Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Очистка сточных вод

Основные направления интенсификации работы аэрационных сооружений


Основные направления интенсификации работы аэрационных сооружений

Широкое применение аэрационных сооружений для очистки сточных вод как в настоящее время, так и в обозримом будущем, настоятельно ставит задачу поиска путей дальнейшей интенсификации работы этих сооружений. Под интенсификацией понимается не только повышение окислительной мощности, но и повышение эффекта или глубины очистки сточных вод в них, равно как и всемерное сокращение затрат на обработку единицы объема очищаемой жидкости.

Существенным фактором снижения энергозатрат в процессе биологической очистки сточных вод в аэротенках может служить использование некоторых закономерностей протекания биохимических процессов микробиального изъятия из раствора и последующей трансформации органических веществ. Это означает, что временное прекращение подачи воздуха в аэротенк не приведет к возникновению анаэробных условий. В силу этого, постоянная аэрация иловой смеси в аэротенке не является необходимой и, следовательно, может быть заменена периодической аэрацией без ущерба для протекания аэробных процессов или для глубины очистки воды. Многолетние исследования кафедры водоотведения МГСУ не только подтвердили возможность введения периодической аэрации, но и позволили разработать рекомендации по ее инженерному оформлению, защищенные патентами РФ. Снижение энергозатрат при периодической аэрации происходит за счет двух основных факторов. Первый – это использование при перерыве образующихся в период аэрации количеств пероксида водорода. Второй – периодическое снижение концентрации растворенного в жидкости кислорода повышает интенсивность его переноса из воздуха в жидкость при возобновлении аэрации. По сравнению с непрерывной аэрацией периодическая аэрация позволяет уменьшить затраты электроэнергии на 25-30%.

Особо следует подчеркнуть важность введения периодической аэрации иловых смесей в системах с биологическим удалением соединений азота методом нитрификации – денитрификации. В последние годы это направление использования аэротенков всесторонне исследуется и достаточно широко используется в целях глубокого удаления соединений азота одновременно с биологической очисткой воды. Наиболее широкое распространение получили две базовые схемы работы аэротенков: схема работы по одноиловой системе и схема работы по двухиловой системе удаления азота. При этом следует отметить, что предложено и разработано значительное количество различных модификаций этих схем, направленных на оптимизацию очистных процессов и снижение капитальных и эксплуатационных затрат.

Одноиловая система глубокого удаления азота (рис. 11.30) предусматривает устройство денитрификатора на первой стадии очистки, собственно аэротенка на второй последовательно работающей ступени, после которой следует этап илоотделения, т.е. вторичное отстаивание с возвратом активного ила в денитрификатор. В денитрификаторе поддерживается аноксидный режим, т.е. отсутствие в среде растворенного кислорода при наличии химически связанного кислорода в форме нитритов и нитратов. В этих целях нитрифицированная иловая смесь из аэротенка подается в де-нитрификатор, где все содержимое перемешивается либо механическими мешалками, либо воздухом при обеспечении минимально возможного переноса кислорода из него в жидкость. В денитрификаторе происходит выделение азота в атмосферу и использование высвобождающегося кислорода для удаления БПК.

Вторая ступень системы, т.е. собственно аэротенк, предназначена для глубокой нитрификации очищаемой сточной воды, определенная часть которой и возвращается в виде рециркуляционного потока иловой смеси в денитрификатор.

По схеме двухиловой системы глубокого удаления азота сточная вода подается сразу в аэротенк, гдного азота. Иловая смесь из аэротенка поступает во вторичный отстойник, откуда активный ил возвращается в аэротенк, а нитрифицированная сточная вода поступает в денитрификатор, где поддерживается аноксидный режим.

Однако, в виду того, что углеродное питание в форме БПК было изъято из воды в аэротенке, для обеспечения процессов денитрификации требуется подпитка иловой смеси в денитрификаторе углеродным (как правило, легкоокисляемым) питанием. Из денитрификатора иловая смесь поступает в третичный отстойник, откуда задержанный ил возвращается в денитрификатор. Двухиловая система позволяет поддерживать максимально адаптированный к условиям каждой ступени активный ил. Однако, как видно из схемы, она требует двух этапов илоотделения для поддержания двух автономных систем рециркуляционного ила и дополнительного введения углеродного питания на стадии денитрификации. Главным преимуществом этой схемы является защита нитрификаторов от залповых нагрузок по органическим веществам, воздействия токсичных или ингибирующих процессы денитрификации веществ. Эти нагрузки в данной схеме воспринимаются аэротенком.

К преимуществам одноиловой системы следует отнести наличие только одного этапа илоотделения и то, что не требуется внешний источник дополнительного углеродного питания.

По мнению многих специалистов, разработка одноиловой системы удаления азота и, особенно, с введением процесса удаления избыточного фосфора явилась самым существенным прогрессом в технологии очистки сточных вод активным илом со времени его изобретения. Это нововведение открыло биохимические пути, ранее неизвестные исследователям, и дало возможность разработки более экономичных и стабильных методов очистки, чем прежде. Эта технология хорошо вписывается в общую концепцию охраны поверхностных водных источников методом “зеленой инженерии”, т.е. максимально совместимой с окружающей средой поскольку:
а) снижает воздействие на природные экосистемы водоема за счет снижения концентрации биогенных веществ в отводимой в него воде;
б) снижает или полностью исключает использование химикатов в процессе очистки воды, что соответственно снижает объемы осадков и илов, а также снижает вторичное воздействие на уровне производства реагентов для их обработки;
в) снижает потребление энергии в аэробной зоне за счет использования аноксидных и анаэробных биохимических процессов для снижения концентраций биоразрушаемых органических соединений;
г) снижает прирост активного ила за счет более низкого прироста биомассы в аноксидных и анаэробных условиях;
д) улучшает осаждаемость и повышает способность к влагоотдаче избыточного активного ила, снижая, таким образом, объемы вторичных отстойников и сооружений по обработке ила.

Еще одним не менее широко изучаемым и перспективным направлением повышения окислительной мощности аэрационных сооружений является повышение рабочей дозы активного ила в них. При этом, учитывая возможности вторичного отстаивания по разделению иловой смеси, задача -повышения дозы ила в аэрационном сооружении ставится таким образом, чтобы нагрузка на вторичные отстойники по концентрации ила в поступающей з них иловой смеси не превышала допустимые пределы в целях обеспечения требуемого качества осветления очищенной воды. Эта задача решается несколькими путями. Наиболее ранним из них следует признать способ предварительного разделения иловой смеси в пределах аэротенка сетчатыми насадками, задерживающими основную массу ила в аэротенке, не допуская его выноса во вторичные отстойники. Исследования, проведенные кафедрой водоотведения МГСУ по изучению этого метода, показали необходимость установки второй ступени аэрации, т.к. прошедший через сетчатые насадки ил имеет крайне низкую способность к осаждению во вторичных отстойниках. К этому же методу следует отнести и разработки японских специалистов по замене вторичного отстойника мембранной технологией отделения взвешенной иловой фракции. В качестве материала для мембран изучались различные конфигурации пустот: капиллярные, полые волокна, трубчатые и пластинчатые пористые насадки. Так, при размере пор в 0,1 ц и давлении иловой смеси в 1,3 м вод. ст. длительность процесса отделения очищенной воды составляла 4 ч при критической органической нагрузке в 3-4 кг ХПК на 1 м3 в сутки при глубоком удалении азота. Забивание мембран предотвращалось попеременным приложением разрежения (подсоса) и невысокого обратного давления. Разновидностью этого процесса можно считать установку микрофильтра с фильтрующей поверхностью из полых волокон непосредственно в аэротенке (Канада). Характерными показателями такого процесса являются следующие: концентрация ила в аэротенке составляет 15-30 г/л, длительность его пребывания в аэротенке 30-365 суток, концентрация аммонийного азота на выходе из аэротенка, т.е. после вакуумфильтра, не превышает 0,3 мг/л.

Другим направлением повышения дозы ила в аэрационном сооружении является использование нейтральных носителей для образования на них фиксированной микрофлоры. Это означает, что в аэротенке поддерживаются два вида микробиальных культур: свободно плавающая, представляющая собой активный ил в обычном его понимании и прикрепленная к плавающему в иловой смеси носителю (так называемый в североамериканской литературе метод IFAS – Intergrated Fixed – Film Activated Sludge). В качестве носителей микрофлоры используются как плавающие, так и фиксированно установленные насадки из различных материалов различной формы, позволяющие поднять дозу ила в аэротенке до 8-10 г/л без ухудшения работы вторичных отстойников. К таким материалам можно отнести пластмассовый шнур (или веревку), устанавливаемый в аэротенке в виде сетей определенного плетения, свободно плавающие губки различной формы с пористостью около 97% с внутренней и внешней поверхностью, способствующей прикреплению биомассы. В аэрационной зоне этот плавающий материал (плотность его близка к 1) удерживается с помощью проволочных сеток, предотвращающих его вынос в отстойные сооружения. В отечественной практике разработаны сетчатые насадки из синтетических материалов под названием “Поли-Грин” и “Волан” для формирования прикрепленной биомассы в аэротенках АО Экологическая фирма – “Грин Фрог”. Диаметр таких элементов составляет 30-35 мм (“Поли-Грин”) и 100-110 мм (“Волан”) с объемным весом 20-25 кг/м3 и 14-15 кг/м3 соответственно. В технической литературе описываются и другие виды насадок и материалов для этих целей.

Следует отметить, что применение аэротенков с фиксированной микрофлорой наиболее целесообразно для проведения биологической очистки в режиме глубокого удаления биогенных элементов.





Похожие статьи:
Депонирование осадков сточных вод

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Очистка сточных вод

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум