Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Полигоны твёрдых бытовых отходов . 9
1. 1. Современные масштабы проблемы твёрдых бытовых отходов.
1.2. Устройство полигонов ТБО . 15
1.3. Водный баланс полигонов ТБО. 19
1.4. Химический состав ФВ. 24
1.5. Микробиологический состав. 29
1.6. Технологии очистки фильтрационных вод. 31
Глава 2. Объекты, аппаратура и методы исследования.
2.1 Характеристика Волгоградского полигона захоронения ТБО .
2.2. Материалы и методы исследования. 40
Глава 3 Исследование химического состава ФВ . 42
3.1. Исследование неорганического состава фильтрата. 42
3.2. Исследование органического состава фильтрата 44
Глава 4 Исследование возможности применения биохимического метода очистки фильтрационных вод полигонов ТБО .
4.1. Очистка фильтрационных вод в аэробных условиях. 52
4.2. Исследование причин вспухания активного ила при аэробной биологической очистке ФВ полигона ТБО г. Волгограда .
Глава 5. Интенсификация процесса биологической 62 очистки фв полигонов ТБО .
5.1. Электрохимическая обработка фильтрата ТБО. 62
5.1.1, Основные металлы, инициирующие процесс деления нитчатых микроорганизмов.
5.1.2. Подбор условий для лабораторного моделирования процесса электрохимической обработки ФВ.
Глава 6. Определение велечины предотвращенного экологического ущерба .
Заключение 106
Список литературы 108
Приложения 118
Документация 123
- Устройство полигонов ТБО
- Характеристика Волгоградского полигона захоронения ТБО
- Исследование органического состава фильтрата
- Исследование причин вспухания активного ила при аэробной биологической очистке ФВ полигона ТБО г. Волгограда
Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) является одной из острых и близкой к критической для большинства городских комплексов России. Анализ современных технологий утилизации твердых бытовых отходов показал, что в последние десятилетия, как в нашей стране, так и за рубежом, широкое применение находит такой метод, как складирование ТБО на специально оборудованных полигонах. Вместе с тем, в период строительства и эксплуатации сами полигоны становятся источником негативного воздействия на окружающую среду застроенных территорий.
Рассматривая в этом аспекте полигон ТБО, можно отметить, что одним из основных видов его антропогенного воздействия (40-45%) является загрязнение подземных и поверхностных вод, почв и подстилающих грунтов фильтратом полигона. Источники образования фильтрата - поступающие в толщу полигона атмосферные осадки, а также влага, содержащаяся в самих отходах. Образующийся фильтрат характеризуется высоким (в сотни раз превышающим ПДК) содержанием токсичных органических и неорганических веществ. Несмотря на то, что абсолютное количество фильтрата незначительно, из-за высоких концентраций загрязняющих веществ он представляет серьёзную угрозу для окружающей среды населенных пунктов.
Поэтому разработка методов снижения антропогенного воздействия фильтрационных вод полигонов ТБО и внедрение их в практику проектирования, строительства и эксплуатации этих инженерных сооружений является актуальной задачей.
Работа выполнялась в рамках программы «Отходы» Федеральной целевой программы «Экология и природные ресурсы России (2002 - 2010 годы)», а также в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.
Цель работы - снижение антропогенного воздействия полигонов ТБО на окружающую среду застроенных территорий посредством применения в практике проектирования, строительства и эксплуатации разработанного метода очистки фильтрационных вод.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
- оценка полигонов ТБО как источников загрязнения атмосферного
воздуха, почв, подземных и поверхностных вод;
анализ существующих технологий очистки фильтрационных вод;
исследование химического состава ФВ полигона ТБО на примере г. Волгограда;
экспериментальные исследования по оценке эффективности применения аэробного метода очистки фильтрационных вод на модельных и реальных растворах;
экспериментальные исследования по оценке эффективности применения предварительной электрохимической обработки ФВ;
- разработка технологической схемы обезвреживания фильтрационных
вод полигона ТБО;
оценка эколого-экономического эффекта от внедрения технологической схемы очистки фильтрационных вод на новых полигонах ТБО.
Основная идея работы состоит в повышении экологической безопасности полигонов ТБО посредством разработки эффективного и экономически оправданного метода очистки фильтрационных вод полигонов
ТБО.
Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, натурные исследования, обработку экспериментальных данных методами математической статистики и корреляционного анализа с применением ПК, лабораторные и опытно-промышленные исследования.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворяющей сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и опытно-промышленных условиях.
Научная новизна работы:
определен состав фильтрационных вод (на примере одного из пяти полигонов ТБО города Волгограда), обусловливающий негативное воздействие на окружающую среду застроенных территорий;
экспериментально выявлены основные факторы низкой эффективности аэробной биологической очистки фильтрата полигонов ТБО вызывающие вспухание активного ила;
экспериментально установлены условия повышения качества аэробной биологической очистки - предварительная электрохимическая обработка ФВ;
определены рациональные параметры электрохимической обработки, способствующие повышению эффективности аэробной биологической очистки ФВ;
- проведен анализ факторов, определяющих эколого-экономический
эффект.
Практическое значение работы: - разработана и рекомендована к практическому внедрению технологическая схема процесса обезвреживания ФВ, позволяющая на 40 -45% снизить антропогенное воздействие на окружающую среду застроенных территорий полигонов ТБО;
разработан электрохимический способ удаления соединений, снижающих эффективность аэробной биологической очистки, внедрение которого позволяет снизить концентрации токсичных веществ в фильтрате на 85-87%.
7 Реализация результатов работы:
- рекомендации по снижению экологической опасности полигонов ТБО и
проектированию системы очистки фильтрата использованы при
эксплуатации полигона ТБО Городищенского района г. Волгограда;
- материалы диссертационной работы использованы кафедрой ВиВ
ВолгГАСУ в курсах лекций и дипломном проектировании при подготовке
инженеров по специальностям 330200 «Инженерная защита окружающей
среды» и 290800 «Водоснабжение и водоотведение».
На защиту выносятся:
результаты анализа состава фильтрационных вод исследуемого полигона ТБО г. Волгограда, обусловливающего негативное воздействие на окружающую среду застроенных территорий; результаты исследования по выявлению причин низкой эффективности аэробной биологической очистки фильтрата полигонов ТБО;
установленные условия повышения качества аэробной биологической очистки для снижения антропогенного воздействия полигонов ТБО на окружающую среду застроенных территорий в результате использования электрохимической обработки ФВ;
результаты исследований по определению параметров и условий проведения эффективной электрохимической обработки ФВ. Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались и получили одобрение на: Международной научно — практической конференции «Архитектура, строительство, экология» (г. Волгоград, 2002г.), VII, VIII региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области по экологии (г. Волгоград, 2002, 2003гг.), научно-практической конференции, посвященной 70 - летию ФГУП «НИИ ВОДГЕО» (г. Москва, 2004г.), ежегодных научно-технических конференциях Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы 124 страниц, в том числе: 106 страниц — основной текст, содержащий 18 таблиц на 22 страницах, 7 рисунков на 7 страницах, список литературы из 105 наименований на 10 страницах, 1 приложение на 7 страницах.
Устройство полигонов ТБО
Основные принципы устройства полигонов вытекают из требований национальных законов об охране окружающей среды и об обращении с отходами. Основная цель захоронения отходов в специальных хранилищах и на полигонах, как указывается в действующем в России Федеральном законе «Об отходах производства и потребления», — предотвращение попадания вредных веществ в окружающую природную среду.
На организованных полигонах ТБО в промышленно развитых странах предусматриваются не только зона захоронения и производственная зона, но и системы сбора и обработки фильтрата и газа свалок. В зоне въезда на территорию полигона размещаются административно-бытовые здания, диспетчерский пункт и весовая, сортировочная и промежуточное хранилище, лаборатория, установки по обработке дренажных вод и утилизации газа, мастерские, гаражи и площадки для парковки автотранспорта. Инженерные системы полигона подключаются к электросети, линии связи, системе питьевого водоснабжения, канализации (для отведения дождевых стоков). Отдельные зоны и сооружения на полигоне связываются сетью дорог с твердым покрытием.
Анализ многочисленных конструктивных решений построенных в различное время полигонов хранения ТБО показал, что важнейшим из элементов строительной системы является геологический барьер (экран), обладающий ничтожной проницаемостью и способностью к надежной длительной работе с целью предупреждения «прохождения» через него фильтрата [12, 76, 77, 97]. Согласно, например, такому документу как ТА Siedlung Abfall [13] общие требования к такого рода элементам конструкции полигона: - коэффициент фильтрации грунта геологического барьера должен быть менее 10-7 м/с; - мощность слоя с такой проницаемостью не может быть меньше 5,0м; - собственно грунты геологического барьера, а это глинистые грунты, должны содержать максимально возможное количество активных глинистых минералов; - водоносные горизонты безнапорных или напорных вод должны залегать ниже геологического барьера не менее чем на 3,0 м [14, 78, 93].
Данные требования являются чрезвычайно жесткими, и дополняются необходимостью обеспечения несущей способности основания от нагрузок возникающих от веса складируемых отходов. Различная вместимость полигонов, их конструктивное решение, технология укладки отходов и ряд других факторов создают специфическое нагружение основания полигона.
В качестве примера приведены системы гидроизоляции, рекомендуемые «Техническим руководством по городским отходам» (Германия) [15] для так называемых полигонов «инертных» веществ, например, строительный мусор или шлаки, с малым содержанием органики (менее 3% по массе) полигоны 1 класса и для полигонов ТБО с большим содержанием органической составляющей полигоны 2 класса (рис. 1.1).
В любом случае непосредственно на основание полигона (геологического барьера) наносится 2-3 слоя минеральной изоляции из глины, затем при необходимости укладывается изоляция из рулонных синтетических материалов, далее следует дренажный слой из рыхлых пород, в котором укладывается дренажная труба для отвода фильтрата. Дренажные трубы прокладывают 17 ся прямолинейно для уменьшения сопротивления и облегчения контроля, сборные шахты или колодцы размещаются за пределами зоны захоронения.
После заполнения участка полигона устраивается окончательное покрытие и рекультивация поверхности. Покрытие должно быть водо- и газонепроницаемым для предотвращения попадания осадков в тело захоронения, с одной стороны, и выхода газа свалок в атмосферу, с другой. Для полигонов, на которых складируются отходы с малой долей органики, требования к покровному слою мягче, чем для полигонов ТБО на которых складируются от 18 ходы с большим содержанием органической составляющей. На рис. 1.2 показаны примеры гидроизоляции полигонов двух типов. Система поверхностной изоляции полигонов: а - для захоронения инертных отходов с содержанием органики до 3 % по массе; б - для захоронения твердых бытовых отходов. 1- отходы; 2 - компенсирующий слой или газовый дренажный слой; 3 - минеральное уплотнение; 4 - полимерная пленка; 5 -защитный слой; 6 - слой водоотведения; 7 -рекультивационный слой; 8 - растительность. изоляционного слоя изготавливается уплотненный компенсирующий слои из однородного материала толщиной не менее 0,5 м. Газовый дренажный слой (слой дегазации) толщиной не менее 0,3 м дополнительно устраивается, если предполагается газообразование, и газ нельзя собрать и отвести из толщи от 19 ходов в компенсирующем слое. Доля карбоната кальция в материале слоя дегазации составляет не более 10 % по массе. Минимальная толщина минерального слоя уплотнения должна быть не менее 0,5 м, при необходимости нанесения пленки из полимерных материалов она должна иметь минимальную толщину 2,5 мм. После завершения процесса усадки требуется уклон не менее 5 для отведения поверхностных вод.
Слой рекультивации толщиной не менее 1 м, состоящий из культурной почвы, заполняется подходящей растительностью. Тип растительности выбирается из условия сохранения изоляционного слоя от воздействия корней. Растительность необходимо обеспечить защитой против ветровой и водной эрозии. Если предусматривается использование площади полигона в будущем для каких-либо целей, рекультивационный слой можно заменить соответствующим цели использования покрытием с равноценным защитным воздействием.
Характеристика Волгоградского полигона захоронения ТБО
Ситуация со сбором и утилизацией ТБО в г. Волгограде типична для большинства городов России. Основная их часть (около 90%) складируется на пяти полигонах твердых бытовых отходов.
Анализ зарубежных и отечественных публикаций, многолетние исследования условий образования ФВ полигонов захоронения ТБО Волгоградской области, позволили из всего многообразия факторов, влияющих на их состав и объем, выделить наиболее значимые - морфологический состав ТБО; мощность полигона ТБО; влажность отходов; климатические особенности (температура, влажность); инженерная инфраструктура полигона; предварительная обработка отходов.
В качестве объекта исследования был выбран полигон ТБО г. Волгограда, находящийся по адресу: Волгоградская область, Городищенский район, хутор Овражный, который, как и другие полигоны ТБО Волгограда является крупным источником загрязнения окружающей среды. В настоящее время полигон по устройству и технологическим параметрам не отвечает современным требованиям.
Полигон введен в эксплуатацию в 1959 году, и к концу 2004 года на его площади 21,7 га накоплено около 15 млн. м отходов.
В течение трёх лет (2001 - 2004 г.г.) изучался морфологический состав складируемых отходов. В результате установлено: пищевые отходы - 20,7 -31%; древесина — 0,4 — 1,0%; макулатура - 30,2 - 38,3%; текстиль - 5,1 -6,2%; кожа - 035 - 0,40%; резина - 035 - 0,45%; полимерные материалы -11,2 - 13,1%; черные и цветные металлы - 7,6 - 9,8%; стекло - 5,8 - 7,4%; строительный мусор - 8,6 - 11,6%; прочие - 9,7 - 12,7%. Исходная влажность ТБО составляет в среднем 55-60% и зависит от времени года, количества органических составляющих в отходах и их плотности.
Ложе полигона и борта не изолированы противофильтрационным экраном, поэтому образующийся в толще отходов фильтрат проникает в грунтовые воды, выходит на поверхность тела свалки и накапливается в углублениях рельефа местности, загрязняя почвы и подстилающие грунты, испарение фильтрата приводит к загрязнению атмосферы, все эти негативные факторы наносят непоправимый урон окружающей среде.
Для выбора метода защиты окружающей среды от ФВ полигона ТБО первоначально необходимо определить количество и состав образующегося фильтрата.
В настоящее время существует множество моделей расчета количества фильтрационных вод, в той или иной мере учитывающих многообразие факторов, влияющих на их объем [54-60].
Для ориентировочного определения количества образовавшегося фильтрата была использована формула, разработанная В.В. Разнощиком, Н.Ф. Абрамовым [55]. Ими установлено, что фильтрат не образуется при складировании ТБО влажностью менее 52% в климатических зонах, глей годовое количество атмосферных осадков превышает не более чем на 100 мм количество влаги, испарившейся с поверхности полигона. Такая зависимость математически описывается следующим выражением: 0ф = 0,01 -F-(h -100) + 0,01 V- (W - 52), тыс.м3/год где ( — годовой объём фильтрационных вод, тыс.м /год; F - площадь полигона, 21,7 га; h- среднее количество атмосферных осадков, 400 мм/год; 100 — снижение нормы стока за счет воды, испаряющейся с поверхности полигона, мм/год; V - среднегодовое поступление ТБО, 335 тыс. м /год; W - среднегодовая влажность отходов, 55 — 60 %; В Волгоградской области среднее количество выпадающих атмосферных осадков, составляет - 400 мм (данные гидрометеослужбы). Тогда ориентировочное количество образующегося фильтрата: ( = 0,01-21,7- (400 - 100) + 0,01- 335- (57,5 - 52) = 83,5тыс.м3/год. Общее ориентировочное количество фильтрата С?ф.0. образовавшегося, за период эксплуатации с 1959 по 2004 год составит: Q(1,.o = 45-83,5 3758 тыс.м3
Для разработки метода очистки и обезвреживания фильтрата, образующегося в толще полигонов, необходим предварительный химический анализ состава и его свойств. По литературным данным [10, 11, 61, 62, 99], при исследовании химического состава фильтратов полигонов ТБО определяются только обычные, предусмотренные нормативными документами, компоненты сточных вод (ХПК и БПК5, минеральные формы азота и фосфора, семь главных ионов, характеризующие общую минерализацию, соединения некоторых переходных металлов и другие). Полученные при этом характеристики фильтратов являются недостаточно подробными. Между тем, как для определения степени опасности фильтрата для окружающей среды, так и для определения рациональных методов его обработки требуется более подробное знание состава и содержания в нем загрязняющих веществ. Особенный интерес представляет выяснение состава органических загрязнений, поскольку интегральные показатели ХПК и БПК5 не дают представления о характере, химических свойствах и степени опасности этих веществ [62].
