Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор современных технологических схем и сооружений механической очистки городских сточных вод 7
1.1 .Состав городских сточных вод и некоторые свойства находящихся в них механических примесей 7
1.2. Основные технологические схемы очистки городских сточных вод 9
1.3. Сооружения механической очистки сточных вод 12
1.3.1. Решетки и песколовки. Методы обработки и утилизации осадка песколовок 12
1.3.2. Первичные отстойники, их влияние на процесс последующей биологической очистки. Основные направления интенсификации процессов первичного отстаивания 28
Выводы 41
Цель и задачи исследований 42
2. Теоретическое обоснование использования методов предварительной обработки сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах с целью интенсификации работы городских очистных сооружений 43
2.1.Анализ дисперсного состава загрязнений хозяйственно-бытовых сточных вод 43
2.2. Влияние дисперсного состава сточных вод на скорость их биохимического окисления 47
2.3.Теория агрегативной устойчивости коллоидной системы и методы коагулирования 55
Выводы 69
3. Лабораторные исследования технологии предварительной обработки сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах 71
3.1. Объект исследований, программа и методика проведения лабораторных испытаний 71
3.1.1. Объект исследований 71
3.1.2. Конструкция вихревого гидродинамического устройства (ВГДУ) 73
3.1.3. Физическое моделирование и гидравлическое подобие ВГДУ 81
3.1.4. Описание установки для проведения лабораторных исследований технологии предварительной обработки сточных вод в вихревом гидродинамическом устройстве (ВГДУ) 86
3.1.5.'Программа и методика проведения лабораторных исследований технологии предварительной обработки сточных вод 87
3.2. Методика проведения анализов 88
3.3. Результаты лабораторных исследований технологии предварительной обработки сточных вод в ВГДУ 92
3.4. Оценка достоверности полученных экспериментальных данных. Разработка математической модели интенсификации процесса первичного отстаивания сточных вод при их предварительной обработке в ВГДУ 99
Выводы 101
4. Лабораторные исследования биологической очистки обработанных в вгду сточных вод 103
4.1. Описание установки для проведения лабораторных исследований 103
4.1.1. Программа и методика проведения лабораторных исследований 105
4.2. Результаты экспериментальных исследований влияния предварительной обработки сточных вод в ВГДУ и отстаивания на процесс их последующей биологической очистки 108
Выводы 116
5. Производственные испытания технологии предварительной обработки сточных вод в вихревом гидродинамическом устройстве. методика расчета сооружений для предварительной обработки сточных вод. расчет экономической эффективности от внедрения предлагаемой технологии 118
5.1. Производственные испытания новой технологии 118
5.2. Методика расчета ВГДУ. Расчет экономической
эффективности от внедрения ВГДУ 123
Выводы 129
Список использованной литературы 131
Приложение 1 140
Приложени е 2 141
- Основные технологические схемы очистки городских сточных вод
- Влияние дисперсного состава сточных вод на скорость их биохимического окисления
- Конструкция вихревого гидродинамического устройства (ВГДУ)
- Программа и методика проведения лабораторных исследований
Введение к работе
В настоящее время особое значение имеет развитие современных систем водоотведения хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод, обеспечивающих высокую степень защиты окружающей природной среды от загрязнений. Наибольшее внимание при проектировании, строительстве и реконструкции'канализационных очистных сооружений уделяется разработке новых технологических решений в вопросах улучшения качества очищенных сточных вод, а также обработки и утилизации осадков, образующихся на сооружениях.
Значительное влияние на работу аэротенков и биофильтров оказывают взвешенные вещества, большая часть которых удаляется на сооружениях механической очистки - решетках, песколовках и первичных отстойниках. Механическая очистка обеспечивает удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод на 60-65%, а из некоторых производственных сточных вод - на 90-95%, а также снижение БПК сточных вод до 20-25%, и в ряде случаев до 30-35 % о исходных значений. Механическая очистка сточных вод является в известной степени самым дешевым методом удаления взвешенных органических и неорганических примесей, поэтому всегда целесообразна наиболее глубокая очистка сточных вод механическими методами.
Очистка стоков от минеральных примесей осуществляется, как правило, на песколовках различных типов. Для нормальной работы песколовок необходимо обеспечить регулярную выгрузку задержанного в них осадка. Чрезмерное его накопление приводит к уменьшению живого сечения песколовок и увеличению выноса песка из них, что вызывает затруднения при удалении осадка из первичных отстойников, перекачке осадка по трубопроводам и его обработке.
