Диссертация (1141476), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В целом результаты данного анализаподтвердили выводы о работе установки при разных технологическихрежимах на разных подтапах.Результаты гидробиологического анализа с учетом индикаторныхмикроорганизмов приведены в таблице 2.20.Таблица 2.20 – Гидробиологический анализ активного ила по этапу 2ЭтапХарактеристика активного ила2.1-1— Биомасса характеризуется нитчатым вспуханием. Цвет бурый. Надиловая водапрозрачная (DSS = 2,1 мг/л), Иловый индекс SVI = 168 мл/г. Седиментативные свойстванарушены.— Преобладание нитчатых форм бактерий (Sphaerotilus natans). Предполагаемая причинавспухания — неадаптированный активный ил.— Прочие индикаторные микроорганизмы в виду нитчатого вспухания отмеченыединичными экземплярами.Вывод: нитчатое вспухание активного ила.
Неадаптированный активный ил, высокиеудельные нагрузки по органическим загрязнениям.2-1.5— Биомасса характеризуется нитчатым вспуханием. Цвет светло-бурый. Надиловая водамутная (DSS = 12,3 мг/л), Иловый индекс SVI = 174 мл/г. Седиментативные свойстванарушены.— Преобладание нитчатых форм бактерий (Nocardia spp.). Предполагаемая причинавспухания — слишком высокая нагрузка по органике для низких кислородных условий.— Прочие индикаторные микроорганизмы в виду нитчатого вспухания отмеченыединичными экземплярами.Вывод: нитчатое вспухание активного ила. Неадаптированный активный ил, высокиеудельные нагрузки по органическим загрязнениям.2.2-4— Биомасса рыхлой структуры, флокулы крупные. Надиловая вода прозрачна (DSS =3,1 мг/л), Иловый индекс SVI = 92 мл/г.— Крупные флокулы активного ила содержат единичные организмы Тип 0092,«армирующие» структуру флокул.— Аспидиски Aspidisca costata и Aspidisca sulcata — 6из 9.
Активны.— Инфузории отряда Peritricha — 6 из 9. Умеренное количество крупных активныхколоний. Реснички подвижны.— Коловратки —7 из 9. Большое количество, активны.— Инфузории Litonotus lamella — не обнаружены.— Обнаружены единичные экземпляры Nematoda.90Выводы по Главе 21. Исследована эффективность одновременной нитрификации иденитрификациив условияхотсутствиявнешнихингибиторов, приконцентрациях растворенного кислорода в диапазоне 0,4-0,6 мг/л и приудельной нагрузке по органическим загрязнениям не более 0,15 гБПК/г∙сут.2.
Для одновременной нитрификации и денитрификации, протекающейна модельной сточной жидкости с соотношением БПК/N = 1,5-4 исодержанием легкоокисляемой фракции в органическом субстрате в размере80-85%установленымаксимальныескоростинитрификации,денитрификации и скорость прироста гетеротрофной биомассы в условияхпониженного содержания кислорода.3. Определена необходимость адаптации биомассы к низкокислороднымусловиям, заключающейся в одновременном снижении концентрациирастворенного кислорода в реакторе и удельной нагрузке по органическимвеществам. Причиной нитчатого вспухания на разных этапах эксперимента восновном являлись нитчатые бактерии Sphaerotilus natans, особое развитиеимеющие при высоких нагрузках на активный ил по органическому веществув условиях пониженного содержания кислорода. После снижения нагрузкивспухание обычно прекращалось.91ГЛАВА 3.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ АЭРАЦИОННЫХСООРУЖЕНИЙ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА ВПОЛУПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХПослежидкости,завершениядлялабораторныхверификациииэкспериментовуточнениянаполученныхмодельнойрезультатовнеобходимо было выполнено исследование на реальной сточной воде(этап 3).
Исследования проводились на очистных сооружениях хозяйственнобытовых сточных вод в Московской области (очистные сооружения г.Некрасовский, очистные сооружения реабилитационного центра ЦБ РФ). Длявыполнения эксперимента проводилась идентификация всех необходимыхдля последующего исследования составляющих сточной воды.Эксперимент проводился на сконструированной ранее установке сгоризонтальным потоком иловой смеси. В установку были внесенынекоторые конструктивные изменения, необходимые для эксплуатацииустановки в условиях действующих очистных сооружений. Поскольку заборсточных вод производился из приемной камеры очистных сооружений,необходимо было предусмотреть дополнительную систему защиты отпопадания в систему крупных механических примесей, нефтепродуктов ижиров.
При этом необходимо было предусмотреть попадание в системудостаточного количества взвешенных веществ для приближения условийроста биомассы к реальным.Предварительнобылавыполненаидентификацияосновныххарактеристик сточной воды, используемой для проведения исследований.Помимообщегохимическогосостава,необходимобылопровестифракционирование органических веществ и азота. Помимо этого былрассмотрен денитрификационный потенциал сточной воды.Дляанализапоступающейсточнойводыбылпроизведенпоследовательный отбор проб в течение недели (по 3 пробы в день спромежутком 1 час, всего 18 проб). Усредненный химический составсточных вод приведен в таблице 3.1.92Таблица 3.1 – Усредненные показатели поступающей сточной воды наэтапе 3ЕдиницыНаименованиеУсредненные результаты СХА по днямизмеренияпоказателямг/л123456Аммоний-ионмг/л48,1644,138,940,243,6542,1Нитрит-ионмг/л------Нитрат-ионмг/л------Фосфат-ионмг/л7,128,237,887,548,118,64БПК5мгО2/л11910699115108107ХПКмгО/л146134138152144139мг/л144138143140135142ВзвешенныевеществаХимический состав поступающей сточной воды был характерен длянизкоконцентрированныхсточныхводисоответствовалтребуемымусловиям эксперимента.
Отношение БПК5 к аммонийному азоту составилоБПК/N = 2,6.Респирометрический анализ выполнялся по методу, предложенномуЭкама [55]. Количество легкоокисляемой растворенной фракции ХПКрассчитывалось по респирограмме по формуле: =∙∆21−(3.1)где, V — объем реакционного сосуда = 0,5 л, Q — количествоподаваемого субстрата, ∆2 — падение скорости потребления кислородапосле прекращения подачи субстрата, — прирост гетеротрофнойбиомассы, типичное значение для хозяйственно-бытовых сточных вод0,45г/гХПК. Одновременно шло сравнение с данными, полученными в ходевыполнения анализа на БПК5.Количество медленно окисляемых органических веществ (взвешеннойи растворенной фракции) определялось по методике, предложеннойКэппелером [83] по наклону пологой части линейной аппроксимации93скорости потребления кислорода гетеротрофной биомассой в реакционномсосуде.
Отдельно производился респирометрический анализ фильтрованныхи нефильтрованных проб, что позволяло оценить фракцию взвешенныхтрудноокисляемых органических веществ.Значения величин фракций, полученных в ходе анализов, приведены втаблице 3.2.Таблица 3.2 – Результаты фракционирования пяти проб сточной водыПробаSB, мгО/лБПК5, мгО2/лXCB, мгО/лХПК, мгО/лSI, мгO/лXI, мгO/л111812222,11467,81,221291316,81489,52,5311410817,31399,12,6410011016,615210,23,5511011515,51447,94,2Таким образом, в поступающей сточной воде доля легкоокисляемыхорганических веществ составляла 78-80%, доля инертных органическихвеществ (взвешенных и растворенных) — 9-10%, доля трудноокисляемыхорганических веществ 14-15%.
Доля легкоокисляемых органических веществв модельной жидкости в целом по лабораторному эксперименту составляла90%, что может быть сопоставимо с реальной сточной водой.Денитрификационныйпотенциалсточнойводыоценивалсяреспирометрическим методом при помощи денитрифицирующего активногоила, взятого из денитрификаторов действующих очистных сооружений.Отдельно были получены значения потенциала для легкоокисляемойфракции (DPSB) органического вещества и трудноокисляемой фракции(DPXCB). Эти показатели определялись по респирограммам по следующимформулам: =3 =,3∙( + ),∙( + )(3.2)(3.3)94где VML — объем взятой иловой смеси, VWW — объем анализируемойсточной воды,3, = (2 − 2 ) ∙ ∆1 ,(3.4)3, = (2 − 2 ) ∙ ∆2(3.5)Результаты анализа пяти проб сточной воды приведены в таблице 3.3Таблица 3.3 – Результаты анализа денитрификационного потенциалаНомер пробыDPSB, мгN/лDPXCB, мгN/л119,82529,226218,260111,0524321,44908,4523420,569912,0737523,769911,7263Денитрификационный потенциал характеризует то, какое количествоазотанитратовможетденитрификаторамивбытьвосстановленоотсутствиеингибиторовсгетеротрофнымитемколичествоморганического субстрата, которое содержится в литре данной сточной воды.Для данной сточной воды общий потенциал равен 35 мг/л, что говорит опринципиальной возможности глубокой денитрификации в условиях работыциркуляционногоокислительногоканалабездобавлениявнешнихисточников углерода.Производительностьустановкинаданномэтапеэкспериментасоставила 0,25 м3/сут.
Учитывая результаты предварительных лабораторныхисследований на модельной жидкости, план эксперимента был построен полатинскому квадрату. Продолжительность эксперимента составила 4 месяца.Иннокулирующая биомасса была взята с действующих очистныхсооружений, работающих по схеме одноиловой денитри-нитрификации.Концентрация растворенного кислорода постепенно снижалась с 1,0 мг/л до0,5 мг/л. При этом доза ила повышалась с 2,5 г/л до 3,2-3,5 г/л.95В ходе эксперимента были установлены следующие показатели работыстенда:0,300,251/ρ0,200,15y = 0,0268x + 0,1991R² = 0,96110,100,050,00-1,00-0,500,000,501,001,502,001/СN-NH4Рисунок 3.1 – График Лайнувера-Берка для скорости окисления аммонийногоУдельная скоростьокисления азотааммония,мгN/(г∙ч)азота на этапе 34321000,20,40,60,811,2N-NH4, мг/лРисунок 3.2 – Удельная скорость окисления аммонийного азота на этапе 3 =5,02∙0,13+(3.6)961/ρ0,200,180,160,140,120,100,080,060,040,020,00-0,050,00-0,10y = 0,3036x + 0,0506R² = 0,79220,050,100,150,200,250,300,350,400,451/LexРисунок 3.3 – График Лайнувера-Берка для скорости аэробного окисленияУдельная скоростьокисления,мгБПК5/(г∙ч)органических веществ141210864200246810БПК5, мгО2/лРисунок 3.4 – Удельная скорость окисления органического вещества =19,76∙(3.7)6,00+Максимальная удельная скорость нитрификации ex situ: 7,49 мгN/г∙чМаксимальная удельная скорость денитрификации ex situ: 9,31 мгN/г∙чСкорость осаждения флокул с учетом взаимного влияния:Vhs(a) = 14,529∙e-0.385·aЭкспериментпоказал(3.8)сравнимыерезультатыслабораторнымиисследованиями на модельной жидкости.
Меньшие скорости реакцийобуславливаются меньшим количеством легкодоступных органическихвеществ в общем содержании ХПК, а также наличии ингибирующихпримесей. В то же время система на реальной сточной воде оказалась болееустойчива к нитчатому вспуханию в виду того, что не являлась закрытым97бионтом.Многовидовойсоставмикроорганизмов,содержащихсявпоступающих сточных водах, оказывал регулирующее воздействие навспухание.Исследование активного ила на растровом электронном сканирующеммикроскопе позволило изучить внешнюю структуру и строение флокул. Вчастности хорошо видны кислородные каналы, образованные сеткойнитчатых бактерий Тип 0092, выделяющиеся среди плотной структуры, врабочих условиях заполненные водой. По данным каналам происходитнасыщение внешних нитрифицирующих слоев флокул кислородом воздуха.Рисунок 3.5 – Микрофотографии, полученные в ходе исследования активногоила на растровом электронном сканирующем микроскопеНа третьем этапе исследования была выполнена работа по изучению исравнению количественного бактериального состава активного ила поколичеству функциональных генов методом ПЦР-анализа.98Объектами исследования являлись образцы активного ила, отобранныенаразныхэтапахлабораторногоисследованияприразличныхтехнологических параметрах работы экспериментальных установок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
