Диссертация (1141476), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Как видно, резкое снижениеэффективности происходило при установлении значений концентрациирастворенного кислорода на уровне ниже 0,45 мг/л.Эффективностьнитрификации, %72Эффективность нитрификации150,0%Концентрация кислорода100,0%50,0%0,0%050100150200День экспериментаРисунок 2.27 – Изменение эффективности снижения концентрацииаммонийного азота в зависимости от концентрации растворенного кислородав экспериментальном стендеПо этапу 1.2-2 значение константы Михаэлиса – Ментен для скоростиокисления аммонийного азота составило Kmн = 0,14.
Максимальная скоростьокисления аммонийного азота составляет Vн = 5,06 мгN/(г∙ч). Уравнениереакции принимает следующий вид:н =5,06∙С−4(2.17)0,14+С−4По этапу 1.2-4 значение константы Михаэлиса – Ментен для скоростинитрификации составило Kmн = 0,07. Максимальная скорость нитрификациисоставляет Vн = 4,69 мгN/(г∙ч). Уравнение реакции принимает следующийвид:н =4,69∙С−40,07+С−4Подэтап 1.2-2(2.18)Подэтап 1.2-41/ρнy = 0,0159x + 0,2132R² = 0,948-4,000-3,000-2,0000,2500,2000,1500,100y = 0,0284x + 0,1975R² = 0,9636-5,0000,3000,050-1,0000,0000,0001,0002,0003,0001/СN-NH4Рисунок 2.28 – Графики Лайнувера-Берка для скорости окисленияаммонийного азота по этапам 1.2-2 и 1.2-473На рисунке 2.29 представлены соответствующие зависимости скоростиУдельная скоростьнитрификации, мгN/гчокисления аммонийного азота от в зависимости от остаточного субстрата.5,004,00н =3,002,00н =1,000,000,005,06 ∙ С−40,14 + С−40,501,00СN-NH4, мг/ч1,504,69 ∙ С−40,07 + С−42,002,50Рисунок 2.29 – График изменения скорости окисления аммонийного азота взависимости от остаточного субстрата (этапы 1.2-2 и 1.2-4)При этом стоит отметить, что зависимость для подэтапов 1.2-2 и 1.2-4совпали, при достаточно высокой величине достоверности линейнойаппроксимации графиков Лайнувера-Берка.Периоды адаптации и восстановления активного ила не участвовали всоставлении зависимости в связи с высокой нестабильностью процесса, хотядостоверность линейной аппроксимации на эти значения также достаточновысокая.Анализ видового состава активного ила подтверждает выводы оработоспособности системы при различных технологических параметрахработы на различных подэтапах.
Результаты анализа на подэтапе 1.2-4приведены в таблице 2.13.Таблица 2.13 – Гидробиологический анализ активного ила по подэтапу1.2-4ЭтапХарактеристика активного ила1-2.4— Биомасса рыхлой структуры, флокулы крупные. Надиловая вода прозрачна (DSS =2,5 мг/л), Иловый индекс SVI = 125 мл/г.— Крупные флокулы активного ила содержат единичные организмы Тип 0092,«армирующие» структуру флокул.— Аспидиски Aspidisca costata и Aspidisca sulcata — 8 из 9.
Активны.— Инфузории отряда Peritricha — 8 из 9. Большое количество крупных активных74колоний. Реснички подвижны.— Коловратки — 8 из 9. Большое количество, активны.— Инфузории Litonotus lamella — не обнаружены.— Черви не обнаружены.Представленная на рисунке 2.30 зависимость удельной скоростиденитрификации от БПК5 очищенной сточной воды характеризует процессденитрификации,какстабильный.Приэтомпослевыходаэкспериментальной установки в рабочий режим процесс продолжалразвиваться с линейной зависимостью даже при возникшем нитчатомУдельная скорость денитрификации, мг/(г∙ч)вспухании (зеленые маркеры).20,00y = 1,0506x + 2,5518R² = 0,982418,0016,0014,0012,00y = 0,9339x + 2,3351R² = 0,398810,008,00Режим стабильной работыy = 1,4414x - 0,107R² = 0,98846,001 период (адаптация)4,002,003 период (восстановление)0,000246810121416Концентрация БПК5 очищенной воды, мгО2/лРисунок 2.30 – Зависимость удельной скорости денитрификации от БПК5очищенной сточной водыДефосфотация держалась на уровне, соответствующему удалениюфосфатовприокисленииорганическихвеществгетеротрофнымиорганизмами.
Для глубокого биологического удаления фосфора в условияхсимультанной нитрификации и денитрификации необходимо создать болеевыраженные анаэробные зоны в центрах флоккул активного ила.752.3.2. Второй этап экспериментаВторой этап эксперимента выполнялся на лабораторном стенде,представляющем модель сооружения с горизонтально направленнымпотоком жидкости (Рис. 2.31.). Ход и результаты этапа были представленыранее [11, 17, 18, 66] Стенд состоял из двух линий, в состав каждой изкоторых входил биореактор (2) и вторичный отстойник (3) с регулируемымирабочимиобъемами.Направленныйпотокжидкостисоздавалсямеханической низкооборотной мешалкой с изменяемой скоростью вращения(4). Скорость вращения и форма лопастей мешалки подбирались такимобразом, чтобы избежать дополнительной механической аэрации иловойсмеси.Вэкспериментальнойпневматическойустановкемелкопузырчатойбылааэрации,оборудованасостоящаяизсистемакомплектааэраторов и диспергаторов, размещенных по контуру биореактора.
Каждыйдиспергатор имел собственный воздуховод и регулирующие задвижки,благодарячемуимеласьвозможностьподдерживатьопределеннуюконцентрацию растворенного кислорода в каждом из отсеков биореактора.Средняя концентрация растворенного кислорода изменялась в диапазоне от0,35 до 0,7 мг/л в зависимости от условий эксперимента. Возврат активногоила из вторичных отстойников осуществлялся при помощи системыэрлифтов.Потоквозвратногоактивногоилабылориентированвнаправлении течения жидкости, подача осуществлялась перед мешалкой.Подача модельной жидкости осуществлялась в распределённом режиме поширине коридора перед мешалками при помощи насосов-дозаторов (1) изспециально подготовленных емкостей, оборудованных гомогенизаторами.76Рис 2.31 – Схема лабораторной модели на втором этапе и фотография ее врабочем состоянии.
1 – насос-дозатор, 2 – биореактор, 3 – вторичныйотстойник, 4 – механическая мешалкаКонтрольтехнологическихпараметровработыустановкиосуществлялся в автоматическом режиме — показатели концентрациирастворенного кислорода поступали на компьютер, где через системуLabView контролировалась работа на части аэраторов. Тем самым, приконцентрациях кислорода, выходящих за установленный диапазон, либоотключалась часть аэраторов в определенных зонах, либо подключалисьдополнительные аэраторы.В качестве биоинокулянта системы использовался активный ил,отобранный с очистных сооружений, работающих по схеме одноиловойденитри-нитрификации и, соответственно, имеющий достаточное количествокак нитрифицирующих, так и денитрифицирующих микроорганизмов.Второй этап эксперимента осуществлялся согласно Параметрам,представленным в таблице 2.14.
Эксперимент состоял из 3 факторов с 3уровнями. В качестве факторов были приняты следующие технологическиепараметры: средняя концентрация растворенного кислорода по объемуэкспериментального стенда (DO), продолжительность пребывания сточныхвод в установке (HRT) и удельная нагрузка на активный ил по органическимзагрязнениям (R).
Всего было предусмотрено 9 опытов (подэтапов),77разделенных по линиям установки. Продолжительность непрерывной работыкаждой линии составила 5 месяцев.Таблица 2.14 – Параметры эксперимента на этапе 2ПодэтапыФакторы2.1–12.1–22.1–32.1–42.1–52.2–12.2–22.2–32.2–4значения уровнейПродолжительностьаэрации (HRT), ч6,56,577,57,56,5777,50,350,750,50,350,750,750,50,350,50,30,150,150,070,150,150,150,30,07Концентрациярастворенногокислорода (DO), мг/лУдельная нагрузка наактивный ил (R),г/(г∙сут)Экспериментальные исследования проводились на двух линиях приразных эксплуатационных стратегиях. Усредненные показатели работыэкспериментальных линий по каждому из опытов приведены в таблице 2.15.Таблица 2.15 – Усредненные результаты эксперимента на этапе 2ПоказателиПодэтапы2.1–12.1–2 2.1–32.1–42.1–52.2–12.2–22.2–32.2–4Исходная водаБПК5, мгО2/л150861074813111211810865NH4, мг/л5729,648,334,55256,760,25154,3Очищенная водаБПК5, мг/л6,53,52,84,52,15,92,811,3NH4, мг/л5,174,010,953,20,611,250,930,610,6NO2, мг/л0,110,040,090,070,020,040,030,030,04N–NO3, мг/л18,318,819,916,522,618,911,110,19,6На первой линии (подэтапы 2.1–1, 2.1–2, 2.1–3, 2.1–4 и 2.1–5)концентрациярастворенногокислородаизменяласьбезучетасоответствующих корректировок удельной нагрузки на активный ил по78органическим веществам.
При этом была исследована работа системы приотносительно низких и высоких концентрациях растворенного кислорода, атакже при низкой и высокой удельной нагрузке. Работа экспериментальнойлинии сопровождалась повышенным иловым индексом на протяжении всехподэтапов вследствие нитчатого вспухания активного ила (рисунок 2.32).Пик нитчатого вспухания ила отмечен при концентрации растворенногокислорода DO = 0,35 мг/л и удельной нагрузке на ил по органическимвеществам (БПК5) R = 0,05–0,07 г/(г∙сут). Проведенный гидробиологическийанализпробактивногоиласповышеннымиловыминдексомпродемонстрировал развитие Sphaerotilus natans и Nocardia spp. c ложным иистиннымветвлениемсоответственно.Иловыйиндексдостигалмаксимальных значений в 217 мл/г.220Нитчатое вспуханиеИловый индекс, мл/г200Подэтапы:1802.1-32.1-42.1-22.1-12.1-516014012010012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22День эксперимента (подэтапа)Рисунок 2.32 – Изменение илового индекса по времени эксперимента напервой линии (подэтап 2.1)Для оценки седиментационных свойств биомассы на каждом из опытоввыполнялись комплексные анализы, ранее описанные в [11, 67].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
