Пуск био-, аэрофильтров в работу

В начале пуска на биофильтр (аэрофильтр) дается не полная гидравлическая нагрузка и орошение сточной водой проводится с перерывами. Первые три-четыре орошения проводятся в следующем режиме: сутки - орошение, сутки - перерыв. При этом происходит начальное хлопьеобразование (самокоагуляция). Наращивание органической массы загрязнений и прикрепление ее к загрузочному материалу биофильтров, это является основой для последующего роста биопленки на загрузке. После этого на биофильтр подается сточная вода из расчета 10 кратной проект-ной производительности и постепенно гидравлическая нагрузка доводится до расчетной. При таком режиме обеспечивается регулярное поступление органических веществ для микроорга-низмов, интервалы между орошениями способствуют усвоению питательных веществ. В начальный период наращивания био-пленки (первый-второй день после пуска сточной воды) проис-ходит быстрое размножение сапрофитных аэробных бактерий, в биопленке в большом количестве развиваются как одиночные, так и колониальные формы бактерий (Zoogloea, Sphaerotilus, Cladothrix,Thiothrix и др.) Начинается разложение и окисление сорбированных органических загрязнений. Затем (на 2-3 день) в биопленке появляются мелкие жгутиковые и различные равно-ресничные инфузории (Coleps, Colpidium colpoda, Paramaecium), то есть формы наиболее устойчивые к загрязнениям. В этот период происходит уменьшение содержания отдельных видов бактерий, так как ими питаются инфузории. По мере наращи-вания биопленки состав простейших изменяется – исчезают мелкие жгутиковые и мелкие равноресничные инфузории. Появляются более чувствительные к загрязнениям формы: брюхоресничные инфузории Oxytricha, Euplotes, Aspidisca, прикрепленные формы инфузорий Opercularia, Epistylis и формы, характерные для нитрификационных процессов: Vorticella convallaria, Carchesium. Процесс нитрификации начинает разви-ваться после окисления и минерализации углеродсодержащих органических веществ, при этом начинает снижаться содержание азота аммонийного и появляются нитриты и нитраты. После начала нитрификации нагрузку можно увеличивать на 5-10%.При этом состав биоценоза не должен изменяться резко, допускается лишь уменьшение количества микроорганизмов и незначитель-ные колебания видового состава. Появление простейших, харак-терных для нитрификационных процессов, и появление нитритов и нитратов в очищенной сточной воде свидетельствует об адаптации биопленки к данной нагрузке. Продолжительность периода адаптации на каждом режиме зависит от характера загрязнений сточной жидкости и ее температуры и может составлять 2-7 суток. К концу пускового периода (1-1,5 месяца) наращивание биоценоза заканчивается. Зрелая биопленка покры-вает всю поверхность загрузки. Она имеет вид слизистых обраста-ний толщиной 1-3 мм и более, окраска ее в зависимости от состава воды и самой биопленки может изменяться от серовато-желтой до темно-коричневой. В верхних горизонтах концент-рация органических веществ в десятки раз выше, чем в нижних. Вследствие этого здесь наиболее интенсивно идет прирост биопленки, интенсивно окисляются органиеские вещества. Доми-нирующая роль в биоценозе верхних слоев принадлежит организмам, питающимся растворенными органическими вещест-вами: бактериям, грибам. Довольно часто на поверхности биофильтров развиваются водоросли. Простейшие в верхних горизонтах представлены в основном формами, устойчивыми к различным загрязнениям: мелкие жгутиковые, мелкие равноресничные инфузории. Средние слои биофильтра (0,5-1,0 м) характеризуются меньшим накоплением биомассы и большим разнообразием встречающихся форм. Здесь значительно снижа-ется количество грибов, нитчатых бактерий, нет зеленых и сине-зеленых водорослей. Наряду с равноресничными инфузориями, появляются спиралересничные, особенно брюхоресничные. Увеличивается число видов кругоресничных инфузорий. В нижних слоях биофильтра наблюдается большое разнообразие встречающихся видов при низкой общей биомассе. Грибы и нитчатые бактерии почти полностью отсутствуют, уменьшается количество зооглейных бактериальных скоплений. Из простей-ших преобладают представители брюхо- и кругоресничных инфу-зорий, а также черви: коловратки, малощетинковые и нематоды. Биоценоз простейших и многоклеточных организмов играет большую роль в переработке органических загрязнений, так как поглощает и минерализует огромные массы органических веществ и бактерий.

Аэротенки

Рис.42 Схема аэротенков

А. С пневматической аэрацией В. С механической аэрацией

Аэротенк представляет собой сооружение с постоянно протекающей внутри сточной водой, во всей толщине которой развиваются аэробные микроорганизмы, потребляющие субстрат. Сточные воды поступают в аэротенк, как правило, после стадии механической очистки. Для обеспечения нормального процесса БХО в аэротенках необходимо непрерывно подавать воздух, что достигается с помощью пневматической, механической или пневмомеханической аэрации. По структуре движения потоков очищаемой сточной воды и возраста активного ила различают: аэротенки-вытеснители; аэротенки-смесители; аэротенки с рассредоточенным впуском воды; типа АНР (по К. Бойте):

Рис.43 Схемы аэротенков

а - вытеснители; б - смесители; в- е рассредоточенным впуском воды; г - типа АНР; д- с регенераторами; е - ячеечного типа; I - сточная вода; II - активный ил; III - иловая смесь; 1- аэротенк; 2 - вторичный отстойник; 3 - регенератор.

В аэротенках - вытеснителях сточная вода и возвратный ил подаются сосредоточенно с одной из торцовых сторон сооружения, а выпускаются также сосредоточенно с другой торцовой стороны. Подача и выпуск сточной воды и ила в аэротенках-смесителях осуществляется равномерно вдоль длинных сторон коридора аэротенка. В аэротенках с рассредоточенной подачей сточной воды сточная вода подводится рассредоточено в нескольких точках по длине аэротенка, а отводится сосредоточенно из его торцовой части. Возвратный ил подается сосредоточенно в начале аэротенка. Аэротенки-вытеснители целесообразно применять при концентрации загрязнений БПКполн поступающей воды до 300 мг/л, а аэротенки-смесители до 1000 мг/л по БПКполн. Аэротенки различных типов применяют для биологической очистки городских и производственных сточных вод. Аэротенки, действующие по принципу вытеснителей, применяют при отсутствии залповых поступлений токсичных веществ, а также на второй ступени двухступенчатых схем. Комбинированные сооружения типа аэротенков-отстойников (аэроакселераторы, окситенки, флототенки, аэротенки-осветлители и др.) при обосновании допускается применять на любой ступени биологической очистки. Регенерацию активного ила необходимо предусматривать при БПК_полн поступающей в аэротенки воды свыше 150 мг/л, а также при наличии в воде вредных произ-водственных примесей. Вместимость аэротенков определяют по среднечасовому поступлению воды за период аэрации в часы максимального притока. Расход циркулирующего активного ила при расчете вместимости аэротенков без регенераторов и вторичных отстойников не учитывается. Период аэрации t_atm, ч, в аэротенках, работающих по принципу смесителей, следует определять по формуле:

t_atm=(L_en-L_ex)/а_i(1-s)·r,

где:

-L_en-БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), мг/л;

-L_ex-БПК_полн очищенной воды, мг/л;

-а_i -доза ила, г/л, определяемая техникоэкономическим расчетом с учетом работы вторичных отстойников;

-s - зольность ила;

-r- удельная скорость окисления, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле: r=r_мах×(L_ex×C₀)/(L_ex×C₀+K_l×C+K₀×L_ex)×(1/(1+φ×a),

где r_max – максимальная скорость окисления, мг/(г-ч);

C_O - концентрация растворенного кислорода, мг/л;

K_l - константа, характеризующая свойства органических загряз-няющих веществ, мг БПК_полн/л;

K_O - константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂ г/л; φ- коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г.

Примечания: Продолжительность аэрации во всех случаях не должна быть менее 2 ч., а s, r_мах×, K_0, φ – принимают по таблице 15.

Таблица 15

Сточные воды	rmax, мг БПКполн/(г·ч)	Kl, мг БПКполн/л	KO, мг O2/л	φ, л/г	s
Городские			0,625	0,07	0,3
Производственные:
нефтеперерабатывающих заводов:
I система			1,81	0,17	-
II "			1,66	0,158	-
азотной промышленности			2,4	1,11	-
заводов синтетического каучука			0,6	0,06	0,15
микробиологической промышленности:
производство лизина			1,67	0,17	0,15
биовита и витамицина			1,5	0,98	0,12

Период аэрации t_atv, ч, в аэротенках-вытеснителях рассчитывют по формуле:

t_atv=[(1+φ×a_i)/C₀×r_мах(1-S)×a_i)]×{(C₀+K₀)×(L_mix- L_ex)+K_t×C₀×ln(L_en/L_ex)}×K_r,

где K_r- коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешиания:

K_r =1,5 при биологической очистке до L_ex =15 мг/л;

K_r = 1,25 при L_ex более 30 мг/л;

L_mix - БПК_полн, определяемая с учетом разбавения рециркуля-ционным расходом:

L_mix=(L_en+L_exR_i)/(1+R_i).

П имечание. Режим вытеснения обеспечивается при отношении длины коридоров l к ширине b свыше 30. При l/b менее 30 необходимо предусматривать секционирование коридоров с числом ячеек пять-шесть.

Степень рециркуляции активного ила R_i в аэротенках расчитывают по формуле:

R_i=a_i/(1000/(J_i-a _i),

где a_i, - доза ила в аэротенке, г/л;

J_i- иловый индекс, см³/г.

Примечания: 1. Формула справедлива при J_i < 175 см³/г и а_i до 5 г/л.2. Величина R_i должна быть не менее 0,3 для отстойников с илососами, 0,4 - с илоскребами, 0,6 - при самотечном удалении ила. Величину илового индекса определяют экспериментально при разбавлении иловой смеси до 1 г/л в зависимости от нагрузки на ил. Для городских и основных видов производственных сточных вод допускается определять величину J_i по табл.16.

Таблица 16

Сточные воды	Иловый индекс Ji, см3 /г, при нагрузке на ил qi, мг/ (г.сут)
Городские
Производственные:
а) нефтеперерабатывающих заводов	-
б) заводов синтетического каучука	-
в) комбинатов искусственного волокна	-
г) целлюлозно-бумажных комбинатов	-
д) химкомбинатов азотной промышл.	-

Примечание. Для окситенков величина J_i должна быть снижена в 1,3-1,5 раза. Нагрузку на ил q_i, мг БПК_полн на 1 г беззольного вещества ила в сутки, рассчитывают по формуле:

q=24(L_en-L_ex)/{(a_i(1-S)×Тat},

где Т_at-период аэрации, ч.

При проектировании аэротенков с регенераторами продол-

жительность окисления органических загрязняющих веществ t_O, ч, опрееляют по формуле:

T₀=(L_en-L_ex)/{a_r R_i (1-S)r)},

где R_i=a_i/(1000/J_i-a _i),

a_r - доза ила в регенераторе, г/л, определяемая по формуле:

a_r =[(1/2R_i)+1]a_i,

r- удельная скорость окисления для аэротенков - смесителей и вытеснителей, определяемая по формуле: r = r_мах×(L_ex×C₀)/(L_ex×C₀+K_t×C+K₀×L_ex)×(1/(1+φ×a_r),

где r_мах- максимальная скорость окисления, мг/(г час);

C₀ – концентрация растворенного кислорода, мг/;

K_t - константа, характеризующая свойства органических загряз-нений, мг/л;

К₀ - константа, характеризующая влияние растворенного кисло-рода, мг/л;

φ – коэффициент ингиирования продукта или распада активного ила, л/г.

Продолжительность обработки воды в аэротенке t_at,ч, определя-ют по формуле:

T_at =2,5/(а_i)^0,5lq(L_en/L_ex).

Продолжительность регенерации t_r, ч, расчитывают по формуле: t_r=t₀–t_at.

Вместимость аэроенка W_at, м³ определяют по формуле:

W_at= t_at(1+ R_i)q_w,

где q_w-расчетный расход сточных вод, м³/ч.

Вместимость регенеаторов W_r,м³, определяют по формуле: W_r=t_r×R_i×q_w.

Прирост активного ила P_i, мг/л, в аэротенках определяют по формуле:

P_i=0,8 C_cdp+ K_g L_en,

где C_cdp - концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л;

K_g - коэффициент прироста; для городских и близких к ним по составу произведетвенных сточных вод K_g=0,3;

при очистке сточных вод в окситенках величина K_g снижается до 0,25. Необходимо предусатривать возможность работы аэро-тенков с переменным объемом регенераторов. Для аэротенков и регене-раторов принимают:

число секций - не менее двух; рабочую глубину - 3-6 м, свыше - при обосновании;

отношение ширины коридора к рабочей глубине - от 1:1 до 2:1.

Аэраторы

Аэраторы в аэротенках допускается применять:

- мелкопузырчатые - пористые керамические и пластмасссовые материалы (фильтросные пластины, трубы, диффузоры) и синтетические ткани;

- среднеузырчатые - щелевые и дырчатые трубы;

-крупнопузырчатые - трубы с открытым концом; механические и пневмо-механические.

