Kurt Coleman Jersey Нове технологічне рішення біологічного очищення міських стоків від сполук вуглецю, азоту і фосфору. Зменшення обсягів осадів – відходів очищення. - НПП Ретех

Нове технологічне рішення біологічного очищення міських стоків від сполук вуглецю, азоту і фосфору. Зменшення обсягів осадів – відходів очищення.

Виробничо-практичний журнал «Водопостачання та водовідведення» - №1-2013-С.12-21

Нове технологічне рішення біологічного очищення міських стоків від сполук вуглецю, азоту і фосфору. Зменшення обсягів осадів.

Кашковский В.І., Євдокименко В.О.– інститут біоорганічної  хімії і нафтохімії НАН України. 

Євдокименко О.М. - ТОВ «Ретех-центр».

 

      Метою роботибув пошук рішення  для подолання  можливих великомасштабних негативних наслідків впливу на навколишнє середовище від  скиду недостатньо очищених каналізаційних стоків у водойми країни, шляхом створення комплексної біотехнології очищення стічних вод для малих та середніх міст України. Використання сирих осадів, як компенсаційного субстрату у процесах очищення стічної води від  сполук азоту і фосфору, і відповідно  зменшення  обсягів осадів та  повернення  у навколишнє середовище безпечних продуктів для повторного використання.

Існуючі каналізаційні очисні споруди, що побудовані за класичними біотехнологіями (аеротенки, біофільтри) передбачені для  окислення тільки розчинених або умовно розчинених  органічних забруднень. Видалення завислих, що містять до 70%  органічної речовини, відбувається механічним  способом  - відстоюванням стічних вод. Зневоднення видалених  осадів в основному організовується   на мулових майданчиках, що  займають значні земельні ділянки та у більшості випадках створюють небезпеку для довкілля із-за  подальшого розкладу органічних домішок і виливу осадів з переповнених мулових майданчиків.

 Вказані очисні споруди не передбачені для глибокого біологічного вилучення сполук азоту і фосфору. Процес деградації органічних забруднень відбувається  до  СО2, NH3, NH4+, або у кращому випадку - до  СО2, NO2-NO3-.    Взагалі за таких технологій, при очищенні міських стоків, тільки частина  азоту  (~ 28%) і фосфору  (~ 23%)  із розчину може бути асимільована аеробними гетеротрофами  (для будови  клітин), які у подальшому з надлишковим мулом  видаляються   з технологічного процесу. Вивантажені осади, за звичай містять 2% -3% сухої речовини (за масою), а все інше - вода. Разом з цим, вони як технологічні відходи утворюють  складні структури,  мають особливий   розподіл  та стан води, що обумовлює значний час   та невелику глибину їх зневоднення. Скид  недостатньо очищених  стічних вод від біогенних речовин, викликає цвітіння водойм (інтенсивний розвиток синє-зелених водоростей)  і  як наслідок - призводить  до суттєвого погіршення  якості води у поверхневих джерелах питного водопостачання.

Запропоноване авторами технологічне рішення рис. 1 (технічна назва - станція очищення каналізаційних стоків «Біоконвеєр») базується на нових  підходах, щодо формування трофічного ланцюгу мікроорганізмів та умов  забезпечення їх селекції і життєдіяльності, компенсації дефіциту поживного субстрату при проведенні процесів  видалення сполук вуглецю, азоту і фосфору зі стічної води. Для цього  використовуються внутрішні джерела енергії каналізаційних стоків - гідролізуються та піддаються анаеробній конверсії первинні осади, частково - аеробній конверсії  надлишковий мул. Посилюється конкурентна здатність за легкий поживний субстрат фосфоракумулюючих організмів (ФАО).

                      

       Рисунок 1. Схема видалення надлишкових вуглецю, азоту і фосфору з господарчо-побутових або прирівняних до них стоків – станція «Біоконвеєр».

Процес анаеробної конверсії сирого осаду відбувається у проточному режимі в апараті, що замінив класичний первинний відстійник та отримав назву психрофільного анаеробного реактору з розширеним шаром мулу, дивись рис.2. Який вирішує  завдання не тільки компенсації дефіциту субстрату, але і значне зменшення та  трансформацію сирих осадів з небезпечних відходів до продуктів, що можуть бути повернуті у навколишнє середовище, селекції гетеротрофів анаеробної конверсії, факультативних  фосфоракумулюючих мікроорганізмів.

 Рисунок 2. Психрофільний анаеробний реактор з розширеним шаром мулу

 Завдяки тому, що швидкість щільного осадження залежить від концентрації, розширений шар зберігається у широкому діапазоні швидкостей висхідного потоку. При зміні швидкості висхідного потоку, за гідродинамічними законами щільного осадження, автоматично змінюється об`ємна концентрація частинок у шарі. Кожному значенню швидкості потоку відповідає реальна концентрація частинок. Чим більша швидкість, тим менша концентрація. Коли швидкість наближається до швидкості  вільного осадження частинок, що знаходяться  у завислому шарі, шар розпливається, відбувається винос  частинок з потоком. Таким чином, швидкість вільного осадження  є верхньою  межею існування розширеного шару. Також є нижня межа існування розширеного шару – це така мінімальна швидкість потоку, при якій гідродинамічний вплив на частинки шару менший сили ваги частинок. У цьому випадку частинки з щільною масою осядуть на дно.

Під час руху рідини через завислий шар, що знаходиться у стані динамічної рівноваги, сила тиску рідини на шар (втрати тиску ∆Р) урівноважується вагою частинок розширеного шару.

Вага  частинок шару (∑Gш)  у рідині дорівнює :

                                         ∑Gш = (ρ2 - ρ1) * g* (1 – έ) * L        (1),

де:  ρ2  - густина часток шару; ρ1  - густина рідини; έ –доля вільного об’єму у шарі по відношенню до його загального об’єму (порозність – об`ємна доля рідини); L– висота шару.

Тоді                                    ∆Р =  ∑Gш/F                              (2) ,

 де   F – площа поперечного перерізу шару (апарату).

Отже падіння гідродинамічного тиску у розширеному потоком рідини шарі мулу  дорівнює вазі  частинок цього шару у рідині з одиничною площею основи. 

При проходженні рідини через нерухомий шар мулу з поступовим збільшенням  швидкості потоку, починаючи з мінімальної, весь шар мулу перейде у розширений стан. При подальшому збільшенні швидкості, шар  мулу буде розширюватися (збільшуватися за об`ємом) і при досягненні швидкості вільного осадження, він почне руйнуватися (винесення  частинок). Винесення частинок буде збільшуватися  зі збільшенням швидкості і так до переходу полідисперсної системи у гідротранспортний режим.

Розширений шар мулу, що формується з господарчо-побутових або прирівняних  до них стоків,  представляє дисперсну систему частинок різної гідравлічної крупності. У випадку застосування психрофільних анаеробних реакторів з розширеним шаром мулу, замість класичних первинних відстійників, при визначені швидкісних  меж існування розширеного шару, слід керуватися  поняття доцільного розмиву шару мулу  – винесенням завислих у залежності від гідравлічного режиму без втрат фільтрувальної здатності шару.

За знайденою залежністю межа доцільного розмиву шару повинна знаходитися між величинами освітленням Е=64%-70%,  що обумовлюватиме винесення  завислих частинок з апарату  85-100 мг/дм3, при швидкостях висхідного потоку 1,0-1,87 м/год.

Прийнята верхня межа освітлення Е=70% (номінальна швидкість робочого режиму проходження рідини – 1м/год) визначається тільки економічною доцільністю застосування апаратів з розширеним шаром для  обробки та освітлення стоків.  Прийнята нижня межа освітлення Е=64% (максимальна  швидкість  проходження рідини -1,87м/год ) визначається тільки технологічними вимогами  наступної аеробної ступені очищення - для аеротенків і біофільтрів на повне біологічне очищення   завислі не повинні перевищувати 100-150 мг/дм3.

Найменша  швидкість  існування розширеного шару мулу, враховуючи практичний досвід роботи психрофільних реакторів з висхідним потоком рідини у м. Каневі (без попереднього усереднення стоків за надходженнями), не потребує визначення і  може дорівнювати нулю  У такому випадку, можна стверджувати, що апарати  переходять з  режиму розширеного шару до режиму  нерухомого ущільненого шару мулу (мулової подушки). За результатами досліджень  на натурних реакторах, відновлення та формування розширеного шару, після  надходження стоків на споруди, відбувалося автоматично, без втрат якості освітлення розширеним шаром. За 4-х річний термін експлуатації реакторів, не було жодного випадку, не залежно від часу перебування мулу в ущільненому стані, щодо переведення апаратів в режим розширеного стану мулу.

Безпроблемний перехід апаратів з одного режиму на інший, забезпечується   визначенням  необхідних втрат  напору рідини, що повинні враховувати:

- падіння гідродинамічного тиску у розширеному потоком рідини шарі мулу;

- втрати енергії у трубопроводах підведення стоків у придонну частину реактору,

- енергію втікання рідини у придонну частину реактора.

У процесі контактної коагуляції у розширеному шарі,  найдрібніші завислі і колоїдні частинки приклеюються до великих завислих розширеного шару. Проходження процесу описується формулою

                                                       С/С0 = е bC*x|u  (3),

де  С – концентрація завислих  після проходження рідиною розширеного шару;

      С0 – вхідна концентрація завислих перед входом рідини у розширений шар;

       С* - концентрація завислих у розширеному шарі;

       х– висота розширеного шару;

        и– швидкість фільтрування рідини через розширений шар;

       b – параметр, що характеризує інтенсивність приклеювання і залежить від фізико-хімічних властивостей води і завислих.

При цьому С* - концентрація завислих у розширеному шарі, при сталому режимі роботи апарату, не змінюється у часі і практично постійна по висоті шару.  

Для обробки води постійної якості,  при різних режимах освітлення,  вводиться критерій подібності:                                                      Х = С* х/ и   (4).

Рівним значенням  Х = С* х/ и   відповідають однакові значення ефекту освітлення, що дає  можливість у лабораторних умовах на моделі освітлювача з розширеним шаром  отримати залежність С/С0 = f(х) -  криву освітлення.

За  висотами  модельного шару рис. 3 та критеріями подібності вирахувані натурні  бар’єрні висоти розширеного шару мулу для міських каналізаційних стоків, що забезпечують освітлення  з винесенням завислих речовин 85-100 мг/дм3 . При цьому, висоти шару мулу визначалися для постійного перерізу апарату.

Рисунок.3.  Подібні криві винесення завислих  з  розширеного  шару мулу.

За  об’ємами мулу, визначених за гідродинамічних та біологічних умов  уточнюють необхідний об`єм мулу у системі для забезпечення необхідного освітлення стічних вод та окислення органічної речовини у реакторі.

Доцільні межі  кінетичних, гідродинамічних умов формування і існування розширеного шару мулу в анаеробному реакторі, такі характеристики біологічного процесу, як концентрація мулу,  об’ємне навантаження на  споруду, навантаження на мул, приріст біомаси, швидкість окислення органічних  речовин, вік анаеробного мулу, вихід біогазу в психрофільних умовах з міських стоків та інші характерні величини були визначені авторами при проведенні науково-дослідних робіт на дослідно-промислових реакторах  у м. Каневі, Черкаської області (таблиця 1).

Розрахункові  характеристики  психрофільних  анаеробних  реакторів з розширенимшароммулу для обробки міських стоків.   

                                                                                                                                                     Таблиця  1.

№/№

Характеристики процесу

Умов.позначення

Од.вимірів

Рекомендовані  величини

1

Номінальнашвидкість  висхідного  потоку

U

м/год.

1,0

2

Концентраціямулу в  реакторі за ЗР урозширеному шарі

Свв

кг/м3

17

3

Зольність мулу урозширеному шарі  реактору

Змул

%

35

3

Об`ємне   навантаження  на споруду

BVХСК

кгХСК/м3* доб.

0,9

4

Коефіцієнт   приросту біомаси

Υ

кгБВБ/кгХСК

0,08

5

Навантаження  на мул

Вх хск

кгХСК/кгБВБ * доб.

0,3

6

Питома швидкість  окисления органічної речовини 

Rмx

гХСК/кгБВБ * год.

5

7

Вік мулу

θхи

доб

70

8

Вік  кірки

θхк

доб

180

9

Винесення  завислих речовин з ректору

ВВ

мг/дм3

80-100

10

Мінімальний час  гідравлічного  утримання стоків у споруді

Тмін

год

4

11

 рН

рН

 

6-8

12

Досягнута   температурастічної води в реакторі в холодний період року

t

0С

14

                 

Як бачимо з таблиці 1, у випадку обробки міських стоків та сирого осаду в анаеробному реакторі, вводиться комплексний показник забруднення  ХСК за  біхроматом  калію. Визначається розчинена речовина органічна стоків та завислих або характерне забруднення, що піддається біологічному окисленню  неосвітлених стоків.

Сформоване рішення  станції «Біоконвеєр» у технологічному плані має наступні біологічні ступені обробки стічних вод: анаеробний психрофільний реактор витіснення з розширеним шаром мулу (п.2, рис.1); аеротенк-денітрифікатор або аеротенк періодичної дії (переведення ступені в  аноксидний  режим) (п.3, рис.1); постаеротенк (п.4, рис.1); відстійник з затопленим біофільтром (п.5, рис.1). Надлишковий мул видаляється з постаеротенку в адагуляційний  аноксидний ущільнювач (п.6, рис.1), а активний мул з відстійника направляється в аеротенк-денітрифікатор. У випадках скиду у міську каналізацію промислових  стоків (без попереднього очищення) наприклад, стоків молокозаводів, залишок  фосфору видаляється хімічним способом (п.7, рис.1).

  За гідродинамічним режимом роботи  першої біологічної ступені  – з анаеробного реактору виноситься 80-100 мг/дм3  анаеробного мулу. Вказані добре структуровані   носії заселяються  мікроорганізмами наступної аеробної  ступені  та  покращують седиментаційні властивості  аеробного мулу. Вони  також доставляють   фосфоракумулюючих гетеротрофів  анаеробного реактору в аеробну  ступінь очищення.      

Поєднання в анаеробному реакторі витіснення, що має розширений шар специфічного мулу, процесів освітлення стічних вод та деградації у психрофільних умовах затриманого сирого осаду (завислих речовин) та частково розчиненої органічної речовини, обумовлює формування та включення у загальний біологічний процес додаткових  груп мікроорганізмів, що генерують гідролізати, різні жирні кислоти, кетокислоти, альдегіди, прості органічні і неорганічні сполуки. Саме такий анаеробний реактор, замість класичного первинного відстійника (рис.4), вивільняє додаткові джерела енергії зі стічної води  – покриває дефіцит субстрату  для глибокого біологічного  видалення азоту і фосфору, створює умови  отримання біогазу і вирішує проблему небезпечних відходів зі зменшенням їх обсягів у 3-4 рази. 

                         

Рис.4. Анаеробний психрофільний реактор (2 шт) з розширеним шаром мулу, що переобладнаний з двоярусного відстійник Д=12м у м. Каневі, Черкаської області.

     Авторами також систематизовані характеристики вивантаженої надлишкової  мінералізованої біомаси (анаеробного психрофільного мулу): розпад в ній органічної речовини (зольність 35%-50%); муловий індекс (20-80 см3/г);  питомий опір фільтрації (r 10-10 =150-700 см/г); визначена швидкість зневоднення осадів на типових мулових  майданчиках з бетонною основою, проведені гельмінтологічні дослідження  осадів (таблиця 2).

                                    Гельмінтологічні дослідження  осадів.     

                                                                                                                                            Таблиця  2

№/№

Час дослідження

                          Яйця гельмінтів на г  С.Р.       

Осад після реактора

Осад після мулових майданчиків

1

1квартал

2,5

1,2

2

2 квартал

2,7

0,8

3

3 квартал

2,4

0,3

4

4 квартал

2,6

1,0

5

Середні за рік

2,5

0.8

   За результатами досліджень зневоднений та підсушений осад транспортної вологості, після анаеробних  психрофільних реакторів, має у три рази менше яєць гельмінтів, ніж вологий осад. Особливо ефективно знезаражується осад на відкритих мулових майданчиках у літній час (рис.5), коли вони прогріваються, Осади, отримані в 1,2,4 кварталах  ще  потребують компостування для знезараження.

До реконструкції каналізаційних очисних споруд м. Канева під первинні осади було зайнято до 2га майданчиків (земляна основа) та виникла загроза переливу осадів в р. Дніпро. Після реконструкції фактично зайнято – 0,18га.

                              

Рис.5 Зневоднений мул анаеробних реакторів на муловому майданчику. Каналізаційні очисні споруди м. Канева, Черкаської області.

Проведено дослідження і виконано опис фізико-біологічного стану мулу з розширеного шару анаеробного реактора. Необхідно  зазначити, що особливістю анаеробного психрофільного мулу  з розширеного шару, є наявність в ньому  цілісних пластівців  та гранульованих форм. Основою яких є мінеральні частинки (пісок, що пройшов через пісколовки, менше 0,25мм) і сформовані структури (скелет) на основі карбонатів. При мікроскопії виявлено щільне заселення мікроорганізмами носіїв. Між гранулами мулу масово зустрічаються: кулеподібні, паличковидні і коротконитчасті  бактерії. Вони достатньо активні, знаходяться у безперервному русі. Із найпростіших у  мулі виявлено джгутикові інфузорії  (Flagellate), часто зустрічались одноджгутикові (Bode) і багатоджгутикові (Teromonas). Організми достатньо активні, знаходяться у безперервному коливальному русі. Із війчастих інфузорій зустрічались одиничні, дрібних розмірів, вільно плаваючі інфузорії, кількість їх незначна.

Авторами було розроблено декілька варіантів апаратного виконання станцій «Біоконвеєр», з врахуванням особливостей запропонованого технологічного рішення та сучасних тенденцій у  будівництві каналізаційних очисних споруд.  Один із варіантів, з промисловим дизайном, показано на рисунку  6

        Також відпрацьовані головні умови, щодо застосування  будівельних конструкцій, обладнання, матеріалів і монтажу інженерних комунікацій, управління технологічними процесами, впливу  викидів станції на атмосферне повітря, санітарно-побутових умов тощо.

      

Рис. 6. Станція «Біоконвеєр» продуктивністю 10,0 тис.м3/добу на 50 тис. мешканців, промисловий дизайн.

Підземна частина - монолітний залізобетон, надземні будівлі – легкі залізобетонні оболонки, навіси – металоконструкції.        

Авторами була розроблена і теоретично обґрунтована розрахункова модель (методика) станцій «Біоконвеєр». Основні положення  методики розрахунків та умови протікання процесів нітрифікації, денітрифікації, дефосфатизації можна подати таким чином.

$11.   Розрахунок органічної речовини та баланс речовини в системі проводиться за комплексними показниками  – ХСК, БСКповн.

           Органічна речовина сирих осадів визначається: 

                                                                          ХПК (х) = 1,42 БРБ, де

БРБ – беззольна речовина біомаси (осадів).

1,42 – перевідний коефіцієнт, отриманий  з рівняння аеробної конверсії органічної речовини:

                                    С18 Н19 О9 N  + 17,5О2 + Н+ ферменти → 18СО2  +  8Н2О +   NН4+ (5),

                звідки 1,42кг О2/1,0 кг С18 Н19 О9 N, а  С18 Н19 О9 N – усереднена органічна речовина    міських стоків. Біологічні інертні частки розчиненої і не розчиненої органічної  речовини, інертний азот при розрахунках не враховуються і вважається, що вони виводяться зі станції з очищеними стічними водами та вивантажуються з мінералізованими осадами. Їх кількість оцінюється за наступними величинами: інертна розчинена органічна речовина міських стоків від загальної кількості розчиненої речовини ХСКsi~ 8,5%;інертні в БРБХСКxi ~35%;інертний розчинений органічний азотвід загальної кількості азоту SNІ~2%; інертний органічний азот в завислих від загальної кількості азоту ХNІ ~12%.

$12.  Для компенсації дефіциту розчиненого субстрату в системі використовуються ферментовані  гідролізати сирого осаду і  надлишкового мулу аеробної/аноксидної  ступені. Дефіцит розчиненого субстрату у міських стоках, при біологічному видаленні надлишкового азоту і фосфору складає ~60% від загальної потреби  за класичної технології.

$13.  Розрахунок процесів нітрифікації і аеробної конверсії  органічної речовини (розрахунок аеротенка) проводиться  за навантаженнями на мул, характерними для аеротенків продовженої аерації. Це гарантує повне окислення  амонію автотрофами нітрифікації та  конверсію аеробними гетеротрофами органічної речовини стоків (дивись рис. 7) і  частково надлишкового мулу як додаткового  субстрату.

На практиці нітрифікацію виконує обмежена група автотрофів, вони мають не значний  приріст біомаси (~0,15 кг БРБ  на 1кг нітрифікованого азоту), тому  час нарощування в одномулових системах ефективних концентрацій  цих мікроорганізмів (~2%) повинен бути, не менше 12 діб. Вік мулу визначається за  ефективною масою автотрофів у мулі  і добовим приростом нітрифікуючих організмів.  Навантаження на мул в системі на цій ступені слід приймати у межах 50-150 мгБСК/гБРБ х доб.

Важливими  характеристиками процесів є вік мулу, час гідравлічного утримання стоків  у  ступені, навантаження на мул.  За об`ємним навантаженням на мул та масою органічної речовини, що підлягає окисленню – визначається об`єм аеротенка. Умови протікання процесів – аеробні.

$14.    Розрахунок об`єму   денітрифікатора проводиться за питомою об’ємною швидкістю процесу та за масою азоту, що підлягає денітрифікації. Приймається, що  дефіцит субстрату для  мікроорганізмів   денітрифікації компенсується  гідролізатами  (ЛЖК), отриманих з сирих осадів в анаеробному реакторі та з надлишкового мулу аеротенку/денітрифікатора. Необхідна розрахункова кількість субстрату для гетеротрофів денітрифікації - 4-6 кгХСК/кг NО3N.  Важливими характеристиками процесу також є питома швидкість денітрифікації (віднесена до одиниці маси активного мулу) див. рис.8, концентрація активного  мулу в ступені, джерела органічного вуглецю, температура середовища, питомі витрати органічної речовини для забезпечення процесу денітрифікації.  

                              

                        Рисунок 8. Джерела органічного вуглецю для процесу денітрифікації.

Вказані характеристики необхідні для визначення питомої об`ємної швидкості процесу та потреби у субстраті для гетеротрофів денітрифікації.  Умови протікання процесу – аноксидні.

$15.    Об`єм аеротенка періодичної дії  визначається з розрахункових об’ємів – п.4 + п.5.  Загальний час  протікання процесів  – приймається пропорційно об’ємам. Дискретність умов витікає із загального часу та можливості аеробних гетеротрофів зберігати свою життєдіяльність.

$16.    Постаеротенк передбачений для гарантованого фінішного насичення  киснем суміші води і активного мулу перед її відстоюванням, для видалення молекулярного азоту - продукту денітрифікації. Він також  може бути використаний для подачі (розчинення) хімічних реагентів дефосфатизації. У першу чергу для кристалічного сульфату заліза, яке за науковими дослідженнями авторів є також  ефективним  каталізатором (у твердій фазі)  процесів окислення органічних речовин і може застосовуватися комбіновано як для доочищення стічної води від органічних залишків, так і для видалення (в розчиненому стані) фосфору.   Виходячи з умов застосування постаеротенку визначається його об`єм.  Умови протікання процесів – аеробні.

$17.    Затоплений аноксидний біофільтр відстійника забезпечує фінішне доочищення  від залишків нітратів та зменшує концентрацію завислих у стічній воді. Фільтр формується з вільно плаваючого полімерного  завантаження, що має поверхню 70-80 м23, при пустоті >95%.  За експериментальними даними висота такого завантаження  - 1,2м, занурення від дзеркала води -0,5м. Умови протікання процесів – аноксидні.

$18.    Біологічне видалення фосфору, за розрахунковою моделлю, ґрунтується на здатності гетеротрофних фосфоракумулюючих організмів поглинати і накопичувати в анаеробних і аноксидних умовах поліфосфати, в аеробних – ортофосфати зі стічної води. Для вказаних організмів характерне резервування великої кількості таких енергетичних речовин як глікогену – полімеру глюкози, полімернонасичених кислот і  поліфосфатів. Вказані резерви у сприятливих умовах використовуються організмами для генерації нового життя. На думку авторів, ФАО в анаеробних умовах поглинають поліфосфати як більш енергетичні продукти, в аеробних умовах їм достатньо ортофосфатів. Розрахункова величина біологічного видалення фосфору в анаеробній ступені станції,  що визначена за результатами досліджень, складає ~ 20% від загальної кількості фосфору. Спожитий фосфор з розчину, також як і асимільований для будови клітин виводиться зі станції з надлишковими осадами. Обов’язковою умовою біологічного видалення фосфору є наявність розчиненої органічної речовини за зразком ЛЖК, яка  також генерується як додатковий субстрат в анаеробному реакторі  із сирих осадів та надлишкового мулу в аеротенку. Необхідна розрахункова кількість субстрату для гетеротрофів дефосфатизації ~ 20кг ХСК/ 1кг Р. За питомими  витратами ЛЖК визначається  необхідна кількість розчиненого субстрату  для забезпечення процесу дефосфатизації.

       Біологічне видалення фосфору відбувається на всіх біологічних ступенях станції. Разом з тим, в аноксидних  умовах, головним конкурентом  ФАО за ЛЖК є денітрифікуючі мікроорганізми, що більш активні і можуть знизити на 50%-70% швидкість дефосфатизації. Виключення надходження нітратів  в першу  технологічну ступінь – обумовлює селекцію фосфоракумулюючих організмів у анаеробному реакторі.

       Кругообіг ФАО в станції «Біоконвеєр» відбувається шляхом:  винесення з селектору (анаеробного реактору) мулу в аеротенк періодичної дії; видалення надлишкового мулу з постаеротенку в адагуляційний аноксидний ущільнювач; відкачування надмулової води з ущільнювача (ЗР до 1000мг/дм3) в анаеробний психрофільний реактор.

         Умови протікання процесу – анаеробні, аноксидні, аеробні.

$19.    Органічна речовина міських стоків, що піддається біологічному окисленню  характеризується:                                                         

                                                     Сs = Ss + Хs         (6) ,    де: Ss – розчинена органічна речовина;              Хs - органічна речовина завислих, що піддаються розчиненню.

 За результатами  досліджень ~ 40% Сsповністю конвертується в анаеробному психрофільному реакторі: у біогаз;  забезпечує приріст і енергетичні потреби анаеробної біомаси, процес поглинання  фосфору ФАО  (в анаеробному реакторі). Прийнято, що інша частка Сs  є потенційним субстратом  процесів аеробної конверсії,  дефосфатизації та денітрифікації в аеротенку періодичної дії. Але вихід біогазу (СН4 + СО2) визначається, за встановленою практикою,  через  все видалене  ХСК у реакторі:

                                 1кг ХСК → 0,35 м3СН4 + 0,188м3СО2,                 (7)

де в газовій суміші СН4 має  65% об`ємну концентрацію.     

Автотрофи нітрифікації,  є продуцентами і синтезують біомасу з неорганічного вуглецю.

Сам процес нітрифікації спрощено можна подати у такому вигляді:

                         NН4+ + 1,5О2  ферментиNО2- + 0,5О2 ферменти N О3-+ 2Н+ +  Н2О,       (15)      

для протікання якого необхідно:                  - 4,57г О2NH4+-N.  

Нітратне окислення органічної речовини (процес денітрифікації) рівноцінне збереженню:     

$1-          2,86г О2NО3--N     

Частковий опис головних положень, сформованих авторами для проектування станцій.

