Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Оптимизация выбора технических и технологических решений (на базе систем водоотведения). Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 109 10 > Следующая >>>

Показатели, мг/л

Концентрация, мг/л

Рис. 4.2. Сравнительные показатели режимов очистки сточных вод

Таблица 4.2

Ретехнологизация биологической очистки вод с применением

внутризонной рециркуляции биомассы эрлифтами,

работающими на отработанном воздухе

Наименование

показателя

Азот нитритов 0,05 0,85 0,28 0,23 0,19 0,08 Азот нитратов 0,14 1,82 0,1 39,4 2,7 26,6

Азот аммонийн. 33,86 37,05 55,8 2,23 62,1 1,48

Взв. в-ва 60,05 27,5 147,5 35,5 179,0 6,5

БПК5 50,0 16,65 101,4 8,05 87,75 6,85

ХПК 88,5 27,2 127,6 31,9 160,6 16,4

Фосфат-ион 12,2 10.1 11,8 9,1 13,1 8,06

До

реконструкции

вход выход вход выход вход выход

В период

пусконаладки

После

реконструкции

Результаты проведенного эксперимента и примеры промышленного внедрения указывают на перспективность схем с внутризонной эрлифтной рециркуляцией иловой смеси в объеме биореактора с использованием отработанного воздуха в качестве рабочего газа, поскольку в течение длительного времени это не только не ухудшает процессы биологической очистки, но и в некоторой степени способствует течению нитрификации в иловой смеси.

4.2. Особенности окислительной способности аэробной биомассы в течение суток

Около половины времени года (в средних широтах) активный ил аэротенков, расположенных под открытым небом, находится в условиях освещенности (день) или ее отсутствия (ночь). (В других широтах соотношение «день – ночь» также присутствует и определяется географическими координатами, что особенно характерно для условий России.) Однако сведений об окислительных свойствах и реакциях биомассы в дневное и ночное время (летняя и зимняя продолжительность суток) имеется очень мало. Поэтому неясно, как в условиях постоянно меняющейся освещенности взаимодействуют по трофическим уровням микроорганизмы активного ила.

Поскольку активный ил представляет собой альгобактериальное сообщество, то представляет научный и практический интерес определить его окислительные свойства в условиях освещенности или ее отсутствия. Результирующими показателями таких взаимодействий, которыми можно реально управлять в практике аэробной биологической очистки сточных вод, могут быть окислительно-восстановительный потенциал (еН), иловый индекс, а также скорость потребления кислорода биомассой, показатели эмиссии образующихся при этом газов.

На городских очистных сооружениях (производительность – 390 000 м3/сут) в течение десяти суток в июне месяце, в 18 и 00 ч, в 4-коридорном аэротенке-вытеснителе прибором «Комета-2» в измерительной ячейке, изолированной от влияния окружающегося воздуха, определяли содержание углекислого газа, выделяющегося при аэрации, на высоте 20 мм от уровня сточной воды (табл. 4.3). (Измерения проводили в середине коридора, средняя величина сточных вод ХПК = 294 мгО/л, разность температур – 0.5 °С).

Таблица 4.3

Баланс кислорода в аэротенке в дневные и ночные часы суток

Содержание кислорода, %

Точка

измерения

1 2 3 4 5 6 Регенератор 20,7 0,22 20,5 0,42 0,22 / 2,2 1-й коридор 20,6 0,32 20,4 0,52 0,20/ 2,0 2-й коридор 20,6 0,32 20,3 0,62 0,32 / 3,0 3-й коридор 20,6 0,32 20,3 0,62 0,32 / 3,0

Примечания: 1 – среднее содержание кислорода в атмосфере за 10 сут. в часы измерений составило 20,92%; 2 – в столбцах 2 и 4 из среднего содержания кислорода в атмосфере вычитали его значения в 18.0 и 0.0 ч.; 3 – в столбце 6 приведена разность показателей столбцов 5 и 3.

(18,0 ч)

активный

ил +

водоросли

использо-

вано

(акт. ил +

О2 водо-

росл.)

(0,0 ч)

активный

ил –

водоросли

использо-

вано (акт. ил – О2 во-

доросл.)

Произведено

водорослями,

% / мг/л

Выявленное значимое различие содержания кислорода в отработанном при аэрации воздухе в аэротенке в дневные и ночные часы суток указывает на существенное влияние водорослей альгобактериального биоценоза.

Для подтверждения данного положения были проведены дополнительные исследования окислительной способности альгобиоценоза аэротенков районных очистных сооружений сточных вод г. Ростова-на-Дону в дневное (11–14 ч) и ночное время (21 – 24 ч) (производительность ОСК – 12 000 м3/сут).

Определение окислительной способности проводили в трехкратной повторности. При этом также рассматривали влияние носителей биомассы (шунгит, катализатор, клиноптилолит и цеолит) на окислительную способность, поскольку известно положительное влияние шунгита на эффективность очистки сточных вод по БПК5 и группе азота на 20 – 30%.

Окислительную способность активного ила оценивали

ряд

экспресс-методом респирометрически: в герметичную коническую колбу с вмонтированным датчиком кислородомера, установленную на магнитной мешалке, вносили равный объем активного ила из различных ступеней биологической очистки и фиксировали время потребления кислорода до нуля, мг/л, (рис. 4.3 – 4.5).

3,5

2,5

1,5

0,5

0 2 4 6 8

yдень = -0,3455x + 2,4999

R2= 0,8618

yночь = -0,3236x + 2,7155

R2= 0,811

Ряд1

ряд 1

Ряд2

Рис. 4.3. Респирометрическое потребление кислорода

активным илом без носителей

в дневное (ряд 1) и ночное (ряд 2) время

Скорость потребления кислорода (см. рис. 4.3) характеризует окислительную способность активного ила и может быть выражена через тангенс угла наклона аппроксимирующей прямой к оси абсцисс. В этом случае угол наклона α

= 0,407 и α

день

= 0,343. Тогда отношение скорости потреб-

ночь

ления кислорода активным илом ночью к дневной составит (0,343 / 0,407) 0,843, т. е. окислительная способность биомассы ночью составляет 84,3 % от дневной, или окислительная способность активного ила днем выше ночной в (1/0,843) в 1,19 раз.

Из этого следует важный технологический вывод, что в

Концентрация кислорода, мг/л

ночные часы необходимо увеличивать концентрацию биомассы в аэротенке и подачу воздуха на 20%.

Можно предположить, что именно столько продуцируют водоросли альгобактериального сообщества в дневное время и это потребовало проверки также с применением носителей биомассы.

При исследовании окислительной способности активного ила в дневное и ночное время также рассматривалось влияние на нее носителей биомассы (шунгит и цеолит), поскольку известно, что в дневное время они повышают на 20 – 30% эффективность процесса (рис. 4.3 и 4.4). В результате проведенных исследований установлено, что в дневное время окислительная способность собственно активного ила и с носителями выше на 15 – 20%, чем в ночное, что необходимо учитывать при проектировании БОСВ.

Потребление кислорода активным илом ночью

0 2 4 6 8

концентрация кислорода, мг/л

Время, мин

время, минут

Ряд1 Ряд2

Ряд3 Ряд4

Ряд5

Рис. 4.4. Респирометрическое потребление кислорода

активным илом с носителями в ночное время:

1 – шунгит; 2 – катализатор; 3 – клиноптилолит;

4 – цеолит; 5 – без носителя

Зависимости (1 – 5) (см. рис. 4.4.), показывающие процесс потребления кислорода активным илом в ночное время, имеют удовлетворяющие статистическим требованиям коэффициенты детерминации и могут быть применены для сравнительного анализа:

1) У1 = -0,3443x + 4,0014, R2 = 0,83;

2) У2 = -0,4687x + 3,8959, R2 = 0,76;

3) У3 = -0,5751x + 3,9324, R2 = 0,75;

4) У4 = -0,5192x + 3,8523, R2 = 0,74;

5) У5 = -0,4926x + 3,4476, R2 = 0,68.

Если в (1 – 5) определить остаточную концентрацию кислорода через какое-то время, например, Х = 4 мин, то можно получить и сравнить активность его потребления, мг/л: 1 – 2,62; 2 – 1,06; 3 – 1,63; 4 – 1,77; 5 – 1,65. Это означает, что по активности потребления кислорода, характеризующей жизнедеятельность микроорганизмов активного ила в ночные часы, можно расположить в убывающий ряд: 1 – шунгит

(2,62) 2 – цеолит (1,77), 3 – без носителя (1,65), 4 – клиноптилолит (1,63), 5 – катализатор (1,06). Тогда окислительная способность (при исходном содержании кислорода в иловой смеси 4.9 мг/л и концентрации биомассы по беззольному веществу 1, 34 г/л), выраженная через удельную скорость потребления составит, соответственно, мг О2/г б.в.мин, (мг О2/г б.в.ч): 1 – (0,43/25,80) шунгит, 2 – (0,59/35,4) цеолит, 3 – (0,61 / 36,6) без носителя, 4 – (0,62/27,2) клиноптилолит, 5 – (0,72 /43,2) катализатор.

По экспериментальным данным построены кривые потребления кислорода активным илом с носителями в дневное время (рис. 4.5).

Зависимости (6 – 10), описывающие процесс потребления кислорода активным илом в дневное время, имеют удовлетворяющие статистическим требованиям коэффициенты детерминации, и могут быть применены для сравнительного анализа: 6) клиноптилолит: y = –0,2378x + 5,0432, R² = 0,752;

7) шунгит: y = – 0,306x + 4,7507, R² = 0,7132; 8) цеолит:

y = – 0,3067x + 4,4438, R² = 0,6561; 9) ерш y = – 0,3364x + 4,4373, R² = 0,634; 10) без носителя: y = – 0,3276x + 4,2385, R² = 0,678.

Потребление кислорода биомассой

с носителями днем

Концентрация

растворенного

кислорода, мг/л

0 1 2 3 4 5 6 7

Время, мин

Рис. 4.5. Респирометрическое потребление биомассой кислорода

в дневные часы: 1 – шунгит; 2 – цеолит, катализатор;

3 – без носителя; 4 – клиноптилолит; 5 – ерш

шунгит

цеолит

без

клиноптил

ерш

По аналогии с (1 – 5) определим по (6 – 10) остаточную концентрацию кислорода через Х = 4 мин, мг/л: 6) 4,09; 7) 3,53;

8) 3,22; 9) 3,09 10) 2,93. По активности потребления кислорода, характеризующей жизнедеятельность микроорганизмов активного ила в дневные часы, можно расположить в убывающий ряд: 6 – клиноптилолит (4,09); 7 шунгит – (3,53); 8 – цеолит (3,22); 9 – ерш (3,09); 10 – без носителя (2,93). Тогда окислительная способность (при исходном содержании кислорода в иловой смеси

6.7 мг/л и концентрации биомассы по беззольному веществу 1, 28 г/л), выраженная через удельную скорость потребления со-

ставит, соответственно, мг О2/г б.в.мин (мг О2/г б.в.ч): 6 – клиноптилолит (0,51 / 30,56), 7 – шунгит – (0,62 / 37,14), 8 – цеолит (0,68 / 40,78), 9 – ерш (30,71 / 42,3), 10 – без носителя (0,94 / 56,55).

Сравнивая окислительную способность биомассы, можно видеть, что в дневное время ее значения больше, чем в ночное, как без носителя [(56,55 / 36,6) = 1,55 ], так и с ним: клиноптилолит [(30,56 / 27,2 ) = 1.12], цеолит [( 40,78 / 35,4) = 1,15], шунгит [(37,14 / 25,80) = 1,44 ].

Большие значения окислительной способности биомассы без носителей, чем с ними, видимо можно объяснить тем, что время определения около 10 мин и это недостаточно для адаптации ила к поверхности, а контакт с нею снижает площадь взаимодействия микроорганизмов с кислородом, а также вследствие сорбции части загрязнений носителем. Тем не менее, очевиден факт уменьшения окислительной способности биомассы в ночное время, что указывает на влияние водорослей в альгобактериальном сообществе и необходимость ее активации при отсутствии фотонов света.

Полученные данные рекомендуется использовать при аэробной очистке сточных вод в дневное и ночное время, а также выборе носителей биомассы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В учебном пособии подробно представлена методология оптимального выбора современных технологических схем очистных сооружений. За основу приняты различные характеристики, которые нашли выражение в инновационных способах анализа, например таких, как ранжирование. Кроме того, методы интенсификации работы очистных сооружений предложены в рамках действующих стандартов, в том числе наилучших доступных технологий.

Интенсификация работы очистных сооружений предложена для всех ступеней очистки, рассмотрена возможность применения блочно-модульных сооружений при ретехнологизации, а также особенности окислительной способности аэробной биомассы в течение суток, что, несомненно, является новым словом в водоочистке.

Все представленные методы позволяют проводить интенсификацию работы очистных сооружений, использую ресурсноэкологический потенциал, учитывая, что вопросы экологии являются на сегодняшний день особенно злободневными.

Авторы надеются, что учебное пособие поможет преподавателям и магистрам при ведении научно-исследовательской работы.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Вильсон Е.В. Влияние газовых превращений на качество сточных вод, транспортируемых на ОСК / Е.В. Вильсон, Н.С. Серпокрылов, Д.А. Морозова // Водоснабжение и водоотведение населенных мест: Междунар. конф. – М., 2014.

2. Вольпин М.Е. Проблемы химической фиксации молекулярного азота / М.Е. Вольпин, В.Б. Шур // Вестник АН СССР. – 1965. – № 1.– С. 51–58.

3. Водоотведение / Ю.В. Воронов [и др.]. – М.: ИнфраМ, 2007. – С.415.

4. Воронов Ю.В. Реконструкция и интенсификация работы канализационных сооружений / Ю. В. Воронов, В.П. Саломеев, А.Л. Ивчатов. – М.: Стройиздат, 2016. – 224 с.

5. Газовая среда и коррозия коллекторов городской канализации. Обзорная информация. – М.: ЦБИТИ Минжилкомхоза РСФСР, 1980. – 42 с.

6. Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды: учеб. пособие для студентов строит. специальностей вузов / Э.К. Голубовская. – М.: Высш. шк., 1978. – 268 с.

7. Данилович Д.А. НДТ для коммунального водоотведения / Д.А. Данилович // ВиСТ. – 2012. – №3. – С. 6–12.

8. Дрозд Г.Я. О причинах преждевременного повреждения железобетонных канализационных коллекторов и очистных сооружений / Г.Я. Дрозд // Наука и техника в городском хозяйстве. – Киев. – 1988. – №68. – С. 93–95.

9. Дрозд Г.Я. Повышение эксплуатационной долговечности и экологической безопасности канализационных се-

тей: автореф. ... дис. д-ра техн. наук. – Макеевка, 1998. – 35 с.

10. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками / Н.С. Жмур. – М.: АКВАРОС, 2003. – 512 с.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 109 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]