Живая вода: пять прогрессивных технологий очистки

Содержание

Введение. Проблема очистки стоков городов. Методы существующей очистки.

1.1. Введение. Проблема очистки стоков городов. Методы существующей очистки.

Сущность метода заключается в способности микроорганизмов питаться субстратом органи-ческих и неорганических соединений, содержащимся в стоке. Биологические процессы осуществляются в сооружениях биологической очистки, предназна-ченных для удаления растворенных, коллоидных и взвешенных органических веществ. В со-оружениях обеспечивается контакт загрязнений с оптимальным количеством организмов ак-тивного ила, в присутствии соответствующего количества растворенного кислорода, в тече-ние необходимого периода времени. Процесс окисления и минерализации загрязняющих ве-ществ в блоках биологической очистки осуществляется в течение нескольких ча-сов, в то время как в водоемах на это потребовалось бы от 4 до 6 месяцев.

В основе биологической очистки лежат два свойства микроорганизмов: · способность превращать примеси воды в биомассу клеток и внеклеточные продукты; · способность синтезировать биофлокулянты и с их помощью образовывать многоклеточ-ные агрегаты, легко отделяемые от воды.

1.2. Содержание процесса биологической очистки стоков

Очищение сточных вод происходит в результате биологических процессов (биосинтез, био-окисление и биовосстановление примесей воды) и физико — химических процессов (флокуля-ция, адсорбция). Газообразные продукты межклеточного метаболизма (продукты биоокисле-ния и биовосстановления) десорбируются из воды, а нерастворимые в воде продукты и кле-точные агрегаты удаляются отстаиванием. В осадок переходят также взвешенные веще-ства сточной воды, которые с помощью биофлокулянтов включаются в клеточные агре-гаты, а также некоторые сорбированные биомассой примеси

Для функционирования си-стем биоочистки важно поддерживать условия, в которых образуются биологические «реа-генты» – активные микробные ценозы.

22

1.3. Процессы нитрификации и денитрификации.

Для эффективной аэробной биологической очистки загрязненных биоразлагаемыми органиче-скими соединениями производственных сточных вод, либо их смеси с хозяйственно-быто-выми сточными водами, необходимо обеспечивать содержание биогенных элементов не ме-нее 5 мг/л азота и 1 мг/л фосфора па каждые 100 мг/л БПКполн

Концентрация в исходных сточных водах, подаваемых на биологические очистные сооруже-ния, состав-ляет БПК5 – 370 мг/л. Для эффективной аэробной биологической очистки на 370 мг/л БПК5 должно приходиться не менее 18,50 (3,70*5) мг/л азота общего и не ме-нее 3,70 (3,70*1) мг/л фосфора. Соотноше-ние БПК : N : Р в поступающих сточных водах позволяет осуществить аэробную биологическую очистку загрязненных сточных вод, так как содержание в поступающих сточных во-дах азота аммонийного – 40,0 мг/л, фосфора фосфатов – 28 мг/л. Расчет показывает, что дополнительного введения биогенных веществ не требуется.

1.4. Преимущества, возникающие при де- и нитрификации.

Помимо совершенствования качества очистки сточных вод, при реализации схем де- и нитри-фикации, обычно удается снизить энергопотери при аэрации (поскольку вместо растворен-ного кислорода для окисления органики в зоне денитрификации используется кислород нит-ритов и нитратов) и снизить объема избыточного ила (из-за улучшения седиментацион-ных свойств). И как следствие, система легче реагирует на залповые сбросы сточ-ных вод с высоким содержанием загрязняющих веществ.

Способы и устройства

Биологическая очистка стоков делится на 2 основные разновидности:

  1. Естественная. Не используется в качестве основной очистки, а служит скорее дополнительным процессом. В основе естественного преобразования стоков лежит принцип природного удаления или переработки вредных микроорганизмов растительной средой или почвой.
  2. Искусственная. Данная разновидность очистки делится на 2 подвида:
    • Аэробная. В аэробных системах применяют бактерии, жизнедеятельность которых возможна только в кислородной среде.
    • Анаэробная. Способ очистки противоположный аэробному – в резервуары помещаются бактерии, для работы которых не требуется избыток кислорода.

При аэробной очистке используются бактерии вместе с небольшим количеством твёрдых неорганических веществ.

Данная смесь получила название «активный ил». Имеет не слишком плотную структуру и тёмно-коричневый цвет.

Последствиями аэробной очистки являются твёрдые вещества, а после анаэробного воздействия остаётся метан.

Важно! Метан, как и очищенные сточные воды, можно использовать в промышленных или сельскохозяйственных целях.

Рассмотрим более подробно каждый из методов биологической очистки сточных вод.

Биофильтры

В современных биофильтрах используется исключительно аэробная среда. В промышленных масштабах биофильтры представляют собой круглые бассейны больших диаметров. Помимо «активного ила» используется дренажный фильтр – слой шлака или гальки, толщиной от 2 до 5 см.

Последовательность очистки сточных вод в биофильтре:

  1. Стоки подаются в бассейн под напором и проходят первичную степень очистки – слой дренажа. Крупные частицы загрязняющих веществ остаются в шлаке или гальке, более мелкие – отстаиваются в открытом резервуаре.
  2. После прохождения первой степени очистки, в сточные воды добавляют бактерии – аэробы. Биофильтры имеют открытую конструкцию, поэтому начинается реакция поглощения аэробами загрязняющих веществ.
  3. После окончания реакции, на поверхности стоков остаётся тонкая плёнка, которую смывают под напором воды. Остаётся только очищенная техническая жидкость.

Биопруды

Биопруды отличаются от биофильтров уникальностью бактериальной среды – в них может использоваться как анаэробная, так и аэробная среда.

После очистки остается природный ил, который можно использовать в качестве удобрения или кормовой базы.

Чаще всего используют пруды-смесители – конструкции, в которых могут одновременно протекать как анаэробные, так и аэробные процессы. При этом процессы не пересекаются и протекают параллельно.

Метатенки

Данные конструкции созданы исключительно для полной переработки осадка, который возникает после процесса жизнедеятельности анаэробных или аэробных бактерий.

В основе конструкции метантенков преобладают 2 формы:

  • цилиндрическая.
  • прямоугольная.

Принцип действия:

  1. По трубопроводу в метантенк поступает осадок.
  2. Запускается специальная система подогрева, ускоряющая процесс разложения элементов. Основным элементом системы служит радиатор, через который проходит пар или жидкость.
  3. Жиры и белки, находящиеся в осадке, раскладываются на метан и углекислый газ, которые по другому трубопроводу поступают наружу.
  4. Вещества, которые не поддаются полной переработке, высушивают и используют в качестве удобрений.

Фильтрационные или дренажные поля

В основе принципа действия данного сооружения – очистка стоков путём пропускания их через дренажный слой. Основное требование для установки дренажного поля – достаточный уровень грунтовых вод, не менее 1.5 м.

Интересно! Фильтрационные поля могут быть различной формы: от классического параллельного расположения траншей, до уникальной «змейки» или «ёлочки».

Все трубы очистной системы располагаются в одном большом котловане дренажного поля – это основное отличие данной конструкции от фильтрующих траншей.

Каждое дренажное поле имеет несколько очистных отсеков:

  • В первом происходит грубое разделение стоков и твёрдых загрязняющих веществ.
  • Во втором отсеке на частично очищенную жидкость воздействуют анаэробные бактерии.
  • В последнем отсеке переработанный бактериями ил оседает на дно и со временем удаляется.

Аэротенки

Аэротенки по своей конструкции и принципу действия очень похожи на биопруды. В них также происходит смешивание бактериальной среды со стоками, но не природным путём, а под действием аэраторных систем, которые нагнетают большое количество кислорода в резервуары.

Аэротенки – это системы с высоким КПД. Для их непрерывной деятельности необходима постоянная работа аэраторной системы.

Среднее количество кислорода в системе не должно находится ниже отметки 0,5 мг/дм³, а показатель 0,2 мг/дм³ уже считается критическим.

Раздельные сооружения

В этих системах аэрация и вторичное отстаивание проходят в двух разных сооружениях, а рециркуляционный ил насосами перекачивается из отстойника в аэротенк.

В обычных системах, называемых вытеснителями, обрабатываемый сток Q и активный ил R вводятся одновременно с верхнего конца длинной стороны аэротенка.