Даже в наиболее совершенных типах песколовок вместе с песком выпадают в осадок органические примеси, способные к загниванию. Это вызывает значительные затруднения при последующей обработке и утилизации осадка из песколовок.
Песок из песколовок обезвоживается на Песковых площадках или в бункерах и далее вывозится или отмывается от органических загрязнений, подсушивается и используется в планировочных работах. Уровень сложности и стоимости применяемого метода обработки и утилизации извлеченного из
5 песколовок осадка зависит в первую очередь от количества органических примесей в извлекаемом песке. Это делает задачу получения изначально чистого песчаного осадка в песколовках весьма актуальной с точки зрения дальнейшего использования этого материала в строительстве.
При очистке городских сточных вод важная роль отводится первичному отстаиванию как наименее энергоемкому и дешевому методу выделения из стоков грубодиспергированных примесей.
Во избежание повышенного прироста избыточного активного ила в аэротенках и биопленки в биофильтрах остаточная концентрация взвешенных веществ в осветленной сточной воде после первичных отстойников не должна превышать 100-180 мг/л, что в зависимости от исходной начальной концентрации взвешенных веществ в сточной воде, составляющей 150-250 мг/л, обусловливает выбор наиболее рациональной технологии первичного осветления и требуемой продолжительности отстаивания.
Одним из наиболее перспективных методов интенсификации первичного отстаивания является биофлокуляция сточных вод с использованием избыточного активного ила. Как показывает опыт эксплуатации канализационных очистных сооружений, значительный интерес представляет технология смешения биофлокулянта с исходным стоком в центробежном поле в присутствии кислорода воздуха, причем весь процесс осуществляется за счет избыточной энергии центробежных насосов, подающих сточные воды на очистку. Исследование и внедрение данного метода обработки сточных вод позволяет не только интенсифицировать работу песколовок, первичных отстойников, но и улучшить качество биологической очистки в аэротенках.
Целью данной диссертации является разработка и исследование новой технологии предварительной обработки сточных вод с использованием вихревых гидродинамических устройств (ВГДУ), позволяющих интенсифицировать работу городских очистных сооружений.
Научная новизна работы состоит:
- в теоретическом и экспериментальном обосновании новой технологии предварительной обработки городских сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах с добавлением избыточного активного ила;
в определении степени влияния конструктивных и технологических характеристик вихревых гидродинамических устройств на процесс предварительной обработки городских сточных вод, позволяющий интенсифицировать работу сооружений механической и биологической очисткщ получении технологического критериального комплекса, характеризующего степень эффективности процесса окисления аммонийного азота активным илом аэротенков;
в получении аналитических зависимостей, адекватно описывающих процесс повышения эффективности первичного отстаивания городских сточных вод при их предварительной обработке в вихревых гидродинамических устройствах с добавлением избыточного активного ила.
Практическая значимость диссертации;
предложена и апробирована в промышленных условиях новая технология предварительной обработки городских сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах с добавлением избыточного активного ила;
разработаны рекомендации к проектированию и расчету аппаратурного оформления предложенной технологической схемы предварительной обработки городских сточных вод.
Практическая реализация. Технология предварительной обработки городских сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах с добавлением избыточного активного ила внедрена на канализационных очистных сооружениях г.Сердобска Пензенской области, производительностью 17000 м3/сут.
Подтвержденный среднегодовой экономический эффект от внедрения предложенной технологии составил более 378000 руб. в ценах 2004 года.
Апробация работы и публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на \4 всероссийских и международных конференциях в г. Пензе и г.Кемерово в 2000-2005 гг.
Автор выражает особую благодарность за помощь при выполнении дис-сертационой работы д.т.н., профессору, заведующему кафедрой «Водоснабжение и водоотведение» Пензенского ГУАС Гришину Борису Михайловичу.
Основные технологические схемы очистки городских сточных вод
Если при расчете необходимой степени очистки сточных вод концентрация взвешенных веществ должна быть снижена на 40-50%, а величина показателя БПКполн _ на 20-30%, то можно ограничиться только механической очисткой. Состав сооружений принимается по схеме, приведенной на рис. 1.2. Расход сточных вод при такой схеме составляет не более 10 тыс.м3/сут. [88].
При больших расходах сточных вод - от 50 тыс.м /сут. до 2-3 млн. м /сут. и более применяется технологическая схема, приведенная на рис. 1.3. Механическая очистка сточных вод производится на решетках, в песколовках и отстойниках.
Для интенсификации осаждения взвешенных веществ перед первичными отстойниками могут использоваться преаэраторы, в которые подается определенная часть избыточного активного ила в качестве биофлокулянта. Сырой осадок из первичных отстойников направляется в метантенки.
Для расходов сточных вод порядка 10-20 тыс.м /сут в качестве сооружений биологической очистки после решеток, песколовок и первичных отстойников могут использоваться биофильтры. Для этой же производительности применяется комбинированная механическая и физико-химическая очистка городских сточных вод, технологическая схема которой приведена на рис. 1.4.
Флокулянты укрупняют хлопья гидроокисей и улучшают их структурно-механические свойства. После камер хлопьеобразования осадки отделяются от очищенной воды в горизонтальных отстойниках. Для глубокой очистки от взвешенных веществ используются барабанные сетки и двухслойные фильтры или фильтры с восходящим потоком воды. Обеззараженная хлором вода сбрасывается в водоем. Осадок из отстойников уплотняется и обезвоживается на центрифугах. Приведенные технологические схемы широко распространены как в отечественной, так и зарубежной практике, при этом качество очистки стоков на осадительных сооружениях (песколовках и отстойниках) предопределяет эффективность работы всей технологической цепочки канализационных очистных станций.
Присутствие грубодисперсных примесей в сточной воде, подаваемой на песколовки, значительно ухудшает качество уловленного песка и осложняет бесперебойную работу сооружений по его отмывке.
Песок, приносимый на крупноразмерных органических загрязнениях через песколовки, выпадает в осадок в первичных отстойниках, что затрудняет выгрузку осевшего осадка, его перекачку по илопроводам и выгрузку сброженного осадка из метантенков. Кроме того, легкие плавающие отбросы, проходя через отстойники, осложняют работу сооружений доочистки или выносятся с очищенными водами в водоемы, что недопустимо.
Таким образом, эффективное удаление крупноразмерных загрязнений из сточных вод при их прохождении через решетки позволит обеспечить нормальную эксплуатацию песколовок, первичных отстойников, метантенков и трубопроводов подачи осадков на метантенки, а также повысить качество очистки стоков.
В отечественной практике для задержания загрязнений применяются, как правило, неподвижные решетки с подвижными граблями трех типов [87,89]: - решетка, устанавливаемая под углом к горизонту и очищаемая грабля ми, которые движутся перед ней в направлении потока сточной воды; - решетка, устанавливаемая под углом к горизонту и очищаемая граблями, которые движутся за ней в направлении потока сточной воды; - решетка, устанавливаемая вертикально и очищаемая граблями, которые движутся за ней.
Количество задержанных грубодисперсных загрязнений сильно зависит от ширины прозоров установленных решеток. Анализ экспериментальных данных показывает 15-20-кратное возрастание массы снятых загрязнений с экспериментальных решеток с минимальной шириной прозоров 1,5-2 мм по сравнению с широко распространенными решетками с прозорами 16 мм [88]. Однако, уменьшение ширины прозора связано со значительными технологическими и конструктивными трудностями, а также возрастанием стоимости самих решеток, хотя, безусловно, обеспечивает улучшение качества работы песколовок и первичных отстойников.
Размещение песколовок после решеток объясняется стремлением получить осадок в песколовках лучшего качества - с меньшим содержанием органических загрязнений. Сточная вода, прошедшая решетки, практически свободна от крупных органических загрязнений, которые могут улавливаться песколовками даже при оптимальных условиях их работы.
По направлению движения воды песколовки подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние на тангенциальные и аэрируемые. Горизонтальные песколовки представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением (рис. 1.5).
Влияние дисперсного состава сточных вод на скорость их биохимического окисления
Процесс ферментативного окисления органических веществ, содержащихся в сточных водах в различных дисперсионных состояниях, биоценозом активного ила, обладает большим потенциалом [38,94,54,95,51,96].
Тем не менее экономическая целесообразность использования метода биохимического окисления для деструкции органических веществ, находящихся в виде крупнодисперсных частиц, нуждается в серьезном обосновании.
Как было показано выше, органические вещества, находящиеся в различном дисперсном состоянии, окисляются микроорганизмами активного ила с различной интенсивностью [100].
Органические вещества, находящиеся в виде дисперсных частиц, изымаются из сточных вод (сорбируются) гораздо быстрее, чем они впоследствии биохимически разлагаются. Наиболее быстро протекает процесс сорбции взвешенных веществ. Сравнительно крупные агрегаты легко захватываются и удерживаются хлопьями активного ила, чему способствует наличие слизистой оболочки, соединяющей клоны бактериальных клеток в единый хлопок.
Изъятие коллоидов и тонких дисперсий протекает значительно сложнее и медленнее. Наименьшей скоростью сорбирования обладают истинно растворенные вещества.
Процесс биохимической деструкции органических загрязнений имеет совершенно противоположный характер. По данным, приводимым в [86], скорость окисления взвешенных веществ в 4 раза, а коллоидных частиц почти в 2 раза ниже, чем истинно растворенных веществ. Скорость сорбции органических веществ, находящихся в виде истинных растворов, совпадает со скоростью их биохимического окисления. Растворы органических веществ практически не образуют внеклеточных накоплений.
Органические вещества в форме коллоидных и дисперсных частиц активно образуют внеклеточные накопления в хлопке активного ила, на окисление которых требуется дополнительное время.
Моделью предусматривается накопление органического субстрата в виде мелкодисперсных частиц. Мелкодисперсный субстрат рассматривается как находящийся в флокулах активного ила вне клеток микроорганизмов. Поскольку органический субстрат может усваиваться микроорганизмами только в растворенном виде, органическое вещество дисперсной фазы усваивается только после его ферментативного разложения в флокулах вне клеток микроорганизмов. Растворенный субстрат может накапливаться как вне клеток, так и в клетках микроорганизмов.
При сорбировании флокулой активного ила некоторого количества органического вещества, находящегося в мелкодисперсном состоянии, окислительная способность ила снижается [86]. Этот феномен может быть объяснен на основе анализа внутреннего строения флокулы (хлопка) активного ила. Результаты электронной микроскопии хлопка активного ила, приведенные на рис. 2.4 показывают, что хлопок активного ила неоднороден и состоит из скоплений бактерий (клонов), разделенных прослойками биополимера. Размер отдельных хлопьев составляет 10 мкм, размер самого хлопка активного ила достигает. 100-200 мкм. Бактериальные клетки занимают примерно 20% объема хлопка активного ила. Вязкость слизи внеклеточного вещества стабильна в пределах рН=5...9. При величине рН 5 вязкость снижается. Наблюдается корреляция вязкости слизи с содержанием в ней сахаридов. Еще в 1952 г. Мак-Киней установил существование корреляции между биофлокуляцией и накоплением внеклеточных полисахаридов в активном иле. Установлено, что выделяемый клетками биополимер обладает свойствами полиэлектролита. Наряду с этим, также показана способность большинства бактерий к коагуляции (образованию хлопков) аналогично гидрофобным коллоидам при величине поверхностного заряда ниже 15 мВ [21]. Это дает возможность рассматривать бактерии как биоколлоиды. Из этих фактов можно сделать предположение, что биофлокуляция является результатом взаимодействия высокомолекулярного полиэлектролита с биоколлоидными частицами, в качестве которых выступают бактерии.
При образовании хлопков наряду с химическими факторами важную роль играют и физико-химические факторы связывания отрицательно заряженных поверхностей смежных клеток ионными мостиками, включающими в себя катионы. Способность культуры образовывать хлопья зависит, кроме того, от вида бактерий, возраста клеток, состава среды и температуры. Склонность активного ила к образованию хлопка увеличивается с повышением рН. Этим, по видимому, и объясняется лучшая осаждаемость активного ила, при щелочной реакции, чем при кислой. Структуры, образующиеся в суспензии активного ила довольно прочны. В работе [102] делается предположение, что оказываемый адсорбированной активным илом частичкой взвешенного вещества отрицательный эффект может быть объяснен местным недостатком в кислороде в окружающей частицу зоне, возникающей вследствие окисления этой частицы, и избытком в этой зоне продуктов разложения, угнетающих процессы биохимического окисления.
В результате этого вокруг отдельных бактериальных клеток создаются микрозоны с неблагоприятными условиями обитания.
