Пособие для технолога очисных сооружений

Пособие для технолога очисных сооружений

Поточилов В.А. [email protected]

С какой целью создавалось и на кого рассчитано это пособие?

В составе современных сооружений биологической очистки сточных вод наибольшее распространение получили аэротенки различных типов и модификаций. Аэротенки используются как на малых установках, очищающих буквально несколько кубических метров сточных вод в сутки, так и в составе крупнейших сооружений осуществляющих биологическую очистку нескольких миллионов кубометров сточных вод ежесуточно.

Аэротенки в большинстве случаев выполняют ведущую роль при решении важнейших экономических задач, связанных с защитой водоемов от загрязнения их сточными водами, содержащими органические примеси как коммунального, так и промышленного происхождения.

Строительство и эксплуатация сооружений с аэротенками требует больших капитальных вложений и эксплуатационных затрат. Эффективное и экономное использование таких сооружений возможно лишь при наличии персонала с высоким уровнем профессиональной подготовки.

К сожалению, подготовка специалистов по эксплуатации современных систем биологической очистки сточных вод сегодня ведется не всегда на достаточном уровне. Одна из главных причин такого явления состоит в практически полном отсутствии необходимой справочной и методической литературы по эксплуатации коммунальных и промышленных очистных сооружений канализации. Не созданы учебники по эксплуатации сооружений биологической очистки сточных вод для вузов и техникумов.

В периодической печати материалы, посвященные обобщению опыта эксплуатации действующих систем очистки сточных вод - появляются крайне редко и в очень ограниченном объеме.

Более 15 лет тому назад было издано в Москве и Киеве несколько книг (не более пяти наименований) посвященных вопросам пуска, наладки и эксплуатации очистных сооружений канализации. Но и в этих книгах эксплуатации аэротенков посвящены небольшие разделы с рекомендациями общего характера.

Тогда же были созданы “Правила технической эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения”, которые давно безнадежно устарели.

К тому же вся перечисленная литература вышла в свет небольшим тиражом, стала библиографической редкостью и сегодня практически недоступна специалистам, эксплуатирующим очистные сооружения.

Все известные учебники по канализации построены на изложении методов расчета и проектирования очистных сооружений, но практически не уделяют внимания вопросам эксплуатации.

В сборниках научных работ и в изданиях научно-технической информации основное внимание уделяется освещению вопросов разработки и исследования новых процессов и конструктивно-технологических модификаций аэрационных сооружений, созданию новых методов математического моделирования, способов оптимального проектирования.

В сложившихся условиях практически полного отсутствия технической литературы необходимой для подготовки и повышения квалификации специалистов (и, прежде всего технологов) эксплуатирующих действующие системы биологической очистки коммунальных и промышленных сточных вод в условиях настоящего информационного голода трудно надеяться на обеспечение эффективной эксплуатации таких сложных и ответственных систем.

Предлагаемая читателям работа призвана в той или иной степени заполнить существующий пробел, обеспечить технологов пособием, целиком посвященным вопросам, возникающим при решении повседневных практических задач управления сооружениями основу которых составляют аэротенки.

В пособии обобщен имеющийся сегодня опыт эксплуатации действующих сооружений биологической очистки сточных вод и предлагается комплексная методика решения задач диагностики, оптимизации, прогнозирования, а также оптимального развития действующих систем очистки.

Пособие преследует цель оказания помощи специалистам при повышении их квалификации. В нем отсутствуют подробные сведения, касающиеся основ механо-биологической очистки сточных вод, устройства и принципа работы очистных сооружений. Предполагается, что первоначальную подготовку в объёме существующего учебника канализации (для вузов) технолог уже имеет.

Кроме того, он должен обладать практическим опытом эксплуатации сооружений не менее одного - двух лет.

Само собой разумеется, что он должен иметь достаточную общую инженерную подготовку, соответствующую квалификационным требованиям, установленным действующими нормативными документами.

Изучение материала, изложенного в пособии, позволит технологу значительно расширить свой инженерный кругозор, даст возможность ему решить практические задачи не только на тех сооружениях, где он работает, но и на любых других станциях с аэротенками.

Пособие может оказаться полезным для специалистов, занимающихся вопросами пуска и наладки очистных сооружений, а также проектировщикам.

Почему материал пособия изложен в диалоговой форме?

В процессе своей повседневной работы технологу на очистных сооружениях приходится постоянно отвечать на многочисленные вопросы, самому задавать вопросы, составлять и выдавать сменные задания, разрабатывать технологические программы.

Сама ситуация на очистных сооружениях ежедневно ставит перед технологом те или иные вопросы, которые необходимо осмыслить, сформулировать, а затем найти соответствующие решения.

От того насколько полно и убедительно технолог способен отвечать на поставленные вопросы, сформулировать и объяснить возникшую на сооружениях проблему, обычно оценивают уровень квалификации технолога.

Однако в реальных условиях эксплуатации оценивать сложившуюся ситуацию и ответить на все возникшие вопросы бывает весьма непросто.

Дело в том, что процессы биологической очистки отличаются крайней сложностью, к тому же они протекают в нестандартных многофакторных условиях, изменяющихся под влиянием многочисленных случайных воздействий. Поэтому биологические процессы не поддаются точному математическому описанию, расчёт их параметров дает весьма приблизительные результаты, отсутствуют на практике надежные методы непрерывного контроля состава очищенных сточных вод.

Для объективной оценки ситуации и принятия конкретных решений технологу необходимо собирать, анализировать и использовать большой объём информации из самых различных источников. При этом нельзя ограничиваться данными производственно-технологического контроля, их следует дополнять данными натурных обследований, визуально-органолептического контроля, результатами технологических расчетов.

Использованная в пособии диалоговая форма, безусловно, будет способствовать лучшему освоению материала. Такая форма окажет помощь в развитии и совершенствовании у технолога самостоятельного логического мышления, воображения, вызывая активную реакцию на поставленные вопросы, стремление осмыслить их и дать самостоятельный ответ на эти вопросы.

Вопросы, задания, упражнения, содержащиеся в пособии, поставлены так, что заучивать механически ответы на них (или их решения) в большинстве случаев практически сложно и бессмысленно. Только тогда, когда читатель детально разберется в существе задачи и ее решении, он без труда сохранит в памяти логический смыл такого решения.

Такая форма удобна при повторении и углублении знания материала, изложенного в пособии, при составлении учебных программ по повышению квалификации технологов, вопросников и тестов для проверки их знаний.

ГЛАВА 1.

ГЛАВА 2.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ ПО УПРАВЛЕНИЮ КОЛИЧЕСТВЕННЫМИ

И КАЧЕСТВЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ АКТИВНОГО ИЛА

Какая связь существует между количественными характеристиками активного ила и параметрами технологических операций?

Какие изменения претерпят количественные характеристики активного ила, если будет введена регенерация активного ила или увеличен объем регенератора? Если будет уменьшен объем регенератора или он будет исключен?

Регенератор - это зона аэротенка с повышенной концентрацией активного ила, поскольку в регенераторе происходит меньшее, нежели в аэротенке разбавление ила сточной жидкостью. Поэтому, введение регенератора приводит к снижению дозы возвратного ила в аэрационной зоне.

Масса ила при этом в аэротенке не изменится, т. к. произойдет лишь перераспределение масс ила между зонами аэрации и регенерации.

При дальнейшем увеличении объема регенератора, доза ила, как в регенераторе, так и в аэротенке, уменьшится, поскольку степень циркуляции осталась неизменной, а масса ила в аэротенке с регенератором остается без изменения.

При уменьшении объема регенератора происходит увеличение дозы ила и в аэротенке и в регенераторе, при сохранении неизменной массы ила в системе. При исключении регенератора возрастает доза возвратного ила и доза ила в аэротенке, а масса ила в последнем сохраняется в прежнем размере.

Как изменятся количественные характеристики активного ила, если отключить одну из секций аэротенков, а активный ил из отключенной секции перекачать в аэротенки, которые продолжают работать? Если активный ил удалить из нее на сооружения обработки осадка?

В первом случае объем аэротенков уменьшится, а масса ила в системе останется прежней, поэтому средняя доза ила в системе возрастает, а также как и доза ила в аэротенках и регенераторах.

Если же активный ил удалить из секции, то его масса в системе уменьшится, но в связи с тем, что объем аэротенков тоже соответственно уменьшился, доза ила в сохранившиеся аэротенке и регенераторе не изменится.

Если включить дополнительную секцию аэротенков, т. е. увеличить рабочий объем аэротенков, то доза ила и в аэротенке и в регенераторе уменьшится, поскольку масса ила в аэротенках с регенератором (и средняя доза ила) остаются без изменения.

При ознакомлении с данными лабораторного контроля установлено, что в одной из секций аэротенков, несмотря на хорошую интенсивность аэрации, резко снизилась концентрация активного ила. Что могло произойти?

Уменьшилась подача возвратного ила в аэротенк, если, например, снизилась резко производительность эрлифта или прикрыт затвор на перепускной камере. Возможны и другие причины, например, значительное увеличение поступления сточных вод на контролируемый аэротенк.

Чем объяснить такое явление, когда концентрация активного ила в регенераторе заметно ниже концентрации возвратного ила, поступающего в регенератор? Может ли случится обратное, когда доза возвратного ила окажется ниже дозы ила в регенераторе?

Если интенсивность аэрации в регенераторе низка и не может обеспечить равномерное перемешивание активного ила по всей глубине резервуара, может получится так. что у дна будет скапливаться более концентрированный ил, нежели у поверхности. При отборе проб для анализа из верхнего слоя или в регенераторе и будет получен результат, о котором идет речь. Подобное явление может обеспечиваться тем, что в регенератор подмешиваются сточные воды, поступающие в аэротенк.

Если имела место длительная установка устройств, обеспечивающих циркуляцию активного ила (илососов, циркуляционных насосов, эрлифтов), происходит залегание и уплотнение активного ила на дне вторичных отстойников или в каналах, лотках камерах возвратного ила. После возобновления нормальной циркуляции доза возвратного ила значительно превысит дозу ила в регенераторе.

Резкое уменьшение дозы возвратного ила наблюдается во время остановки механизмов, обеспечивающих удаление ила со дна вторичных отстойников - илососов, илоскребов, и др. Иногда искаженное представление о дозе возвратного ила возникает тогда, когда не обеспечивается необходимое перемешивание возвратного ила в лотках или каналах, откуда берется проба.

Во всех случаях, когда возникает большая разница между концентрацией возвратного ила и ила в регенераторе, необходимо детальное обследование условий функционирования сооружений и оборудования, а также методов отбора лабораторных проб.

В тоже время нужно иметь в виду, что точного соответствия между дозами возвратного ила и ила в регенераторе быть не может, поскольку аэротенки и вторичные отстойники работают в условиях постоянных колебаний степени циркуляции и протока сточных вод.

Необходимо отключить секцию аэротенков на ремонт. Какое решение, и в каких случаях будет правильным: удалить из нее активный ил на сооружения обработки осадков или направить его в аэротенки, которые продолжают работу?

Все зависит от того, в условиях каких нагрузок работают аэротенки и вторичные отстойники.

Если аэротенки функционируют с предельной нагрузкой по БПК на ил, а вторичные отстойники имеют запас производительности по иловой нагрузке, то правильным решением будет перекачивать ил из отключенной секции на аэротенки. которые продолжают работать. Тем самым сохраняется нагрузка по БПК на ил и не нарушится работа вторичных отстойников.

Если аэротенки имеют запас нагрузки по органическим веществам, а вторичные отстойники работают на предельных иловых нагрузках, необходимо ил из опорожняемого аэротенка удалить на сооружения обработки осадка.

Если на пределе своих возможностей работают и аэротенки и вторичные отстойники, то целесообразно использовать регенерацию ила, если ее не было ранее. Если это невозможно и все резервы исчерпаны, то задача не имеет эффективного решения. Необходимо решить вопрос расширения сооружений, теперь же на время ремонта, придется выбрать вариант, который обеспечил бы максимально возможный эффект работы сооружений в условиях и перегрузки. Например, часть аэротенков может быть переведена на режим частичной биологической очистки, или часть сточных вод после механической очистки сбрасывают, минуя аэротенки, и смешивают с биологически очищенной водой. В таких экстремальных условиях может быть применена интенсификация работы сооружений с применением реагентов, флокулянтов. Их подают в сточную воду перед первичными отстойниками, аэротенками или в иловую смесь перед вторичными отстойниками.

К сожалению такие методы интенсификации еще широкого применения в практике не получили и требуют специальных исследований.

Если аэротенки и вторичные отстойники имеют запас нагрузок, то в принципе возможны любые решения. Однако следует изучить условия функционирования всего комплекса сооружений очистки сточных вод, мМожет оказаться, например, что сооружения обработки осадков перегружены. Тогда целесообразно ил из остановленного аэротенка направлять в действующие секции.

ГЛАВА 3.

РЕЖИМОМ АЭРОТЕНКОВ

ГЛАВА 4.

СТОЧНЫХ ВОД В АЭРОТЕНКАХ

Что такое окислительная мощность аэротенков, как она определяется? Как обеспечить увеличение окислительной мощности, не изменяя нагрузку по БПК на активный ил? Чем отличаются высокопроизводительные аэротенки от высоконагруженных?

В литературных источниках можно встретить два отличных друг от друга определения понятия “окислительная мощность аэротенков“.

В первом случае под окислительной мощностью понимают количество загрязнений по БПК, снятое за сутки единицей массы активного ила, находящегося в аэротенке (Т.А. Карюхина). Но такое определение полностью аналогично определению нагрузки по снятой БПК на активный ил (см. уравнение 4.13). Такое определение нагрузки приведено, кстати, и в действующем СНиП 2.04.03.-85, п. 6. 146.

Поэтому лучше пользоваться вторым определением, предложенным З.А. Орловским и др. авторами.

Это определение звучит так: окислительной мощностью следует называть количество загрязнений по БПК, снятое за сутки единицей объема (м³) аэротенка.

Тогда величину окислительной мощности можно рассчитать по формуле:

[4.17]

Нередко этот показатель используется в “усеченном “ виде в форме нагрузки по БПК поступившей воды на единицу объема аэротенков:

[4.18]

Главнейшим направлением интенсификации работы аэротенков является повышение их окислительной мощности. Однако увеличение с этой целью расхода подаваемых на аэротенки сточных вод или концентрации загрязнений в них приведет к ухудшению эффективности очистки, если доза активного ила в аэротенках останется без изменения.

Дело в том, что сохранение дозы ила при увеличении окислительной мощности приведет к увеличению нагрузки по БПК на активный ил, что хорошо видно при анализе формулы 4.13-в, п. 4.6. Поэтому для увеличения окислительной мощности без изменения величины нагрузки на ил следует одновременно обеспечить увеличение дозы активного ила аэротенков пропорционально окислительной мощности.

Наиболее распространен способ увеличения дозы ила в аэротенке - введение отдельной его регенерации.

Сегодня известно немало конструктивных модификаций аэрационных сооружений, способных работать с высокими дозами активного ила. В большинстве случаев такой результат достигается благодаря применению интенсификации методов разделения иловой смеси после аэротенков: отстаивание во взвешенном слое ила, использование тонкослойных модулей во вторичных отстойниках, применение флотационного разделения смеси, осветление в двухступенчатых гравитационных вторичных отстойниках, разделение иловой смеси с помощью фильтрующих перегородок (фильтротенки) и др. конструкции. Рабочую дозу ила при этом иногда удавалось доводить до 25 г/л.

Есть способ поддержания высокой дозы непосредственно в аэротенке путем накопления в нем микрофлоры, для чего аэротенки заполняются блоками или кассетами из пористых материалов, которые служат инертными носителями биомассы.

Все перечисленные выше модификации относятся к высокопроизводительным аэротенкам.

Высокопроизводительными аэротенками следует называть такие аэрационные сооружения, где повышение окислительной мощности достигается при сохранении первоначальных нагрузок на ил по БПК.

Высокопроизводительные аэротенки - это аэротенки с повышенными дозами активного ила (по сравнению с традиционными конструкциями аэрационных сооружений).

К высоконагруженным аэротенкам относят такие аэротенки, повышение окислительной мощности которых обеспечивается за счет увеличения нагрузки по БПК на активный ил. Эти аэротенки обеспечивают частичную (неполную) биологическую очистку сточных вод.

Следует отметить, что большинство из названных высокопроизводительных аэротенков по разным причинам не нашло пока своего практического применения на сооружения городской канализации. Тем не менее, исследователи считают, что подобные модификации найдут применение в ближайшем будущем.

Как определить теоретические значения прироста активного ила по качественным характеристикам сточной жидкости? Как установить фактический объем прироста? Как определить объем избыточного активного ила?

Увеличение массы ила в аэротенке происходит в результате следующих явлений:

* сорбции и накоплении в иле части взвешенных веществ, которая не подвергается биологическому разрушению;

* синтеза биомассы активного ила за счет части органических веществ, определяемых БПК_полн;

* накопление в иле инертного балласта в виде неокисленных органических веществ (определяемых по разности снятых ХПК и БПК_полн).

Следует иметь ввиду, что одновременно с процессом прироста ила происходит и явление распада его биомассы за счет самоокисления (эндогенного дыхания). Эти процессы идут тем интенсивнее, чем меньше растворимых в воде органических загрязнений поступающей в аэротенк.

Существует много различных формул для подсчета прироста активного ила. Действующие проектные нормативы рекомендуют формулу следующего вида:

, мг/л [4.19]

где: К_п - коэффициент прироста, который для городских сточных вод составляет ~0, 3.

При расчете илоуплотнителей и систем по перекачке ила прирост увеличивают с учетом сезонной неравномерности на 15 - 20%.

Чтобы определить количество избыточного ила по сухому веществу (за суточный период), необходимо вычесть из величины прироста количество выносимых из вторичных отстойников взвешенных веществ и результат умножить на суточный объем очищенных сточных вод:

, т/сут [4.20]

Теперь можно подсчитать количество избыточного ила по объему, если известно, с какой влажностью его откачивают на сооружения обработки осадка:

, т/сут [4.20-а]

Можно все три выше приведенные формулы объединить в одну:

, м³/сут [4.21]

В условиях эксплуатации, когда хорошо известна концентрация избыточного ила, его объем можно подсчитать по формуле:

, м³/сут [4.21-а]

Чтобы не нарушить размерность показателя, необходимо дозу избыточного ила выразить в г/м³.

В практике фактический объем избыточного ила может заметно отличаться от рассчитанного теоретически. Если сточная вода содержит значительное количество биохимически неокисляемых промышленных примесей, то прирост окажется выше того, что определен по формуле СНиП (19).

В этом случае коэффициент прироста К_п может оказаться выше, чем 0, 3.

Сравнивая фактическую величину прироста с теоретическим его значением, следует вначале отрегулировать объем удаляемого ежесуточно избыточного активного ила таким образом, чтобы в аэротенках поддерживалось стабильное количество массы ила на протяжении контрольного периода, например, месяца.

Формулу (21-а) рассмотрим как уравнение, где неизвестной величиной является фактическое количество прироста. Установив опытным путем, фактическое количество избыточного активного ила (обеспечивающего постоянную массу ила), определяем искомую величину фактического прироста:

м³/сут [4.21-б]

Сравнивая полученное значение с величиной теоретически рассчитанного прироста по формуле (19), установим существенное отличие между ними и откорректируем коэффициент прироста К_п.

Следует обязательно обратить внимание на тот важный момент, что формула (19) справедлива для условий нагрузок по БПК на активный ил, обеспечивающих полную биологическую очистку сточных вод без нитрификации. Если же процесс биологической очистки протекает при нагрузке, обеспечивающей развитую нитрификацию или полное окисление активного ила, то величина прироста окажется функцией нагрузок.

Так, например, для режимов полного окисления прирост активного ила предлагается определять по формуле (в процентах от величины БПК₅ поступающих сточных вод):

[4.22]

где: L -коэффициент синтеза органических веществ

b -коэффициент эндогенного дыхания.

Как определить предельно-допустимую величину БПК в сточной воде, поступающей на аэротенки действующих очистных сооружений городской канализации? Каковы предельные значения содержания взвешенных веществ в очищаемой сточной жидкости?

Анализ формул (4.13) и (4.14) показывает, что увеличение БПК в исходной воде приводит к возрастанию нагрузок на активный ил (или скорости окисления загрязнений). Если при этом фактическая нагрузка окажется выше предельно-допустимой, произойдет нарушение процесса биологической очистки по тем или иным показателям. Чтобы это не произошло, при росте БПК следует увеличивать пропорционально дозу ила в аэротенке или среднюю дозу в аэротенке с регенератором.

Как показывает формула (4.10) увеличение средней дозы или возможно путем увеличения дозы ила в рабочей зоне аэротенка (т. е. в иловой смеси, поступающей на вторичные отстойники), а также при увеличении объема регенератора и уменьшении степени циркуляции. Максимальную величину рабочей дозы ила в аэротенке рассчитывают исходя из технологических возможностей вторичных отстойников (по формуле СНиП (67) п. 6. 161), а объем регенератора - по формулам (54)-(59)п. 1.147 СНиПа.

Оптимальную величину степени циркуляции определяют, если в формулу (? ) подставить максимальные значения дозы ила в рабочей зоне аэротенка [d_a]_max и дозы возвратного ила :

[4.31]

Максимальное значение средней дозы ила будет соответствовать предельной величине БПК, при которой обеспечиваются предельные значения нагрузки на активный ил для выбранного технологического режима (или для скорости окисления загрязнений).

Зная предельное значение нагрузки по БПК на ил, и определив условия обеспечения максимально возможной для данных конкретных условий величины средней дозы ила, определим предельно-допустимую величину БПК в исходной воде, решив уравнение (4.13) относительно неизвестной величины {БПК_в}_max:

[4.32]

Аналогичным способом можно решить поставленную задачу, используя формулу СНиП (54). п. 6.147. Предварительно расшифруем общую продолжительность окисления загрязнений t₀ по формуле (4.25) п. 4.11 настоящего раздела, а затем определим из уравнения (54) СНиП искомую величину:

[4.33]

Действующими проектными нормативами (СНиП 2.04.03.85) содержание взвешенных веществ в сточных водах, подаваемых в аэротенки, не регламентируется!

В прежних нормативах (СНиП II-32-74) концентрация взвешенных веществ в осветленной жидкости, если она подвергалась в аэротенках полной биологической очистке, ограничивалась величиной 150 мг/л. При очистке сточных вод в двухступенчатых аэротенках, аэротенках с полной минерализацией ила, либо на частичную очистку концентрация взвеси не нормировалась.

Как следует поступать сегодня? Существуют рекомендации, которые указывают на необходимость обеспечения поступления взвесей в аэротенки с концентрацией не более 60-150 мг/л (Э. С. Разумовский “Развитие технологии очистки сточных вод “, “Водоснабжение и санитарная техника “, № 11, 1988).

Учитывая, что первичные отстойники способны в среднем обеспечивать снижение взвешенных веществ на 50%, в поступающей на очистные сооружения воде содержание взвешенных веществ не должно быть выше 300 мг/л. Если же концентрация взвесей в сточной воде выше 300 мг/л, надлежит предусматривать интенсификацию первичного отстаивания (преаэрацию, биокоагуляцию, реагентное осветление).

При отведении в систему городской канализации производственных сточных вод содержание в них взвешенных и всплывающих веществ не должно превосходить 500 мг/л (“Правила приема производственных сточных вод в систему канализации населенных пунктов”, М., 1985, п. 10. б).

Согласно упомянутым “Правилам”, допустимое содержание органических веществ по БПК в производственных сточных водах, принимаемых в систему городской канализации, должно определятся расчетом. При этом БПК производственных стоков не должно вести к превышению БПК поступающих на очистные сооружения городских сточных вод, принятой при проектировании этих сооружений.

Приведенные выше расчеты (формулы (4.32) и (4.33)) показывают, что предельно-допустимая БПК может превысить величину, принятую в проекте при условии, что не будет превышено нормативное значение удельной скорости окисления загрязнений (СНиП 2.04.03-85, формула (49) п. 6. 143) или предельно-допустимая величина нагрузки по БПК на активный ил для выбранного технологического режима.

Само собой разумеется, что при этом должны соблюдаться все необходимые ограничения, накладываемые на технологические параметры процесса.

Следует учитывать, что увеличение концентрации БПК в поступающей воде приведет к возрастанию расходов воздуха и электроэнергии на его подачу и в итоге потребуются дополнительные материальные затраты.

Все это необходимо принимать в расчет при согласовании приема промстоков с повышенной БПК в городскую канализацию.

Как определить количественные изменения концентрации активного ила при увеличении или уменьшении объема аэротенков? Как рассчитать в этих условиях изменение нагрузки по БПК и удельную скорость окисления с учетом ингибирования ила?

Если к n-функционирующим секциям аэротенков включить дополнительно одну секцию, то и общий объем аэротенков возрастет с величины n× W_A до (n +1)× W_A.

Уравнение баланса масс ила выгладит так:

[4.46]

Из уравнения (4. 44) видно, что при увеличении объема аэротенков величина средней дозы ила в них уменьшается, ее значение можно определить по формуле:

[4.47]

Аналогичным способом можно определить дозу ила в аэротенке, если его объем уменьшится путем отключения одной секции и перекачки из нее ила в действующие аэротенки:

[4.48]

В последнем случае, при уменьшении объема аэротенков и сохранении всей массы ила в них средняя доза в продолжающих функционировать аэротенках возрастет.

Таким образом, средняя доза ила в аэротенках находится в обратно пропорциональной зависимости от их объема.

В обоих случаях, и тогда когда объем аэротенков увеличивается, и когда он уменьшается, нагрузка по БПК на ил, а также удельная скорость окисления органических загрязнений, не меняется, поскольку сохраняется без изменения масса ила в аэротенках (при постоянных количественных и качественных характеристиках входного потока - Q_сут и БПК_вх).

Однако если учесть влияние ингибирования активного ила продуктами его распада, то окажется, что величина нагрузок по БПК на ил и удельная скорость окисления загрязнений будут меняться, несмотря на неизменную массу ила.

Дело в том, что при равенстве масс активного ила количество рабочего (активного) вещества в них будет разное, оно зависит от коэффициента окислительной способности ила, который в свою очередь является функцией от дозы ила в аэротенке и коэффициента ингибирования.

Поэтому, при увеличении объемов аэротенков, когда средняя доза ила в них уменьшается, коэффициент окислительной способности?? возрастает, соответственно возрастает величина рабочей (активной) биомассы ила и нагрузка на единицу активной биомассы уменьшается.

При уменьшении объема аэротенков и сохранении всей биомассы в них, средняя доза в них возрастает, а доля рабочей (активной) биомассы уменьшается. Поэтому нагрузка на единицу активной биомассы возрастает.

Формулу нагрузки при учете ингибирования ила примет вид:

[4.49]

Как правило, ингибирование незначительно влияет на изменение величины активности биомассы, поэтому его влиянием в расчетах обычно пренебрегают.

Особая ситуация возникает в том случае, когда после отключения одной из секций аэротенков активный ил из нее не возвращается в аэротенки, продолжающие функционировать, а удаляется на сооружения обработки осадков.

Тогда доза ила в действующих аэротенках останется без изменения:

Масса ила при этом в аэротенках, которые продолжают работать, уменьшается на то количество активного ила, которое удаляется на сооружения обработки осадков:

. (4.50)

Соответственно произойдет увеличение нагрузки по БПК на ил.

ГЛАВА 5.

Как объяснить такую ситуацию: несколько лет после пуска в эксплуатацию аэротенки обеспечивали процесс биологической очистки с явно выраженной нитрификацией, но постепенно эффективность снижения концентрации аммонийного азота в очищенной воде стала снижаться? Правильным ли будет вывод о том, что ухудшилась эксплуатация очистных сооружений и требуется их наладка?

С выводом об ухудшении эксплуатации спешить не следует. По нормативам СНиП II-32-74 и СНиП 2.04.03-85 средняя скорость окисления загрязнений принималась около 20 мг БПК_полн на г беззольного вещества ила в час, что соответствует нагрузке около 500 мг БПК на г беззольного вещества ила в сутки. После пуска в эксплуатацию аэротенки нередко работают в условиях нагрузок, заметно ниже проектных. Таким нагрузкам, естественно, будет соответствовать режим с нитрификацией.

Со временем, когда населенный пункт, обслуживаемый очистными сооружениями, разрастется, его население растет и количество сточных вод, отводимых на очистные сооружения, возрастет и постепенно достигает проектных значений. Скорость окисления загрязнений и нагрузка по БПК на активный ил также достигают расчетных величин.

При нагрузках, достигающих 400-500 мг/г ила в сутки, нитрификация протекает весьма слабо, а зимой может вообще не наблюдаться.

Нужно всегда иметь в виду, что проектные нормативы предусматривают лишь режим полной биологической очистки (средних нагрузок), который обеспечивает только снижение БПК_полн до 15 мг/л.

Сколь-нибудь выраженная нитрификация не предусматривается.

Поэтому, если при росте производительности аэротенков концентрация аммонийного азота в очищенной воде возрастает, а содержание нитратов уменьшается. Это явление необходимо признать нормальным.

Величина нитрификации есть функция от нагрузки по БПК на активный ил, и корректируется по времени года в зависимости от температуры сточных вод (см. подробнее п. 5.16).

Если при низких нагрузках нитрификация идет плохо, тогда нужно искать причины либо в условиях эксплуатации (плохое техническое состояние аэрационной системы, недостаточная аэрация, залегание ила во вторичных отстойниках и т.д.), либо в составе поступающей сточной воды (наличие ингибирующих промышленных примесей, низкой температуры иловой смеси в аэротенках).

Как объяснить такое явление: зимой аэротенки обеспечивают процесс очистки сточных вод с нитрификацией, а в летний период нитрификация заметно ухудшалась или почти полностью прекращалась, хотя хорошо известно, что в летнее время нитрификация должна проявляться активнее?

Все дело в том, что с повышением температуры сточной жидкости возрастает активность биомассы ила, поэтому увеличивается и потребление кислорода илом, что обязательно потребует увеличения подачи воздуха в аэротенк. Если же операция сохранится на том же уровне, что и зимой, произойдет уменьшение концентрации кислорода в иловой смеси до 0, 5 мг/л и ниже (если аэрация не обеспечивала больших резервов растворенного кислорода в смеси).

При возникновении дефицита кислорода происходит торможения окислительного процесса и ухудшение нитрификации.

Одновременно может возникнуть вспухание активного ила и ухудшение работы вторичных отстойников.

Пособие для технолога очисных сооружений

Поточилов В.А. [email protected]

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