Преимущества данной системы заключаются в том, что она обеспечивает отличное качество воды и способствует прохождению нитрификации. Однако при этом возрастает потребление кислорода в начале аэротенка, поскольку все количество загрязнений вводится в одной точке. Этот недостаток может быть устранен ступенчатой подачей, неправильно называемой ступенчатой аэрацией, при которой обрабатываемый сток рассредоточивается по длине аэрационного коридора, а весь возвратный ил перекачивается в начало аэротенка. В данном случае общая масса ила больше, чем в вытеснителе, при одинаковой концентрации его на выходе. Концентрация ила уменьшается от начала к концу сооружения. Преимущество этого процесса состоит в том, что рециркуляционный ил реаэрируется до того, как он приходит в контакт с обрабатываемым стоком.

Такая система использована фирмой «Дегремон» на ряде крупных станций в различных городах (Женева, Метц, Тур, Монпелье, Лимож и другие), где каждый аэротенк имеет несколько коридоров, расположенных рядом друг с другом, но работающих последовательно.

Эти принципы нашли дальнейшее развитие в процессе так называемой контактной стабилизации и ее производных, в которых отстоенный ил вводится только после достаточной его реактивации. В течение относительно короткого времени контакта активного ила с вводимым стоком органические вещества удаляются либо абсорбцией, либо адсорбцией на хлопке ила (биосорбционный процесс «Инфилко — Дегремон»).

Ступенчатая подача и биосорбция — это процессы со средней нагрузкой на ил.

Полное смещение — третий вариант, при котором в любой точке аэротенка находится в одинаковой пропорции обрабатываемый сток, активный ил и кислород, т. е. обеспечивается одинаковая нагрузка на ил. Эта система имеет наибольшую устойчивость к шоковым нагрузкам по сравнению с системами, описанными выше, но менее благоприятна для нитрификации. Ее трудно осуществить в аэротенках раздельного типа большого объема, в особенности в аэротенках прямоугольной формы, но она хорошо осуществима в совмещенных сооружениях.

Биологические и биохимические способы очистки сточных вод

Чтобы избавиться от загрязнений органического происхождения, прибегают к биохимическим способам. Их сущность заключается в применении специальных микроорганизмов, которые способны расщеплять органические соединения на простые компоненты:

  • воду;
  • углекислый газ;
  • минеральный осадок.

Такие бактерии находятся в воде регулярно, однако их концентрация невысока, поэтому естественное очищение происходит не быстро.

При биохимической очистке прибегают к воздействию аэробных или анаэробных микроорганизмов.

Ниже приведена их сравнительная характеристика.

Аэробные микроорганизмы Анаэробные микроорганизмы
Они способны переработать сложные соединения органического происхождения. На фоне окисления они распадаются на углекислый газ, воду и минеральный осадок.

Аэробным микроорганизмам требуется кислород, поэтому конструкции оборудуют специальными аэраторами и компрессорами.

Они присутствуют в стоках в малых количества. Им не требуется кислород, но для нормальной жизнедеятельности необходим углекислый газ и нитраты.

Конструкция должна быть оснащена системой вентиляции, поскольку эти бактерии выделяют метан.

Очистка может осуществляться в естественных или искусственно созданных условиях. Ниже рассмотрены основные способы.

Биологические пруды

Биологические пруды – искусственно созданные резервуары малой глубины.  Они предназначены для очистки и доочистки сточных вод в совокупности сооружениями.

Технологическая схема процесса следующая:

  • Микроорганизмы применяют для окисления загрязнений кислород, который образуется в результате фотосинтеза.
  • Поскольку водоросли потребляют двуокись углерода и аммонийный азот, который выделяется в результате разложении органических веществ, требуется придерживаться оптимальных условий – температуры и рН.
  • Пруды обустраивают в несколько ступеней, общая продолжительность пребывания в них составляет несколько дней.

Высокая результативность достигается летом. Различают несколько видов прудов:

Наименование Специфика
Проточные пруды Их особенность заключается в том, что стоки не разбавляются речной водой
Анаэробные пруды Они подразумевают применение анаэробных методик. Глубина прудов – 2-3 метра
Проточные водоемы В отличие от проточных прудов, стоки разбавляют посредством речной воды
Контактные водоемы Сущность очистки заключается в том, что в стоячей воде биохимическое окисление происходит значительно быстрее.

Конструкции с аэробным разложением

Сооружения по локализации в них биомассы подразделяются на две основные группы:

  1. Аэротенки (биомасса локализируется во взвешенном состоянии). Они представляют собой железобетонные конструкции прямоугольной формы, разделенные перегородками.
  2. Биофильтры (биомасса фиксируется на неподвижном материале, который сточная вода обтекает тонким слоем). Это резервуары, заполненные крупнозернистым материалом, бывают с одной или двумя ступенями очистки.

Конструкции с анаэробным разложением

Анаэробное разложение происходит с выделением метана, воды и углекислого газа.

Наиболее распространены следующие типы очистных сооружений:

  1. Септики. Сооружения могут быть с одной, двумя или тремя камерами, они используются для обслуживания небольших объектов. Подходят только для предварительной очистки стоков, после чего требуется доочистка.
  2. Отстойники. В отличие от септиков, разложение органических примесей протекает эффективно и быстро.
  3. Метантенки. Они представляют собой закрытые резервуары, где процесс минерализации органического вещества выполняется при искусственном подогреве.

Основные биохимические процессы в анаэробных и аэробных условиях

Механизм процесса

Для улучшения качества сточных вод используется два метода: аэробная и анаэробная биологическая очистка. В первом случае процесс протекает с помощью кислорода, во втором – без него.

Важно. В каждом очистном сооружении формируется специфический биоценоз (совокупность живых организмов, способных переработать загрязнения)

Механизм очистки зависит от выбранного метода и биоценоза.

Технологическая схема аэробной чистки


Агентом выступает биопленка или активный ил.Это совокупность бактерий, грибов, простейших, представителей микрофауны того или иного рода/группы с заданными характеристиками.

Классическая схема аэробной очистки выглядит так:

  1. Сточные воды попадают в анаэробную зону аэротенка-вторичного отстойника. Там они перемешиваются с активным илом.
  2. В установку нагнетается кислород, при необходимости вводятся компоненты, способствующие переработке.
  3. Происходит два биохимических процесса: окисление органического углерода и нитрификация.
  4. Осуществляется один или несколько рециклов: воды снова перемешиваются с активным илом и обогащаются кислородом.
  5. Переработанные стоки отстаиваются – происходит гравитационное разделение иловой смеси.
  6. Избыточный активный ил поступает на переработку, а часть массы возвращается на исходную позицию.
  7. Очищенные воды поступают на доочистку или спускаются в водоем.

Этапы очистки отличаются в разных системах, но суть метода остается той же.

Анаэробной

Этот метод применяется, когда в сточных водах большое количество органических загрязнений, твердых осадков и активного ила. В ходе метаногенеза (так называется процесс анаэробной очистки) загрязнения конвертируются в биогаз, который состоит из метана и углекислого газа.

Технологическая схема классической анаэробной очистки:

  • Сточные воды попадают в отсек, где происходит метановое брожение. После взаимодействия анаэробных бактерий с загрязнениями образуется метан, углекислый газ, сероводород. Эти газы утилизируются.

Сброженный осадок поступает в следующий отсек, где происходит обезвоживание ила в центрифуге. Затем очищенная вода спускается в водоем.
Обезвоженный ил поступает в барабанную сушилку. Выделившуюся воду утилизируют.
Сухой ил обеззараживается и становится материалом для компостирования.

Как и когда проводить очистку септика с активным илом

По мере роста колонии в септике становится недостаточно кислорода для всех микроорганизмов. Голодание бактерий неблагоприятно сказываются на качестве очистки, поэтому важен постоянный контроль над объемом биомассы. Избыток при необходимости удаляется. Однако полностью опорожнять резервуар не нужно, потому что некоторое количество организмов требуется для полноценного очищения стоков. При полном опорожнении уйдет много времени на формирование новой колонии с нормальной численностью.

Любой процесс очищения септика состоит из следующих этапов:

  1. Очищение резервуара от ила.
  2. Промывка фильтрующих приспособлений.
  3. Прочищение дренажных труб.

Очищение емкости выполняется 1-3 раза в год. При этом используются следующие методы:

  • выкачивание отложений с использованием дренажного насоса;
  • очищение вручную с помощью черпаков и ведер;
  • откачка и утилизация активного ила с применением машины ассенизаторов.

В случае проживания в сельской местности из удаленного осадка можно изготовить природное удобрение, ведь он не выделяет запаха. Для этого отложения просушивают и высыпают в компостную яму.

После очищения резервуара выполняют прочистку фильтров. Взвешенные частицы с их поверхности удаляют струей воды под сильным напором. Такую промывку желательно выполнять не менее двух раз в год. С такой же периодичностью промывают дренажные трубы. Струя воды хорошо прочищает заилившиеся отверстия.

