактор. По этим показателям регулируется доза вводимых реагентов. После очистки концентрация ионов аммония на выходе из реактора составляет 7-10 мг/л. Дальнейшая очистка стоков от фосфора производится осаждением Са2+, А13+ или Fe3+. Авторы указывают, что предлагаемый способ удаления азота экономичнее нитрификации-денитрификации. Кроме того, азот в рекомендуемом способе не теряется в атмосферу, а связывается в прочное соединение, являющееся азотно-фосфорно-магниевым удобрением.
В части практического применения известных технологий получения из сточной жидкости таких удобрений Япония опередила все страны мира. Японская фирма Unitira [51] разработала и построила на очистных сооружениях канализации установку по выпуску удобрений производительностью 8 т/сут по товарному продукту. По ориентировочным расчетам такая установка может обслуживать станцию, принимающую 20 - 30 тыс. м /сут хозяйственно-фекальных стоков. Планируется строительство более крупной установки, рассчитанной на получение удобрений в количестве 500 т/сут. По японской технологии в сточную жидкость вводится, при обязательной корректировке рН, магнийсодержащий элемент (например, MgCb). После её смешения с реагентом она направляется в реактор с псевдосжиженным слоем. В реакторе одновременно протекают два процесса - укрупнение кристаллов до гранул диаметром 2 мм и изъятие из сточной жидкости NH4 и РО4 ". Эффективность их удаления примерно равна 90%. По данным компании предлагаемый способ удаления азота и фосфора в семь раз дешевле общепринятых.
Определение влияния различных факторов на растворимость и количество образующегося кристаллического осадка
Воздействие температуры на растворимость MgNH4P04 6Н20 представляет собой сложную зависимость. С ростом температуры до 17 С растворимость соли линейно увеличивается. При дальнейшем увеличении температуры изменение растворимости приобретает параболический характер, причем процесс становится экзотермическим. 5. Получена математическая зависимость, с помощью которой можно спрогнозировать интенсивность протекания процессов кристаллизации в зависимости от качественных показателей сточных вод.
Как уже отмечалось в главе 1, с производственными и бытовыми стоками на ОСК свинокомплексов поступают химические соединения минерального и органического происхождения. Минеральная часть представлена в основном фосфатами, сульфатами, хлоридами, карбонатами, бикарбонатами, гидроксидами аммония, калия, натрия, кальция и магния, органическая -мочевиной и гиппуровыми кислотами, аминокислотами, сырым протеином и сырой клетчаткой.
Из огромного числа химических соединений, образующихся в системе канализации, только небольшая часть относится к нерастворимым или труднорастворимым веществам, которые способны выкристаллизовываться в ней. К ним относятся гидроксиды, карбонаты, фосфаты кальция и магния, а также сульфаты кальция. Однако в результате проведенных исследований установлено, что кристаллизующееся вещество является двуосновной солью MgNH4P04 6Н20. Данные рентгенофазового анализа выявили в некоторых образцах твердых отложений, отобранных в различных точках ОСК свинокомплексов, помимо струвита небольшое количество примесей в виде MgHP04-3H20, СаНР04-2Н20, CaS04-2H20, СаС03, Si02 и отсутствие на всех рентгенограммах рефлексов соединений Са3(Р04)2, Mg(OH)2, MgC03, Са(ОН)2, Mg3(P04)2.
Согласно данным комплексных исследований твердых отложений в системах канализации свинокомплексов, и процессов кристаллизации, в результате протекания которых они образуются, основными причинами, вызывающими формирование твердых отложений практически из одного вещества являются: значительные концентрации ионов аммония, магния и Р04" в стоках; высокая химическая активность ионов магния; специфика стоков свинокомплекса, которые за счет химических преобразований азотсодержащих соединений приобретают свойства буфера с рН 9 - 9,5; интенсивное перемешивание сточной жидкости; изменение её температуры и рН в процессе очистки, а также наличие веществ, интенсифицирующих процессы кристаллообразования.
Анализируя химический состав загрязняющих веществ, можно выделить несколько источников поступления ионов магния, аммония и фосфатов (Р043 ) в канализационную сеть (рис. 4.1). В таблице 4.1 приведены их концентрации в стоках, поступающих на ОСК свинокомплексов, и в насыщенном растворе (по данным, полученным в результате выполненных лабораторных экспериментов и проверенных на производственной сточной жидкости свинокомплекса «Кудряшовский») при температуре стоков 20 С и рН8. Согласно расчетам концентрации всех ионов в несколько раз превышают те значения, которые имеет насыщенный раствор при условиях, близких к производственным.
Помимо высоких концентраций ионов магния, аммония и фосфатов в сточной жидкости большое значение на образование двуосновной соли MgNH4P04 6Н20 оказывает высокая химическая активность магния. Из-за наличия на внешней оболочке только двух электронов атом магния склонен легко отдавать их для получения устойчивой восьмиэлектронной конфигурации; поэтому магний в химическом отношении очень активен. Нормальный электродный потенциал магния в кислой среде равен - 2,37 в, в щелочной - 2,69 в. Являясь сильным восстановителем, магний может вытеснять большинство металлов из их солей, водород - из воды и кислот. В растворах, содержащих Mg + и Са +, магний оказывает высаливающее воздействие. Так, исследования [89] показали, что в системе MgO-CaO P2C 5 -Н2О замещение иона водорода в ортофосфорной кислоте магнием происходит быстрее, чем кальцием.
Ведущая же роль в процессах кристаллизации соли MgNHfPC 6Н20 принадлежит соединениям азота, несмотря на то, что процентное содержание иона аммония в составе исследуемой соли минимально.
