авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Биологическая очистка высококонцентрированных сточных вод спиртовых заводов

-- [ Страница 2 ] --
 Экспериментальная установка-3
Рис.1. Экспериментальная установка двухступенчатой биологической очистки сточных вод
1 – емкость для исходной воды, 2 – аэротенк I ступени, 3, 5 – вторичные отстойники, 4 – аэротенк II ступени, 6 – емкость для очищенной воды, 7 – многоканальный насос – дозатор, 8 – выпуски избыточного активного ила, 9 – компрессорная установка для подачи воздуха

В процессе исследований проводился микроскопический контроль состояния биоценоза активного ила. Очищенная вода сбрасывалась через выпуск. В ходе исследований период аэрации в аэротенках I и II ступеней изменялся от 17,3 до 27,4 часов, при изменении объемов аэротенков - от 8,6 до 13,6 л соответственно. Расход сточных вод оставался неизменным – 12 л/сут.

В сточной воде спиртзавода из соединений азота содержится только азот органических соединений. Аммонийный азот и фосфор отсутствуют. С целью создания необходимых условий для процессов ассимиляции, прироста биомассы, в сточную воду в течение эксперимента добавлялись биогенные элементы в виде минеральных солей: аммоний хлористый в концентрации (по азоту) до 148 мг/л и натрий фосфорнокислый однозамещенный в концентрации (по фосфору) до 30 мг/л.

Качественные характеристики поступающей на очистку воды по среднемесячным данным за период исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1

Качественные характеристики поступающей на установку воды

Месяц Показатели состава исходной воды, мг/л
ХПК БПКполн Азот нитритов Азот нитратов Азот органический Азот аммонийный* рН Взвешенные вещества Фосфор*
август 10803 4769 0,011 2,921 206 133,6 6,87 107 26
сентябрь 8505 4926 0,005 1,862 199 142,9 6,98 128 27
октябрь 10062 5047 0,002 1,433 192 122,5 7,01 167 22
ноябрь 9462 5012 0,001 1,437 205 147,9 6,51 152 30
декабрь 9846 5256 0,003 1,972 208 75,2 6,20 138 17
январь 10236 5087 0,002 2,554 211 129,0 7,37 147 15
февраль 8974 4625 0,003 2,144 204 101,0 6,84 158 21
март 9058 5182 0,017 2,432 209 112,7 6,87 146 17
апрель 10308 5051 0,018 1,968 214 124,2 6,98 152 26
май 8945 5367 0,010 2,373 208 117,6 7,01 164 22
июнь 10175 5391 0,020 2,960 216 114,4 6,51 214 30
июль 9439 4513 0,020 3,240 212 128,0 7,20 208 19
август 8111 5472 0,020 2,395 215 102,7 7,31 184 26
сентябрь 8859 5381 0,007 1,312 205 120,7 7,25 110 17
октябрь 9138 5260 0,019 0,879 207 115,8 6,74 127 21
ноябрь 9514 4952 0,014 1,192 201 125,0 7,00 101 15

(*) – после добавления в обрабатываемую воду

По данным таблицы построены графики динамики варьирования показателей качества сточных вод, поступающих на очистные сооружения за период проведения исследований (рис.2).

Рис. 2 показывает, что среднемесячная концентрация органического загрязнения по ХПК варьировала в пределах 8200 - 10800 мг/л, по БПКполн - 4500 – 5400 мг/л. Соотношение БПКполн к ХПК изменялось от 44% до 68% и в среднем составляло 54%, что и позволило для очистки данного вида сточных вод применить биологический метод.

 Динамика изменения-4
Рис. 2. Динамика изменения среднемесячных значений показателей БПКполн и ХПК

В разделе 3.3 представлены обобщенные данные по результатам исследований процесса очистки производственных сточных вод, эффективности очистки, найдены кинетические константы и коэффициенты. Доза ила в аэротенке I ступени поддерживалась на уровне 4–5 г/л, на II ступени - 2–2,8 г/л. Результаты работы установки за весь период испытаний по динамике снижения органического загрязнения по ХПК и БПКполн представлены на рис. 3 и 4.

Рис. 3. Снижение показателя ХПК за период испытаний

Оценка работы установки показала высокую эффективность очистки от органических загрязнений по ХПК и БПКполн в условиях стабильной работы системы в целом. При очистке производственного стока спиртзавода до БПКполн 15 мг/л, эффективность удаления органических загрязнений составляла в аэротенке по ХПК – 69 и 93%, по БПКполн 88 и 96%, по ступеням соответственно. Суммарный эффект очистки по соединениям азота составил 92%.

Рис. 4. Снижение показателя БПКполн за период испытаний

По полученным экспериментальным данным графоаналитическим методом найдена взаимосвязь БПКполн и ХПК для очищенной воды каждой ступени аэротенка (рис. 5, 6).

 Зависимость БПКполн от ХПК для I-7
Рис. 5. Зависимость БПКполн от ХПК для I ступени по ступеням очистки
 Зависимость БПКполн от ХПК для II-8
Рис. 6. Зависимость БПКполн от ХПК для II ступени по ступеням очистки

Остаточная предельная концентрация органических загрязнений на I ступени по ХПК составляет 1700 мг/л, на II ступени – 192 мг/л при БПКполн – до 20 мг/л. На второй ступени аэротенка процесс очистки от органических загрязнений идет глубже, происходит окисление консервативных и трудноокисляемых веществ.

В результате процесса аммонификации, органический азот переходит в азот аммонийный, который в процессе нитрификации трансформируется в азот нитритов и нитратов и используется в процессах ассимиляции на прирост биомассы. Выполненный материальный баланс по азотсодержащим веществам показывает, что при очистке сточных вод в двухступенчатом аэротенке со сточной водой поступало азота 3,96 г/сут, с очищенной водой выходило 0,36 г/сут и тогда 3,3 г/сут использовалось в процессе ассимиляции, потреблялось на прирост активного ила. При этом в сутки удалялось органических загрязнений по БПК 61,2 г. Следовательно, на 100 мг снятого БПК требуется 5,4 мг азота, включая органической азот, присутствующий в исходной сточной воде.

Материальный баланс по соединениям фосфора показывает, что при очистке сточных вод в сутки поступало 336 мг фосфора, а 312 мг/сут использовалось на прирост активного ила, то есть на 100 мг снятого БПК потреблялось 0,5 мг фосфора.

В результате проведенных исследований для аэротенков I и II ступеней получены зависимости окислительной мощности и удельной скорости окисления от концентрации загрязнений в очищенной воде (рис.7-9). С увеличением концентрации органических загрязнений, окислительная мощность возрастает и на первой ступени по БПКполн достигает значений 5600 г/м3*сут, на второй ступени – 2500 г/м3*сут. Наличие промежуточного отстойника на первой ступени позволяет повысить окислительную мощность аэротенка (его производительность) за счет увеличения дозы активного ила (на первой ступени до 5 г/л) и изменений условий селекции микроорганизмов.

 Зависимость окислительной-9
Рис. 7. Зависимость окислительной мощности по ХПК и БПКполн от качества очистки на I ступени
 Зависимость окислительной-10
Рис. 8. Зависимость окислительной мощности по ХПК и БПКполн от качества очистки на II ступени

При высокой концентрации субстрата скорость реакции максимальна, становится постоянной и не зависящей от концентрации субстрата. В этом случае реакция целиком определяется концентрацией фермента (т.е. концентрацией активного ила).

Зависимость удельной скорости окисления от концентрации загрязнений в очищенной воде может быть описана уравнением кинетики ферментативных реакций (уравнение (2)). Значения кинетических констант определены графоаналитическим методом двойных обратных величин (рис. 10, 11).

Рис. 9. Зависимость удельной скорости окисления в аэротенках от концентрации органических веществ в очищенной воде

Получено, что скорость процесса возрастает с увеличением концентрации субстрата. В связи с этим при полной биологической очистке, когда в сооружении поддерживается низкая концентрация субстрата, нельзя достичь высоких скоростей окисления. Деление процесса на ступени позволяет увеличить производительность процесса за счет перераспределения скоростей по ступеням.

Максимальная удельная скорость окисления (Vmax) по БПКполн в аэротенке I ступени составляет 59,5 мг/г*час, а в аэротенке II ступени - 32,3 мг/г*час. Тем самым на первой ступени аэротенка осуществляется неполная очистка с высокой концентрацией органических загрязнений по БПК, обеспечивающей максимальную скорость биохимической реакции, а на второй ступени - полное окисление оставшейся части органических веществ.

Наличие вторичного отстойника на первой ступени приводит к существенному снижению величины константы Кm. Константа Кm для аэротенка I ступени составляет 280 мг/л, для аэротенка II ступени - 15,5 мг/л. Поскольку константа Km характеризует селективность фермента по отношению к субстрату, можно сделать вывод, что на первой ступени селективность фермента меньше, чем на второй, что и приводит к увеличению глубины очистки от трудноокисляемых органических веществ по ХПК.

 График двойных обратных величин-12
Рис. 10. График двойных обратных величин зависимости уд. скорости окисления (по БПКполн) от качества очищенной воды в аэротенке I ступени
 График двойных обратных величин-13
Рис. 11. График двойных обратных величин зависимости уд. скорости окисления (по БПКполн) от качества очищенной воды в аэротенке II ступени

Найденные кинетические константы позволяют произвести расчет аэротенков для любой заданной степени очистки и тем самым оптимизировать двухступенчатую схему и обоснованно выявить рациональные соотношения ступеней с определенной степенью очистки на первой ступени и заданной - на второй.

Активный ил из обеих ступеней характеризуется хорошими седиментационными свойствами, так как иловый индекс в широком диапазоне нагрузок на превышал 140 см3/г. На II ступени очистки седиментационные свойства активного ила лучше, иловый индекс не превышал 100 см3/г, оптимальная нагрузка на II ступени составляла 350-400 мгБПК/(г*сут). Оптимальная нагрузка на ил на I ступени (при величине илового индекса до 110 см3/г) – 900-1050 мгБПК/(г*сут).

На рис. 12 представлена зависимость окислительной мощности и удельной скорости окисления от дозы активного ила в аэротенке.

При возрастании концентрации активного ила наблюдается увеличение окислительной мощности аэротенка. В то же время с увеличением концентрации активного ила снижается удельная скорость окисления.

Снижение активности ила объясняется Иерусалимским Н.Д. и Скирдовым И.В. выделением продуктов метаболизма, ингибирующих процесс биохимического окисления. Найденный графоаналитическим путем коэффициент ингибирования продуктами метаболизма активного ила по ступеням очистки составляет 0,41 и 1,42.

Рис. 12. Зависимость окислительной мощности и удельной скорости окисления от дозы активного ила

Таким образом, проведенные экспериментальные исследования подтвердили перспективность двухступенчатых аэротенков для очистки высококонцентрированных сточных вод спиртовых производств. При этом реализуется очистка стоков как до нормативов сброса в горколлектор, так и до показателей полной биологической очистки, до БПКполн 15 мг/л.

В разделе 3.4 приведены данные гидробиологических и микробиологических исследований активного ила в аэротенках I и II ступеней. Выявлено, что активный ил из аэротенка II ступени характеризуется большим видовым разнообразием микроорганизмов по сравнению с активным илом из I ступени. В первую очередь, это связано с концентрацией поступающих органических загрязнений и высокими нагрузками на ил на I ступени очистки.

Глава 4. «Расчет очистных сооружений и технико экономическая оценка технологии».

Раздел 4.1 посвящен выбору исходных данных для расчета и оптимизации схемы. Для этого по экспериментальным данным выполнен статистический анализ показателей сточной воды, поступающей на очистку. Полученные на основании статистического анализа качественные показатели состава сточной воды ОАО «Астраханский спиртзавод» по диктующим ингредиентам представлены в таблице 2.

Таблица 2

Показатели качества сточных вод ОАО «Астраханский спиртзавод»

Показатели Концентрация, мг/л
среднестатистическая при обеспеченности 90%
ХПК 9465 11000
БПКполн 5100 6000
Органический азот 207 230
Взвешенные вещества 150 200
БПКполн /ХПК 0,54 0,55
рН 6,9

В разделе 4.2 представлен расчет оптимального технологического режима двухступенчатой схемы биологической очистки производственных сточных вод спиртзавода.

Цель оптимизации процесса биологической очистки в аэротенке состоит в том, чтобы при известных характеристиках стоков и заданных ограничениях на качество очищенной воды определить значения технологических параметров, при которых сумма объемов (или время обработки) аэротенка и вторичного отстойника будет минимальной.

На первом этапе графоаналитическим путем определена оптимальная доза активного ила по ступеням аэротенка, при которой будет достигаться минимальное суммарное время обработки воды в аэротенке и отстойнике. При расчете концентрация органических загрязнений по БПКполн в исходном стоке принята 6000 мг/л (S0) (табл. 2), в очищенной воде после первой ступени – 500 мг/л, после второй ступени – 15 мг/л. Скорость окисления и окислительная мощность аэротенка в данном случае определялась для каждого значения дозы ила при их варьировании. Гидравлическая нагрузка на илоотделители qms при разных дозах активного ила и илового индекса определена через безразмерный параметр aiIi по таблице 45 СНиП 2.04.03-85.

Полученные данные представлены графически зависимостью величины суммарного объема аэротенка и вторичного отстойника от дозы активного ила (рис. 13, 14).

Рис. 13. Зависимость суммарного объема аэротенка и вторичного отстойника от дозы активного ила в аэротенке I ступени


Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.