Автореферат диссертации (1141489), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Отмечена повышенная адгезия биоценоза в биопленке спетельной загрузкой, отчетливо заметно фрактальное распределение сдихотомическим ветвлением.Микроскопический анализ распределения микроорганизмов, выросших наершовой загрузке, показал, что скопления бактерий и грибов в биопленкепредставлены хаотично, и фрактального роста в такой биопленке не наблюдается.Щетины ершовой загрузки несколько ограничивают имеющееся пространство дляформирования биоценоза.Микрофауна биопленок из экспериментальной установки представленаследующими видами: Philodina roseola Notommata ansata; Monostila lunaris; Licanestichaea; Vahikampfia (amoeba) limas; Chilodonella uncinata; Carchesium polypinum;Habrotrocha (Callidina) bidens; Euplotes patella; Aspidisca costata; Epistylis plicatilis;Aspidiska lуnceus; Aturrita Vorticella convallaria; Vcompanula.Хотя биоценозы находятся в одинаковых внешних условиях и количествовидов биоиндикаторов в них идентично, в биоценозе ершовой загрузкипреобладают нитчатые виды, указывающие на низкое содержание кислорода.
Этоуказывает, что массообмен и метаболизм на ершовой загрузке затруднены.Одновременно наличие в биопленке петельной загрузки коловраток, инфузорий ичервей показывает хорошее качество очистки, тогда как в биоценозе ершовойзагрузки они либо в меньшинстве, либо отсутствуют.В третьей главе приведены результаты исследований работы контактногобиореактора в натурных условиях и оценено влияние неравномерности нагрузки набиоценоз и эффективность процессов очистки сточных вод.Для описания кинетики окисления органических веществ биопленкойпетельной и ершовой биозагрузки проведены экспериментальные исследования настенде, представленном на рисунке 2.Через равные промежутки времени отбирались пробы жидкости изреакторов, оценивалось содержание органических веществ по БПК5 и ХПК,рассчитывалось массовое содержание органических веществ М, г:М=C·Vw/1000,(2)где C – БПК или ХПК, гО2/м3 или гО/м3; Vw – объем очищаемых сточных вод, м3.В ходе эксперимента каждому члену ряда (пробе) присваивался индекс:1 – первый член ряда (начальное значение); i – член ряда, рассматриваемый вданный временной промежуток; (i-1) – член ряда, предшествующий i-му, в данныйвременной промежуток.12Для оценки скорости окисления органических веществ по БПК5 и ХПКперерасчет производился на единицу объема загрузки ρV, г/(м3·ч) загрузки, и весабиомассы ρB, г/(кг·ч) биомассы, по формулам:rV , i =M i -1 - M i,Vm × (ti - ti -1) )(3)r B,i =M i-1 - M i,M bw × (ti - ti-1) )(4)где ti, ti-1 – продолжительность от начала эксперимента соответственно для i-го и (i1)-го членов ряда, ч; Mbw – вес биомассы при мокром взвешивании, кг.Величины скорости окисления для петельной и ершовой загрузок,отнесенные к единице веса биомассы отличаются несущественно, что обусловленосхожим видовым составом биоценоза, формирующегося на обоих видах загрузок.Величины скорости окисления, отнесенные к единице объема загрузки у петельнойзагрузки значительно выше.
Это объясняется эффективным массообменном в телепетельной загрузки и отсутствием ее заиливания. Результаты приведены нарисунке 4.Рисунок 4 – Скорость окисления загрязняющих веществ по БПК5 и ХПК: слева в пересчете на 1кг биомассы, справа - в пересчете на 1м3 загрузкиДля описания динамики окисления органических загрязняющих веществ поБПК принято уравнение химической кинетики первого порядка:для петельной загрузки:БПКt = 280,1•e-0,18t ,(5)-0,18tХПКt = 459,9•e,(6)для ершовой загрузки:БПКt = 271,3•e-0,16t ,(7)-0,15tХПКt = 448,4•e,(8)-1Определена константа скорости для петельной загрузки, равная 0,18 ч , чтона 20% выше, чем для ершовой загрузки (0,15 ч-1).13Дляоценкивлияниянеравномерностипоступления органическихзагрязнителей в контактныхбиореакторах с петельнойзагрузкойнабиоценозбиопленкипроведеныисследования на пилотнойустановке в натурных условияхРисунок 5 – Схема пилотной установки:(рисунок 5).
Сточные воды1 – приемная камера; 2 – первичныйподавались на очистку насосомотстойник; 3 – биореактор с петельнойзагрузкой; 4 – система аэрации;и последовательно проходили5 – вторичный отстойник с тонкослойнымипервичныйотстойникмодулями; 6 – поступающие сточные воды; 7 (отделениевзвешенных– подача сточных вод на очистку;веществ),биореактор8 – подача воздуха от компрессора;(биохимическиепроцессы),9 – отвод очищенных сточных вод;тонкослойныйотстойник10 – внутренний рецикл; 11 - отвод осадка(отделениевыносимойбиопленки). За счет постоянной рециркуляции обеспечивалось разбавлениепоступающих сточных вод и выравнивание нагрузки на биоценоз.
По меренеобходимости осадок откачивался на утилизацию.Для оценки влияния неравномерной нагрузки на процесс очистки расходсточных вод изменялся от 1,33 до 8 м3/сут. В рамках проведения исследований втечение 450 дней контролировалась эффективность биологической очисткисточных вод, отслеживались две контрольные точки: вход (поступающие вбиореактор сточные воды); выход (очищенные сточные воды после вторичногоотстойника). Колебания объема и состава сточных вод носили естественныйхарактер в зависимости от условий их формирования. Результаты работы пилотнойустановки приведены на рисунке 6.Оценена взаимосвязь между расходом поступающих сточных вод исодержанием ХПК, БПК5 и азота аммонийного в очищенной сточной воде.Установлено, что колебания продолжительности контакт в биореакторе в пределахот 5 до 32 часов, показателей ХПК (в интервале 70-220 мгО/л), БПК5 (в интервале30-100 мгО2/л) и азота аммонийного (в интервале 8-20 мг/л) не оказываютсущественного влияния на качество очищенной воды.
Пиковым повышениямрасхода не соответствует аналогичная изменчивость состава очищенных сточныхвод, также не выявлено влияние между повышенными расходами сточных вод ивыносом биопленки из вторичного отстойника. Отмечено, что работа контактногобиореактора с петельной загрузкой при изменении нагрузки на ил по БПК5 от 110до 460 г/(кг·сут) не сопровождается снижением эффективности очистки. Все это14Рисунок 6 – Эффективность очистки сточных вод на пилотной установкесвидетельствует о технологической стабильности биоценоза при изменяющейсягидравлической и массовой нагрузках.В четвертой главе приведены рекомендации по применению разработаннойпетельной загрузки в контактных биореакторах.На рисунке 7 приведены разработанные кассеты биозагрузки.15Загрузка для биофильтров выполняется изпетельного материала и размещается на каркасе изполимерных труб с приданием загрузочномуматериалу формы тора с наружным диаметром 970мм.
В биофильтрах элементы загрузки жесткозакрепляются в горловине один над другим ва)фильтровальном пространстве перпендикулярноорошаемому потоку. Кольца биозагрузки незатоплены, работа сооружений схожа с орошаемымбиофильтром.Кассета для биореактора представляет собойвертикально ориентированные сблокированныеединичные элементы петельной загрузки нагоризонтально расположенных полипропиленовыхтрубах. Кассеты монтируются над аэраторами изаглублены под уровень жидкости. Междуб)Рисунок 7 – Конструкции отдельнымиэлементамиикассетамикассет биозагрузки:обеспечиваются технологические расстояния дляа – ярусной загрузки дляэффективного массообмена.биофильтров; б – кассетаДля проектирования контактных биореакторовдля биореакторас использованием петельной загрузки, необходимопользоваться технологическими параметрами загрузки, приведенными в таблице 1.Исходя из окислительной мощности одного элемента загрузки, определяетсятребуемое количество единичных элементов.
Затем с учетом рекомендаций поразмещению кассет, требуемой продолжительности контакта сточных вод сбиопленкой и допустимой нагрузки на биоценоз определяется объем реактора. Наоснове полученных данных проектируется емкость с оптимальными размерами,определяется длина аэрационных элементов и требуемый расход воздуха дляаэрации.Таблица 1Технологические параметры петельной загрузкиПараметрВес биозагрузки без биомассы (помокрому взвешиванию)Вес биозагрузки с биомассой (помокрому взвешиванию)1 м3 загрузкивеличинаед. изм.1 элемент загрузкивеличина ед. изм.76,7кг/м30,92кг326,7кг/м33,92кг16Удельный вес биомассы (по мокромувзвешиванию)Удельный вес биомассы (по сухомувеществу)Скорость окисления (1 м3 биозагрузки)Скоростьнитрификацииденитрификации (1 м3 биозагрузки)иСкорость окисления (1 м3 биореактора)Скоростьнитрификацииденитрификации (1 м3 биореактора)и250кг/м33кг9,5кг/м30,114кг85195201225,558,563,6г БПК5/чг ХПК /чг N-NH4/чг N-NO3/чг БПК5/чг ХПК /чг N-NH4/чг N-NO3/ч--При проектировании биофильтров с петельной загрузкой определяетсятребуемое количество элементов загрузки с учетом необходимой окислительноймощности сооружений.
Удельная поверхность одного элемента загрузки длябиофильтров составляет 46,5 м2, что соответствует 2860 м2/м3.В пятой главе представлено внедрение и опыт эксплуатации контактныхбиореакторов с использованием петельной загрузки в составе очистныхсооружений.По результатам исследований были внесены изменения в конструкцииочистных сооружений в части блока биологической очистки, заменена ершоваязагрузка,обладающаяэксплуатационнымисложностями(коррозияметаллического сердечника, выпадение полипропиленовых лесок и нитей). Новаябиозагрузка внедрена на двух типах очистных сооружений:• для частных домовладений производительностью от 0,6 до 3 м3/сутки:состоит из отстойника и контактного биореактора (капельного биофильтра) сполимерной петельной загрузкой;• для малых объектов и населенных пунктов производительностью от 4 до3200 м /сутки: технологическая схема приведена на рисунке 8.Рисунок 8 – Технологическая схема КОС с контактным биореактором:1,2 – подача и отвод сточных вод; 3,4 – внутренняя рециркуляция; 5 – отводосадка; 6 – сооружения механической очистки; 7 – приемная камера;8 – биореактор с петельной загрузкой; 9 – тонкослойный отстойник; 10 – камера17очищенных сточных вод; 11 – воздуходувка; 12 – нормально-закрытый клапан;13 – емкость с коагулянтом; 14 – гидравлическая система сбора осадкаПоступающие сточные воды при необходимости проходят предварительнуюмеханическую очистку и поступают в приемную камеру, оборудованную системойпериодической аэрации, регулируемой блоком управления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