Трансформация органического азота происходит в организме животного. Как уже отмечалось ранее (см. главу 1), часть его (около 30%) идет на синтез живой клетки, остальная - выделяется с экскрементами, причем с мочой удаляется 40%. Конечными продуктами распада органического азота в теле животного являются: креатинин, мочевая и гиппуровая кислоты, аминокислоты, но основная масса азота выделяется из организма животных с мочевиной CO(NH2)2
Снижение концентраций ионов магния, аммония и фосфатов
В отличие от аэротенков I ступени в аэротенках II ступени зарождение первичных центров кристаллизации происходит гораздо быстрее, так как сюда могут проникать мельчайшие кристаллики с предыдущих этапов очистки, т.е. с первой ступени. А далее процесс укрупнения зародышей происходит по той же схеме, что и в аэротенках I ступени. Рост кристаллов происходит в системе аэротенк - вторичный отстойник - аэротенк. Кристаллы циркулируют вместе с активным илом. Часть кристаллов с избыточным активным илом удаляется из системы, поэтому размеры кристаллов в аэротенках I и II ступени зависят не только от перемешивания, степени пересыщения и охлаждения, но и возраста активного ила.
Перекачка циркулирующего ила в аэротенк I ступени осуществляется насосом, в аэротенк II ступени - эрлифтом. Твердые отложения обнаруживаются только в напорных трубопроводах эрлифтов. Причем, как уже отмечалось, они имеют неоднородную структуру. Верхняя часть представлена призматическими кристаллами, а нижняя их скелетами. Есть основания полагать, что в образовании такой структуры твердых отложений не последнюю роль играет перемешивание. Интенсивное перемешивание жидкости в напорном трубопроводе эрлифтов повышает степень ее охлаждения и ускоряет рост кристаллов. Формирование их в сростки происходит в сложных условиях пульсирующего потока жидкости, характерного для эрлифта. Поэтому в трубопроводе растут удивительно красивые по орнаменту сростки кристаллов, схожие с цветком дурмана. Срастание кристаллов непрочное, между кристаллами остаются пустоты.
Из обследованных свинокомплексов твердые отложения чаще всего образуются в самотечных и напорных трубопроводах очищенных стоков. В этих местах скопления отложений перемешивание жидкости -гидромеханическое. Выполненный микрокристаллический анализ образцов твердых отложений показал, что, сгруппировав их по внешним признакам, можно выделить четыре типа отложений, имеющих: укладку блоков с неровной поверхностью и искажением живого сечения; укладку блоков с неровной поверхностью и небольшим искажением живого сечения; укладку блоков с идеальной ровной поверхностью и совершенно неискаженным живым сечением; скопление друз. Первый тип отложений обнаруживается в самотечных трубопроводах, в которых в часы максимального поступления стоков наблюдается повышенная турбулентность потока. В этот период трубопровод работает полным сечением, и твердые отложения распределяются равномерно по внутреннему сечению трубы. Однако в ночное время на очистные сооружения поступает минимальное количество стоков. К сожалению, такой режим поступления стоков встречается на некоторых очистных сооружениях свинокомплексов, имеющих в составе резервуары-усреднители. В ночное время на сооружения поступает не только мало стоков, но они имеют и большое разбавление. В связи с этим ночью происходит растворение образовавшихся кристаллов.
Второй тип отложений обнаруживается в напорных трубопроводах, работающих с давлением 2,5 - 3,5 атм и имеющих повороты, присоединения, арматуру. Этот тип тоже имеет бугристую поверхность, однако, отложения лишь немного искажают живое сечение в трубе. Из-за высокого давления твердые отложения очень прочные.
Третий тип встречается на прямолинейных участках напорных полихлорвиниловых труб, работающих с давлением выше 5 атм. По внешнему виду они резко отличаются от уже рассмотренных. Их поверхность имеет настолько совершенную укладку блоков, что создается впечатление об ее искусственной шлифовке абразивным материалом. Очевидно, здесь одновременно сказывается несколько факторов, среди них явно выделяются три: высокое давление, материал труб и травление кристаллов. Высокое давление с одной стороны способствует образованию хорошо подогнанных прочных сростков кристаллов и с другой - происходит стравливание уже образовавшихся кристаллов ввиду появления на их поверхности джоулевой энергии. Идеальная поверхность формирующихся твердых отложений объясняется еще и тем, что первоначально на гладкой поверхности полихлорвиниловой трубы могли закрепиться кристаллы очень малых размеров. Последующее увеличение массы отложений происходит за счет роста кристаллов таких же размеров.
И последний тип отложений представлен друзами. Они образуются в задвижках и обратных клапанах в местах резкого снижения давления, а именно за дисками задвижек или обратных клапанов. Рост друз можно объяснить несколькими причинами: уменьшением межмолекулярных расстояний, повышенной турбулентностью потока, охлаждением жидкости и наличием пузырьков газа.
Рассматривая систему канализации с точки зрения её устойчивости к процессам кристаллизации, нельзя не остановиться на рассмотрении веществ, попадающих в сточную жидкость при дезинфекции свинарников и сбрасываемых залпами.
Как правило, дезинфекция свинарников осуществляется методом орошения горячим 2% раствором каустической соды NaOH (однократно), 10-20% взвесью свежегашенной извести Са(ОН)2, 5% раствором кальцинированной соды Na2C03 (двукратно) или раствором хлорной извести, содержащим 2% активного хлора, из расчета суммарного расхода 0,5 л раствора на 1 м2 площади [2, 4]. После чего очистку обработанных поверхностей завершают бьющей струей подогретой воды. Коридоры и галереи моют и дезинфицируют ежедневно. Кормопроводы после каждого кормления промывают, и раз в неделю заполняют 0,5%-ными растворами формальдегида или хлорамина, после чего промывают водой.
