Динамика осаждения активного ила в аэротенке на синтетические водоросли типа "Ерш"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Динамика осаждения активного ила в аэротенке на синтетические водоросли типа "Ерш"

О.В. Софарова

А.С. Чувашов

Аннотации

Рассмотрены направления увеличения биомассы в аэротанке, а соответственно интенсификации его работы с использованием нейтральных носителей, служащих основой для прикрепления и развития на поверхности этих материалов прикрепленной микрофлоры. Изучено поведение прикрепленной биомассы при использовании синтетических водорослей типа "Ерш". Определены зависимости концентрации прикрепленного и свободноплавающего ила от общей концентрации ила в ячейке, а так же динамика осаждения активного ила на синтетические водоросли.

Библиогр. 5 назв. Ил. 4.

Ключевые слова: биологическая очистка; аэротенк; активный ил; синтетическая загрузка.

THE DYNAMICS OF THE SEDIMENTATION OF ACTIVATED SLUDGE IN AEROTANK ON THE SYNTHETIC ALGAE OF THE "BOTTLE BRUSH" TYPE.

O. Sofarova, A. Chuvashov

National Research Irkutsk State Technical University,

83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

Authors of the article consider ways of biomass growth in aerotank and accordingly intensification of its operation with the use of neutral carrier, which is the basis for fastening and cultivation of attached microflora on the surface of these materials. Authors studied the attached biomass conduct when the synthetic algae of the "Bottle brush" type are used. Authors also determined dependences of concentration of fastened and free-swimming silt from total concentration of silt in a cell, as well as the dynamics of the sedimentation of activated sludge on synthetic algae.

4 figures, 5 sources.

Key words: biological treatment, aerotank, activated sludge, synthetic filling.Одним из направлений интенсификации биологической очистки сточных вод является увеличение дозы активного ила в аэротенке, то есть снижение удельной нагрузки на активный ил. Рабочая доза активного ила повышается путем сокращения объема ила. Достичь значительного повышения концентрации свободноплавающего ила технологически сложно. Увеличение дозы ила приводит, с одной стороны, к ухудшению седиментационной способности ила и повышению выноса иловой взвеси с очищенной водой, а с другой - ухудшению метаболических свойств ила и снижению окислительной мощности аэротенка [1].

Другим направлением повышения дозы ила в аэрационном сооружении является использование нейтральных носителей для образования на них фиксированной микрофлоры. В аэротенке поддерживаются два вида микробиальных культур: свободно плавающая, представляющая собой активный ил в обычном его понимании и прикрепленная к расположенному в иловой смеси носителю. В качестве носителей микрофлоры используются как плавающие, так и фиксировано установленные насадки из различных материалов различной формы, позволяющие поднять дозу ила в аэротенке до 8-10 г/л без ухудшения работы вторичных отстойников. К таким материалам можно отнести пластмассовый шнур (или веревку), устанавливаемый в аэротенке в виде сетей определенного плетения, свободно плавающие губки различной формы с пористостью около 97 % с внутренней и внешней поверхностью, способствующей прикреплению биомассы. В аэрационной зоне этот плавающий материал (плотность его близка к 1) удерживается с помощью проволочных сеток, предотвращающих его вынос в отстойные сооружения. В отечественной практике разработаны сетчатые насадки из синтетических материалов под названием "Поли-Грин" и "Волан" для формирования прикрепленной биомассы в аэротенках АО Экологическая фирма - "Грин Фрог". Диаметр таких элементов составляет 30-35 мм ("Поли-Грин") и 100-110 мм ("Волан") с объемным весом 20-25 кг/м 3 и 14-15 кг/м 3 соответственно. В технической литературе описываются и другие виды насадок и материалов для этих целей [2].

Для стабильного повышения дозы ила в аэротенке устанавливаются носители биомассы с большой поверхностью для обрастания биопленкой, что позволяет повысить эффект биологической очистки за счет увеличения рабочей концентрации активного ила. При использовании дополнительной биомассы ила, размещенной на носителях, очистка осуществляется несколькими различными ценозами ила, подразделяющимися на две основные группы: ценоз активного ила, находящегося во взвешенном состоянии и ценоз биопленки, прикрепленной к носителям. Возраст активного ила на носителях больше чем у ила во взвешенном состоянии, непрерывно удаляемом и обновляемом. Такое сочетание разных возрастов позволяет поддерживать в реакторе высокие скорости окисления, обеспечиваемые молодым илом (возраст 3-4 сут), улучшить нитрифицирующие и седиментационные свойства активного ила (возраст ила более 10-12 сут). Кроме того, прикрепленная биомасса увеличивает общее время пребывания активного ила в системе, что особенно важно для сооружений, очищающих сложноокисляемую органику. Возрастание концентрации ила и общей биомассы приводит к снижению нагрузок на ил а, следовательно, к подавлению нитчатого бактериального вспухания и улучшению качества очистки [3].

Эффективным материалом для носителей биомассы, размещаемых в аэротенках, является ершовая нить из капронового волокна, которая обеспечивает удержание значительного количества биопленки на единицу удельной поверхности. Удельная поверхность адсорбции на ершах составляет 500 м 2/м 3 [4]. При изготовлении носителей следует предусмотреть их защиту от засорения. Если это не обеспечивается, в процессе эксплуатации они быстро засоряются плавающими отбросами, которые загнивают и качество очищенных сточных вод ухудшается. Очистка носителей биомассы промыванием струей воды трудоемкая процедура, а если она предусмотрена непосредственно в аэротенках, это требует их опорожнения. Носители биомассы защищены синтетической рыболовной сетью с малым размером ячеи, что позволяет эксплуатировать носители без периодической очистки от накопившегося мусора [2].

Иммобилизация клеток ила на носителях обычно проходит по типу естественной адгезии, т.е. самопроизвольного прилипания бактериальных клеток к поверхности носителя. Применение носителей биомассы имеет свои ограничения. Так, например, их нельзя использовать при очистке сточных вод с повышенным содержанием нефтепродуктов и жиров (сточные воды нефтеперерабатывающих, маргариновых, молочных заводов и т.п.). Масляные продукты обволакивают материал носителей и, тем самым, быстро выводят их из строя. При неудовлетворительной аммонификации белковых соединений в системе канализации и высоком содержании белка в сточных водах, поступающих на очистку, этот процесс будет обеспечиваться в анаэробных зонах на носителях (их особенно много развивается на ершах), результатом чего будет являться увеличение содержания аммонийного азота в очищенных сточных водах [2].

Наши исследования проводились на физической модели аэротенка. Физическая модель поперечного вертикального сечения аэротенка (модельная ячейка) была выполнена из силикатного полированного стекла и имела размеры: высоту 1,10 м; длину 1,5 м; ширину 0,05 м.

Рис. 1 Физическая модель вертикально-поперечного сечения аэротенка с синтетической загрузкой типа "Ерш": 1 - загрузка типа "Ерш" с прикрепленным биоцинозом; 2 - прибор для измерения интенсивности света ЛЮКС-метр; 3 - мелкопузырчатый аэратор типа "Аквалайн"

Ячейка заполнялась водопроводной водой на высоту 1,0 м и порциями (дробно) вводился активный ил, привезенный с Правобережных КОС г. Иркутска. Количество воздуха, подаваемого компрессором в мелкопузырчатый аэратор, установленный в левом нижнем углу, контролировалось ротатором РМ-0,63ГУЗ и составляло 5,41 м 3/м 2ч.

В модельную ячейку помещались синтетические водоросли типа "Ерш", укрепленные на раме, изготовленной из нержавеющей стали. Водоросли крепились к раме вертикально с шагом 100 мм, чтобы на 1 м 3 объема модельной ячейки приходилось в среднем 50 погонных метров "ершей". В модели аэротенка они размещались на 0,08 м выше дна и на 0,08 м ниже поверхности водно-иловой смеси, что необходимо для движения жидкости в основном циркуляционном контуре. Таким образом, лишь 52 % объема модели аэротенка было занято синтетическими водорослями. Над мелкопузырчатым аэратором ершовая загрузка отсутствовала. Люксметр устанавливали стационарно с координатами: от правой стенки модели 0,72м, от днища модели 0,56 м, и контролировали интенсивность света в контрольном квадрате между вертикальными синтетическими водорослями (рис.1).

Для определения концентрации свободноплавающего (СП) активного ила нами использован оптический метод [5]. Плоская конструкция модельной ячейки позволяла проводить измерения люксметром ТКА-ПКМ интенсивности светового потока проходящего через слой водно-иловой смеси. В точке измерения интенсивности светового потока (в контрольном квадрате) отбиралась водно-иловая смесь и пикнометрическим методом определялась концентрация СП ила в г/л.

Для определения концентрации СП ила в г/л был построен калибровочный график - интенсивность светового потока, лк от концентрации ила, г/л. График необходим для экспресс-определения СП ила по результатам измерения интенсивности светового потока.

При очередном добавлении двух литров концентрированного ила с иловым индексом J=130 см 3/г в модельную ячейку, контролировалась динамика светового потока проходящего через водно-иловую смесь (рис.2, а). С использованием метода калибровочного графика переводили интенсивность освещения в концентрацию СП ила (рис.2, б). Ил, добавленный в модельную ячейку, оседал на синтетических водорослях, распределяясь относительно равномерно на всех вертикальных нитях.

а)б)

Рис. 2. Динамика осаждения активного ила на синтетических водорослях типа "ЕРШ": а- динамика интенсивности светопропускания; б - динамика изменения концентрации

Через равный промежуток времени, примерно 10 мин, значение концентрации СП ила выходило на предельное значение, 0,006 г/л, что составляло примерно 15 % от концентрации СП ила в случае отсутствия синтетических водорослей.

Последующее добавление двухлитровых порций концентрированного ила приводили к повторению описанного процесса, но с уменьшением интенсивности света, проходящего через водно-иловую смесь, что свидетельствовало об увеличении дозы СП ила (рис. 3).

Увеличение общей концентрации ила в модельной ячейке приводит к перераспределению его на прикрепленный и свободноплавающий, но с плавным увеличением концентрации СП.

Рис. 3. Динамика осаждения активного ила на синтетические водоросли при интенсивности мелкопузырчатой аэрации 5,41 м 3/м 2·ч

Зависимость концентрации прикрепленного ила, приходящегося на погонный метр ершей, от общей концентрации ила в ячейке приведена на рис.4. Необходимо отметить, что прирост массы прикрепленного ила на погонный метр ершей, в исследованном интервале концентрации, происходит практически по линейной зависимости с тангенсом угла наклона к оси абсцисс 0,25.

Рис. 4. Зависимость концентрации прилепленного ила на погонном метре синтетических водорослей от общей концентрации ила в модельной ячейке биомасса аэротанк микрофлора

Таким образом, независимо от общей концентрации активного ила в аэротенке, всегда имеется свободноплавающий ил, доза которого зависит от интенсивности аэрации и скорости потоков в основном циркуляционном контуре, омывающем синтетические водоросли по периметру.

Библиографический список

1. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учеб. для вузов. М.: Изд-во АСВ, 2006. 704 с.

2. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.: АКВАРОС, 2003. 512 с.

3. Пат. №94028293/13 (028252) / Н.С. Жмур, О.М. Лапшин. Способ подавления бактериального нитчатого вспухания активного ила; опубл. 27. 07. 94.

4. Куликов Н.И. Интенсификация процессов очистки сточных вод от ксенобиотиков пространственной сукцессия закрепленных микроорганизмов: материалы I Всесоюз. конф. по микробиологии очистки сточных вод. Киев: Наукова думка, 1982. С. 29-31.

5. Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю., Евтеева И.В., Разум А.С. Распределение активного ила в аэротенке с центральным расположением мелкопузырчатого пневматического аэратора // Инженерное оборудование населенных мест и зданий: материалы Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск: Изд-во ГОУ ВПО ИрГТУ, 2009.

Размещено на Allbest.ru