Диссертация (1141490), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Показатели высокогокачества очистки10качестваХотя 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.73Выводы по главе 21. Разработан новый тип носителя биомассы в виде многоуровневойпетельнойзагрузкиизпорошково-волокнистыхполимерныхматериалов,обладающий по сравнению с ершовой загрузкой повышенной удельнойповерхностью и более развитой структурой поверхности, препятствующейзаиливанию материала.2.
Разработанаопытнаяустановкадляпроведенияисследованийхарактеристик загрузочных материалов и определения эффективности очисткисточных вод.3. Установлено, что формирование устойчивого количества биомассы набиозагрузках завершается к 20 суткам, после чего вес биопленки изменяетсянезначительно. Вес биомассы, отнесенный к единице объема петельной загрузки,в среднем в 5,15 раза превышал этот показатель для ершовой, принятой в качествеаналога. Так 1 м3 загрузки может накопить около 250 кг биомассы по мокромувзвешиванию, что соответствует 9,5 кг по сухому веществу.4. Отмечена повышенная адгезия биоценоза в биопленке с петельнойзагрузкой.Структураповерхностипредлагаемойзагрузкиспособствуетмногоуровневому росту биопленки благодаря наличию петель на внешнем слое иформированию фрактальных мостиков из микроорганизмов внутри петель.74ГЛАВА 3.
ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ КОНТАКТНОГО БИОРЕАКТОРАВ НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ3.1. Исследование кинетики окисления органических веществОдной из основных задач данной работы являлось изучение и повышениеэффективности стадии биологической очистки сточных вод, которая определяетсяокислительной мощностью биореакторов или аэротенков. Для описания кинетикиокисления органических веществ биопленкой петельной и ершовой биозагрузкипроведены экспериментальные исследования на стенде, описанном в п.
2.2 ипредставленном на рисунке 2.10.Передначаломэкспериментанасосыполностьюсменилиобъембиореакторов сточными водами из приемной камеры очистных сооружений,после чего были выключены. Смена объемов реакторов необходима дляобеспечения присутствия микроэлементов сточной воды внутри биореакторов сзагрузками для успешного дальнейшего развития биоценоза. После выключениянасосов в каждый из биореакторов для увеличения нагрузки по органическимвеществам и описания кинетики их окисления было добавлено по 400 г пептона,предварительно замоченного в воде за два часа до начала эксперимента.Объем очищаемых сточных вод Vw , м3, определялся по формуле:Vw = Wr – Vˊm,где(3.1)Wr – объем биореактора, м3;V'm – объем загрузки за вычетом полостей, м3.Основные рабочие характеристики биореактора приведены в таблице 3.1.75Таблица 3.1Характеристики биореакторовПараметрПетельная загрузкаЕршовая загрузкаОбъем биореактора Wr, л880880Объем загрузки Vm, л60,4282,6Объем загрузки за вычетом полостей V'm, л38,3188,6Объем очищаемых сточных вод Vw, л841,7691,4Вес биомассы на загрузке при мокромвзвешивании Mbw, кг15,1313,8605,3552,0Вес биомассы на загрузкепо сухому веществу Mbd, гДля оценки изменения массового содержания органических веществ в ходеэксперимента определены массы М, г, по формуле:М=C·Vw/1000,где(3.2)C – БПК или ХПК, гО2/м3 или гО/м3;Vw – объем очищаемых сточных вод, м3.В ходе эксперимента определялось количество органических веществ поБПК5 и ХПК для 18 проб (далее – члены ряда), со следующими индексами:1 – первый член ряда (начальное значение);i – член ряда, рассматриваемый в данный временной промежуток;(i-1) – член ряда, предшествующий i-му, в данный временной промежуток.Величины окисленных органические вещества ΔС, мг/л, и ΔМ, г,определялись по формулам:ДоляокисленныхΔС = Ci-1 – Ci,(3.3)ΔМ = Mi-1 – Mi,(3.4)органическихвеществ(эффективностьочистки)определялась по формуле:Э=C1 - Ci.C1(3.5)76Для 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) )(3.6)r B,i =M i-1 - M iM bw × (ti - ti-1) ) ,(3.7)где ti, ti-1 – продолжительность от начала эксперимента соответственно для i-го и(i-1)-го членов ряда, ч.Данные эксперимента приведены в приложениях 3 и 4.Для оценки окисления органических веществ единицей объема загрузки (м3)и веса биомассы (кг) по формулам (3.6) - (3.7) рассчитаны скорости окислениязагрязняющих веществ по БПК и ХПК для петельной и ершовой загрузок(рисунки 3.1-3.2).
Величины скоростей окисления для загрузок в пересчете наединицу веса биомассы отличаются несущественно, что свидетельствует оформировании на загрузках схожего биоценоза. Однако в пересчете на единицуобъема загрузки скорость у петельной загрузки значительно выше. Это можетобъясняться неэффективным массообменном в теле ершовой загрузки и еезаиливанием, как следствие, часть биомассы работает малоэффективно.77Рисунок 3.1 – Скорость окисления загрязняющих веществ по БПК и ХПК (впересчете на 1кг биомассы)Рисунок 3.2 –Скорость окисления загрязняющих веществ по БПК и ХПК (впересчете на 1м3 загрузки)78Уравнение кинетики для реакций 1-го порядка имеет следующий вид:Y = a•exp(b•t),(3.8)где Y – значение БПК5 или ХПК для времени t, мгО2/л (мгО/л); а – начальноезначение БПК5 или ХПК, мгО2/л (мгО/л); b – константа скорости, ч-1; t – время, ч.Преобразовав уравнение (3.8) для исследованных процессов окисленияорганических веществ по БПК и ХПК, получим:для петельной загрузки:БПКt = 280,1•e-0,18t ,(3.9)ХПКt = 459,9•e-0,18t ,(3.10)для ершовой загрузки:ПоуравнениямБПКt = 271,3•e-0,16t ,(3.11)ХПКt = 448,4•e-0,15t ,(3.12)(3.9)-(3.12)видим,чтоконстантыскоростии,соответственно, скорости окисления по БПК и ХПК для петельной загрузки выше.Константы скорости по ХПК и БПК примерно равны, что свидетельствует оналичии в сточных водах легкоокисляемого субстрата.Скорость окисления снижается по мере уменьшения величины ХПК и БПК5.Для разницы начального и конечного значения ХПК и БПК5 и определенысредние значения скоростей окисления единицей объема загрузки и весабиомассы (таблица 3.2).
Петельная загрузка позволяет накопить идентичнуюбиомассу при занимаемом меньшем объеме, что улучшает массообмен игидродинамику внутри реактора.79Таблица 3.2Удельные скорости окисления органических веществ по ХПК и БПК5ПетельнаязагрузкаЕршоваязагрузкаЭффективность очистки по БПК5, %98,896,5Эффективность очистки по ХПК, %98,695,9Константа скорости по БПК5, ч-10,180,16Константа скорости по ХПК, ч-10,180,15Скорость окисления 1 м3 загрузки, г БПК5/(м3·ч)26,5…542,1 *2187,1…88,8 *36,7Скорость окисления 1 м3 загрузки, г ХПК /(м3·ч)44,6…851,5 *356,513,9…151,9 *60,6Скорость окисления 1 кг биомассы, г БПК5/(кг·ч)0,11…2,16 *0,870,15…1,82 *0,75Скорость окисления 1 кг биомассы, г ХПК /(кг·ч)0,18…3,34 *1,420,29…3,11 *1,24ПараметрПримечание *: над чертой указаны пределы изменения от минимального до максимального, подчертой – среднее значение3.2.
Исследование влияния неравномерности нагрузки на биоценозОсобенностью малых очистных сооружений в частном секторе являетсявысокая неравномерность поступления сточных вод на очистку и пиковые сбросызагрязняющих веществ. При разработке комплексов биологической очисткиважно учитывать эти факторы и обеспечивать требуемые технологическиерешения и биоценоз, стабильный при непостоянных нагрузках.Дляоценкивлияниянеравномерностипоступленияорганическихзагрязнителей в контактных биореакторах с петельной загрузкой на биоценозбиопленки проведены исследования на пилотной установке в натурных условиях.Пилотнаяустановкаочисткисточныхвод(рисунок3.3)включаласледующие технологические узлы:• приемный резервуар для сглаживания пиковых поступлений сточных вод;• первичный отстойник рабочим объемом 1,5 м3;80• реактор с петельной загрузкой (8 элементов, общий объем Vm = 96,6 л)рабочим объемом Vr=1,8 м3;• тонкослойный вторичный отстойник рабочим объемом 1,7 м3.Рисунок 3.3 – Схема пилотной установки: 1 - приемная камера, 2 - первичныйотстойник, 3 - биореактор с петельной загрузкой, 4 - система аэрации, 5 вторичный отстойник с тонкослойными модулями, 6 - поступающие сточныеводы, 7 - подача сточных вод на очистку, 8 - подача воздуха от компрессора, 9 отвод очищенных сточных вод, 10 - внутренний рецикл, 11 - отвод осадкаПоступающие сточные воды от насосной станции усреднялись в приемнойкамере, откуда насосом равномерно подавались на очистку.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
