|
Эффективность процесса очистки в аэротенках, качественное состояние и окислительная способность активного ила определяются рядом условий, к которым относятся: состав и свойства сточных вод, гидродинамические условия перемешивания, соотношение количеств поданных загрязнений и жизнеспособного ила, кислородный режим в сооружении, температура и активная реакция среды, наличие элементов питания, присутствие активаторов или ингибиторов процесса и т. п. Некоторые из этих условий могут быть изменены в процессе эксплуатации для регулирования технологического режима. Основанием для таких изменений являются одновременные учет и сопоставление всех указанных параметров.
Одной из основных характеристик состояния активного ила в аэро-тенке является до настоящего времени нагрузка загрязнений на ил, т. е. соотношение количества поданных загрязнений на единицу массы ила в единицу времени (в сутки). Обычно за меру количества загрязнений принимают их кислородные эквиваленты — БПК и ХПК- В отдельных случаях подсчитывают нагрузку по специфическим видам загрязнений — тяжелым металлам, СПАВ, некоторым токсичным веществам. За меру массы ила принимают 1 г сухого вещества или 1 г беззольного вещества ила. Предпочтительнее второй вариант, так как в активном иле обычно присутствует 25—35% (по весу) минеральных веществ, которые не входят в состав биомассы микроорганизмов. Собственная
зольность биомассы, т. е. минеральная часть клеточного вещества, составляет не более 5—7%. Таким образом, органическая, или беззольная, часть ила гораздо точнее характеризует количество биомассы в иле. Заметим, однако, что и этот показатель не определяет однозначно число активных жизнеспособных клеток, а потому окислительная способность двух илов с равной биомассой, очищающих различные по составу сточные воды, может быть совершенно различной. В настоящее время разрабатываются методы, которые позволят более полно характеризовать состояние ила, в частности по содержанию в иле аденозинтрифосфор-ной кислоты АТФ.
Различают понятия нагрузка на ил и окислительная мощность ила, или окислительная его способность. Нагрузкой на ил учитывается количество поданных загрязнений, а окислительной способностью — количество снятых загрязнений. При полной биологической очистке при БПКполн очищенной воды, равной 15—20 мг/л, окислительная способность ила составляет 90% и более от нагрузки в зависимости от БПКполн поступающей воды.
Окислительная способность самой аэрационнои системы, рассчитанная на 1 м3 объема аэротенка, тем выше, чем выше концентрация ила (до определенны* пределов) в иловой смеси. Концентрацию ила иначе называют дозой ила. В аэротенках разных систем и конструкций диапазон изменения доз ила достаточно велик — от 1 до 20 г/л.
Окислительная способность, отнесенная к 1 ч, называется скоростью окисления и является основным расчетным параметром аэротенка.
При характеристике работы аэротенка иногда пользуются понятием возраст ила. Возрастом ила или периодом его обмена называется средняя продолжительность пребывания ила в системе аэрационных сооружений. Определяется он как частное от деления массы (по сухому веществу) активного ила, находящегося в аэрационнои системе (аэротенках, каналах, вторичных отстойниках), на массу активного ила, удаляемого из системы в сечение суток.
где Каэр, 17кан, Кот.3 — объемы соответственно аэротенков, каналов и
отстойных зон вторичных отстойников, м3; аср — средняя концентрация активного ила в аэротенках и каналах, кг/м3 (г/л); а'гХ) — средняя концентрация активного ила в отстойной зоне вторичных отстойников, кг/м3 (г/л); С}—объем очищаемой воды, м3/сутки; Яр— прирост активного ила, кг/м3. Масса ила во вторичных отстойниках по сравнению с массой ила в аэротенках невелика, поэтому произведением Кот За'ср можно пренебречь. Показателем качества активного ила является способность его к оседанию. Эта способность оценивается значением илового индекса, представляющего собой объем активного ила в миллилитрах после 30-минутного отстаивания, который относят к 1 г сухого вещества ила.
Экспериментально установлено, что иловый индекс зависит от концентрации ила, поэтому его определение проводят при постоянной дозе ила, равной 3 г/л. Если анализируемая иловая смесь имеет дозу ила меньше 3 г/л, то его сгущают путем отстаивания, а если доза ила больше указанной, то его разбавляют водопроводной водой.
Хорошо оседающим считается ил с индексом не более 100—120. Ил глубоко минерализованный может иметь индекс 60—90. В неблагоприятных условиях, при резкой перегрузке или недогрузке ила, резком
изменении температуры, состава стоков и т. п. ил может «вспухать». «Вспухший» ил имеет индекс более 150—200. Такой ил плохо оседает и отделяется от воды во вторичных отстойниках, выносится с очищенной водой из сооружения, вследствие чего снижается общий эффект очистки и уменьшается концентрация ила в аэротенке. В то же время «вспухший» ил, обладая очень развитой поверхностью, эффективно очищает воду, но работа аэротенков с ним крайне неустойчива.Последнее обстоятельство быстро и резко приводит к «вспуханию» ила.
При аэрации сточной воды с активным илом происходят процессы очистки воды и увеличение количества активного ила вследствие прироста биомассы и извлечения из воды биологически неактивных загрязнений. Если же этот процесс будет продолжаться достаточно долго, то после достижения какого-то максимума общая масса ила в системе начнет уменьшаться.
В большинстве случаев характер и концентрация загрязнений сточных вод таковы, что процесс очистки в аэротенках осуществляется в соответствии с участком В—С кривой изменения концентрации ила в системе. Нагрузки на ил в этих условиях составляют 150—400 мг БПКполн на 1 г беззольного вещества в сутки. Начальная БПК, равная ординате К—Я, невелика; на процесс затрачивается период 1 а в результате очистки происходит прирост ила Д1.
Большая часть загрязнений удаляется в первые несколько минут аэрации. Потребность системы в кислороде согласуется с характером снижения БПК. Это означает высокую начальную БПК, а затем ее быстрое снижение до потребности в стадии эндогенного дыхания, которая остается практически постоянной до конца периода аэрации. Этот процесс носит название обычной или классической аэрации.
При концентрированных сточных водах с начальной БПК более 500 мг/л процесс описывается участком кривой А—С (см. рис. 4.103). Период обработки возрастает до 22, а прирост ила в системе — до Д5г-Нагрузка на ил характеризуется величинами 400—1000 мг БПКполн на 1 г беззольного вещества в сутки.
Снижение БПК до определенного предела происходит приблизительно линейно в зависимости от концентрации ила и продолжительности
процесса. Ниже этого предела скорость окисления зависит от концентрации остающихся загрязнений. Потребление кислорода на участке Е—Р либо постоянно во времени, либо слегка возрастает. Ниже точки Р скорость потребления кислорода быстро снижается и достигает уровня при эндогенном дыхании.
Если период обычной аэрации удлинить и аэрировать смесь в течение времени то концентрация ила в конце процесса обозначится течкой Г), т. е. окажется равной концентрации ила в начале процесса. Иными словами, весь образовавшийся ил за время 1 успеет минерализоваться. Этот процесс носит названия: полное окисление, полное самоокисление ила в аэротенках, длительная аэрация и т. п. В последнее время такой вариант обработки стоков нашел широкое распространение, особенно для небольших объемов сточных вод. Если исключить из системы очистных сооружений первичные отстойники (что вполне возможно), то при полном окислении ила в аэротенках отпадает необходимость в сооружениях по обработке осадков, кроме сооружений по подсушке минерализованного ил я.
Теоретически невозможно провести указанный процесс так, чтобы минерализовать полностью весь образовавшийся ил, т. е. достигнуть величины Д5 = 0. Активный ил может быть окислен на 35—70% (по весу), остальная часть, состоящая в основном из биологически неокисляе-мых веществ, инертной биологической массы, накапливается в сооружении, а затем может быть удалена из него в виде залповых выносов. Такие залповые выносы биомассы снижают общесанитарный эффект очистки воды. Для аэротенков длительной аэрации нагрузка на ил находится на уровне 100—150 мг БПК на 1 г беззольного вещества в сутки.
Процесс полного окисления можно провести в две стадии: 1) за время ?1 очистить воду до требуемой кондиции (по схеме обычной аэрации); 2) за время окислить избыточный ил Д51 (после уплотнения в илоуплотнителях).
Обработка ила в аэробных условиях называется аэробной стабилизацией ила или аэробной его минерализацией. Аэробная стабилизация ила достаточно широко применяется в настоящее время для обработки небольших количеств ила. При этом требуемое время окисления составляет около 10 суток.
Расход воздуха, обеспечивающий заданный эффект очистки воды и обработки ила, оценивают в кубических метрах, отнесенных к 1 м3 очищаемой воды, а также к 1 кг снятой БПК- При обработке городских сточных вод и пневматической системе аэрации удельный расход воздуха составляет соответственно 5—15 м3/м3 и 25—60 м3/кг.
Необходимый расход подаваемого воздуха определяют по концентрации растворенного кислорода в иловой смеси. Считается, что при концентрации растворенного кислорода 2 мг/л и более скорость окисления органических веществ не лимитируется недостатком кислорода.
|
|