Исследование органического состава фильтрата
Проведенные хроматографический и хромато-масс-спектральный анализы (табл. 3.3) показали присутствие в ФВ органических макроструктур с функциональными группами, содержащими кислород и расположенными в алифатических цепочках или ароматических кольцах в качестве заместителей. Такие вещества ученые назвали гуминовыми: молекулы органических и других растворённых соединений пестициды, гербициды, могут взаимодействовать с гуминовыми веществами посредством ионного обмена или радикального взаимодействия [73].
Факт преобладания низкомолекулярных кислот среди идентифицированных органических соединений указывает на то, что в твердой и жидкой фазах толщи бытовых отходов на полигоне быстро протекает аэробная деструкция органических веществ, а накапливающийся фильтрат содержит трудноокисляемые органические загрязнения. Подтверждением этого предположения, в некоторой мере, является существенно более низкая (сравнительно с другими аналогичными
Табл. 3.3 содержит количественные данные относительно индивидуальных органических соединений, идентифицированных в фильтрате. Отдельно выделен класс органических кислот, способных выступать в качестве потенциальных лигандов в составе комплексных соединений с ионами металлов. Приведенные органические соединения содержат атомы О, N, S, Р, As и т. д., связанные с атомами углерода (функциональные группы). Такие соединения (спирты, кетоны, кислоты, амины, фосфины, арсины и т. д.) содержат неподеленные пары электронов у указанных атомов и образуют с переходными металлами комплексы, аналогичные тем, которые получаются с неорганическими соединениями. Число подобных комплексов очень велико.
Частным, но важным является случай органических соединений, содержащих в одной и той же молекуле две функциональные группы, способные занимать два координационных места вокруг центрального атома. Подобные лиганды называются хелатными. В качестве примеров можно привести оксалат-ион — ООС — СОО —, этилендиамин H2NCH2 — CH2NH2 и ион аминоуксусной кислоты, или глицина (гликокола) H2NCH2 — СОО". Все они образуют значительно более устойчивые комплексы, чем органические кислоты и простые органические амины. Хелатные комплексы содержат кольца-циклы, известные в органической химии [74].
Ниже изображен комплекс кобальта (III) с двумя молекулами этилендиамина и двумя молекулами воды, а также комплекс двухвалентной меди с гликоколом (так называемое внутрикомплексное соединение).
Как известно, одни комплексы легко распадаются на составные части, другие, наоборот, устойчивы. К комплексам первого типа относятся, например, некоторые галогенокомплексы и многие аквокомплексы, в которых молекулы воды, связанные с центральным ионом, легко замещаются молекулами воды как растворителя. В комплексах такого типа лиганды связаны с центральным ионом за счет электростатических сил притяжения (электровалентные связи) или ион-дипольных сил. В комплексах другого типа связь между центральным атомом и лигандами не только более прочна, но и направлена в пространстве так же, как ковалентные связи в органических соединениях. Лишь такими связями можно объяснить их частичную растворимость. Комплексы растворимые обычно называют ионными комплексами, а нерастворимые — ковалентными комплексами.
Ионы переходных элементов (за небольшими исключениями) содержат электроны с некомпенсированными спинами и, следовательно, они парамагнитны. Если комплекс обладает магнитным моментом, практически равным моменту иона (не связанного в комплекс), из которого происходит, то велика вероятность, что такой комплекс ионный. Когда же магнитный момент комплекса меньше, чем момент исходного иона, или когда комплекс диамагнитный, то необходимо допустить, что природа связей в комплексе отличается от простых электростатических притяжений.
У комплексов переходных металлов, как известно, имеются d - орби-тали (3d, 4d или 5d), частично заполненные электронами. Они могут образовывать гибридные орбитали с s- и р-орбиталями следующей высшей оболочки для заполнения электронов (Полинг). Участие в образовании связей орби » талей различных оболочек (и даже их гибридизация), невозможное у элементов главных подгрупп, объясняется здесь тем, что энергетические уровни d-орбиталей лишь мало отличаются от энергетических уровней s- и р-орбиталей следующего высшего уровня.
Когда центральный атом имеет восемь d-электронов, как, например, Ni , Pd , Pt , Au и т. д., то для образования связей остается лишь одна 3d-орбиталь и в результате гибридизации образуются dsp -орбитали, имеющие квадратно-плоскостную конфигурацию. Если все d-орбитали заполнены электронами (конфигурация d10), например в Cu+, Au+, Zn2+, Hg2+ и т. д., то единственно возможным является образование гибридных зр3-орбиталей, которые, как известно, являются тетраэдр ическими.
Благодаря донорной природе координационной связи (лиганд — металл) отрицательный заряд центрального атома иногда сильно увеличивается. Поэтому в тех случаях, когда лиганд может принимать электроны, а металл располагает парой неподеленных электронов на одной из своих d-орбиталей, может образоваться л-связь от металла к лиганду, т. е. металл связывается с лигандом двойной связью.
На основании теории поля лигандов химические связи в комплексе, с чисто электростатической точки зрения, развиваемые электрическими зарядами на расстояниях порядка межатомных, огромны. Лиганды направлены к центральному атому своими отрицательными зарядами (соответственно отрицательными концами своих диполей) и вызывают в его электронной системе возмущения, которые могут быть рассчитаны и которые позволяют сделать важные выводы относительно структуры и устойчивости комплексов в фильтрационных водах полигонов ТБО.
Высокий процент комплексов представляющих собой соединения металлов с окисью углерода. Например, тетракарбонил никеля Ni(CO)4; пеита-карбонил железа Fe(CO)5; гексакарбонил хрома Сг(СО)б.
Карбонилы образуют переходные металлы VI, VII и VIII групп. Кар-бонилы металлов с четным атомным номером являются одноядерными комплексами, а с нечетными атомными номерами — двух- или многоядерными. Тетракарбонил никеля Ni(CO)4 представляет собой бесцветную жидкость. Он нерастворим в воде и смешивается в любом отношении с такими органическими растворителями, как бензол и эфир, т. е. ведет себя как кова-лентное соединение.
Пентакарбонил железа Fe(CO)5 представляет собой жидкость желтого цвета. Карбонилы хрома, молибдена и вольфрама являются кристаллическими, летучими и бесцветными (остальные карбонилы металлов окрашены); многоядерные карбонилы тоже кристаллические. Все карбонилы металлов высокотоксичны и очень реакционноспособны.
Пентакарбонил железа при нагревании или под действием ультрафиолетового света переходит в эннеакарбонил дижелеза Fe2(CO)9. Карбонилы металлов легко взаимодействуют с кислородом и с галогенами, давая гало-генокарбонилы, как, например, Fe(CO)4l2 и Со(СО)І2. Последние образуются также непосредственно из СО и галогепидов металлов.
Исследование причин вспухания активного ила при аэробной биологической очистке ФВ полигона ТБО г. Волгограда
Для установления причин вспухания активного ила при биологической очистке ФВ результаты исследований 3-х месячных наблюдений были обра ботаны статистически [67, 68, 69, 70.]. Иловый индекс определяли в цилинд рах Лысенко. Пробы активного ила брали из лабораторного аэротенка, а очищаемую ФВ, на входе и выходе из него, Связь между иловым индексом активного ила, нагрузкой, зольностью, температурой, БПКполн, концентрацией тяжелых металлов, и других параметров оценивали не параметрическими коэффициентами корреляции Спирмена (табл. 4.4). Кроме того, методом однофакторного дисперсионного анализа [67] последовательно оценивали значимость и удельный вес отдельных характеристик состояния ФВ и активного ила на иловый индекс последнего. Это влияние (табл. 4.5) оценивали с 95%-ной доверительной вероятностью при отношении FB/FT — 0,05 1, где FB— вычисленная, a FT — 0,05 — табличная величина критерия Фишера на 5%-ном уровне значимости
В ФВ поступающей в аэротенк, устанавливали: температуру, концентрацию тяжелых металлов, БПК,10ЛН; в очищенной фильтрационной воде регистрировали концентрации растворенного кислорода, аммонийного и нитратного азота и общего фосфора, в илах — иловый индекс, зольность, дозу ила в аэротенке, нагрузку на активный ил. Практически 02; NH] и Р2Оз появляются в ФВ лишь в результате аэрирования и обогащения ее азот- и фосфорсодержащими биогенными добавками. Последние необходимы для обеспечения жизнедеятельности микрофлоры активного ила. В табл. 4.4 показаны статистически обработанные данные 3-х месячных наблюдений, по аэробной биологической очистке модельных растворов фильтрационной воды полигонов ТБО. Из представленных данных видно, что значительная обратная корреляция наблюдается между иловым индексом и развитием в нем нитчатых бактерий (rs=0,76). Это подтверждает, что одной из причин вспухания активного ила при очистке ФВ полигонов ТБО являются нитчатые формы микроорганизмов.
Величины непараметрических коэффициентов корреляции rs, характеризуют взаимосвязь между иловым индексом и другими контролируемыми параметрами. Очевидно, одни показатели непосредственно влияют на скорость осаждения активного ила путем изменения его физико-механических свойств (структуры, удельного веса, объема и поверхности хлопьев и т. д.), другие (прежде всего содержание в сточной жидкости биогенов) — действуют косвенно, стимулируя или ингибируя развитие нитчатых бактерий.
Действительно, если между скоростью осаждения активного ила и содержанием в ФВ аммонийного, нитратного азота и общего фосфора обратная корреляция не превышает —0,24, то при развитии нитчатых бактерий она достигает +0,52. Корреляция между зольностью активного ила и развитием в нем нитчатых бактерий составляет —0,63, а между зольностью ила и скоростью его осаждения — всего +0,40. Наибольшая суммарная корреляция отмечается между скоростью осаждения активного ила. Наибольшая корреляция отмечается между иловым индексом активного ила, температурой сточной жидкости, содержанием в ней ионов переходных металлов, а также зольностью самого активного ила. Вспухание ила наблюдалось при снижении температуры очищаемых ФВ, увеличении содержания в них ионов переходных металлов, повышением зольности активного ила и нагрузки.
Аналогичные результаты дал дисперсионный анализ (табл. 4.5). Как видно, существенное влияние на иловый индекс оказывают факторы, обнаруживающие наибольшую корреляцию между иловым индексом и развитием в нем нитчатых бактерий. Кроме того, на скорость осаждения активного ила влияет содержание в ФВ общего фосфора. Правда, удельный вес этого влияния значительно меньше, чем влияние других факторов.
Наличие в очищаемом фильтрате перечисленных компонентов является, очевидно, специфическими факторами, вызывающими вспухание ила при очистке ФВ. Возможно, что они действуют как биогенные элементы и стимулируют развитие нитчатых бактерий.
