Диссертация (1141478), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Данное оборудование крометого активно используетсядля улавливанияактивного ила на выходе извторичных отстойниковК сооружениям биологической очистки относят аэротенки, биофильтрыи/или в биологические пруды. Данные сооружения необходимы для очистки водыот УЗВ от органических соединений (по БПК), от азота и фосфора(Принципиальная схема биологической очистки воды представлена на рисунке 1.8[50, 51]).Впрактическомрыборазведения устройстваприменениипроизводственныесооружениябиологической очистки воды подразделяются нааэротенки, интеграторы, биофильтры.28Аэротенки – это резервуары различной формы в плане, содержащие смесьобрабатываемой воды и активный ил с концентрацией 0,5 – 4,5 г/л (по сухомувеществу), а также оснащенные оборудованием различной конструкции для подачивоздуха в жидкость.
Аэротенки эксплуатируются как со свободноплавающим, таки прикрепленным биоценозом. Для закрепления биоценоза используютсяразнообразные материалы природного и искусственного происхождения: гравий,керамзит, керамическая загрузка, стекло, полиэтилен в гранулах, ерши, кассеты,повышающие концентрацию биоценоза до 10– 12 г/л и удельную скоростьбиоокисления 2 – 4 раза [52, 53].Аэротенки относятся к наиболее простым сооружениям как с точки зрениякапитального строительства, так и эксплуатационного процесса.
Однако дляработы аэротенка характерна сравнительно низкая скорость биоокисления, чтоприводит к увеличению периода нахождения смеси обрабатываемой жидкости иила в резервуаре до 6 – 14 часов, что в свою очередь требует увеличения объемоваэротенка.Рисунок 1.8 – Принципиальная схема биологической очистки воды29Согласнопрактическимданнымемкостьрыбоводныхрезервуаровсоотносится с емкостью аэротенков в пропорции 1:8–1:10.
Для сепарации иловойсмеси на выходе из сооружений биологической очистки зачастую используютотстойники, так как высокое содержание взвешенного активного ила затрудняет ихэксплуатацию в случае применения фильтров.Интеграторы выглядят как конические резервуары, внизу у которых имеетсятолща активного ила во взвешенном состоянии [54].
Аналогично интеграторусконструирован аэротенк – отстойник, так как верхняя часть интегратораэксплуатируется в качестве отстойника.Емкости рыбоводных резервуаров и интеграторов соотносятся в пропорции1:5 −1:10. При наличии интеграторов в технологической схеме очистныхсооружений вторичные отстойники, как отдельный блок, не требуются. Однакоинтегратор более требователен к условиям эксплуатации, так как во избежаниеседиментации активного ила и выноса его из зоны отстаивания необходимоподдерживать заданный в проекте скоростной режим водообмена. Интеграторышироко использовались еще в СССР в 60 – 80-е годы.На территории России по примеру мировой практики в качествебиологической очистки вод рыбоводческих хозяйств активно используютсябиофильтры - вертикальНые резервуары высотой 2 – 12 м с различнымзагрузочным материалом: объемной, пленочНой (в виде отдельных листов иликассет), сотовой или трубчатой.
ИспользоваНие объемНой и пленочной листовойзагрузки нераспростраНено. ПолиэтилеНовые гранулы являются наиболеераспространенными, так как их плотность меньше единицы ивозможнарегенерация, как в процессе эксплуатации, так при отключении биофильтра отгидравлической нагрузки. Кассетная и сотовая загрузки также часто используютсяв практике водоочистки.Важным показателемсоотношение объемовварьируетсябиологической очистки вод УРЗ являетсярыбоводных резервуаров и биофильтров, котороев пропорции 1:0,5 до 1:4. Биофильтры имеют ряд преимуществ посравнению с аэротенками:30- удельная окислительная способность в 8–10 раз выше;- эксплуатационные затратыбиофильтровв 10 – 12 раз ниже ввидуотсутствия искусственной аэрации, как в аэротенках.Недостатками биофильтров являются:- единовременная стоимость строительства 5–10 раз больше;- необходимость устройства отдельного биофильтра – денитрификатора [54,55].В биофильтре на загрузочном материале нарастает биопленка, состоящая изанаэробных,аноксидныхсимбиотическоеисообществоаэробныхмикроорганизмов,биодеградациипримесейжидкости.
В процессе очистки микроорганизмы водвгарантирующихобрабатываемойчастично находятся вовзвешенном состоянии в порах загрузки и частично на ее поверхности, в видепленки [56].Биофильтры,погруженые,исходя из конструктивного исполнения,орошаемые(капельные),комбинированные,могу быть:вращающиеся(роторные), с «псевдоожиженным-слоем» [57, 58].В погружных биофильтрах используются разные загрузочные материала,такие как: фотоэлектрические трубок и пластинчатые кассетах.Биофильтры погружного типа относятся к типу с минимальной удельнойпроизводительностью по снижению концентрации азота аммонийного,так какэксплуатируются при дефицитной концентрации кислорода. Ворошаемыххбиофильтрах толща загрузочного материала устраивается над уровнем воды врезрвуаре, вследствие чего процесс очистки протекает в минимальном слое воды,стекающей по загрузачному материалу, что позволяетокислить не толькоорганические загрязнения (по Биохимическое Потребление Кислорода), но исоединения азота аммонийного, причемнаполняющего промежутки между порами.кислород забирается из воздуха,В биофильтрах подобного типазачастую используют кассетную и сотовую загрузки.
Эффективность подобныхбиофильтров в 1,5 один раз превосходит эффективность биофильтров погружноговида.31В условиях перебоя в подаче воды биопленка на поверхности загрузочногоматериала высыхает и гибнет в дальнейшем. Это свойство биопленки являетсядовольно существенным недостатком биофильтров, поскольку на выращиваниеенового сообщества на поверхности (биологической пленки) требуется 20 -30 суток.Впоследних моделях таких биофильтров для сохранения жизнеспособностибиопленки в автоматическом режиме происходит орошение загрузки изспециального резервуара – накопителя очищенных сточных вод. Капельныебиофильтры имеют низкую гидравлическую нагрузку, 0,8м3 / м2 .
ч , поэтому посуществу в новых технологических схемах они практически Не применяются, аостались только в старых соружениях очистки [59 - 66].Определение размеров биофильтров всех типов рассчитывается по величинепроектной нагрузки по органическим веществам (БПК) и соединениям азота вм3/м2.Нагрузка поБПК включает в себя большую часть биологическиразлагающихся веществ:белки, жиры и углеводы.
Биодеградация ихподдействием гетеротрофных бактерий в богатой кислородом среде ведется согласно(1.3) [67, 68]:C6H12O6 + 6O2(глюкоза)→6CO2 + 6H2O + E(ферменты)(1.3)( энергия)При протекании этой реакции прирост активного ила будет составлять 0,6кг/кг БПК [36]. Биохимические реакции очень чувствительны к температуре и рНисходной воды, в рециркуляционных схемах по выращиванию угря при 25 °Cнагрузка по органическим веществам на площадь поверхности биофильтров будетсоставлять 10-15 г БПК/м2 × сутки [13,52, 53, 54].Органические вещества могут окисляться без доступа кислорода в процессеброжения. В биофильтрах эти реакции, как правило, могут вызвать проблемы иухудшение качества воды.
Реакции брожения характерны для погружных32биофильтров, так как из-за накопления ила на поверхности загрузки могутобразовываться полости без доступа кислорода.В процессе брожения происходит следующая реакция (1.4) [69, 70]:Органическое вещество → H2↑, CO2↑, алкоголь, уксусная кислота→ CH4 и другие органические кислоты(1.4)Эти реакции многоэтапны и очень чувствительны, особенно на втором этапе,то есть небольшое изменение рН может серьезно замедлить превращение спиртов,органических кислот и т.д., что приведет к накоплению легкого разлагающегосяматериала в биофильтрах, возникнет так называемая ″органическая бомба″. Расчети эксплуатацию биофильтров следует проводить таким образом, чтобы недопускать возникновения реакций брожения.Кроме окисления органических веществ в процессе биологической очисткинеобходимотакжепроизводитьудалениеазотааммонийногометодомнитрификации.Окисление органики и нитрификация производятся в одном биофильтре.В процессе нитрификации под действием автотрофных микроорганизмовпротекают следующие реакции [71- 73]:NH4+ + 1,5O2 ↔ NO2- + H2O + 2H + e;NO2- + 0,5 O2 → NO3- + e.(1.5)Этот процесс имеет низкий прирост по сравнению с окислениеморганических веществ, нуждается в кислороде и зависит от факторов окружающейсреды, таких как температура, нагрузка по органическим веществам, концентрациярастворенного кислорода [74, 75].Рисунок 1.9 иллюстрирует зависимость эффективности нитрификации отсодержания органических веществ [74].33Рисунок 1.9 – Зависимость эффективности нитрификации от концентрациизагрязняющих веществЧем ниже концентрация органических веществ, тем более полно протекаетнитрификация.
[75].Значение концентрации кислорода значительно влияет на нитрификацию ,где с увеличением концентрации кислорода, эффективность нитрификацииувеличивается, для нормального процесса нитрификации содержание кислородадолжно составлять не менее 3−4 мг/л.Значение показателя рН также значительно влияет на нитрификацию идолжно находиться в пределах рН 6,5−8,0.Согласно уравнению 1.5 в процессе нитрификации происходит окислениеазота аммонийного до азота нитратов, то есть происходит накопление нитратов,уровень которых для нужд рыборазведения не должен превышать 90 мг/л (по N).Процесс восстановления нитратов до атмосферного азота происходит врезультате процесса денитрификации по реакции [75- 78]:345СH3OH + 6 NO3- ⇒ 5 CO2 + 3 N2 + 6 OH- + 7 H2OЭтотпроцесстребуетналичияисточникаорганических(1.6)веществ(технический этиловый спирт, уксусная кислота, патока, в европейских странахдопустимо использовать метанол, в России он запрещен к применению) в качествепитания для микроорганизмов и проходит в анаэробных условиях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
