Основы природоохранных биотехнологий. Практикум. Учебное пособие

2. ЗАЩИТА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Практическая работа № 3.

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РАБОТЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Цель работы – получение навыков анализа и оценки качества работы биологических очистных сооружений

Теоретические сведения

Аэротенки можно классифицировать по следующим признакам:

- по структуре потока — аэротенки-вытеснители, аэротен- ки-смесители и аэротенки с рассредоточенным впуском сточной жидкости (промежуточного типа) рис.5;

Рис. 5. Схемы аэротенков: а — аэротенк-вытеснитель; б — аэротенксмеситель; в — аэротенк промежуточного типа; 1 — сточная вода; 2 — возвратный активный ил; 3 — аэротенк; 4 — иловая смесь

31

-по способу регенерации активного ила — аэротенки с отдельно стоящими или совмещенными регенератов рами ила;

-по нагрузке на активный ил — высоконагружаемые (для неполной очистки), обычные и низконагружаемые (с продленной

аэрацией);

-по числу ступеней — одно-, двух-, и многоступенчатые;

-по режиму ввода сточных вод — проточные, полупро-

точные, с переменным рабочим уровнем, контактные;

-по типу аэрации — с пневматической, механической, комбинированной гидродинамической или пневмомеханической;

-по конструктивным признакам - прямоугольные, круг-

лые, комбинированные, шахтные, фильтротенки, флототенки и др. Аэротенки используются в чрезвычайно широком диапазоне расходов сточных вод от нескольких сот до миллионов ку-

бических метров в сутки.

В аэротенках-смесителях воду и ил вводят равномерно вдоль длинных стен коридора аэротенка. Полноесмешение в них сточной воды с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростей процесса биохимического окисления. Нагрузка загрязнений на ил и скорость окисления загрязнений практически неизменны по длине сооружения. Онииболеена пригодны для очистки концентрированных (БПКпо 1000д мг/дм3) производственных сточных вод при значительных колебаниях их расхода и концентрации загрязнений. В аэротенкахвытеснителях воду и ил подают в начало сооружения, а смесь отводят в конце его. Аэротенк имеет 3-4 коридора. Теоретически режим потока поршневой без продольного перемешивания. На практике существует значительное продольное перемешивание. Нагрузка загрязнений на ил и скорость окисления изменяются от наибольших значений в начале сооружения до наименьших в его конце. Такие сооружения применяются в том случае, если обеспечивается достаточно легкая адаптация активного ила. В аэротенках с рассредоточенной подачей воды по его длине единичные нагрузки на ил уменьшаются и становятся более равномерными.

32

Такие сооружения используются для очистки смесей промышленных и городских сточных вод.

Работа аэротенка неразрывно связана с нормальной работой вторичного отстойника, из которого возвратный активный ил непрерывно перекачивается в аэротенк. Вместовторичного отстойника для отделения ила от воды может быть использован флотатор.

Основные технологические схемы очистки в аэротенках приведены на рис. 6.

Рис. 6. Основные технологические схемы очистки сточных вод в аэротенках: а — одноступенчатый аэротенк без регенерации; б — одноступенчатый аэротенк с регенерацией; в — двухступенчатый аэротенк без регенерации; г — двухступенчатый аэротенк с регенерацией; 1 — подача сточной воды; 2 —аэротенк; 3 — выпуск иловой смеси; 4 — вторичный отстойник; 5 —выпуск очищенной воды; 6 — выпуск отслоенного активного ила; 7 —иловая насосная станция; 8 — подача возвратного активного ила; 9 —выпуск избыточного активного ила; 10 — регенера-

тор; 11 — выпуск сточных вод после первой ступени очистки; 12 — аэротенк второй ступени; 13 — регенератор второй ступени

33

В одноступенчатой схеме без регенератора нельзя интенсифицировать процесс очистки стоков. При наличии регенератора в нем заканчиваются процессы окисления и ил приобретает первоначальные свойства. Двухступенчатая схема применяется при высокой исходной концентрации органических загрязнений в воде, а также при наличии в воде веществ, скорость окисления которых резко различается. На первой ступени очистки БПК сточных вод снижается на 50-70 %.

Для обеспечения нормального хода процесса биологического окисления в аэротенк необходимо непрерывно подавать воздух. При аэрации должна быть обеспечена большая поверхность контакта между воздухом, сточной водой и илом, что явля-

ется необходимым условием эффективной очистки.

Система аэрации представляет собой комплекс сооружений и специального оборудования, обеспечивающего снабжение жидкости кислородом, поддержание ила во взвешенной состоянии и постоянное перемешивание сточной воды с илом. Для большинства типов аэротенков система аэрации обеспечивает одновременное выполнение этих функций. По способу диспергирования воздуха в воде на практике применяются три системы аэрации: пневматическая, механическая и комбинированная.

При механической аэрации перемешивание осуществляется механическими устройствами (мешамилк, турбинками, щитками и т.п.), которые обеспечивают дробление струй воздуха, вовлеченного непосредственно из атмосферы вращающимися частями аэратора (ротором).

Пневматическую аэрацию, при которой воздух нагнетается в аэротенк под давлением, подразделяют на три типа в зависимости от размера пузырьков воздуха: елкопузырчатуюнам (1-4 мм), среднепузырчатую (5-10 мм), крупнопузырчатую (более

10 мм), В качестве распределительного устройства для воздуха в мелкопузырчатой системе аэрации применяются диффузоры, изготовленные из керамики. Пластмасы, ткани в виде фильтросных пластин, трубок, куполов. Для получения среднепузырчатой аэрации применяют перфорированные трубы, щелевые и другие устройства. Крупнопузырчатая аэрация создается открытыми трубами, соплами и т.п.

34

Современный аэротэнк — этогибкое в технологическом отношении сооружение, представляющее собой железобетонный резервуар коридорного типа, оборудованный аэрационной системой. Рабочую глубину аэротенков принимают от 3 до 6 м, отношение ширины коридора к рабочей глубине от 1:1 до 2:1. Для аэротенков и регенераторов количество секций должно быть не менее двух; при производительности до 50 тыс.м3/сут назначается 4-6 секций, при большей производительности 8-10 секций, все они рабочие. Каждая секция состоит из 2-4 коридоров.

Тип сооружений выбирают с учетом местоположения завода, климатических условий, источника водоснабжения, объема промышленных и бытовых сточных вод, составаи концентрации загрязнений. В искусственных сооружениях процессы очистки протекают с большей скоростью, чемв естественных условиях.

Простейшие играют активную роль в очистке сточных вод в БОС. Пи ихтсутствиио наблюдается плохая отстаиваемость воды; вода имеет большее БПК и повышенную мутность по сравнению с очисткой активным илом с полным биоценозом. Кроме того простейшие выделяют особые коагулянты, стабилизирующие органические вещества активным илом. Простейшие – индикаторы, свидетельствующие об условиях в аэротенке и состоянии активного ила. По наличиювидового состава микрофауны в активном иле можно определить неполадки в технологическом режиме работы аэротенка, при этом следует учитывать не отдельные обнаруженные особи, а их хорошо развитые популяции.

Состав активного ила или варианты различий в микробном населении активного ила и биопленки аэрофильтров представлен следующими обозначениями:

1 - преобладают брюхореснисчатые прикрепленные формы;

2 - появляются единичные жгутиковые и амебы;

3 - много амеб и жгутиковых;

4 - зооглеи плохо оформлены; 5 - сильно развиты жгутиковые и множество амеб различ-

ных видов.

35

Расчетная часть

Исходные данные для расчета:

-продолжительность работы БОС, сут, (n) – 400;

-норма водоотведения на 1 т переработанного сырья, м3/т (h) – 0,015;

-расход сырья, т/сут. (H) – 15;

-БПКполн стока, г/м3 – 300;

-БПК5 стока, г/м3 – 100;

-БПК5 очищенных вод, г/м3 – 8,5;

-доза активного ила, г/дм3(m) – 3,9;

-состав активного ила - преобладают брюхореснисчатые прикрепленные формы.

1. Определяем расход сточных вод в сутки X:

X = h·H,

где h - норма водоотведения на 1 т переработанного сырья, м3/т,H - расход сырья, т/сут.

X=0,015∙15=0,225м3/сут.

2. Определяем полный расход сточных вод N:

N=X·n,

где n- продолжительность работы БОС, сут;

N = 0,225∙400=90 м3.

3. Выбираем тип очистного сооружения для биологической очистки сточных вод.

Выбираем аэротенки – смесители, так как они наиболее пригодны для очистки концентрированных производственных

36

сточных вод (БПКп до 1000 мг/дм3, а у нас БПКп=300 мг /дм3), высоконагружаемые (так как у нас неполная очистка), с совмещенными генераторами, двухступенчатые.

M = m·X,

где m - доза активного ила, г/дм3; m=3,9 г/дм3 =3900 г/м3;

M= 3900∙0,225=877,5 г=0,8775кг.

общ=0,8775∙400=351 кг.

7. По рис. 7 определяем состояние активного ила.

В активном иле из простейших преобладают брюхоресничные и прикрепленные формы сувойки и др. Коловраток много. Нет амеб и жгутиковых. Редки плавающие инфузории, способные выделять коагулянты, стабилизирующие органические вещества.

37

8. По рис. 7 определяем качество работы биологических очистных сооружений.

Наблюдается четкое разделение на 3 стадии очистки, что свидетельствует о хорошем состоянии системы.

Задание

По двум последним цифрам зачетной книжки выбрать вариант практической работы в соответствии с табл. 19.

(БОС) работают круглосуточно с характеристиками, указанными

втабл. 20 (по вариантам), определить:

-расход сточных вод в сутки;

-годовой расход сточных вод;

-тип очистного сооружения для БОС;

-степень очистки сточных вод;

-массу активного ила в сутки;

-объем (массу) активного ила в год;

-состояние активного ила;

-качество работы БОС (рис. 7).

38

39

39

Рис. 7. Качество работы биологических очистных сооружений

40