Диссертация (1141476), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В то же времясуществуют определенные требования к интенсивности аэрации, связанные спредотвращением чрезмерного взаимовлияния вертикально направленноговоздушного потока и горизонтального потока жидкости. Возможен методрегулирования данных параметров через модифицированное число Фруда[91; 131; 126]:Fr =u2∙u(4.16)gH uqFr — число Фруда;u — средняя горизонтальная скорость потока (м/с);g — ускорение свободного падения (м/с2);H — глубина погружения аэраторов (м);uq — интенсивность аэрации (м3/м2∙с).Исследованиями установлено, что значение данного числа должнобыть больше 0,3. Выполнение этого условия позволяет экономить как намощностимешалок,оборудования.Длятакинадостиженияпроизводительноститребуемыхвоздуходувногозначенийвозможнорегулирование интенсивности аэрации, глубины расположения аэраторов искорости потока.
Учитывая зависимость глубины и скорости со многимипрочими факторами, проще всего контролировать значение числа Фрудачерез интенсивность аэрации. Так, например, при средней горизонтальнойскорости потока 0,3 м/с и глубины расположения аэраторов 3 минтенсивность аэрации не должна превышать 11 м3/м2∙с. При известномудельном расходе воздуха становится возможным подобрать аэраторы исхему их расположения по площади сооружения.120Размер флокул активного ила зависит как от гидродинамическихусловий работы сооружений, так и от самой биосистемы.Для снижения механического воздействия на активный ил необходимоприменять низкооборотные погружные мешалки с частотой вращения неболее 65 оборотов в минуту [70].Размеры и плотность флокул зависят от концентрации растворенногокислорода и удельной нагрузки по БПК на активный ил. В условияхнизкокислородных условий при средней концентрации растворенногокислорода 0,5 мг/л и при низких удельных нагрузках по органическимвеществам R = 0,07—0,1 гБПК/г∙сут повышается количество нитчатых формбактерий, в том числе Тип 0092, обитающих, преимущественно, в пределахфлокул активного ила и выступающих в качестве каркаса для накоплениягелеобразующих микроорганизмов в хлопке.
При этом края флокулстановятся менее плотными, что повышает коэффициент массопереносакислорода из воды в флокулу и способствует процессам нитрификации.Интенсивностьаэрации—меньшиевертикальныесилы,воздействующие на горизонтальный поток, снижают риск дробления флокулактивногоила.ОграничениеинтенсивностиаэрациичерезчислоФруда > 0,3, описанное ранее, достаточно для создания необходимыхусловий для формирования крупных флокул.Флокуляция активного ила возрастает при повышении горизонтальнойскоростипотокаиинтенсификациипродольногоперемешивания.Увеличение скорости ведет к росту числа Рейнольдса, турбулентностимикропотоков и, следовательно, вероятности столкновения и слипанияотдельных флокул. Скорость потока 0,25–0,35 м/с, рекомендуемая ранее,способствует формированию требуемых размеров флокул.В ходе исследования установлены эмпирические зависимости скоростиосаждения активного ила, работающего в низкокислородных условиях отразмеров флокул и дозы активного ила.
Скорость Vhs (м/ч) выраженауравнением вида:121Vhs (a)= V0 ∙ e–rv∙a(4.17)a — доза активного ила (г/л);V0 — максимальная скорость осаждения (м/ч);rv — поправочный коэффициент.Скорость осаждения активного ила также зависит от многих факторов,включая видовой состав флокул, качество и температуру воды, плотностьфлокул активного ила и т.д. Для упрощения предлагается ввестисоответствующие значения илового индекса.На рисунке 4.2 приведена зависимость максимальной скоростиосаждения и поправочного коэффициента от эквивалентного размера флокул.Рисунок 4.2 – Зависимость максимальной скорости осаждения ипоправочного коэффициента от эквивалентного размера флокулНа рисунке 4.3 приведена зависимость максимальной скоростиосаждения и поправочного коэффициента от илового индекса.122Рисунок 4.3 – Зависимость максимальной скорости осаждения ипоправочного коэффициента от илового индексаПо результатам исследований время отстаивания активного ила,работающего при одновременной нитрификации и денитрификации, следуетпринимать от 1,5 до 2 ч.
Гидравлическая нагрузка рекомендуется быть невыше 1,5 м3/(м2·ч). В случае достижения рекомендуемых характеристикбиомассы с размером флокул 250–300 мкм и иловым индексом не более150 мл/г при дозе ила 3,5 г/л эмпирически установленная скорость осажденияактивного ила составит 2,77 м/ч, что может использоваться для проверкидостаточности подобранной зоны осаждения вторичного отстойника.Размерыфлокулраспространенияактивногосубстратавоилафлокулесказываютсяиизменениинаскоростиконцентрациикомпонента в иловой смеси. Аналитически данную зависимость можновыразить через упрощенную модель Почана [113].Модель расчета профиля концентрации субстрата внутри одной дляфлокулы с учетом скорости условной биохимической реакции:dSjdt= Dj �d2 S jda22 dSj+ ∙ada� ± ∑nk=1 rka — радиальное расстояние до центра флокулы;(4.18)123dSj /dt — скорость изменения концентрации компонента j во флокуле;dSj /da — градиент концентрации компонента j в любой точке флокулы(на расстоянии a от центра);Dj — коэффициент диффузии компонента j во флокуле;rk — скорость реакции k (по ферментативной кинетике).Удельная скорость реакции для одного размера флокул (выраженногочерез эквивалентный радиус флокулы):Mji =3∙ DjdS(4.19)daRi — эквивалентный радиус флокул;Общая скорость реакции в реакторе при известном общем объемефлокул активного ила и известном процентном распределении различныхразмеров: =∑=1 (4.20)VF — общий объем флокул активного ила;Vt — общий объем биореактора;Wi — процентное содержание флокул размера i в биореакторе;Mji — скорость реакции по уравнению (4.19).Общая скорость изменения компонента j в иловой смеси с учетомдиффузионных ограничений во флокулах активного ила выражаетсяследующим уравнением:=� − �± (4.21)dSBj /dt — скорость изменения концентрации компонента j в иловойсмеси;Sf — концентрация компонента в поступающей воде;So — концентрация компонента в очищенной воде;Q — объемный расход сточных вод.Модель Почана предполагает, что в одно и то же время протекает либореакция окисления аммонийного азота, либо денитрификации.
В случае с124одновременной нитрификацией и денитрификацией обе эти реакциипротекают одновременно. Изменение концентрации компонента в иловойсмеси ведет к изменению градиентов концентраций во флокуле ила.Эмпирическиустановленазависимостьскоростейокисленияаммонийного азота и денитрификации от размеров флокул активного ила,работающего по схеме одновременной нитрификации и денитрификациив низкокислородных условиях. Зависимости представлены на рисунках 4.4.Максимальная удельная скоростьокисления аммонийного азота Vн,мгN/гчи 4.5.109876543210y = 0,0297x + 1,4773R² = 0,9262050100150200250300350Экв.
диаметр флокул, мкмРисунок 4.4 – Зависимость максимальной удельной скорости окисленияМаксимальная удельная скоростьденитрификации Vд, мгN/гчаммонийного азота от эквивалентного диаметра флокул активного ила1210864y = 0,0159x + 5,2206R² = 0,751420050100150200250300Экв. диаметр флокул, мкмРисунок 4.5 – Зависимость максимальной удельной скоростиденитрификации от эквивалентного диаметра флокул активного ила350125В случае достижения рекомендуемых характеристик биомассы сразмеромфлокул250–300мкммаксимальныескоростиокисленияаммонийного азота и денитрификации составят соответственно 9,65 мгN/гч и9,59 мгN/гч соответственно.Важнымкритериемциркуляционноготипаработыявляетсяаэрационногопоказательсооружениястепенивнутреннейрециркуляции потока (RI), которая выражается, как отношение расходавнутреннего рециркуляционного потока к расходу поступающих сточныхвод: = +(4.22)Q — расход поступающих в сооружение сточных вод (м3/с);QI — расход внутреннего рециркулирующего потока (м3/с);R — расход возвратного активного ила (м3/с).Степень рециркуляции возвратного активного ила определяется исходяизтребованийквозрастуактивногоила.Низкокислороднаянизконагруженная по органикебиологическая система, обеспечивающаяпроведениенитрификацииодновременнойхарактеризуетсянизкимикоэффициентамиростаиденитрификации,биомассы.Возрастактивного ила рекомендуется не менее 35 суток.
Степень рециркуляцииустанавливается не менее 100%.Степеньвнутреннейрециркуляциихарактеризуетразбавлениепоступающей сточной воды и распределение субстрата по всему объемуактивного ила. Низкое значение IR влечет за собой снижение эффективностиденитрификации и стрессовое воздействие на активный ил при попаданиисточной воды в биореактор, а слишком высокое значение экономическинецелесообразно. На основе исследований [43; 4; 142; 46] для значения IRрекомендуемый диапазон составляет 800-1200%.
По известной среднейскорости горизонтального потока (u) данный диапазон позволяет подобратьоптимальную площадь сечения канала:126==∙−(4.23)Зная требуемый объем сооружения (W) и площадь сечения можноподобрать длину сооружения:L = W/A(4.24)4.2. Рекомендации по реконструкции очистных сооруженийВсероссийского детского центра «Океан», г. Владивосток,бухта ЛазурнаяПлощадка очистных сооружений биологической очистки сточных водВДЦ «Океан» расположена в 15 км северо-восточнее г. Владивостока, назападном берегу Уссурийского залива.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