Методы аэрации

Рассеянная аэрация

Сточные воды сбрасываются в глубокие резервуары с системами аэрации диффузорной решетки, которые крепятся к полу. Они похожи на диффузный воздушный поток, используемый в аквариумах с тропической рыбой, но в гораздо большем масштабе. Воздух прокачивается через блоки, и образовавшаяся завеса пузырьков насыщает раствор кислородом, а также обеспечивает необходимое перемешивающее действие. Если производительность ограничена или сточные воды необычно сильны или их трудно очистить, вместо воздуха можно использовать кислород. Обычно воздух вырабатывается с помощью воздуходувки какого-либо типа.

Поверхностные аэраторы (конусы)

Вертикально установленные трубы диаметром до 1 метра, идущие от основания глубокого бетонного резервуара до уровня чуть ниже поверхности раствора сточных вод. Типичная шахта может достигать 10 метров в высоту. На поверхностном конце трубка имеет форму конуса с винтовыми лопатками, прикрепленными к внутренней поверхности. Когда труба вращается, лопатки раскручивают щелок вверх и из конусов, вытягивая новый щелок сточных вод из дна резервуара. Во многих работах каждая колбочка находится в отдельной ячейке, которую можно изолировать от остальных ячеек, если это необходимо для обслуживания. В некоторых произведениях может быть по два конуса на ячейку, а в некоторых больших произведениях может быть по 4 конуса на ячейку.

Аэрация чистым кислородом

Системы аэрации чистого кислородного активированного ила представляют собой реакторы с герметичными резервуарами с крыльчатками поверхностного аэратора, установленными внутри резервуаров на поверхности раздела кислородно-углеродного щелока. Количество захваченного кислорода, или DO (растворенный кислород), можно контролировать с помощью регулятора уровня, регулируемого водосливом, и клапана подачи кислорода, регулируемого кислородом в отходящем газе. Кислород генерируется на месте путем криогенной перегонки воздуха, адсорбции при переменном давлении или других методов. Эти системы используются там, где площадь очистных сооружений ограничена, и требуется высокая пропускная способность сточных вод, поскольку очистка кислорода требует высоких затрат энергии.

История

, где процесс активного ила был разработан в начале 20 — го века.

Процесс активного ила был обнаружен в 1913 году в Соединенном Королевстве двух инженеров, Эдвард Ардерн и WT Локетт, которые проводят исследования для отдела Manchester Corporation Rivers на Davyhulme водостоков . В 1912 году доктор Гилберт Фаулер , ученый из Манчестерского университета , наблюдал эксперименты, проводимые на экспериментальной станции Лоуренса в Массачусетсе, по аэрации сточных вод в бутылке, покрытой водорослями. Коллеги по инженерии Фаулера, Ардерн и Локетт, экспериментировали по очистке сточных вод в реакторе с наполнением и наполнением , который производил сточные воды с высокой степенью очистки . Они непрерывно аэрировали сточные воды около месяца и смогли добиться полной нитрификации материала пробы. Считая, что ил был активирован (аналогично активированному углю ), процесс был назван активным илом . Лишь намного позже стало понятно, что на самом деле произошло средство концентрации биологических организмов, разделив время удерживания жидкости (в идеале, низкое для компактной системы очистки) от времени удерживания твердых частиц (в идеале, довольно высокое, для сточных вод. с низким содержанием БПК 5 и аммиака.)

Их результаты были опубликованы в их основополагающей статье 1914 года, а первая полномасштабная система с непрерывным потоком была установлена ​​в Вустере два года спустя. После Первой мировой войны новый метод лечения быстро распространился, особенно в США, Дании , Германии и Канаде . К концу 1930-х годов обработка активного ила стала широко известным процессом биологической очистки сточных вод в тех странах, где канализационные системы и очистные сооружения были обычным явлением.

Удаление азота и фосфора биологическим путём

Одними из основных загрязнителей сточных вод являются азот и фосфор, поэтому необходимо создать условия для одновременного их удаления биологическим путем. Для этого необходимо обеспечить чередование аноксидных и оксидных условий в зонах ЛОС, с возрастом активного ила более 25 суток. Необходимо предусматривать 2-х стадийную нитрификацию и денитрификацию, ввиду сложности этих процессов и резко меняющихся концентраций аммонийного азота, нитритов и нитратов, а также лёгкоокисляемой органики в поступающих на очистку сточных водах. Если установка имеет несколько зон очистки с многоконтурной возвратной рециркуляцией активного ила, то: во-первых, хорошо проходит нитрификация, а во-вторых — нитриты с нитратами рано или поздно встретятся с лёгкоокисляемой органикой в условиях дефицита кислорода для прохождения денитрификации. Изъятие фосфора происходит благодаря удалению избыточного активного ила, в котором он накапливается PP-бактериями. В обычном активном иле содержится 1,5-2 % фосфора, а в иле, периодически подвергающимся кислородным и бескислородным условиям, PP-бактериями фосфор накапливается в больших количествах (6-8 %). Избыточный активный ил должен удаляться автоматически из аэробной зоны, так как фосфор, накопленный PP-бактериями в аэробной зоне, попадая в бескислородные условия, переходит в растворенное состояние.

Автоматизация процессов биологической очистки на ЛОС

Под понятием надёжности ЛОС подразумевается стабильность протекающих биологических процессов очистки, которые являются необходимым условием стабильности работы ОС, обеспечивающей требуемые высокие показатели очищенных сточных вод. В противном случае, неочищенные сточные воды, при залповом сбросе, протекут через установку, повредив дренажную систему. Это будет цена «простой и надёжной» очистной установки.

Визуальное определение нарушения биологического процесса (помутнение очищенных сточных вод, вспухание ила и т.п.) требует 2-3-недельной работы на его восстановление. Без автоматизации обслуживающий персонал только будет констатировать нарушение работы системы, и в ручном режиме пытаться исправить положение, а при автоматическом управлении ЛОС система стабильно удерживает все параметры биологического процесса в необходимых пределах.

ЛОС должны быть сконструированы по следующим принципам, и, следовательно, по этим критериям должны быть оценены:

  • Обладать достоинствами континуальной и дисконтинуальной систем очистки, но не иметь их недостатков.
  • Задерживать и размельчать поступающие со сточными водами грубые нечистоты.
  • Наличие системы самоочистки сетки задержания грубых нечистот в приемной камере.
  • Обеспечивать приём залпового сброса сточных вод без выноса ила из установки с очищенными сточными водами.
  • Система биологической очистки ЛОС должна быть многоступенчатая, с многоконтурной возвратной рециркуляцией активного ила.
  • В технологии должна быть заложена минимально двухиловая система.
  • Гидравлическая система ЛОС должна обеспечивать выравнивание залповых поступлений сточных вод и многоконтурную возвратную рециркуляцию с интенсивностью, пропорциональной количеству поступающих сточных вод.
  • Обеспечивать удаление азота биологическим путём, создавая условия для прохождения двухступенчатого процесса нитрификации-денитрификации.
  • Автоматически удалять избыточный активный ил.
  • Автоматически поддерживать необходимую концентрацию активного ила в системе с возможностью ее корректировки.
  • Иметь автоматизированную систему аэробной стабилизации избыточного активного ила.
  • Автоматически переключаться в экономичные режимы работы при изменении количества поступающих на очистку сточных вод с целью экономии электроэнергии, ресурса работы электрооборудования и выравнивания биологического процесса при длительном отсутствии поступления сточных вод. Переключаться в форсажные режимы при поступлении сточных вод в количестве, превышающем расчётное.
  • Применять датчики уровня высокой степени надёжности с системой самоочистки.
  • Вывод на монитор контроллера основных параметров работы установки с возможностью их корректировки в реакторах (желательно через модемную связь): времени аэрации, перемешивания, отстаивания, откачки очищенных сточных вод.
  • Иметь сигнализацию нарушения работы установки в начальной фазе для принятия мер до того, как возникнет аварийная ситуация.
  • Возможность ремонта или замены любого узла, без остановки работы очистного сооружения.

Все статьи

Расчет иловых осадков сточных вод / избыточного ила очистных сооружений

вариант 1

Основание: Временные методических рекомендаций по расчету нормативов образования отходов производства и потребления. СПб., 1998 г.

Исходные данные для расчета:

Плотность иловых осадков сточных вод / избыточного ила очистных сооружений — 1,1 т/ куб.м.

Расчетная формула:

M = P1 * P2 * P3 * P4

где:

M – количество образования отхода — иловые осадки сточных вод;

P1 — Количество иловых карт, очищяемых ассенизационной машиной;

P2 — Количество зачисток одной иловой карты ассенизационной машиной;

P3 — Объем отхода, откачиваемого из одной иловой карты в ассенизационную машину;

P4 — Плотность отхода, откачиваемого из иловой карты ассенизационной машиной.

Примечания и ссылки

  1. (in) Бейчок М.Р. Водные отходы нефтяных и нефтехимических заводов. ,1967
  2. НИКОЛАУ, А., ЛИМА, Н., МОТА, М., МАДОНИ, П. (1997) Os Protozoários como Indicadores da Qualidade das Lamas Activadas , Boletim de Biotecnologia, 56
  3. CURDS, CR, COCKBURN, A., VANDIKE, JM (1968) Экспериментальное исследование роли реснитчатых простейших в процессе активированного ила , Wat. Загрязнение. Контроль, 67: 312-329
  4. DUCHENE, P., COTTEUX, E. (1998) Проблема биологических дисфункций: накопление и биологическое пенообразование в активном иле , Tribune de l ‘Eau, 55: 59-66.
  5. СЭЗГИН, М., ДЖЕНКИНС, Д. (1978) Единая теория накопления нитчатого активированного ила , J.-Water Pollut. Control Fed., 50: 362-381
  6. Дегремон, Memento Technique de l’Eau , Девятое издание, 1989 г. ( ISBN  2-9503984-0-5 )

Элементы установки активного ила

Процесс активного ила, направленный на удаление органических веществ (загрязнение углеродом, иногда азотом и / или фосфатом), включает следующие элементы:

  • Бассейн аэрации: в этом бассейне выполняется от одной до четырех фаз, в зависимости от типа и уровня желаемой обработки:
    • Во всех случаях — бассейн с подачей воздуха (турбина или диффузия микропузырьков) для получения растворенного кислорода, достаточного для биологической активности, чтобы обеспечить удаление углерода и, при необходимости, нитрификацию соединений азота.
    • В случае обработки азота, один или два бескислородных стадий , что делает его возможным денитрификации соединений азота.
    • В случае очистки фосфора биологическими средствами — анаэробный этап (обычно перед всеми другими бассейнами).
    • В случае обработки азота, рециркуляции смешанного ила аэротенка до 1 — го  бассейна бескислородной.

вторичный отстойник (также называемый осветлителем): очищенная вода сбрасывается путем «  перелива  » в естественную среду (кроме доочистки).

Осадка , полученная в первом бассейне, естественно , оседает и возвращается в значительной степени аэротенка (рециркуляция), в то время как избыточная часть направлена на схему обезвоживания или хранение конкретного.

Эффективность работы активного ила

Один из показателей эффективности работы активного ила является иловый индекс (ИИ). Иловый индекс – объем (1 мл) активного ила после отстаивания в течение 0,5 часа, отнесенный к 1 грамму сухого вещества. На величину индекса активного ила влияет нагрузка загрязнений по БПК20 на 1 грамм беззольного вещества ила. Считается, что оптимальная величина нагрузки – это такая величина, при которой иловый индекс не превышает 100 см3/г. В зимнее время, а также в районах с суровым климатом, уровень нагрузки должен быть еще ниже. А в летнее время нагрузка наоборот может увеличиваться. В том случае, если иловый индекс превышает 100 см3/г, активный ил начинает занимать слишком большой объем, и теряет свою хлопьевидную структуру. Кроме того, он становится легким, и плохо оседает. А это в свою очередь способствует тому, что активный ил покидает пределы вторичных отстойников и засоряет систему очистки стоков.

Чтобы в аэротенке непрерывно протекал процесс биохимической очистки, в систему должен все время подаваться циркуляционный активный ил. Для этого ил, осажденный во вторичном отстойнике, перекачивается обратно в аэротенк. При этом объем активного ила, который удаляется из вторичного отстойника, должен примерно соответствовать 30-50% объема стоков. Величина удаляемого ила зависит от содержания сухого вещества во всем объеме стоков.

Постоянному образованию активного ила способствуют взвешенные, коллоидные и растворённые вещества. Также скорость прироста активного ила зависит от полноты окислительного процесса. А на окислительный процесс влияют продолжительность аэрации, концентрация активного ила, интенсивности снабжения стоков кислородом, температуры и т.д.

Для производственных стоков количество излишнего активного ила определяется по формуле

U=(Хн.в.-а-Хо.в.+b)/Кп где U – искомая величина избыточного ила, мг/л; Xн.в. – ХПК неочищенных вод; Хо.в. – ХПК очищенных вод; а — БПКполн. неочищенных вод; b — БПКполн. очищенных вод; Кп – ХПК активного ила (1 – 1,2 мг/л).

Зачастую активный ил выращивают непосредственно в аэротенке в теплое время года. Делают это так. В течение 2-3 дней через аэротенк пропускают воду, которая была очищена в первичном отстойнике. При этом в аэротенк подается 40-50% расчетного количества воды. Там она подвергается аэрации и соединяется с мелкими хлопьями коагулируемой суспензии, задержанными во вторичном отстойнике. После этого прекращается подача воды в аэротенк, но его содержимое не прекращает аэрироваться. В результате этого процесса происходит рост и развитие микроорганизмов, и наращивание массы ила. Чтобы микроорганизмы могли нормально питаться и развиваться, каждый день в аэротенк в течение двух-трех часов подается осветленная сточная вода.

Процесс образования и укрупнения хлопьев постоянно контролируется. Специалисты следят за исчезновением в иле аммонийного азота, а также за появлением нитратов и растворимого кислорода. Регулярно производится забор воды из аэротенка, после чего она отстаивается в течение 30 минут, и определяют объем осевшего ила. Эксплуатацию аэротенка можно начинать тогда, когда объем осевшего на дно ила составит 25-30% от объема набранной смеси, а также когда он (ил) будет иметь форму хлопьев и быстро осаждаться. Нагрузка аэротенка должна увеличиваться постепенно, и не превышать расчетную величину.

Если процесс запуска аэротенка сопровождается благоприятными условиями, то он может быть закончен в течение 1 месяца. Чтобы ускорить данный процесс, можно использовать активный ил с действующих аэротенков, или же с прудов или рек, которые не загрязнены нефтепродуктами. Если в аэротенк будет загружаться речной или прудовой ил, то его необходимо будет очистить от тяжелых минеральных примесей. Для этого ил взбалтывают в воде, отстаивают в течение 5-10 минут, а затем подают его в аэротенк, где его аэрируют без добавления стоков в течение 12 часов. Затем в аэротенк можно подавать стоки в небольших количествах. Постепенно величину подачи сточных вод увеличивают до расчетной величины. В большинстве городских канализационных систем достаточной концентрацией активного ила считается концентрация 1,5-2,5 г/л.

Сводные элементы дизайна

Осветлитель

Данные по сточным водам

  • Объем производства на эквивалентного жителя (экв / ч): примерно 150 л / день во Франции (для сравнения, в США и Канаде он составляет более 400 л / день)
  • Органическая нагрузка на EQH: примерно от 45 до 60  г на БПК5 / сут во Франции. Значение, используемое во Франции, составляет 60  г / сут БПК5 на 1 экв / ч, это значение установлено статьей R.2224-6 Свода местных властей. С юридической точки зрения, во всех текстах Европейского Союза стоимость эквалайзера составляет 60  г / сут БПК5.
  • ХПК (химическая потребность в кислороде) на экв / час: 120  г / день во Франции.
  • Азот, производимый eqh: 15  г / день во Франции
  • Взвешенные вещества на экт: 90  г / день во Франции.
  • Фосфор на экв.ч: около 1,5  г / сут во Франции в 2008 г.
  • количество жителей района
  • суточный расход в м 3 / ч
  • пиковый расход в м 3 / ч

Размеры

  • Время пребывания в аэротенке: от 8 до 50 часов.
  • Время пребывания в осветлителе: от 5 до 10 часов.
  • Установленная мощность вентиляции:
  • Объем бассейна аэрации на эквивалентного жителя (экв / ч): примерно 0,2  м 3
  • Объем осветлителя на экв / час: от 0,05 до 0,1  м 3 (от 50 до 100  л )
  • Рециркуляция ила (из отстойника в бассейн аэрации): от 5 до 10% ила извлекается из контура каждый день, т. Е. «Возраст ила» от 10 до 20 дней, из бассейна аэрации или отстойника, в зависимости от их концентрация в аэротенке и количество в отстойнике.
  • Производство ила на экв. В день: от 30 до 60  г сухого вещества в день или от 1 до 3  литров незатвердевшего ила.
  • В биологическом реакторе (или аэротенке) биомасса должна быть примерно в 10 раз больше количества органического вещества, поступающего каждый день.