2.2. Технологические показатели работы аэрационной системы

1. Окислительная мощность аэротенка, или нагрузка на ил - q_i (мг/г*сут) - это количество загрязнений по БПК, снимаемых за одни сутки одним граммом беззольного вещества ила

/1/

или:

/2/

В формулах:

• L_en - БПК сточных вод, поступающих в аэротенк, мг/л,

• L_ex - БПК очищенных сточных вод, мг/л,

• a_i - концентрация (доза) ила в аэротенке, г/л,

• S – зольность ила (доля минеральных соединений в общей массе ила),

• t_at – продолжительность обработки сточных вод в аэротенке,

• W_at – объем аэротенка, м³,

• Q_сут – суточный расход очищаемых сточных вод, м³/сут.

Величина q_i для городских сточных вод составляет 100-400 мг/г*сут.

2. Удельная скорость окисления органических загрязнений - ρ_i (мг/г*час) – количество загрязнений по БПК, извлекаемых одним граммом беззольного вещества ила в час

/3/

Величина ρ_i зависит от концентрации сточных вод, от их состава, от требуемой степени очистки и других параметров. По городским сточным водам статистика наработана, то есть известна скорость окисления их органических примесей при полной биологической очистке - от характерных БПК до БПК=15 мг/л. Эта величина занесена в СНиП 2.04.03-85 /1/ в качестве нормативного параметра для расчета аэротенка - ρ_i^max =85(мг/г*час). Именно с такой скоростью окисляются органические загрязнения городских сточных вод в определенных, стандартных, условиях: при температуре сточных вод Т^о=15^оС, при концентрации растворенного кислорода С_о= 2мг/л, при отсутствии токсичных примесей. Фактическая скорость окисления ρ_i меньше максимальной ρ_i^max. Для нахождения ρ_i в конкретных, реальных условиях вводятся экспериментальные понижающие коэффициенты.

Формула для расчета аэротенка /3/ - это формула общего вида; она, в принципе, справедлива для всех типов аэротенков. Тем не менее для разных аэротенков имеются свои особенности расчета, свои уточняющие коэффициенты. Поэтому в СНиП /1/ формула занесена не в общем виде, а уже в конкретизированном: для аэротенков различных типов представлены свои расчетные формулы. В реальных аэротенках на полную биологическую очистку скорость окисления может находиться в пределах 8-20 мг/г*час.

Удельная скорость окисления органических загрязнений ρ_i является основным расчетным параметром аэротенка. По ней определяется необходимая продолжительность обработки сточных вод в аэротенке и объем сооружения.

3. Доза ила a_i(г/л) – концентрация ила в аэротенке. При разных нагрузках на ил, в разных точках зоны аэрации доза может быть различной:

- при высоких нагрузках на ил (в начале процесса аэрации) a_i=2-3(г/л),

- при средних нагрузках a_i=2,5-3,5(г/л),

- при низких нагрузках (в конце аэрации) a_i=3-4(г/л),

- при продленной аэрации a_i=3-5(г/л).

В иловой части вторичного отстойника и в регенераторе доза ила составляет 6-10 г/л.

4. Одним из показателей качества активного ила является его способность к оседанию, или седиментационная способность. Она оценивается значением илового индекса - J_i (мл/г). Иловый индекс показывает, какой объем займет 1 грамм ила (по сухому веществу) после 30-тиминутного отстаивания, если его начальная концентрация в растворе была 1 г/л. Хорошо оседает ил с индексом J_i = 90-120 мл/г. В неблагоприятных условиях: при недогрузке или перегрузке, при резком изменении состава или температуры сточных вод ил теряет способность к оседанию; он находится в сточных водах во взвешенном состоянии, «вспухает». «Вспухший» ил имеет индекс более 150мл/г.

5. Часть органических соединений, извлеченных илом из сточных вод, идет на построение бактериальных клеток. Ил развивается, его масса растет. Это увеличение массы называется приростом ила -Р_i(г/л, мг/л).

Режим работы аэротенка требует поддержания в сооружении определенной, постоянной концентрации ила - a_i. Приросшая масса должна быть удалена из системы своевременно, иначе она будет выноситься с потоком очищенной воды. Эту массу, прирост ила, называют избыточным илом. Для городских сточных вод экспериментально установлено, что в массу прироста ила включается 30% БПК и 80% поступивших взвешенных веществ:

Р_i=0,8^*C_cdp+K_g^*L_en /4/

где:

- C_cdp – концентрация взвешенных веществ, поступающая в аэротенк,

- L_en – БПК сточных вод, поступающих в аэротенк,

- K_g – коэффициент прироста, для городских сточных вод K_g=0,3.

Для городских сточных вод величина прироста ила составляет 120-180 мг/л.

Следует четко понимать разницу между избыточным и циркуляционным активным илом; это совершенно разные предметы. Циркуляционный активный ил – это рабочая микрофауна, которая возвращается из вторичных отстойников в аэротенки, то есть циркулирует в системе аэрационных сооружений. (К аэрационным сооружениям относятся аэротенки, вторичные отстойники и транспортные коммуникации между ними). Количество циркуляционного активного ила q_цаи измеряется в м³/сут и составляет 30-60% от расхода очищаемых сточных вод.

6. Постоянный прирост, с одной стороны, и удаление части ила, с другой, обеспечивает обновление иловой массы в аэрационной системе. Через какое-то время ил в системе будет полностью заменен, обновлен. Этот период времени называется возрастом ила, или периодом обмена ила – В(сут). То есть, возраст ила – это средняя продолжительность пребывания ила в системе аэрационных сооружений. Не следует путать возраст ила с продолжительностью обработки сточных вод в аэротенке t_at, которая составляет несколько часов.

Возраст ила может быть выражен формулой:

/5/

где:

- a_i^cp _- средняя доза ила в аэрационных сооружениях, кг/м³,

- W - общий объем аэрационных сооружений, м³,

- P_i - прирост ила, кг/м³,

- Q_cym - расход очищаемых сточных вод, м³/сут,

- (a_i^cp * W ) - масса ила в системе аэрации, кг,

- (P_i *Q_cym ) - масса ила, удаляемая из системы ежесуточно, кг/сут.

Чем больше прирост, тем быстрее обновляется ил, тем меньше возраст ила. Нормальным возрастом в аэротенке на полную биологическую очистку считается В=1÷5 суток. При большом возрасте велика доля минерализованного ила, уже подвергшегося самоокислению. При малом возрасте велика доля неактивной массы ила, то есть сорбированной, но еще не усвоенной, не превращенной в клетки микроорганизмов. И в том, и в другом случае активность ила низка.

7. Степень рециркуляции активного ила - R_i показывает, какую долю от расхода очищаемых сточных вод q_св составляет расход циркулирующего ила q_цаи:

/6/

Схема работы аэротенка

СВ – сточные воды; Q_св – расход очищаемых сточных вод; q_цаи – расход циркуляционного активного ила; (Q_св+q_цаи) – смесь сточных вод и активного ила (водно-иловая смесь); R_i – степень рециркуляции активного ила; q_ии – расход избыточного ила

Рис.3

Степень рециркуляции R_i находится из уравнения баланса ила в системе:

a_i^во* q_цаи + a_i^св* q_св =a_i*( q_св+ q_цаи); /7/

В уравнении:

- a_i^во – доза ила в осадочной части вторичных отстойников,

- a_i^св - концентрация ила в поступающих сточных водах, a_i^св ≈0,

- a_i – доза ила в аэротенке.

Из уравнения /7/:

/8/

Доза ила в осадочной части вторичных отстойников a_i^во зависит от седиментационных характеристик ила, то есть от илового индекса J_i;; a_i^во(г/л) и J_i (мл/г) находятся между собой в обратной зависимости: a_i^во=1000/J_i. Поэтому формула для определения R_i в СНиП 2.04.03-85 записана в виде:

/9/

Степень рециркуляции активного ила R_i назначается не менее 0,3 - для вторичных отстойников с илососами, не менее 0,4 - для отстойников с илоскребами и не менее 0,6 - если предусмотрено самотечное удаление ила из вторичного отстойника.