Для сточных вод различного происхождения

 

Характер сточных вод, доминирующее производство	ХПК, мг/дм	БПКз, мг/дм	БПКз/ХПК
Бытовые: поступающие на очистку после биологической очистки	500 50	300 10	0, 60 0, 20
Сыродельный завод (г. Починок): до очистки после биологической очистки	2500 998	1536 520	0, 61 0, 52
Мясокомбинат (г. Владимир): до очистки после биологической очистки после доочистки на фильтрах «Оксипор»	1448 207 110	741 44 2	0, 51 0, 21 0, 018

⁰ Усредненные значения по данным отдельных городов и предприятий.

166

Контролируемые гидрохимические показатели качества сточных вод

Глава 2

Окончание табл. 2.15

 

Молокозавод: до очистки после биологической очистки	1400 80	1200 20	0, 85 0, 25
Рыбообрабатывающий завод: до очистки	2940	1600	0.54
Кожевенный завод (хромовое производство): до очистки	9000	1030	0.11
Комбинат хлопчатобумажных тканей: до очистки после биологической очистки	1360 116	660 5	0, 48 0, 04
Пивоваренный завод: до очистки	1200	990	0, 82

2.3.1. Определение коэффициента пересчета экспериментально полученных зна­чений БПК₅ в БПКполн- Коэффициент пересчета экспериментально определенного БПК5 в расчетное значение БПК_П0ЛН (без выполнения многосуточных экспериментов) можно получить используя константу скорости БПК для данного типа вод. Если по­ставить на инкубацию дополнительное количество проб для определения БПК_пшга и ежедневно анализировать потребление кислорода в них, а затем графически изобра­зить результаты, то мы увидим, что формы этих кривых для разных сточных вод, а также для неочищенных, очищенных сточных и природных вод различны. Крутизна таких графиков позволяет определять какого рода органические соединения присут­ствуют в исследуемых водах. На рис. 2.7 приводятся графические изображения БПК сточных вод с разными константами скорости.

 

	; > _> и -
'-	300 -	к = 0, 40		^————! ____—
	250 -		0, 19^-^" " " " '
	200 -		/-^^ 0, 10
	150 -			0, 05^^--------- "
	100 -
	50 -	^^

10

15                      20

t, сутки инкубации

Рис. 2.7. Эффект влияния константы скорости на процесс БПК в сточных водах различного состава

Вещества с константой скорости БПК в диапазоне 0, 20-0, 40 относятся к легкоо-кисляемым веществам (сахар, формальдегид, спирты); с константой от 0, 19 до 0, 09 они характеризуются как нормально окисляющиеся вещества (крезолы, нафтолы ПАВ); константа от 0, 08 до 0, 01 определяет вещества сложноокисляющиеся (неионогенные ПАВ, гидрохинон, лигнин, гуминовые кислоты и т.д.).

2.3.1. Определение коэффициента пересчета БПК₅ в БПК_иочп

167

Как видно из рис. 2.7, чем больше биохимически окисляемых веществ присутствует в пробе, тем круче кривая потребления кислорода на графике и тем быстрее она дос­тигает асимптоты (плато), которая характеризует процесс завершения окисления заг­рязняющих веществ, присутствующих в сточных водах или БПК полное.

Для того чтобы иметь возможность определить характер органических веществ, присутствующих в сточных водах, оценить динамику загрязнения и иметь возмож­ность получить наиболее точную расчетную характеристику БПК_ПОлн, необходимо пе­риодически рассчитывать константу скорости БПК. Для определения последней надо выполнить несколько раз анализ БПК_1ЮЛН с дополнительными склянками в таком ко­личестве, чтобы можно было измерить потребление кислорода через 1, 2, 3, 4 и 5, 7 и т.д. суток до завершения процесса БПК.

Для расчета константы скорости БПК используется экспоненциальный закон из­менения БПК со временем:

БПК, = БПК_ПОЛН (1 - e^fe),                                                     (2.1)

где t — время в сутках; БПК, — значение БПК в момент времени t; основание е = 2, 71828; k — константа скорости БПК.

Если k — большая величина, то за короткий период БПК, достигнет значения БПК_П0ЛН, если же k — величина малая, то БПК, будет медленно меняться, постепенно приближаясь к значению БПК_ПОЛН.

Если бы закон увеличения БПК, со временем (2.1) выполнялся точно, то достаточ­но знать одно значение БПК, в произвольный момент времени t и БПК_П0ЛН, чтобы вы­числить константу k [сут" ¹]:

(2-2)

t \ БПК_ПОЛН) где t — время в сутках.

Поскольку для экспериментального определения k мы измеряем ежесуточные зна­чения БПК, у нас имеется ряд значений БПК_Ь БПК₂, ..., БПК„, соответствующих вре­мени инкубации t\, t₂, h, ..., t_n. По этим данным можно более точно рассчитать констан­ту скорости БПК. Введем в рассмотрение промежуточную удобную характеристику:

V*=-ln 1--------------                                                          о чл

у   Ш1Г\._ПОЛН J

Ряду значений БПКь БПК₂, ..., БПК_И соответствует набор из величин у_и у₂, ...., у_п, рассчитанных по формуле (2.1).

Таким образом, на каждые сутки (для времен t\, t₂, ..., t_n) мы получим набор вели­чин г/ь г/г,...., Уп-

Если бы закон (2.1) точно выполнялся, то на плоскости ty все точки (4 г/, ) i = 1, 2,..., п легли бы на одну прямую.

В действительности это не так, экспериментальные точки ложатся вблизи некото­рой прямой. Наша задача — подобрать такое значение k и соответственно прямую, чтобы экспериментальные точки (4 г/, ) легли бы как можно ближе к этой прямой.

Задача о подборе параметра k — это задача о минимизации суммы квадратов от­клонений экспериментальных точек от искомой прямой. Метод наименьших квадра­тов рекомендует следующее значение к

168

Контролируемые гидрохимические показатели качества сточных вод

Глава 2

М

 (2.4)

что и решает поставленную задачу о нахождении величины k.

2.3.1.1. Пример расчета константы скорости БПК для случая потребления кислорода в склянках с первых суток инкубации проб (без фазы задержки). Рас­смотрим пример вычисления константы скорости БПК на конкретных эксперимен­тально полученных данных.

Ежесуточные измерения БПК неочищенных сточных вод за пять суток инкубации проб дали следующие результаты:

БПК! составило 60, БПК₂ - 140, БПК₃ - 170, БПК₄ - 240, БПК₅ - 265 мг/дм³; БПК_ПШШ - 340 мг/дм³.

Используя данные выполненных измерений БПК, составим табл. 2.16.

Таблица 2.16

Расчетные значения основных характеристик по результатам измерений для определения константы скорости потребления БПК

 

 

 

 

Время инкуба­ции t,, сут	Значения БПК,., мг/дм3	БПК,	v   lnfl ШК' 1	tO> i
		БПКПОЛН	у. — ш 1 ------------- I BnKnonJ
1	60	0, 176	0, 194	0, 194
2	140	0, 412	0, 530	1, 060
3	170	0, 500	0, 693	2, 079
4	240	0.706	1, 224	4, 896
5	265	0, 776	1, 551	7, 755
				^15, 984

В первые два столбца вносится время инкубации t_t и соответствующее значение БПК,.. Остальные величины рассчитываются. В третьем столбце — относительное значение БПК: БПК₍ /БПК_ПОЛН. В четвертом — расчетная величина у„ в пятом — про­изведение значений 1-го и 4-го столбцов t, y,,. Сумма величин пятого столбца

%у_{ = 15, 984 является числителем в формуле, для вычисления k :

Знаменатель легко вычисляется:

]S²=l²+2²+3²+4²+5²=55,

где U — последовательные сутки инкубации, когда регистрировался результат БПК. Определим к

, 15, 984 _пппг __1п k = ——— = 0, 29[сут ].

0D

2.3.1. Определение коэффициента пересчета БПК_Г в БПК_тшш

169

Итак, для данного примера закон изменения БПК со временем выражается следу­ющим уравнением:

БПК, = БПК_П0ЛН (1 - е-°< ²⁹9.

Предложенная методика расчетов позволяет получать расчетное значение БПК_ПОЛН из экспериментально установленного БПК5 для каждой конкретной исследуемой воды. При этом важно учитывать, что если состав сточных вод изменчив и доля про­мышленных сбросов колеблется, константа скорости БПК может меняться и ее необ­ходимо периодически перерасчитывать. Расчет БПК_ПШШ по значениям БПК₅ произво­дится по следующей формуле:

БПК_П0ЛН =-------- ^-.                                            (25)

1-е" ⁵*                                              ^v ' '

Согласно этой формуле определяется коэффициент пересчета экспериментально установленных значений БПК5 в БПК_П0ЛН:

(2-6)

³ 1-е" ⁵* используя который можно пересчитать:

БПК_П0Л„ = К

(2.7)

БПК₅.

Коэффициент пересчета БПК5 в БПК_ПШШ непосредственно зависит от константы скорости БПК, что следует из приведенных формул (2.5), (2.6).

Расчетные значения этих двух взаимосвязанных величин приведены в табл. 2.17.

Таблица 2.17

Изменение константы скорости БПК и соответствующих ей значений коэффициента перерасчета БПК5 в БПК_ПОЛ„

 

к, сут" 1	0, 01	0, 05	0, 10	0, 15	0, 20	0, 25	0, 30	0, 35	0, 40
К	20, 5	4, 52	2, 54	1, 90	1, 58	1, 40	1, 29	1, 21	1, 16

Как следует из таблицы, при увеличении константы скорости БПК уменьшается коэффициент перерасчета значений БПК5 в БПК_ПОЛН и, уменьшаясь, приближается к единице.

В ранее рассмотренном примере рассчитанная константа скорости БПК состави­ла 0, 29 сут" ¹. Вычислим соответствующий коэффициент пересчета К$:

^К 5 = .   -0, 29-5 ⁼¹'³¹-

Если нам известно БПК5, например, БПК5 = 230 мг/дм³, то согласно формуле (2.7) можно рассчитать БПК_ПОл_Н:

БПК_П0ЛН = 1, 31-230 =300 мг/дм³.

Для очищенных сточных вод рассчитывается своя константа скорости БПК. В про­цессе очистки сточных вод удаляются, прежде всего, легкоокисляемые загрязняющие вещества, поэтому константа скорости БПК в очищенных водах резко снижается и ее надо рассчитывать отдельно. Кроме того, даже в условиях стабильного состава сточ­ных вод константу скорости БПК в очищенных сточных водах также следует перио­дически перерассчитывать.

170

Контролируемые гидрохимические показатели качества сточных вод

Глава 2

Используя приведенные формулы, можно вычислить необходимую продолжитель­ность инкубации проб для получения значения БПК_11Олн и показать влияние на нее константы скорости БПК.

Составим табл. 2.18, в которой время инкубации Г, за которое БПК₍ приблизится к БПК_ПОЛН, рассчитано по формуле ^1}:

_т 2, 30

k '

Таблица 2.18

Влияние константы скорости БПК на продолжительность инкубации проб при определении БПК_ПОЛН

 

,      1 A, CYI	0, 01	0, 05	0, 1	0.15	0, 20	0, 25	0, 30	0, 35	0, 4
Время инкубации Т, сут	230	46	23	15, 3	11, 5	9, 2	7, 7	6, 6	5, 8

Как видно из таблицы, требуемое время инкубации на полное биохимическое окис­ление углеродсодержащей органики зависит от константы скорости БПК и составля­ет от 5, 8 до 230 суток. Приведенный пример показывает, что БПК20 было условно принято за БПК_ПШШ для вод с константой скорости БПК от 0, 1 до 0, 15. При исследо­вании сточных вод смешанного состава, а также загрязненных природных вод время инкубации при определении БПК_П0ЛН должно быть установлено экспериментально, поскольку оно зависит от свойств органических веществ, присутствующих в исследу­емых пробах, т.е. от их способности к биохимическому окислению.

2.3.1.2. Пример расчета константы скорости БПК для случая задержки по­ требления кислорода в склянках в первые сутки инкубации проб. Анализ БПК ос­ветленных сточных вод может служить моделью биохимического окисления загряз­няющих веществ в аэротенках. При наличии в очищаемых сточных водах веществ, влияющих на микробиологическую активность ила (токсикантов, антисептиков) на­блюдается эффект задержки потребления кислорода в первые дни инкубации проб, исследуемых на БПК. В этом случае расчеты константы скорости БПК несколько из­менятся.

После фазы задержки потребления кислорода, которая может продолжаться от од­них до нескольких суток (пассивный режим потребления кислорода), начиная с не­которого момента t > t₀, потребление плавно или резко повышается и выходит на ре­жим, описываемый формулой (2.1). С учетом фазы задержки это выражение преоб­разуется и приобретает следующий вид:

БПК_С =БПК_П0ЛН(1-е-^> ).                                    (2.8)

Для расчетов используем данные измерений БПК, полученные на очистных соору­жениях г. Троицка и представленные в табл. 2.19.

Из табл. 2.19 видно, что на начальном этапе 0 < t < 3 сут в течение первых двух су­ток инкубации проб на БПК потребление кислорода не регистрируется, после треть­их суток оно резко возрастает и в итоге выходит на БПК_ПОЛН = 125 мг/дм³.

'' В данном примере разница между БПК_1|ОЛМ и БПК, составляет 10 %, поэтому 2, 30 — это значение натурального логарифма десяти In 10 ~ 2, 30.

2.3.1. Определение коэффициента пересчета БПК^ в БПК_ип

171

Требуется для данных сточных вод рассчитать константу скорости БПК и типич­ное время задержки потребления кислорода в процессе инкубации.

Таблица 2.19

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: