Диссертация (1141476), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Большое количество, активны.— Инфузории Litonotus lamella — не обнаружены.— Черви не обнаружены.Вывод:видовойиколичественныйсоставактивногоилавцеломсоответствуетнитрифицирующму высокоаэрированному активному илу. Индикаторные микроорганизмыактивны.1.1-2— Рыхлая структура ила, преобладают крупные флокулы.
Надиловая вода довольно прозрачна(DSS = 3,9 мг/л), Иловый индекс SVI = 105 мл/г. При микроскопировании хорошо видны крупныеплотные флокулы ила, ил обладает хорошими седиментативными свойствами.— Нитчатые бактерии были обнаружены в единичных экземплярах (Sphaerotilus natans)— Аспидиски Aspidisca costata и Aspidisca sulcata — 7 из 9. Подвижность снижена, вероятно,сказывается низкое содержание кислорода в воде.— Инфузории отряда Peritricha — 4 из 9.
Присутствуют активные колонии. Реснички подвижны.56— Коловратки — 6 из 9. Встречаются в пробе достаточно часто. Часть животных находится вактивном состоянии, однако другая часть – в сжатом, малоподвижном. Вероятно, это связано спониженным содержанием кислорода.— Инфузории Litonotus lamella — не обнаружены.— В пробе были обнаружены круглые черви Nematoda и малощетинковые черви Aeolosoma.Вывод: видовой и количественный состав активного ила в целом соответствует активному илу,работающему в нормальных условиях в режиме нитрификации и, возможно, денитрификации,однако пониженная активность микроорганизмов говорит о некотором влиянии неблагоприятныхфакторов.
Скорее всего, таковым является пониженное количество растворенного кислорода вводе.Подэтап 1.2.На подэтапе 1.2 эксперимента в экспериментальную установку былустановлен второй модуль (рисунок 2.12). Ход и результаты подэтапаописаны ранее [10, 11, 16, 18, 62, 63]. Первый и второй модули моглиработать последовательно, либо параллельно. Рабочий объем второго модуля(B) составил 17 литров.
Расход модельной жидкости находился в диапазонеот 0,1 до 0,18 м3/сут. В конструкции стенда было предусмотрено двавторичных отстойника с максимальным рабочим объемом 8 литров. Подачамодельной сточной воды в установку осуществлялась в дробном режиме припомощи двух программируемых насосов-дозаторов.57Рисунок 2.12 – Схема лабораторной установки на подэтапе 1.2 ифотография ее в рабочем состоянииПродолжительность эксперимента на подэтапе 1.2 составила пятьмесяцев.
На данном подэтапе были рассмотрены четыре технологическихрежима работы установки (подэтапы 1.2-1, 1.2-2, 1.2-3 и 1.2-4).Задачей данного этапа являлся запуск и исследование работы системыв низкокислородном режиме работы, в связи с чем изначально в первоммодуле были созданы аноксидные условия со средней концентрациейрастворенного кислорода не более 0,1 мг/л. Концентрация растворенногокислородавовтороммодуленаходиласьнауровне1,5мг/л.Продолжительность пребывания воды в каждом модуле составляла 3,5 часа.Скорость потока иловой смеси по контурам модулей равнялась 0,2 м/с наосновании результатов предыдущего подэтапа.Первые 35 дней после запуска системы наблюдался процесс адаптациибиомассы к новому кислородному режиму.
В первую неделю после запускабыл отмечен процесс аккумуляции нитритов из-за резкого снижения58количества доступного растворенного кислорода и эффективности процессаокисления аммонийного азота.В данных условиях нитратация протекала по уравнению:NH4 + 1,5O2 → NO2 + H2O + 2H(2.9)Дальнейшая денитратация была возможна по уравнению:NO2 + 2,4гХПК + H → 0,5N2 + 0,9г активного илаОднако,денитрификация/денитратациябыла(2.10)выраженаслабо,снижение концентрации общего азота не превышало 20%. Максимальнаяустановленная концентрация нитрит-ионов в этот период составила 38 мг/л.Эффективность снижения концентрации аммонийного азота снизилась до70% (концентрация ионов аммония в очищенной воде составляла в среднем10,05 мг/л).Изменение концентраций органических веществ и аммонийного азотапо дням эксперимента на подэтапе 1.2-1 приведено на рисунках 2.13-2.14.БПК5, мгО2/л8,06,04,02,00,00510152025303540День экспериментаРисунок 2.13 – Изменение концентрации органических веществ (по БПК5) вN-NH4, мг/лочищенной сточной воде по дням эксперимента на подэтапе 1.2-125,0020,0015,0010,005,000,000510152025303540День экспериментаРисунок 2.14 – Изменение концентрации аммонийного азота в очищеннойсточной воде по дням эксперимента на подэтапе 1.2-159Низкая эффективность удаления азота была обусловлена, в том числе,нитчатым вспуханием активного ила.
Пиковая величина илового индексасоставила 275 мл/г при средней дозе активного ила 2,025 г/л. В целомИловый индекс, мл/гизменение илового индекса по дням эксперимента показано на рисунке 2.15.3002502001501005000153045607590105120135150165180День экспериментаРисунок 2.15 – Изменение илового индекса по дням эксперимента наподэтапе 1.2Гидробиологическийанализпоказалзначительныйростчисланитчатых микроорганизмов, в том числе Sphaerotilus natans (рисунок 2.16).Наиболее вероятной причиной нитчатого вспухания явилась реакциябиоценозаактивногоиланаповышенныеудельныенагрузкиполегкоокисляемым органическим веществам при пониженных концентрацияхрастворенного кислорода. Скорости окисления не хватало для окислениявсей массы органических веществ, адсорбирующихся биомассой и развитиеSphaerotilus natans выполняло роль регулирующего механизма.Рисунок 2.16 – Формы нитчатых микроорганизмов в пробе активного ила60Анализ состава активного ила по индикаторным микроорганизмам наподэтапе 1.2-1 представлен в таблице 2.5.Таблица 2.5 – Гидробиологический анализ активного ила по подэтапу1.2-1ЭтапХарактеристика активного ила1.2-1— Биомасса характеризуется нитчатым вспуханием.
Надиловая вода прозрачна (DSS = 1,5 мг/л),Иловый индекс SVI = 220 мл/г. Седиментативные свойства нарушены.— Преобладание нитчатых форм бактерий (Sphaerotilus natans). Предполагаемая причинавспухания — слишком высокая нагрузка по органике для низких кислородных условий.— Прочие индикаторные микроорганизмы в виду нитчатого вспухания отмечены единичнымиэкземплярамиВывод: нитчатое вспухание активного ила, предположительно, произошло из-за длительногопребывания биомассы в низких кислородных условиях (в первой зоне биореактора)Поскольку по условиям эксперимента повышение концентрациирастворенного кислорода недопустимо, на подэтапе 1.2-2 было решеноснизить величину удельной нагрузки по органическим веществам (по БПК5) с0,49 г/(г∙сут) до 0,15 г/(г∙сут). В течение 10 суток состав активного иланормализовался, иловый индекс принял значение 150 мл/г.
Тем не менеебыло отмечено, что длительное (более 2 часов) пребывание активного ила вмодуле с концентрацией растворенного кислорода менее 0,15 мг/л привело крезкому ухудшению качества активного ила и его подгниванию, несмотря наинтенсивноепродольноеперемешивание,исключающееобразованиезастойных зон в установке и обеспечивающее равномерное распределениерастворенного кислорода по всему объему биомассы.В связи с этим, после вывода установки в рабочий режим, решено былоувеличить концентрацию растворенного кислорода в первом модуле до0,4 мг/л, а во втором модуле снизить ее до 0,8 мг/л. Таким образом, средняяконцентрация растворенного кислорода в системе равнялась 0,6 мг/л.Скорость циркуляционных потоков осталась прежней и равнялась 0,2 м/с.Удельная нагрузка по органическим веществам (по БПК5) держалась науровне 0,1-0,15 г/(г∙сут).
Соотношение концентраций легкоокисляемых61органических веществ и азота в модельной жидкости находилось в диапазоне2-3 гБПК5/гN.Длительность подэтапа 1.2-2 составила 2 месяца. В ходе этого периодаудалось достичь эффективность удаления как по органическим веществам,так и по аммонийному азоту на уровне 98% (показатели очищенной воды подням эксперимента приведены на рисунках 2.17-2.18).БПК5, мгО2/л4321040455055606570758085День экспериментаРисунок 2.17 – Изменение концентрации органических веществ (по БПК5) вочищенной сточной воде по дням эксперимента на подэтапе 1.2-2N-NH4, мг/л2,001,501,000,500,0040455055606570758085День экспериментаРисунок 2.18 – Изменение концентрации аммонийного азота в очищеннойсточной воде по дням эксперимента на подэтапе 1.2-2В силу существующего ограничения по количеству доступногорастворенного кислорода, реакция окисления аммонийного азота не всегдамогла быть осуществлена полностью, поэтому средняя концентрация азотанитритов в очищенной воде находилась на уровне 0,05 мг/л, что, однако,намного ниже концентраций, полученных на подэтапе 1.2-1.
Высокойстепени аккумуляции нитритов в ходе эксперимента отмечено не было.62Основным результатом данного периода эксперимента можно считатьдостижение процесса одновременной нитрификации и денитрификации вединых условиях. Концентрация общего азота в очищенной сточной воденаходилась в диапазоне 9,5-12 мг/л при концентрациях в поступающеймодельной жидкости более 45 мг/л. Таким образом, эффективность удаленияазота составила в среднем 80%. Выраженной дефосфотации отмечено небыло, фосфор по большей части снижался за счет окисления органическихвеществ в соответствии с традиционной биологической очисткой.Определение скорости окисления аммонийного азота ex situ.
Пробыотбирались из эрлифта, подающего возвратный активный ил из вторичногоотстойникавтехнологическихбиореактор.теста.НаподэтапеРезультаты1.2-2тестовбыловыполненоописаны3графиками(рисунок 2.19), по которым вычислена максимальная удельная скоростьокисления аммонийного азота для рабочей биомассы в абсолютно аэробныхусловиях. Достоверность аппроксимации для всех опытов составила R2 >0,98. Скорость образования нитратов рассматривается в качестве проверки.4035Аммонийный азот - 1 тестАзот нитритов - 1 тестАзот нитратов - 1 тестАммонийный азот - 2 тестАзот нитритов - 2 тестАзот нитратов - 2 тестАммонийный азот - 3 тестАзот нитритов - 3 тестАзот нитратов - 3 тестy = -8,1238x + 34,747R² = 0,984830N-NH4, N-NO2, N-NO3 (мгN/л)y = 8,1526x - 1,2496R² = 0,9951y = 7,4551x + 0,9257R² = 0,976y = -6,6255x + 31,532R² = 0,99822520y = 6,9014x - 1,5124R² = 0,9914y = -7,4962x + 28,218R² = 0,9802151050-500,511,522,5Время, ч33,54Рисунок 2.19 – Результаты тестов на определение удельной скоростиокисления аммонийного азота для подэтапа 1.2-2Результаты тестов приведены в таблице 2.6.4,563Таблица 2.6 – Результаты тестов на определение скорости окисленияаммонийного азота и скорости образования нитратов ex situСкорость окисления аммонийногоСкорость образования нитратов,азота, rNH4, мгN/г ∙ чrNО3, мгN/г ∙ ч16,636,9028,128,1637,497,46Среднее значение7,427,51Номер тестаТаким образом, скорость окисления аммонийного азота рабочейбиомассы на подэтапе 1.2-2 в аэробных условиях ex situ rNH4 = 7,42 мгN/л ∙ ч.То, что скорости окисления аммонийного азота и образования нитратовпримерно равны, говорит о том система стабильна и в благоприятныхусловиях может обеспечить полную нитрификацию.Определение скорости денитрификации ex situ.
Для системы наподэтапе 1.2-1 было выполнено 3 теста. Графики, полученные в результатетестов представлены на рисунке 2.20. Определение зависимостей пометодике производится по выборке точек, входящих в линейнуюзависимость (до возникновения дефицита субстрата). На графикахпоказаны концентрации нитрат-эквивалента (SNO3.eq), который численноравен:SNO3.eq = SNO3 + 0,6 ∙ SNO2(2.10)64Эндогенная денитрификация35,00Экзогенная денитрификация180Потребление органического вещества16030,00140120y = -0,0269x + 29,885R² = 0,862920,00y = -1,3055x + 194,5R² = 0,99441008015,00y = -0,3575x + 38,08R² = 0,981610,00ХПК, мгО/лSNO3,eq, мгN/л25,0060405,002000,00020406080100120140160Время эксперимента, минРисунок 2.20 – График, отображающий тест на определение удельнойскорости денитрификации для подэтапа 1.2-2Результаты тестов приведены в таблице 2.7.Таблица2.7–Результатытестовнаопределениескоростейденитрификации и скорости потребления органического вещества наподэтапе 1.2-2 ex situНомертестаСкорость эндогеннойденитрификации,rNOxN2 ,endo , мгN/г ∙ чСкорость экзогеннойденитрификации,rNOxN2 ,exo , мгN/г ∙ ч10,02690,3575Скорость потребленияорганическоговещества, rCOD,мгХПК/г ∙ ч1,305520,03110,3241,21730,02850,34461,264Среднеезначение0,0290,341,26Максимальная удельная скорость денитрификации получилась равна:2, = 60 ∙Прирост(0,34 − 0,029)2,101= 8,88 мгN/г ∙ чгетеротрофнойбиомассы(2.11)дляподобногосоставаэкспериментальной модельной жидкости равен:YOHO,Ax =1 – 2,86 ∙(0,34 − 0,029)2,101= 0,577 гХПКаи/гХПКвх(2.12)65Анализ состава активного ила по индикаторным микроорганизмам наподэтапе 1.2-2 представлен в таблице 2.8.Таблица 2.8 – Гидробиологический анализ активного ила на подэтапе1.2-2ЭтапХарактеристика активного ила1.2-2— Рыхлая структура ила.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