1. Технологічні процеси  апаратно виконуються   однією головною станцією і резервними/(або основними) муловими майданчиками. Всі процеси очищення стоків відбуваються на головній станції у суміжних технологічних блоках, які розділені бетонними перегородками або перегородками з полегшених матеріалів. За рахунок  цього  є можливість значно скоротити  довжину технологічних комунікацій, комунікацій енергопостачання (стиснене повітря, електрична енергія, вода) для  полегшення  управління ними та зменшення витрат матеріалів.

2. Спорудам не потрібні складні внутрішні розподіли, вони повинні мати  логічно пов’язані між собою і керовані комп’ютером потоки, так щоб їх обслуговування   було  мінімізоване і хід робіт абсолютно надійний.

3. Підземна частина будови станції виконується з високоякісних залізобетонних монолітних конструкцій. Більшість трубопроводів, система аерації повинні виготовлятися з полімерних матеріалів або  з нержавіючої сталі.  Термін придатності матеріалів підземної і наземної частин повинен бути  не менше 30 років.

4.Емісійні гази,  що виділяються з резервуарів, відпрацьоване технологічне повітря та повітря систем вентиляції перед скидом в атмосферу очищати та знезаражувати, забезпечити його розсіювання у надземній частині атмосфери для доведення концентрацій  складових  до ГДС.

4.Для зменшення витрат енергоносіїв (у залежності від потужності станції):

- збільшити розчинність кисню в аеробних резервуарах за рахунок доведення їх глибини до 7м, застосувати  дрібнобульбашкову аерацію, проводити у реальному часі контроль концентрації кисню в аеробних і аноксидних процесах;

-  утилізовувати отриманий біогаз, низькопотенційну теплову енергію очищених каналізаційних стоків;

- застосовувати ефективне насосне та повітродувне обладнання.

За рахунок реалізації вище вказаних вимог та  впровадження нового технологічного рішення довести питомі витрати електроенергії на станції до 0,25 – 0,4 кВт год. на кубометр оброблених стічних вод.

 Використана література.            

1.Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. Москва. Издательство АВС -2002 – 704.

 2. В.И.Лоренц. Эксплуатация промышленных очистных сооружений. Киев: Техніка -1977-184с.

 3. СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».

4. В.П. Колесников, Е.В. Вильсон. Современное развитие технологических процессов очистки сточных вод в комбинированных сооружениях. Ростов-на-Дону: ООО «Издательство Юг» - 2005 – 212с.

5. М.Хенце. Очистка сточных вод. Москва: Мир – 2006- 480с.

6. А.А. Кастальский, Д.М. Минц. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения.   Москва:Высшая школа – 1962-556с.

7.Серия «Водоснабжение и канализация» 2(45). Пути повышения эффективности работы сооружений биохимической очистки. Москва: Министерство жилищно-коммунального хозяйства РСФР – 1980-51с.

8.Матеріали звіту «Робота Бортницької станції аерації у 2009 році». Київ. БСА – 2010-160с.

9.Матеріали звіту «Робота Броварських каналізаційних споруд у 2010 році». Бровари. Броварське  

 ВУКГ -2011 -25с.

10.Данилович Д.А. Новые достижения в области очистки концентрированных сточных вод. Москва. Институт экономики ЖКХ АКХ им. Памфилова. - 1991. - 70.

11.М.В.Писанка, О.М.Євдокименко. Застосування інноваційних рішень при переробці осадів комунальних каналізаційних споруд. Київ/Нові технології в будівництві. - №2(16) – 2008- С.75-77.

12.А.Н.Евдокименко, В.И.Кашковский, Н.В.Писанко, А.С.Удовенко, В.А.Булык. Комбинированные очистные сооружения для небольших городов и населенных пунктов Украины. Санкт-Петербург/Вода, технология и экология. - №2 – 2010 –С.55-70.

13. В.И.Кашковский, А.Н. Евдокименко, Н.В.Писанко,  А.С.Удовенко,  В.А.Бублык. Новые подходы к очистке сточных вод / Экологическая и техногенная безопасность. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. Сб. научн. трудов XVIII междунар. научно-технич. конф. – Х., УкрВОДГЕО, 2010. – С. 202-218

 Cheap NFL Jerseys From China