Аэраторы в перегородчатых смесителях следует располагать на подставках высотой 0,1-0,15 м от дна, а в вихреых смесителях - в конической его части на высоте 1,5-2 м над входным отверстием. Наименьшая высота расположения аэратора в вихревых смесителях принимается при наклоне стенок нижней части, равной 45°. Расчетные скорости движения воздуха, м/с, прииают: на магистральном воздухопроводе - 10-12, в начале дырчатых ответвлений - 8-10, на выходе из отверстий - 20-30

Рис.43 Пористый аэратор: 1 - опорная труба;2 - наружный диспергирующий слой;3 - внутренний диспергирующий слой;4 - отверстие.

Рис.44 Пневмомеханиче­ский аэратор

1 - подача воздуха; 2 - коль­цевой воздухораспределитель; 3 — турбины с лопатками

Рис.45 Трубчатые аэраторы

а, б - при смесителях вихревого типа; в, г - при смесителях перегородчатого типа; 1 - корпус смесителя; 2 - дырчатые ответвления; 3 - агистраль 4 - подача коагулянта; 5 - подача воды

Число аэраторов в регенераторах и на первой половине длины аэротенков-вытеснителей принимают вдвое больше, чем на остальной длине аэротенков, а заглубление – в соответствии с давлением воздуходувного оборудования и с учетом потерь в разводящих коммуникациях и аэраторах. В аэротенках предус-матривают возможность опорожнения и устройства для выпуска воды из аэраторов. При необходимости в аэротенках предусмат-ривают мероприятия по локализации пены - орошение водой через брызгала или применение химических антивспенивателей. Применение химиических антивспенивателей согласуют с органами санитарно-эпидемиологической службы и охраны рыбных запасов. Рециркуляцию активного ила осуществляют эрлифтами или насосами. Удельный расход воздуха q_air, для аэрации очищаемой воды, при пневматической системе аэрации определяют по формуле:

q_air = q₀(L_en-L_ex)/ К₁·К₂·К_T·К₃·(C_a-C₀),

где q₀ - удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_полн, принимаемый при очистке до БПК_полн 15-20 мг/л - 1,1, при очистке до БПК_полн свыше 20 мг/л - 0,9;

К₁- коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка по табл.17;

К₂- коэффициент, учитывающий глубину погружения аэраторов h_a;

К_T - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который определяют по формуле:

К_T =1+0,02(T_w -20),

где T_w - среднемесячная температура воды за летний период, °С; К₃-коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85, при наличии ПАВ принимается в зависимости от величины ¦_az/¦_at по табл. 19. Для производственных сточных вод - по опытным данным, при их отсутствии допускается принимать К₃=0,7;

С_а - растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле:

С_а = (1+h_a/20.6)×C_o,

где C_o-растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным;

h_a-глубина погружения аэратора, м;

C_а-средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л;

B первом приближении C_а допускается принимать 2 мг/л и необходимо уточнять на основе технико-экономических расчетов. Площадь аэрируемой зоны для пневматических аэраторов вклю-чает просветы между ними до 0,3 м.

Интенсивность аэрации J_a, м³/(м²·ч) определяют по формуле:

J_a = q_air·H_at/t_at,

где H_at - рабочая глубина аэротенка, м; t_at-период аэрации,ч.

Если вычисленная интенсивность аэрации свыше J_a,max для принятого значения K₁, необходимо увеличить площадь аэри-руемой зоны; если менее J_a,min для принятого значения K₂ - следует увеличить расход воздуха, приняв J_a,min по табл. 18

Таблица 17

¦az/¦at	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,75
К1	1,34	1,47	1,68	1,89	1,94		2,13	2,3
Ja,max, м3/(м2· ч)

Таблица 18

ha	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
К2	0,4	0,46	0,6	0,8	0,9		2,08	2,52	2,92	3,3
Ja,min, м3/(м2· ч)								3,5		2,5

Таблица 19

¦az/¦at	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,75
К3	0,59	0,59	0,64	0,66	0,72	0,77	0,88	0,99

 

При подборе механических аэраторов следует исходить из их производительности по кислороду, определенной при темпе-ратуре 20°С, скорости потребления и массообменных свойств жидкости, характеризуемых коэффициентами K_T и K₃ и дефи-цитом кислорода (C_a-C₀)/C_a, определяемых по приведенным ранее данным. Число аэраторов N_ma для аэротенков и биологических прудов определяют по формуле:

N_ma = q₀·(L_en-L_ex) · W_{a t} /[1000·K_T ·K₃{ (C_a-C₀)/C_a }·t_at ·Q_ma,

где W_at - объем сооружения, м³;

Q_ma-производительность аэратора по кислороду, кг/ч,прини-маемая по паспортным данным;

t_at - продолжительность пребывания жидкости в сооружении,ч. Зона действия аэратора определяется расчетом, ориентировочно она составляет 5-6 диаметров рабочего колеса.

Окситенки рекомендуется применять при условии подачи технического кислорода от кислородных установок промышлен-ных предприятий. Окситенки оборудуются механическими аэраторами, легким герметичным перекрытием, системой авто-матической подпитки кислорода и продувки газовой фазы, что обеспечит эффективность использования кислорода 90%.

Для очистки производственных сточных вод и их смеси с городскими сточными водами применяют окситенки, совмещен-ные с илотделителем.

Концентрацию кислорода в иловой смеси окситенка принимают в пределах 6-12 мг/л, дозу ила - 6-10 г/л.

Пуск аэротенков

Пусковой период на аэротенках начинается с накапливания активного ила. Существуют несколько способов получения активного ила. 1. Обычно активный ил получают в самом аэротенке в теплый период года используя микрофлору, содержащуюся в поступающей на сооружения сточной воде. Для этого сначала в течение 2-3 суток через аэротенк пропускают осветленную в первичных отстойниках сточную воду, подвергая ее аэрации. Одновременно включают систему циркуляции актив-ного ила. При этом весь осадок, задержанный во вторичных отстойниках, постоянно подается обратно в аэротенк. Затем одну из секций аэротенка перекрывают, не прекращая аэрации. Все другие секции работают в обычном режиме, в них подают сточную воду и осадок, задержанный во вторичных отстойниках. В осадке и в самой сточной воде содержатся в основном органи-ческие вещества и различные бактерии. В аэротенке при наличии в воде растворенного кислорода и питательных веществ проис-ходит быстрое размножение микроорганизмов и формирование хлопьев ила. В первую очередь размножаются аэробные бакте-рии. Бактерии, имеющие слизистую капсулу, образуют различной формы Zoogloea (зооглеи), прикрепленные к субстрату. В массе развиваются и одиночные бактериальные клетки. Затем на вторые-третьи сутки после начала аэрации появляются равно-ресничные инфузории и мелкие жгутиковые. В это время начи-наются процессы сорбции органических загрязнений и далее - минерализация органических веществ. На третьи-четвертые сутки исчезают простейшие, характерные для зоны грязной воды, и появляются более чувствительные к загрязнениям виды - Aspidisca, Vorticella, Carchesium, различные коловратки. Резко снижается содержание одиночных бактериальных клеток. Закан-чивается окисление, минерализация сорбированных органи-ческих загрязнений и начинается окисление азотсодержащих органических веществ. После снижения БПК и появления нитратов секцию открывают, перекрывают поочередно все секции, затем снова первую и так до конца пускового периода. Пусковой период считается законченным, когда БПК снижается до проектных величин, концентрация азота аммонийного снижа-ется, а концентрация азота нитратов увеличивается. Циркуляцию в системе "вторичный отстойник - аэротенк" осуществляют регулярно. При этом за счет освоения органических веществ, которые содержатся в сточных водах (в основном углерод- и азотсодержащие вещества), происходит прирост биомассы активного ила. При благоприятных условиях пусковой период заканчивается в течение 3-4 недель. 2. Для ускорения процесса можно воспользоваться активным илом из аэротенков любой действующей станции. В этом случае сточные воды по своей качественной характеристике должны быть примерно идентичны со сточными водами той станции, из которой будет забираться активный ил. Для очистки большинства хоз-бытовых сточных вод концентрация активного ила в аэротенке должна составлять 1,0-3,5 г/л. Активный ил на конечной стадии представляет собой буроватожелтые, быстро оседающие глобулы и хлопья размером 3-150 мк. Он состоит из живых организмов и твердого субстрата (до 49%) Живые организмы активного ила – это скопление бактерий (зооглеи, изредка нитчатые бактерии, одиночные бактерииальные клетки), простейшие, черви, а также в малом количестве грибы, главным образом, плесневые, актиномицеты, дрожжи и, изредка, водоросли. Простейшие представлены различными инфузориями, черви – коловратками нескольких видов, нематодами, встречаются также личинки насекомых, рачки и другие животные.

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: