Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние проблемы 14
1.1 Источники образования, состав и критерии оценки качества хозяйственно-бытовых сточных вод 14
1.2 Существующие конструктивные и технологические решения, используемые для очистки сточных вод .19
1.3 Характеристика и основные условия удаления биогенных элементов на очистных сооружениях традиционной биологической очистки 29
1.3.1 Удаление соединений азота .29
1.3.2 Удаление соединений фосфора .33
1.4 Глубокое удаление биогенных элементов в процессе биологической очистки 34
1.5 Возможные методы снижения содержания фосфора в хозяйственно-бытовых сточных водах .37
1.6 Выводы по главе 1 44
Глава 2 Объекты и методики проведения исследования 45
2.1 Объекты исследования .45
2.2 Техническая характеристика сооружений .50
2.2 Источник получения активированного активного ила .56
2.3 Методы оценки эффективности воздействия ультразвука на качество очистки сточных вод .66
2.3.1 Методика выполнения измерений биохимического потребления кислорода в природных и сточных водах по изменению давления в газовой фазе
( манометрический метод) (МВИ 224.01.17.133/2009) 67
2.3.2 Методика определения химического потребления кислорода (ГОСТ Р 52708 – 2007) 69
2.3.3 Методика выполнения измерений массовой концентрации общего фосфора и фосфора фосфатов в пробах питьевых, природных и сточных вод фотометрическим методом (ЦВ 3.04.53. – 2004) 70
2.3.4 Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера (ПНД Ф 14.1:2.1 – 95) 71
2.3.5 Методика выполнения измерений массовой концентрации общего азота в водах УФ – спектрофотометрическим методом после окисления персульфатом калия (РД 52.24.481 – 2007) 72
2.3.6 Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрат – ионов в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с салициловой кислотой (ПНД Ф 14.1:2:4.4 – 95) 73
2.3.7 Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрит – ионов в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Грисса (ПНД Ф 14.1:2:4.3 – 95) 73
2.3.8 Методика обработки экспериментальных данных 74
2.4 Методика контроля качества сбрасываемых сточных вод 76
2.5 Выводы по главе 2 77
Глава 3 Экспериментальные исследования воздействия ультразвука на процессе биологической очистки сточных вод 78
3.1 Результаты исследования биологического потребления кислорода 79
3.2 Результаты исследования концентрации растворенного кислорода 80
3.3 Результаты исследования концентрации фосфат ионов 81
3.4 Результаты исследования концентрации различных форм азота 82
3.5 Результаты исследования деструкции активного ила после ультразвукового воздействия 84
3.6 Выводы по главе 3 85
Глава 4 Опытно-промышленные исследования ультразвукового воздействия в процессе биологической очистки сточных вод на действующем объекте 86
4.1 Результаты опытно-промышленного исследования по удалению фосфорафосфатов 90
4.2 Результаты опытно-промышленного исследования по удалению различных форм азота 92
4.3 Выводы по главе 4 96
Глава 5 Практическое применение обработанного активного ила 97
5.1 Аппаратурное оформление процесса очистки сточных вод 97
5.2 Математическое моделирование удаления фосфора фосфатов в процессе очистки сточных вод 102
5.2.1 Разработка измерительного преобразователя содержания фосфора фосфатов в очищенных сточных водах 103
5.2.2 Реализация измерительного преобразователя в распределенной системе управления фирмы Toshiba 110
5.3 Комбинированное сочетание параметров распределенной системы управления и ультразвукового воздействия 112
5.4 Выводы по главе 5 116
Заключение 117
Список литературы
- Характеристика и основные условия удаления биогенных элементов на очистных сооружениях традиционной биологической очистки
- Методы оценки эффективности воздействия ультразвука на качество очистки сточных вод
- Результаты исследования концентрации фосфат ионов
- Результаты опытно-промышленного исследования по удалению различных форм азота
Введение к работе
Актуальность работы. Концентрация объектов и
увеличение числа потребителей водных ресурсов вызывают
непрерывное возрастание объема сточных вод и увеличение их
степени загрязненности. Поэтому повышение требований к качеству
очистки сточных вод и разработка способов интенсификации
процесса очистки определяет рост потребности в управления
процессом очистки, в методах и программно-аппаратных средствах и приборах контроля загрязняющих веществ.
На данный момент разработана и утверждена распоряжением
Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2008 г. N 1662-р
«Водная стратегия» в целях водоресурсного обеспечения.
Реализация Концепции долгосрочного социально-экономического
развития Российской Федерации рассчитана на период до 2020 года.
Настоящая Стратегия закрепляет базовые принципы
государственной политики в области использования и охраны водных объектов, предусматривает принятие и реализацию управленческих решений по сохранению водных экосистем, обеспечивающих наибольший социальный и экономический эффект, и создание условий для эффективного взаимодействия участников водных отношений.
На современных очистных сооружениях процесс очистки
сточных вод осуществляется последовательно методами:
механическими, биохимическими, химическими, в результате чего удаляются загрязняющие вещества из сточных вод и обрабатывется образовавшийся осадок. В соответствии с международными обязательствами в рамках Хельсинской Конвенции, Россия должна выполнять рекомендации ХЕЛКОМ. Поэтому для объектов отведения сточных вод в бассейн Балтийского моря необходимо соблюдение, как российских нормативов, так и требований ХЕЛКОМ. Постановлением Правительства РФ с 01 января 2014г. определено возможное содержание фосфора в очищенных сточных водах не более 0,26 мг/дм3, ранее разрешалось сбрасывать очищенные сточные воды с содержанием фосфора до 2,40 мг/дм3.
Наряду с существующими вышеперечисленными способами
очистки сточных вод одним из перспективных является
использование ультразвуковых колебаний для интенсификации
процесса биологической очистки сточных вод. Особенность
применения ультразвука обуславливается возможностью его
использования в качестве физического средства воздействия на
водные системы очистки стоков. Также привлекает простота самого
аппаратурного оформления и гибкость ультразвукового метода, что
является весомым аргументом для внедрения его в процесс очистки
сточных вод. Данный способ улучшения качества очистки сточных
вод сводится к повышению эффективности процесса биологической
очистки сточных вод от фосфора экологически безопасным путем с
применением интенсифицирующего воздействия ультразвуковых
колебаний без значительной модернизации существующих
очистных сооружений. Для удовлетворении все возрастающих требований со стороны государственных природоохранных структур к качеству очистки сточных вод, расширение областей применения ультразвуковых технологий в процессе очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, повышении уровня внедрения современных методов и средств контроля качества очистки хозяйственно-бытовых сточных вод необходимо также проработать и решить вопрос методов и программно-аппаратных средств контроля фосфора в очищенных сточных водах при воздействии ультразвука на биологически активный ил.
Цель работы - разработка метода и программно-
аппаратного средства технологического контроля процесса очистки
хозяйственно-бытовых сточных вод для повышения эффективности
и достоверности контроля фосфора в очищенных стоках при
химико-биологической очистке сточных вод с использованием биологически активного ила, подвергающегося ультразвуковому воздействию.
Идея работы - построение алгоритма точного дозирования реагентов с достижением конечных требуемых параметров содержания фосфора в очищенных стоках с использованием измерительного преобразователя контроля содержания фосфора в очищенной сточной воде. Для достижения поставленной цели
необходимо интегрировать измерительный преобразователь в
существующую распределенную систему управления,
дополнительно обрабатывая ультразвуком рециркулирующий
активный ила при биологической очистки сточных вод.
Достоверность результатов диссертационной работы
базируется на строгих теоретических подходах, примененных при
доработке математической модели измерительного преобразователя
содержания фосфора в очищенных стоках. Сходимость результатов
обеспечена репрезентативностью теоретических и
экспериментальных данных, полученных в результате выполненных исследований с привлечением аккредитованной лаборатории и использованием современных методов анализа и обработки опытных данных.
Достоверность результатов исследований очистки сточных
вод при встраивании в технологию очистки обработку возвратного
ила ультразвуком подтверждена актами, удостоверяющими
прикладной эффект при реализации научных результатов работы.
Задачи исследования:
- анализ современных программно-аппаратных средств
контроля биогенных соединений, применяемых при очистке
хозяйственно-бытовых сточных вод;
- теоретическое обоснование применимости воздействия
ультразвука на возвратный активный ил при биохимической
очистке;
- разработка метода учета влияющих факторов на очистку
хозяйственно-бытовых сточных вод с учетом воздействия на
активный ил ультразвука в опытно-промышленных условиях;
- проверка предложенной математической модели
измерительного преобразователя содержания фосфора с учетом
воздействия ультразвука на возвратный ил;
- разработка алгоритма точного дозирования реагентов на
основе показаний измерительного преобразователя содержания
фосфора в очищенных сточных водах.
Научная новизна работы:
- определена функциональная зависимость снижения
содержания фосфора в очищенных сточных водах от времени
воздействия ультразвука, отношения возвратного ила к
поступающим сточным водам, содержания растворенного кислорода в возвратном активном иле, обработанным ультразвуком при прохождении в коридоре аэротенка, возраста иловой смеси;
- разработана математическая модель измерительного
преобразователя содержания фосфора в очищенных сточных водах
с учетом воздействия на активный ил ультразвука;
- разработан алгоритм управления дозирования реагентов на
основе показаний измерительного преобразователя содержания
фосфора в очищенных сточных водах.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Разработанная модель, принцип построения и оптимизация процессов химико-биологической очистки сточных вод от фосфора при дополнительной обработке ультразвуком активного ила учитывает влияние контролируемых параметров, а выявленные универсальные зависимости параметров и характеристик позволяют на их основе разработать измерительный преобразователь, обеспечивающий заданную чувствительность и погрешность измерений содержания фосфора в очищенной сточной воде.
-
Теоретически и экспериментально подтвержденная возможность при встраивании в систему биологической очистки сточных вод дополнительно обработки ультразвуком рециркулирующего активного ила производить измерение и контролировать содержания фосфора в очищенных стоках с использованием разработанного измерительного преобразователя.
-
Разработанный измерительный преобразователь обеспечивает возможность измерения и контроля содержания фосфора в очищенных стоках и построить алгоритм точного дозирования реагентов для достижения требуемых параметров по содержанию фосфора в очищенных сточных водах.
Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в разработке и апробации:
- способа и методе измерения содержания фосфора в
очищенных сточных водах с использованием разработанной
математической модели измерительного преобразователя при
дополнительной обработке ультразвуком активного ила.
- математической модели биологической очистки сточных
вод с учетом воздействия ультразвука, работающей в режиме
реального времени;
методе измерения и контроля содержания фосфора в очищенных стоках с использованием измерительного преобразователя;
- схемы ультразвуковой интенсификации активного ила
участвующего в процессе очистки сточных вод;
- алгоритма точного дозирования реагентов на основе
показаний измерительного преобразователя содержания фосфора в
очищенных сточных водах.
Реализация выводов и рекомендаций диссертационной работы.
Результаты работы будут использованы при модернизации системы очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод ООО «КИНЕФ» (г. Кириши Россия) и очистных сооружений санатория «Приозерный» и базы отдыха «Мечта» ООО «КИНЕФ» (п. Будогощь, Киришский район, Россия).
Получен патент РФ № 130140 на полезную модель устройства интенсификации процесса биологической очистки сточных вод, техническое решение экспериментально реализовано на очистных сооружениях ООО «КИНЕФ» (г. Кириши). В настоящее время в промышленных условиях на очистных сооружениях ООО «КИНЕФ» (г. Кириши) встраивается в существующую распределенную систему управления алгоритм точного и достаточного дозирования реагентов на основе показаний измерительного преобразователя фосфора и расхода очищенных стоков.
Личный вклад автора:
на основе литературных источников, аналитических
и экспериментальных исследований обоснована возможность применения ультразвука для повышения эффективности очистки сточных вод;
разработана технология ультразвуковой обработки суспензии активного ила;
выполнены опытно - промышленные испытания и
внедрена технология приборного контроля воздействия ультразвука
на интенсификацию процесса биологической очистки сточных вод;
разработан и внедрен программно-аппаратный комплекс контроля содержания фосфора в очищенных сточных водах при дополнительном воздействии ультразвука на циркуляционный ил в процессе биологической очистки сточных вод.
разработан и внедрен алгоритм дозирования реагентов на основе показаний измерительного преобразователя содержания фосфора в очищенных сточных водах.
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской научной конференции, посвященной 80-летию кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Томского политехнического университета (Томск, 2010 г.); Международной научно - практической конференции. «Устойчивое развитие. Рациональное природопользование. Технологии здоровья» (Тула, 2011 г.); II Международной научно-практической конференции «Механизмы формирования научного и кадрового сопровождения высокотехнологических производств на предприятиях регионов» (СПб, 2011 г.); II Международной конференция «Промышленные технологии очистки сточных вод XXI века: Проблема и решения», СПб, 2011; Международной научно-практическая конференция молодых ученых, студентов и аспирантов «Анализ и прогнозирование систем управления» (СПб, 2011, 2012 г.); Международной конференции Научные исследования теория и практика\Вас1апіа naukowe. Teoria і praktika, (ВроцлавYWroclaw. Польша, 2012), Международной конференции Наука - от теории к практике - od teorii do praktiki, (Сопот\Sopot. Польша, 2013); Международной практической конференции Актуальные вопросы образования и науки, (Тамбов, 2014).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работах, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, получен 1 патент на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из
Характеристика и основные условия удаления биогенных элементов на очистных сооружениях традиционной биологической очистки
Хозяйственно – бытовые сточные воды поступают в водопроводную сеть от жилых домов, бытовых помещений промышленных предприятий, комбинатов общественного питания и лечебных учреждений. В составе таких вод различают фекальные сточные воды и хозяйственные, загрязненные различными отбросами хозяйственного происхождения и моющими средствами. Хозяйственно – бытовые сточные воды всегда содержат большое количество микроорганизмов, которые являются продуктами жизнедеятельности человека. Среди них могут быть патогенные и различные вирусы. Особенностью хозяйственно – бытовых сточных вод является относительное постоянство их состава. Основная часть органических загрязнений таких вод представлена белками, жирами, углеводами и продуктами их разложения. Неорганические примеси составляют частицы кварцевого песка, глины, соли, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека. К ним относятся фосфаты, гидрокарбонаты, аммонийные соли (продукты гидролиза мочевины). Из общей массы загрязнений бытовых сточных вод на долю органических веществ приходится около 45-58 %.
Состав хозяйственно – бытовых сточных вод – более или менее однообразен, а количество зависит от нормы водоотведения, которая, в свою очередь, зависит от благоустройства зданий.
В бытовых сточных водах минеральных веществ содержится 42% (от общего количества примесей), органических 58% , осаждающие взвешенные вещества составляют 20%, суспензии 20%, коллоиды 10%, растворимые вещества 50%.
На основании многолетних наблюдений в России установлены нормы загрязнений, поступающих в систему водоотведения от одного жителя в сутки [1,2]. Следует отметить, что некоторые нормативы близки, а некоторые отличаются от аналогичных, принятых в других странах ( таблица 1). Таблица 1 - Нормативы и типы некоторых загрязнений, поступающих от
В настоящее время населенные пункты России имеют в основном неполную раздельную систему водоотведения, в которую хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды отводятся по единой системе трубопроводов на очистные сооружения, а поверхностные стоки - по рельефу местности или лоткам проездов. Количественно концентрация и разнообразие загрязнений сточных вод населенных пунктов колеблются в широких пределах и зависят от климатических, социальных, демографических, исторических условий, уровня развития промышленности и приоритетной хозяйственной ориентации и т. д., а также национальных особенностей в таблице 2 [2] представлен ориентировочный состав сточных вод. Интервалы колебаний загрязнений обусловлены разными значениями норм водоотведения: чем больше норма, тем меньше концентрация загрязняющих веществ. Для хозяйственно-бытовых сточных вод в зависимости от степени оборудования зданий санитарными приборами и от климатических условий она составляет от 150 до 350 л/сут. на одного жителя. Таблица 2 – Ориентировочный состав хозяйственно-бытовых сточных вод в России и США
При уменьшении поступающих на очистку расходов сточных вод следовало бы ожидать увеличения концентраций загрязнений в них. Однако наблюдается обратная картина, которая указывает на прием дождевых и талых вод через неплотности в трубах и колодцах канализационной сети, а также происходит дренирование урбанизированных территорий, где наблюдается подъем уровня грунтовых вод вследствие техногенных воздействий (утечки из водонесущих коммуникаций, уменьшение пористости грунтов ввиду их уплотнения и т. д.).
Популяции микроорганизмов в сточных водах служат постоянным смешанным посевным материалом для процессов биологической очистки и, кроме того, источником метаболической активности в стандартных методах определения степени загрязнения сточных вод.
Наиболее распространенным критерием концентрации загрязняющих веществ в бытовых сточных водах является показатель биохимической потребности в кислороде (БПК), равный количеству растворенного кислорода, поглощаемого единицей объема сточных вод за определенное время при 20С. Продолжительность периода инкубации обычно указывают в виде подстрочного индекса; так, если БПК определяют по результатам инкубирования в течение 5 суток (один из принятых периодов), то соответствующий показатель обозначают символом БПК 5 [4].
Количество растворенного кислорода, поглощаемого в ходе инкубации вплоть до полного прекращения биологического окисления органических веществ, называют предельной (или полной) ВПК (БПКп), Этот тест, разработанный еще в 1898 г. Британской Королевской комиссией по ликвидации отходов, должен был моделировать условия в водных потоках и обеспечивать относительно прямое определение одного из наиболее вредных и опасных последствий сброса сточных вод – истощения растворенного кислорода в водных бассейнах, куда сбрасываются отходы. Снижение концентрации растворенного кислорода быстро приводит к гибели множества аэробных организмов, а также животных; конечным результатом истощения растворенного кислорода будет грязная, неприятно пахнущая река, зараженная патогенными микроорганизмами. [5].
Методы оценки эффективности воздействия ультразвука на качество очистки сточных вод
Рассмотрим очистке хозяйственно-бытовых сточных вод традиционным способом биологической очистки, который осуществляется в аэротенке при аэробных условиях. Основной задачей такого метода является удаление из сточных вод аммонийных форм азота. Данный процесс называется нитрификацией. Он осуществляется в результате жизнедеятельности и функциональной активности нитрифицирующих бактерий, которые относятся к хемосинтезирующим автотрофам. На (рисунке 7) представлена традиционная схема процесса биологической очистки сточных вод в аэротенке[24,25].
Нитрификация аммонийного азота начинается в аэротенках только после практически полного окисления углеродсодержащих соединений, характеризуемых показателем БПК. Чувствительность нитрификаторов к растворенной органике создает определенные трудности в обеспечении процесса в аэротенках, поскольку необходимо предварительное удовлетворительное удаление органических соединений. Чем полнее окислены органические вещества, присутствующие в сточных водах, тем интенсивнее процесс нитрификации в аэротенках. После того как органические вещества минерализуются, создаются условия для развития бактерий – возбудителей первой фазы нитрификации, которую осуществляют бактерии нескольких родов. Основными из них являются Nitrosomonas, Nitrosocystis, Nitrosospira, Nitrosococcus, Nitrosolobus, Nitrosovibrio. Всю энергию, необходимую для процессов жизнедеятельности, бактерии получают, окисляя соли аммония, который выступает при этом в качестве источника водорода. [25,26]. Первая стадия нитрификации протекает по уравнению 1: NH4+ + 1,5О2 = 2Н+ + NO2 - + Н2О, (1)
Наиболее благоприятная реакция среды для нитрифицирующих бактерий, обеспечивающих первую стадию нитрификации, находится в интервале рН 7,2 – 8,5, особенно чувствительны к кислой области.
Процессы нитрификации зависят от температуры очищаемых сточных вод. В диапазоне температур от 15 до 350С нитрификация удовлетворительна и ее интенсивность нарастает с повышением температуры до 35 0С.
Еще более чувствительны нитрификаторы к неприродной органике и к токсикантам. Как уже отмечалось, производственные сточные воды, подвергающиеся биохимической очистке, не должны содержать в своем составе ядовитые вещества и соли тяжелых металлов (меди, свинца, цинка, хрома, ртути и т. п.) в концентрациях, которые были бы вредны для жизнедеятельности микроорганизмов.
Нитрификация достаточно медленный процесс, который еще более замедляется и угнетается при недостатке растворенного кислорода в иловой смеси. Минимально необходимое содержание растворенного кислорода для обеспечения начальной стадии нитрификации должно превышать 1 мг/дм3. Причем требуется не только достаточно высокий уровень растворенного кислорода для обеспечения дыхательной деятельности организмов активного ила, но и тщательное перемешивание иловой смеси в аэротенках, что достигается либо большим количеством подаваемого воздуха, либо совершенной системой аэрации (оптимальное сочетание мелкопузырчатых и крупнопузырчатых аэраторов). На превращение 1 мг аммонийного азота в нитритный затрачивается 2,33 мг растворенного кислорода. Нитриты – продукт неполного окисления аммонийного азота. Появление нитритов в очищенных сточных водах свидетельствует о том, что основная часть органических веществ уже минерализована и началась нитрификация. Вторая стадия нитрификации заключается в окислении образовавшихся в первой фазе солей азотистой кислоты в соли азотной кислоты протекает по уравнению 2: 2NO2- + О2 2NO3- , (2)
Ее осуществляют бактерии родов Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus, Nitrospira, Nitrocystis. Единственным субстратом окисления для них являются нитриты. Бактерии второй стадии нитрификации функционируют в узких пределах нейтральных значений рН 7,0 – 7,6. Нитропродуцирующие бактерии более требовательны к содержанию растворенного кислорода (при его содержании 3,5 мг/дм3 нитрификация на второй стадии достигает максимальных значений). На окисление 1 мг нитритов до нитратов требуется 3,4 мг кислорода.
Для успешного протекания процесса необходимо не только поддерживать в иловой смеси достаточное количество растворенного кислорода, но и подавать 2-3 раза больше воздуха в начало аэротенка и в регенераторы, чем в другие зоны зона аппарата, а также обеспечивать удовлетворительный режим удаления ила из вторичных отстойников для предупреждения его залежей и возрастания в нем кислородопоглащаемости.
Для удовлетворительной нитрификации также необходимы низкие нагрузки на активный ил и большой возраст ила (не менее 4-5 суток). За счет большого возраста ила удается сохранять необходимую численность нитрификаторов. Поддержание низкого возраста предполагает более частую отгрузку ила и значительные потери нитрификаторов, которые медленнее восстанавливают свою численность, чем гетеротрофные бактерии.
Результаты исследования концентрации фосфат ионов
Для обеспечения работоспособности диспергатора в течение длительного времени, необходимо соблюдать следующие условия: - помещение, предназначенное для устройства должно соответствовать требованиям «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий СНП 245-71»; - температура окружающего воздуха должна быть +100…+350С при относительной влажности не более 80%. 2. Поставить выключатель «СЕТЬ» генератора в положение «ВЫКЛ». 3. Подключить к разъему «НАГРУЗКА» кабель магнитострикционного преобразователя. 4. Включить систему охлаждения преобразователя. Подключить шланги водяного охлаждения к преобразователю, подающий к штуцеру «ПОДАЧА», сливной к штуцеру «СЛИВ». Проверить работу системы охлаждения и расход воды, который должен быть не менее 2 л/мин. 5. Тумблер «ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ» поставить в положение «ВЫКЛ». 6. Поставить ручку «МОЩНОСТЬ» положение 1. 7. Закрепить диспергатор в штативе или ином жестко фиксирующим устройстве, погрузив волновод преобразователя в обрабатываемую жидкость на 5 – 10 см. 8. Подключить кабель питания генератора к сетевой розетке и подать питающее напряжение. 9. Перевести тумблер «СЕТЬ» в положение «ВКЛЮЧЕНО». При этом будет слышен характерный шум кавитирующей жидкости, а индикатор «КОЛЕБАНИЯ» покажет наличие работы преобразователя. 10. После окончания технологического процесса выключить генератор, для чего перевести тумблер «СЕТЬ» в положение «ВЫКЛ».
Промышленный генератор позволяет эффективность без увеличения удельных энергозатрат за счет участия в интенсификации процессов химической, физической и физико-химической природы в материалах, находящихся в твердом, жидком, парообразном, газообразном виде. На (рисунке 21) представлен общий вид генератора с колебательной системой.
В результате воздействия ультразвука за счет кавитации происходит разрушение хлопьев и повышается ферментативная активность ила. Это приводит к изменению скорости роста общей биомассы активного ил, в частности, к значительному увеличению способности накопления клеточного фосфора, как следствие, к повышению эффективности очистки сточных вод от биогенных элементов.
Эквивалентная электрическая схема, моделирующая процессы при ультразвуковой обработке суспензии активного ила в лабораторных условиях, представлена на рисунке 22.
Для чистоты получения большей сходимости и воспроизводимости результатов, проводимых экспериментов использовали стеклянные емкости, которые после каждой серии опытов мылись хромой смесью и дистиллированной водой. После чего проходили сушку в сушильном шкафу течении 30 минут, чтобы избежать попадания остатков обработанной суспензии в другую серию проводимых опытов [61,62].
Время контакта и условия обработки активного ила При выполнении диссертационного исследования в качестве пробы сравнения использовали суспензию активного ила необработанного ультразвуком, что позволило оценить влияние обработанного активного ила на интенсивность процессов в биоокислителях.
Для оценки эффективности очистки сточных вод после ультразвуковой обработки суспензии рециркулирующего активного ила место отбора (рисунок 23), в каждой серии опытов использовалась одна проба отобранная из приямка (рисунок 24).
Показатели качества очистки сточных вод определялись по стандартным методикам описанным ниже.
При подготовке к выполнению измерений посуды для отбора проб и хранения обезжириваются раствором СМС, промывают водой, обрабатывают хромовой смесью, промывают водопроводной водой, затем 3-4 раза дистиллированной водой.
Отбор проб поверхностных и сточных вод производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб», ПНД Ф 12.15.1-08 «Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод».
Пробы воды (объемом не менее 500 см3) отбирают в емкости из полимерного материала или стекла, предварительно ополоснутые отбираемой водой. Если анализ производится в день отбора пробы, то консервирование не производится. В том случае, если пробы не могут быть проанализированы сразу, их хранят при температуре 3-40С не более 24 часов или консервируют добавлением 2-4 см3 хлороформа на 1 дм3 воды. Законсервированные пробы хранятся не более двух суток.
Результаты опытно-промышленного исследования по удалению различных форм азота
На основании экспериментальных данных полученных при изучении различных параметров (характеристик) очищенной воды по предлагаемому в настоящей работе методу ультразвукового воздействия, также были определены рабочие условия и время воздействия на суспензию. Полученные нами данные стали основой для дальнейших рекомендаций в предлагаемой представленной ниже полезной модели.
Изобретение относится к устройствам ультразвуковой интенсификации биологической очистки хозяйственно-бытовых, сельскохозяйственных и производственных сточных вод, поступающих на очистные сооружения. Традиционно процесс биологической очистки сточных вод, заключающийся в аэрировании смеси очищаемых стоков и иловой суспензии даже при условии сбалансированности состава стоков по С, N, Р (100:5:1) /СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения/ Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 72 с./, не обеспечивает необходимого качества очистки при обработке переменных по составу сточных вод.
В настоящее время для достижения требуемой степени очистки сточных вод используются различные устройства, включая устройства ультразвуковой обработки активного ила с целью повышения его биофлоккулирующей и ферментативной активности.
Известен способ биохимической очистки сточных вод от органических соединений и устройство реализующие данный способ (патент №1219530, C 02 F 3/02, 1983), включающий обработку сточных вод в аэротенке, отделение активного ила от очищенной воды в отстойнике, гомогенизацию части активного ила с последующим возвратом всего активного ила в аэротенк, гомогенизацию 0,3-0,5% активного ила осуществляют ультразвуком частотой 1-28 кГц, интенсивностью 0,7-3,0 Вт/см2 в течение 1-3 мин и периодичностью воздействия 3-4 раза в сутки при одновременной аэрации.
К недостаткам данного способа биохимической очистки сточных вод от органических соединений и устройства можно отнести то, что ультразвуковой обработке подвергается только часть рециркулирующего активного ила, а не весь его объем. Периодичность подачи гомогенизированной иловой суспензии установлена жестко и не зависит от количества и состава сточных вод, поступающих на очистку, что приводит к недостаточной степени удаления биогенных элементов.
Известно также устройство для обработки загрязненной нефтепродуктами воды в ультразвуковом поле с последующим удалением из нее загрязнений (2 - SU 1636340 A, кл. C 02 F 1/36, 1/40, 1991).
В этом устройстве излучатели передвигаются в корпусе вдоль вертикальной оси, благодаря размещенному в центре корпуса приводному устройству с червячным валом, по которому перемещается каретка с излучателями.
Благодаря тому, что излучатель ультразвука перемещается вверх синхронно с восходящими потоками воды, в объеме достаточно полно происходит отделение от нее эмульгированных нефтепродуктов.
Недостатком этой конструкции является наличие в ней вращающихся и перемещающихся деталей и узлов, усложняющих в целом устройство для УЗ-обработки жидкости. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, выбранным авторами в качестве прототипа, является устройство для ультразвуковой обработки жидкости, содержащее корпус, излучатель ультразвука, расположенный в нижней части корпуса, трубу подвода загрязненной жидкости расположенную в центре днища корпуса, трубу отвода обработанной в озвучиваемом пространстве жидкости, излучатель в виде диска, размещенный параллельно днищу с зазором имеющей диаметр меньше диаметра корпуса. (патент №6787, C 02 F 1/24, 1/36,1998). Целью настоящей полезной модели, является расширение функциональных возможностей прототипа, обеспечивающих создание условий для биологической очистки сточных вод переменного состава, поступающих на очистные сооружения, в которых при использовании устройства ультразвуковой интенсификации значительно повышена степень очистки от биогенных элементов.
Поставленная цель достигается тем, что техническое решение, устройство ультразвуковой интенсификации биологической очистки сточных вод, включающей в себя ультразвуковой генератор, магнитострикционный преобразователь с волноводом излучателем, фиксирующую трубу с фланцем, трубопровод подвода и отвода суспензии активного ила, монтируется на участок трубопровода возвратного рециркулирующего активного ила, что позволяет интенсифицировать очистку сточных вод в результате повышения биофлоккулирующей и ферментативной активности ила. Схема предлагаемого устройства ультразвуковой интенсификации биологической очистки сточных вод представлена рисунок 25. Устройство, воздействующее на суспензию активного ила, состоит из ультразвукового генератора 1, магнитострикционного преобразователя с волноводом излучателем 2, направляющей трубы с фланцем 3, трубы подвода 4 и отвода 5 обработанной в озвучиваемом пространстве суспензии активного ила. Воздействие ультразвуковых колебаний на суспензию активного ила осуществляется непосредственно через волновод излучатель, расположенный в середине трубопровода и направленный навстречу потоку поступающей суспензии активного ила. Управление устройством воздействия ультразвуковых колебаний осуществляется с панели ультразвукового генератора.