Схема подавления активности хлопка ила при сорбции органической частицы приведена на рис.2.5. Рис.2.5. Схема подавления активности хлопка ила при сорбции органической частицы: 1-оболочка из внеклеточного полимера; 2-клоны бактериальных клеток; 3-адсорбированная частица органического вещества; 4 - локальная зона дефицита кислорода и избытка продуктов разложения органической частицы
Для восстановления окислительных свойств ила необходим промежуток времени для окисления накопившихся загрязнений. Успешное окисление сорбированных активным илом загрязнений может быть реализовано только лишь при наличии в каждом цикле очистки сточных вод фазы голодания активного ила - процесса регенерации.
При регенерации активного ила происходит разложение сорбированных органических частиц и окисление продуктов их распада, что приводит к повышению активности иловой смеси. Этим обстоятельством можно объяснить рекомендации использовать регенерацию для очистки сточных вод, содержащих значительное количество органических загрязнений в форме эмульсий и взвешенных частиц.
Другим способом устранения отрицательного влияния мелкодисперсных органических частиц на культуру активного ила может служить повышение степени турбулентности в аэрационном объеме. Поскольку клоны бактериаль 52 ных клеток в хлопке активного ила окружены вязкой средой биополимера, можно предположить, что отдельные клетки могут приходить в соприкосновение с окружающей средой только в результате внутренних перемещений или разрыва хлопков по межклоновым связям с последующей повторной флокуля-цией. Очевидно, что этот процесс требует определенных затрат энергии на преодоление сопротивления трения, возникающего при перемещении клона относительно вязкой среды биополимера.
Повышенная турбулентность в зоне аэрации позволяет сообщить потоку активного ила достаточно энергии для распада хлопьев, что приводит к быстрому обновлению поверхности раздела между хлопком ила и окружающей средой. Оба эти фактора обеспечивают увеличение скорости поступления питания и кислорода к микроорганизмам, оттока продуктов метаболизма и в конечном итоге приводит к повышению скорости биохимического окисления органических веществ.
Конструкция вихревого гидродинамического устройства (ВГДУ)
Нами было предложено насыщать поступающие на очистные сооружения сточные воды кислородом воздуха путем подачи их в аэратор типа «шахтный водослив". Шахтные аэраторы нашли широкое распространение для аэрирования иловой смеси в аэротенках. Струйный аэратор шахтного типа представляет собой вертикальную колонну, выполненную из трубы высотой 5 и более метров. Аэрируемая жидкость подается в колонну насосом через приемную воронку. В приемной воронке происходит закручивание потока, в результате чего в осевой части потока формируется воздушный жгут. Растворение кислорода воздуха осуществляется как непосредственно в вертикальной колонне при движении по ней газожидкостного потока, так и в слое жидкости, в которую изливается поток из колонны. По условиям массообмена, шахтный аэратор аналогичен пленочным реакторам, применяемым в химической промышленности, а в гидродинамическом отношении аналогичен шахтному водосбросу.
С целью интенсификации процесса эжекции воздуха при уменьшении высоты аэратора нами было предложено повысить угловую скорость вращения потока и тем самым увеличить вакуум, возникающий в осевых областях потока, для чего и была разработана конструкция вихревого гидродинамического устройства (ВГДУ), представленная на рис. 3.2
В соответствии с экспериментальными данными, полученными в [3], при КГ=Ъ...1 и коэффициент скорости принимает значения 9=0,05...0,25. За оптимальное значение геометрического коэффициента может быть принято Кг=3. В этом случае при Кок=1...3 м/с коэффициент скорости имеет значение в пределах .ф =0,21.. .0,25.
В работе [3] приводится следующая математическая модель, описывающая зависимость значения тангенса угла закручивания потока tgor в вихревой камере ВГДУ от средней осевой скорости в вихревой камере Voc и значения геометрического коэффициента Кг tga = 0A95Kr6V 1K"m , (3.5) откуда, при Кг=3, tga = 0,607Foc-187.
Таким образом, окружная скорость потока в пристеночной области вихревой камеры ВГДУ может быть определена как V 4 = V m = Foc(0,607Koc187). (3.6)
Также в работе [3] приведена математическая модель, описывающая зависимость тангенса угла закручивания потока tga в вихревом устройстве с тангенциальным щелевым входом от величины средней осевой скорости в вихревой камере Voc и значения геометрического коэффициента Кг, являющегося отношением площади вихревой камеры к площади щелевого тангенциального входа tga = 0,284 651 4 . (3.7)
Вихревые устройства с тангенциальным щелевым входом создают вращательное движение потока с постоянной циркуляцией окружной скорости по радиусу Cr = V0Kr 2лг « const, м2/с (3.8)
При таком законе распределения окружных скоростей по радиусу в пристеночных областях потока наблюдаются минимальные окружные скорости, и в приосевых областях фиксируются окружные скорости максимальной величины. Использование камеры входа, соосно соединенной с вихревой камерой и имеющей больший диаметр, позволяет сгладить разницу между значениями окружных скоростей в пристеночной и приосевой областях.
Значение окружной скорости в пристеночных областях вихревой камеры устройств, оснащенных камерой входа (ВГДУ), в 1,8-5,6 раза превышает аналогичные показатели устройств с тангенциальным щелевым входом.
Поступательно вращательное движение падающего по стволу вихревой камеры 4 потока жидкости (см.рис.3.2) создает разряжение в приосевой зоне, куда через воздушный патрубок 3 подсасывается воздух. В камере смешения 5 сохраняется вращательно-поступательное движение водовоздушной смеси, происходит интенсивное перемешивание сточных вод с эжектированным воздухом, в результате чего они насыщаются кислородом. Вращательное движение сточных вод в вихревой камере и камере смешения позволяет отмыть содержащиеся в них мелкие минеральные частички от налипших органических загрязнений и тем самым увеличить гидравлическую крупность мелких фракций песка.
Отмывка мелких минеральных частичек, дробление пузырьков воздуха, приводящее к увеличению удельной площади контакта фаз, и интенсификация процессов массопередачи происходят в турбулентном потоке под действием пульсаций его скорости. Турбулентные пульсации скорости имеют следующие характеристики: масштаб пульсаций Я(м); скорость пульсаций К,(м/с); градиент скорости пульсаций Gx(cl); длительность пульсации скорости Тл(с). Дробление пузырьков воздуха может происходить только под действием турбулентных пульсаций скоростей потока, масштаб которых Я не превышает диаметр пузырька воздуха dn. Пульсации больших масштабов не приводят к дроблению пузырька, поскольку они просто переносят его из одной точки потока в другую, не вызывая его деформации. Таким образом, масштабы турбулентных пульсаций скорости потока, приводящие к диспергированию пузырька, должны быть примерно равны его размеру (Л. &dn), с уменьшением масштаба турбулентных пульсаций их энергия увеличивается. Максимальной энергией обладают турбулентные пульсации нулевого масштаба Я0.
Программа и методика проведения лабораторных исследований
Целью проведения этого этапа лабораторных исследований было установление влияния предварительной обработки сточных вод в ВГДУ на изменение динамики процесса их биологической очистки в аэротенке-смесителе. В ходе проведения исследований решались следующие задачи: 1. Установление зависимости концентрации органических загрязнений (БПК5) от времени биологической очистки в опытном и контрольном аэротенке сточных вод, прошедших механическую очистку в модельных песколовке и отстойнике. 2. Выявление динамики уменьшения показателя ХПК в процессе биологической очистки сточных вод в контрольном и опытном аэротенках. 3. Определение зависимости концентрации ионов аммония в пробах сточных вод из опытного и контрольного аэротенков от времени биологической очистки. 4. Выявление динамики уменьшения концентрации общего фосфора в процессе биологической очистки сточных вод в контрольном и опытном аэротенках.
В ходе лабораторных исследований наряду с ХПК, БПК5, концентрациями ионов аммония и общего фосфора контролировались следующие показатели одновременно работающих натурного, контрольного и опытного аэротенков: нагрузка на активный ил qa, мг/г-сут; нагрузка на сооружение qw, кг/м3-сут; окислительная мощность сооружения ОМ, кг/м -сут; прирост активного ила
Возраст активного ила Та, сут, определялся как период времени, за который масса приросшего в процессе биологической очистки сточных вод активного ила становилась равной массе активного ила в аэротенке (период времени, за который происходило полное обновление биомассы активного ила в аэротенке).
Удельный расход воздуха системой аэрации аэротенка (qB),M /м , определялся как объем воздуха, подаваемый в систему пневматической аэрации аэротенка за время биологической очистки сточных вод, отнесенный к объему аэротенка где QB — часовой расход воздуха, подаваемого в систему пневматической аэрации аэротенка;
Эффект очистки сточных вод по органическим загрязнениям (БПК5), Э0, т.е. отношение массы органических загрязнений, удаляемых из единицы объема сточных вод в процессе очистки, к концентрации органических загрязнений, определялся по формуле Эо = L L . іоо%, (4.8) где L0 - концентрация органических загрязнений исходных сточных вод, мг/л; Вых - концентрация органических загрязнений на выходе из аэротенка, мг/л. 108 4.2. Результаты экспериментальных исследований влияния предварительной обработки сточных вод в ВГДУ и отстаивания на процесс их последующей биологической очистки Зависимости концентрации органических загрязнений (БПКі) в процессе биологической очистки в опытном и контрольном аэротенках представлены на рис. 4.2. і. БПК$ мг/л Рис.4.2. Зависимости концентрации органических загрязнений (БПК5) в процессе биологической очистки в опытном (1) и контрольном (2) аэротенках Зависимости концентрации органических загрязнений (ХПК) в процессе биологической очистки в опытном и контрольном аэротенках представлены на рис. 4.3. Зависимости концентрации ионов аммония в процессе биологической очистки в опытном и контрольном аэротенках представлены на рис. 4.4. 109 t ХПК, мг/л Рис.4.3. Зависимости концентрации органических загрязнений (ХПК) в процессе биологической очистки в опытном (1) и контрольном (2) аэротенках usfn Рис.4.4. Зависимости концентрации ионов аммония в процессе биологической очистки в опытном (1) и контрольном (2) аэротенках по Зависимости концентрации общего фосфора в процессе биологической очистки в опытном и контрольном аэротенках представлены на рис. 4.5. Зависимости концентрации фосфора в процессе биологической очистки в опытном (1) и контрольном (2) аэротенках
Анализируя полученные данные, можно сделать следующие выводы: 1. Предварительная обработка сточных вод в ВГДУ в оптимальном режиме (voc=0,7...0,8 м/с) с добавлением избыточного активного ила (Сил= 200 мг/л) позволяет интенсифицировать процессы их биологической очи стки, в результате чего на выходе из модельного аэротенка концентрация орга нических загрязнений (БПК5) снижается в 2 раза. 2. Показатель ХПК в сточных водах, прошедших биологическую очистку в опытном модельном аэротенке, в результате их предварительной обработки в ВГДУ снижается в 1,7 раза. 3. Предварительная обработка сточных вод в ВГДУ позволяет снизить концентрацию содержащегося в них азота аммонийного на выходе из опытного модельного аэротенка в 1,4 раза. 4. Содержание фосфора в сточных водах на выходе из опытного модельного аэротенка в результате их предварительной обработки в ВГДУ снижается в 1, 14 раза. Анализ зависимостей, полученных при изучении кинетики процесса биоокисления активным илом показал, что изменение концентрации органиче ских загрязнений (БПК5) в модельных аэротенках как для городских сточных вод, прошедших традиционную механическую очистку (песколовка, от стойник), так и для сточных вод, наряду с традиционной механической очисткой предварительно обработанных в ВГДУ, весьма, корректно описывает уравнение 4=— -, (4.9) т 1 + КТ v J где L0 и LT - соответственно БГІК5 смеси сточных вод с активным илом в начальной момент биологической очистки и через некоторый промежуток времени длительностью Гч;
К - константа скорости биохимического окисления органических загрязнений активным илом, ч"1. Обработка опытных данных позволила установить, что для сточных вод, не обработанных в ВГДУ, константа скорости биохимического окисления органических загрязнений активным илом имеет значение /С=1,178 ч"1, а для сточных вод, предварительно обработанных в ВГДУ, К= 1,622 ч"1. Увеличение константы скорости биохимического окисления в 1,38 раза после обработки сточных вод в ВГДУ свидетельствует о том, что, наряду со снижением нагрузки на аэротенк по органическим загрязнениям за счет повышения эффективности работы первичного отстойника, произошло и качественное изменение поступающих на биологическую очистку сточных вод, обусловленное изменением дисперсного состава содержащихся в них органических загрязнений.
Похожие диссертации на Интенсификация работы городских очистных сооружений за счет предварительной обработки сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах
