- •Х38 Очистка сточных вод: Пер. с англ./ Хенце М., Армоэс П., Ля-Кур-Янсен Й., Арван Э. — М.: Мир, 2006. — 480 с., ил.
- •ISBN 5-03-003771-3
- •Очистка сточных вод
- •Предисловие научного редактора
- •Предисловие
- •Предисловие к третьему изданию
- •Список используемых обозначений
- •Сточные воды, их объем и состав
- •1.1. Объемы сточных вод
- •1.1.1. Измерения
- •1.1.2. Статистическая обработка
- •1.1.3. Оценочные данные
- •1.1.4. Популяционный эквивалент и нагрузка, создаваемая условным жителем
- •1.1.5. Прогнозирование
- •1.2. Компоненты сточных вод
- •1.2.1. Коммунальные и городские стоки
- •1.2.2. Разброс данных
- •Характеристика сточных вод и биомассы
- •2.1.1. Осаждаемые вещества
- •2.3. Азот
- •Основные биологические процессы
- •3.1.1. Организмы
- •3.2.1. Биологический рост
- •3.2.3. Распад биомассы
- •3.2.4. Накопление запасных веществ
- •3.3.2. Коэффициент прироста ила при аэробной гетеротрофной конверсии
- •3.3.3. Макроэлементы для аэробной гетеротрофной конверсии
- •3.3.4. Кинетические аспекты аэробной гетеротрофной конверсии
- •3.4. Нитрификация
- •3.4.1. Реакции нитрификации
- •3.4.3. Кинетические аспекты нитрификации
- •3.4.4. Влияние окружающей среды на нитрификацию
- •3.5. Денитрификация
- •3.5.1. Реакции денитрификации
- •$.5.2. Коэффициент прироста ила при денитрификации
- •3.5.3. Макроэлементы, необходимые для денитрификации
- •3.5.5. Кинетика денитрификации
- •3.5.6. Влияние окружающей среды на денитрификацию
- •3.6.1. Микроорганизмы
- •3.6.3. Коэффициент прироста биомассы в процессе биологического удаления фосфора
- •3.6.4. Щелочность
- •3.6.5. Кинетика биологического удаления фосфора
- •3.6.6. Влияние окружающей среды на биологическое удаление фосфора
- •3.7.1. Реакции при анаэробном брожении2
- •3.7.2. Рост биомассы и коэффициенты ее прироста при анаэробном брожении
- •3.7.3. Макроэлементы, необходимые для анаэробного брожения
- •3.7.5. Кинетика анаэробного брожения
- •3.7.6. Образование газообразных продуктов
- •3.7.7. Влияние окружающей среды на анаэробное брожение
- •4.3.1. Системы с рециркуляцией активного ила
- •4.3.2. Системы с совмещенным аэротенком и отстойником
- •4.3.3. Системы с контактной стабилизацией ила
- •4.3.6. Проектирование на основе объемной нагрузки
- •4.3.7. Проектирование на основе нагрузки на ил или возраста ила
- •Биофильтры
- •5.4. Двухкомпонентная диффузия
- •5.6.1. Биофильтры без рециркуляции
- •5.6.2. Биофильтры с рециркуляцией
- •5.8.1. Капельные фильтры
- •5.8.2. Погружные фильтры
- •5.9.1. Проектирование капельных фильтров
- •5.9.2. Проектирование реакторов с вращающимися дисками
- •5.9.3. Проектирования фильтров других типов
- •5.9.4. Проектирование биофильтров, предназначенных для удаления растворенных органических веществ
- •5.10. Технические условия работы биофильтров
- •5.10.1. Аэрация в биофильтрах
- •5.10.2. Рост и удаление биомассы
- •5.11. Удаление взвешенных органических веществ
- •Системы очистки с нитрификацией
- •6.1.1. Обособленные системы нитрификации
- •6.1.2. Совместное удаление органического вещества и аммония
- •6.2.4. Фильтры, содержащие только нитрифицирующий ил
- •6.2.5. Двухстадийные системы нитрификации на фильтрах
- •6.3.1. Системы нитрификации с активным илом
- •6.3.2. Оптимизация работы систем нитрификации
- •6.3.3. Проектирование биофильтров для нитрификации
- •Литература
- •Системы денитрификации
- •7.1.1. Обособленные системы денитрификации
- •7.2.3. Биофильтры для денитрификации
- •7.3.2. Кислород/перемешивание
- •7.3.3. Одновременная нитрификация/денитрификация
- •7.3.4. Газообразный азот в отстойниках и на биофильтрах
- •7.3.5. Потребление кислорода
- •7.3.7. Проектирование систем денитрификации с активным илом
- •7.3.8. Проектирование на основе моделирования
- •7.3.9. Проектирование биофильтров для денитрификации
- •7.4. Редокс-зоны в биомассе
- •Литература
- •Системы биологического удаления фосфора
- •8.1. Уравнения массового баланса при биологическом удалении фосфора в системах с активным илом
- •8.2. Типы систем для биологического удаления фосфора
- •8.3.2. Проектирование реакторов для биологического удаления фосфора
- •8.3.3. Оптимизация процесса биологического удаления фосфора
- •Литература
- •Гидролиз/ферментация и анаэробная очистка сточных вод
- •9.1. Гидролиз/ферментация
- •9.2. Анаэробная обработка сточных вод
- •9.2.1. Введение
- •9.2.2. Уравнения массового баланса при анаэробной обработке
- •9.3.3. Анаэробная очистка на фильтрах
- •9.4.1. Проектирование систем со взвешенной биомассой
- •9.4.2. Проектирование анаэробных фильтров
- •9.4.3. Образование газообразных соединений в анаэробном процессе
- •9.4.4. Оптимизация анаэробной очистки
- •9.4.5. Запуск анаэробных реакторов
- •9.4.6. Нарушения в работе анаэробных реакторов
- •Литература
- •Небиологические системы для удаления фосфора из сточных вод
- •10.1. Уравнения массового баланса для процессов удаления фосфора
- •10.2.1. Осаждение
- •10.2.2. Коагуляция
- •10.2.3. Флокуляция
- •10.2.4. Связывание фосфора в почве
- •10.3. Небиологические системы удаления фосфора
- •10.3.1. Осаждающие вещества
- •10.4. Проектирование установок для удаления фосфора
- •10.4.1. Химическое осаждение
- •10.4.2. Связывание фосфора в почве
- •10.5. Работа установок для удаления фосфора
- •Литература
- •Особенности моделей, их калибровка и применение
- •11.1. Прагматизм и теоретические модели
- •11.1.1. Инженерное мастерство
- •11.1.2. Научно обоснованный детерминистский подход
- •11.1.3. Структура моделей, переменные, параметры и движущие силы
- •11.2. Применение моделей
- •11.2.1. Инструмент планирования
- •11.2.2. Анализ процессов на действующих станциях
- •11.2.3. Проектирование новых станций
- •11.2.4. Контроль работы станций в реальном времени
- •11.2.5. Модели как инструменты исследования
- •11.2.6. Уровень агрегации
- •11.3. Калибровка модели и оценка параметров
- •11.3.1. Структура модели
- •11.3.2. Калибровка, верификация и оценка параметров
- •11.4. Проектирование станций очистки воды
- •11.4.1. Идентификация проблемы
- •11.5. Моделирование систем с биопленкой
- •11.6.3. Интерпретация результатов
- •11.7. Контроль в реальном времени
- •Предметный указатель
- •Оглавление
В некоторых системах оба эти элемента объединены в один реактор, выполняющий обе указанные функции (см., например, разд. 4.3.2).
4.3.1. Системы с рециркуляцией активного ила
На рис. 4.5 представлены примеры систем с активным илом с отдельными вторичными отстойниками. Аэротенк типа а может иметь прямоугольную или квадратную форму, или же это может быть окислительный канал или пруд (с дном из пластика или просто вырытый в земле/глине).
Реактор типа б узкий и длинный, он действует по принципу полного вытеснения, в то время как аэротенк типа в — это каскад реакторов идеального перемешивания, обычно имеющих прямо угольную форму.
Реактор с рассредоточенной подачей (тип г) обычно имеет продолговатую форму и работает по принципу полного вытеснения (напоминает реактор, работающий по принципу контактной стаби лизации, см. соответствующий раздел). Селекторная система (тип д) обычно состоит из последовательно соединенных маленького и большого реакторов идеального перемешивания; последний может быть прямоугольным или квадратным, или же это может быть окислительный канал либо пруд.
Вне зависимости от конструкции в реакторе должно обеспе чиваться достаточное перемешивание, так чтобы ил находился во взвешенном состоянии, а, следовательно, в контакте с подаваемым стоком. Обычно это достигается посредством аэрации, однако потребность в кислороде может быть настолько невелика, что соответствующий поток воздуха не будет вызывать необходимого перемешивания, или же сама система аэрации из-за особенностей ее конструкции не будет его обеспечивать.
Базовая схема систем, перечисленных на рис. 4.5, приведена на рис. 4.6. Она включает два отдельных реактора и предусматривает возврат ила Q4 .
При любой конструкции реактора в аэротенк постоянно пода ется воздух. Это необходимо для поддержания в нем такой кон центрации кислорода, которая обеспечивает достаточно высокую скорость удаления загрязнений.
Скорость удаления субстрата гу^ для всех таких систем определяется уравнением
rv,S = (^MaKc/YMaKc)(S2/(S 2 + K s)(S 0 2,2/(S 0 2 ,2 -fK s,0 2))XB,2, (4.18)
Подобно всем другим выражениям, описывающим биологиче скую очистку, выражение (4.18) упрощено. Например, правильнее было бы использовать концентрацию живой гетеротрофной биомас сы Хв,н. При этом, само собой разумеется, должны быть заменены
И константы /ХМакс И Y MaKc.
Уравнение массового баланса для всей системы с активным илом для растворимого органического вещества выглядит следу
ющим образом: |
|
|
||
Вещество |
|
Гидролизованное __ Удаленное _ |
Вещество |
|
на входе |
+ |
вещество |
вещество |
на выходе ^ |
Qi*Si |
+ |
ry,xs *V2 •J'xs “ |
*V,s •V2 = |
Q3S3, |
где vxs —стехиометрический коэффициент гидролиза.
Изменение концентрации активного ила (биомассы) в реакторе полного вытеснения обычно столь незначительно, что при расчетах им можно пренебречь. Напротив, концентрация растворенного органического вещества изменяется от значения, характеризующе го смесь сточной воды и возвратного ила (воды), до значения, характеризующего обработанную воду.
4.3.2. Системы с совмещенным аэротенком и отстойником
Система с активным илом может иметь всего один реактор, кото рый выполняет одновременно функции аэротенка и отстойника. На некоторых типах станций два реактора могут образовывать такую систему, которая в принципе может рассматриваться как состоящая из одного реактора, выполняющего несколько функций. Рис. 4.7 дает представление о такого рода конструкциях.
При проведении расчетов процессов, протекающих в таких реакторах, возникает проблема с «разделением» в соответствии с базовой схемой (рис. 4.6) реактора на две части — аэрируемую часть объемом У2 и отстойник объемом Угд. В системах такого типа обычно невозможно установить объем и концентрацию возвратного ила Q4 и Х 4.
Системы с частичным физическим разделением двух функций (рис. 4.7, типы в, г и отчасти д) позволяют разделить и объемы, в которых происходят два процесса. В системах типа а и б реакторы, в которых происходят аэрация и осаждение, фактически не разделены: указанные процессы протекают в одном и том же
Вид сверху |
Вид сбоку |
а—
__ ^
Одиночный окислительный канал
б-----
SBR-реактор (реактор последовательного периодического действия)
Рис. 4.7. Системы с активным илом с одним реактором. Обычно форма реактора не влияет на происходящие в нем процессы.
реакторе, но в разное время. Если, например, окислительный канал (тип а) половину времени служит отстойником, то можно записать:
Vo6i4 = V 2 + V 2,3
V 2 = У о б Щ/ 2
V 2>3 = У общ /2
То же относится и к системе SBR, в которой на какое-то время аэрация прекращается и реактор выполняет функции отстойника.
Чтобы можно было провести те или иные расчеты, например, рассчитать нагрузку на ил, эффективность удаления органического вещества и т. д., необходимо знать объем аэротенка V 2. На станциях типа а и б (рис. 4.7) объем воды постоянно меняется, что еще более