WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

В лабораторных условиях проведены сравнительные исследования механической очистки сточных вод г. Екатеринбурга с применением железного купороса и железосодержащего шлама со станции нейтрализации цеха №45 Уралмашзавода. Процессы механического отстаивания и аэрации осуществляли в емкостях объемом 3 л. Анализы проводили по стандартизованным методикам. Результаты анализов усредняли по 4-6 значениям.

Введение шлама дозой 30 - 50 мг / л по железу перед первичным отстойником позволило снизить ХПК сточных вод на 63,0-66,7%, содержание взвешенных веществ - на 81,5-87,8%, удалить нефтепродукты на 100%, СПАВ –

на 65%. Введение дозы шлама 50 мг/л по железу перед аэротенком позволило уменьшить ХПК на 95,5%. содержание взвешенных веществ на- 91,7%, фосфатов - на 72,3%, СПАВ - на 90%. Эффективность очистки при применении шлама выше, чем при введении аналогичных доз железного купороса. Шлам и купорос различно действуют на активный ил. Наличие в шламе взвешенных веществ приводит к утяжелению активного ила и увеличению его дозы, уменьшению илового индекса. Введение купороса такого влияния не оказывает. Зольность ила при добавлении шлама возрастает с 19 до 38%, введение купороса существенно не влияет на зольность ила.

Проверку результатов исследований, полученных в лабораторных условиях, а также технологической схемы биологической очистки городских сточных вод с использованием шлама станции нейтрализации Первоуральского новотрубного завода проводили на опытно-производственной установке с аэротенком, смонтированной на станции аэрации г. Первоуральска.

Опытно-производственная установка состояла из камеры смещения сточных вод и реагентов вихревого типа, вертикальных первичного и вторичного отстойников, односекционного двухкоридорного аэротенка, емкости для хранения и дозирования реагентов. Эту же установку использовали для исследований по биосорбционной очистке.

Сточная вода подавалась в камеру смещения, куда одновременно дозировали реагенты (шлам или полукокс). далее сточная вода в смеси с реагентом самотеком последовательно подавалась в первичный отстойник, аэротенк, вторичный отстойник.

Опытно-производственная установка эксплуатировалась круглосуточно. При нормальном режиме работы се производительность была равна 12 м3/сут. Время отстаивания сточной воды в первичном и вторичном отстойниках - 1,5 ч. Время аэрации - б ч с расходом воздуха в среднем 68 м3 /ч. Расход возвратного ила - 50% от расхода поступающих на установку сточных вод. Состав шлама по основным компонентам (в % к сухому веществу): кальций - 15,9, железо - 15,8, сульфаты -22,0, цинк -0,4, хром -0,2, алюминий -0,1, марганец -0,1, медь- 0,05.

Установку испытывали при расходах сточных вод 0,5 (нормальный режим работы) и 0,75 м3/ч (1,5-кратная перегрузка).

При смене режима работы установки проводили полную замену активного ила в системе и его адаптацию при новом режиме в течение суток

Исследования, проведенные на опытно-производственной установке, подтвердили результаты лабораторных исследований и работоспособность технологической схемы биологической очистки городских сточных вод с использованием шлама, а также возможность интенсификации работы станции аэрации в 1,5-2 раза при введении дозы шлама 10-20 мг/л по железу перед первичным отстойником.

Качество очищенной воды с применением шлама соответствует нормативным требованиям. При дозе шлама 20 мг/л по железу и перегрузке установки в 2 раза очищенная сточная вода характеризуется следующими

показателями: ХПК - 22 мг/л (против 98 мг/л без добавления шлама), БПК.
10,8 мг/л (16,5 мг/л), взвешенные вещества - 18 мг/л (92 мг/л), прозрачность
30 см (8,5 см), фосфаты - 0,8 мг/л (5,7 мг/л), СПАВ - 0,3 мг/л (1,2 мг/л), азот
аммонийный -5,7 мг/л (27 мг/л).

Технологическая схема очистки сточных вод с использованием
нейтрализованного железосодержащего шлама внедрена на станции аэрации в г.
Первоуральске. Дозирование шлама средней дозой по железу 9,9-13,1 мг/ л в
сточные воды позволило интенсифицировать процессы биологической очистки
в 1,24-1,48 раза и улучшить качество очищенной воды по всем показателям.
Эффект удаления загрязнений увеличился по взвешенным веществам с 81,0 до
92,7-95%, ХПК - с 58,0 до 85,7-88,0%, БПК, - с 91,0 До 96,1-97,9%, железу - с
30,0 до 96,9-98,3%, фосфатам - с 21,0 до 89,5-94,0%, СПАВ - с 33,3 до 71,2
96,8%, нефтепродуктам - с 63,7 до 70,0-87,5%, азоту аммонийному - с 52.3 л
72,6-87,5%.

Показано, что повышение эффективности очистки сточных вод на станции аэрации при введении железосодержащего шлама связано с изменением процессов обработки стоков в отдельных сооружениях.

В первичных отстойниках из-за улучшения седиментационных свойств происходит интенсивное осаждение скоагулированных хлопьев и одновременно с отстаиванием идет процесс хлопьеобразования и осаждения загрязнений. Эффект удаления взвешенных веществ при дозе шлама 10 мг/л по железу составил 70% против 58% без применения шлама. Полученные данные свидетельствуют об интенсификации процесса отстаивания загрязнений в
первичных отстойниках при перегрузке по расходу в 1,5 раза. Поскольку количество загрязнений после отстаивания в первичных отстойниках с использованием шлама снижается, то уменьшается нагрузка по органическим загрязнениям на активный ил в аэротенках. Органические загрязнения в
аэротенках представлены в основном низкомолекулярными и биохимически быстроокисляемыми соединениями.

Применение шлама изменило гидробиологический состав активного ила в сторону увеличения количества прикрепленных микроорганизмов в коловраток, что свидетельствует о хорошей работе очистных сооружений биологической очистки. Наличие в активном иле большого количества Е1isty1is, Сагсhеsium указывает на нитрифицирующий ил, а коловратки Рhilоdinа и Notommata развиваются при достаточно хорошем кислородном режиме. Виды микроорганизмов разнообразны. Активный ил имеет очень большую и развитую поверхность. Растворенный кислород в аэротенке составлял не менее 2-4 мг/л. Доза ила в среднем составляла 1,5-1,6 г/л.

Активный ил хорошо адаптируется к железосодержащему шламу и обладает хорошими седиментационными свойствами. Благодаря этим особенностям иловый индекс снижается при дозировании шлама со 117 до 92 см3/г. В активном иле происходят также незначительное накопление железа. Дозирование шлама приводит к смещению рН сточной воды до 7,2-7,4. что

влечет за собой резкое увеличение скорости роста нитрифицирующих бактерий.

При повышении дозы шлама возрастает эффект очистки городских сточных вод по ХПIК, азоту аммонийному, СПАВ, взвешенным веществам.

Наиболее существенное влияние оказывает дозирование шлама на извлечение загрязнений по ХПК, аммонийного азота, СПАВ. На станции аэрации г. Первоуральска при биологической очистке для удаления органических загрязнений (по ХПК и БПК) оптимальными дозами шлама являются 10-15 мг/л по железу, для извлечения фосфатов оптимальные дозы шлама составляют 15-20 мг/л по железу.

Уравнения регрессии, полученные по методу корреляционного анализа, подтверждаются при использовании метода наименьших квадратов уравнениями типа Э = аДш + в, где Э эффект очистки (%), Дш доза шлама (мг/л по железу).

Высокое значение коэффициента корреляции по ХПК, азоту аммонийному и СПАВ (более 0,8) указывает на то, что эффективность очистки городских сточных вод от этих загрязнений прямо пропорциональна дозе шлама. Низкие значения коэффициента корреляции по БПК, и взвешенным веществам (менее 0,6) указывают на нелинейную зависимость этих параметров от дозы шлама.

Утилизация субстрата микроорганизмами в процессе биологической очистки осуществляется как путем упрощения структуры субстрата (загрязнений сточных вод) в результате окислительных процессов (катабомум), так и посредством синтеза новых структур (анаболизм), ведущих к образованию клеточных компонентов. Соединения железа участвуют в качестве катализаторов в обоих процессах. Кроме того, на развитой дополнительной поверхности хлопьев скоагулировавших соединений происходит иммобилизация микроорганизмов, имеющих высокую ферментативную активносгь.

Благодаря деятельности прикрепленных видов микроорганизмов повышается качество очистки сточных вод и степень удаления трудноокисляемых соединений.

Использование железосодержащего шлама при биологической очистке городских сточных вод позволяет повысить производительность станции аэрации, существенно улучшить качество очищенных сточных вод по всем показателям и значительно снизить загрязненность реки Чусовой. При этом токсичность химико-биологических очищенных сточных вод по отношению к микроорганизмам Дафния уменьшилось в 2 раза по сравнению с токсичностью воды реки Чусовая до их сброса, что подтверждает улучшение санитарно-эпидемиологического состояния воды в реке Чусовая и в целом геоэкологической обстановки бассейна р. Чусовая. Экономический эффект за счет сокращения платы за сброс загрязняющих веществ и уменьшения дозы катионного флокулянта Ргаеstol 85З-WC при центрифугировании равен 371 тыс. руб. в год.

Пятилетний опыт эксплуатации станции аэрации г. Первоуральска по технологии химико-биологической очистки городских сточных вод
использованием железосодержащего шлама станции нейтрализации подтвердил высокие технико-экономические показатели работы станции аэрации и её высокую надежность.

Проведенный балансовый расчет по взвешенным веществам
технологической схемы на станции аэрации г. Первоуральска показал, что
общее количество осадка и ила при химико-биологической очистке возрастает с
8,58 до 11,22 т/сут. В го же время существенно сокращается сброс взвешенных
веществ в реку Чусовую -с 1,53 (без дозирования шлама) до 1,02 т/сут, т.е. на
33,3% что значительно повышает экологическую безопасность водоема.

Глава 4. БИОЛОГО-СОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА

В главе приведены сведения о механизме процесса биосорбции и
предложена модель биосорбционной очистки сточных вод.

Сущность процесса биосорбционной очистки городских сточных вод заключается в одновременном осуществлении в одном сооружении процессов химического взаимодействия соединений, сорбции их на поверхности активных частиц, биологического разложения веществ, а также физико-биологических взаимодействий микроорганизмов и носителей.

Биосорбционный процесс протекает по следующим механизмам:
- адсорбция соединений из субстрата в частицы сорбента и ила за счет диффузионного взаимодействия;
- взаимодействие ионогенных групп соединений с заряженной поверхностью адсорбента;
- увеличение ферментативной активности ила в результате изменения биоценоза с преобладанием медленно растущих видов, специализирующихся на
переработке трудноокисляемых субстратов;
- иммобилизация микроорганизмов на пористых поверхностях. частиц адсорбента.

Предполагая процесс диффузии основным при поглощении субстрата активным илом и сорбции его на частицах адсорбента, можно построить математическую модель биохимической и биосорбционной очистки сточных вод относительно величины константы полунасыщения, которая имеет смысл диффузного сопротивления для субстрата, проникающего в частицу.

Для построения диффузной модели необходимо принять ряд первоначальных гипотез о качественных характеристиках активного ила, сорбента и диффундирующего субстрата. Форма реальных хлопьев ила заметно отличается от сферической. Частицы дозируемого сорбента также имеют неправильную форму. Однако в качестве эквивалента можно выбрать радиус сферы. Эквивалентный радиус для различных илов составляет 20-50 мкм.
При биосорбционной очистке городских сточных вод предполагается, что
пористая среда сорбента однородна для диффундирующего субстрата, т.е. поры

сорбента имеют одинаковый размер.

Субстрат однороден по составу.

Константу полунасыщения Ks с достаточной степенью точности по экспериментальным данным можно определить из зависимости

где р - скорость окисления органического вещества субстрата (при работе установки КУ-25 без дозирования сорбента составляет 2,96 мг БПК5 /дм3хч, или 6,43 сут-1, при содержании активных микроорганизмов в хлопке 0,9%)

Sp - содержание органического вещества в субстрате в зоне культивации микроорганизмов (при работе установки КУ-25 без дозирования сорбента составляет 108,4- 36,5 = 71,59 мг/дм3);

pm - максимальная удельная скорость очистки для растворенной фракции бытовых сточных вод (составляет 8,0 сут-1, или 0,334 при температуре 20°с).

Коэффициент полунасыщения будет равен 17,56 мг/дм3.

Аппроксимируя зависимость Моно, получим выражение константы
полунасыщения хлопьев активного ила Ks для случая диффузии субстрата внутрь хлопка ила:

где dc - плотность сухой биомассы активного ила, г/см3 ;

Di - коэффициент молекулярной диффузии вещества внутри хлопьев. см2/с;

R - радиус частицы ила, cм;

Mm- удельная скорость роста чистой бактериальной культуры, ч-1

Y - экономический коэффициент удельной скорости роста.

Константа полунасыщения сильно зависит от размеров хлопка ила.

Эффективный радиус хлопьев активного ила составляет 50 мкм.

Плотность сухого вещества dc можно рассчитать по формуле

где d, db, - плотность сухой биомассы, влажных хлопьев и среды, соответственно равная 1,8; 1,1; 1,0 г/см3.

Тогда плотность сухого вещества активного ила dc составит 0,225 г/см3. Так как главным компонентом сnочных вод, поступающих на биологическую
очистку, являются аммиак и соли аммония, обеспечивающие 50-70% удельной
скорости роста микроорганизмов, то параметры диффузии можно принять для
ила равными Мm = 015 ч-1, Y=0,05, Dc. =10, Di = 1710-6 cм2/с.

Подставляя полученные значения в формулу (2), определяем значения константы полунасыщения Кs = 19,85 г/дм3. Эта величина хорошо согласуется с экспериментальными данными при работе установки КУ-25 по биологической очистке хозбытовых сточных вод без использования сорбента. При биосорбционной очистке биохимическое окисление и сорбция загрязнений из субстрата порошкообразным буроугольным полукоксом осуществляется в одном сооружении (аэротенке) одновременно. Для построения диффузной модели биосорбционной очистки сточных вод в аэротенке можно считать процессы биохимического окисления активным илом и сорбции порошкообразным полукоксом протекающими независимо друг от друга.

Преобразуя формулу диффузной модели для процесса биосорбционной
очистки, получим выражение

где du, dc - плотность сухого ила и сорбента, равная соответственно 0,225 и 0,56 г/см3;

Ru и Rc- эффективные радиусы частицы ила и сорбента, равные соответственно 0,005 и 0,05 см;

Diu, Dic - коэффициенты молекулярной диффузии вещества в поры хлопьев ила и адсорбента, равные 17•10-7 и 1•10-5 см2/c;

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»