Как вырастить активный ил

Введение. Проблема очистки стоков городов. Методы существующей очистки.

1.1. Введение. Проблема очистки стоков городов. Методы существующей очистки.

Сущность метода заключается в способности микроорганизмов питаться субстратом органи-ческих и неорганических соединений, содержащимся в стоке. Биологические процессы осуществляются в сооружениях биологической очистки, предназна-ченных для удаления растворенных, коллоидных и взвешенных органических веществ. В со-оружениях обеспечивается контакт загрязнений с оптимальным количеством организмов ак-тивного ила, в присутствии соответствующего количества растворенного кислорода, в тече-ние необходимого периода времени. Процесс окисления и минерализации загрязняющих ве-ществ в блоках биологической очистки осуществляется в течение нескольких ча-сов, в то время как в водоемах на это потребовалось бы от 4 до 6 месяцев.

В основе биологической очистки лежат два свойства микроорганизмов: · способность превращать примеси воды в биомассу клеток и внеклеточные продукты; · способность синтезировать биофлокулянты и с их помощью образовывать многоклеточ-ные агрегаты, легко отделяемые от воды.

1.2. Содержание процесса биологической очистки стоков

Очищение сточных вод происходит в результате биологических процессов (биосинтез, био-окисление и биовосстановление примесей воды) и физико — химических процессов (флокуля-ция, адсорбция). Газообразные продукты межклеточного метаболизма (продукты биоокисле-ния и биовосстановления) десорбируются из воды, а нерастворимые в воде продукты и кле-точные агрегаты удаляются отстаиванием. В осадок переходят также взвешенные веще-ства сточной воды, которые с помощью биофлокулянтов включаются в клеточные агре-гаты, а также некоторые сорбированные биомассой примеси

Для функционирования си-стем биоочистки важно поддерживать условия, в которых образуются биологические «реа-генты» – активные микробные ценозы.

₂₂

1.3. Процессы нитрификации и денитрификации.

Для эффективной аэробной биологической очистки загрязненных биоразлагаемыми органиче-скими соединениями производственных сточных вод, либо их смеси с хозяйственно-быто-выми сточными водами, необходимо обеспечивать содержание биогенных элементов не ме-нее 5 мг/л азота и 1 мг/л фосфора па каждые 100 мг/л БПКполн

Концентрация в исходных сточных водах, подаваемых на биологические очистные сооруже-ния, состав-ляет БПК₅ – 370 мг/л. Для эффективной аэробной биологической очистки на 370 мг/л БПК₅ должно приходиться не менее 18,50 (3,70*5) мг/л азота общего и не ме-нее 3,70 (3,70*1) мг/л фосфора. Соотноше-ние БПК : N : Р в поступающих сточных водах позволяет осуществить аэробную биологическую очистку загрязненных сточных вод, так как содержание в поступающих сточных во-дах азота аммонийного – 40,0 мг/л, фосфора фосфатов – 28 мг/л. Расчет показывает, что дополнительного введения биогенных веществ не требуется.

1.4. Преимущества, возникающие при де- и нитрификации.

Помимо совершенствования качества очистки сточных вод, при реализации схем де- и нитри-фикации, обычно удается снизить энергопотери при аэрации (поскольку вместо растворен-ного кислорода для окисления органики в зоне денитрификации используется кислород нит-ритов и нитратов) и снизить объема избыточного ила (из-за улучшения седиментацион-ных свойств). И как следствие, система легче реагирует на залповые сбросы сточ-ных вод с высоким содержанием загрязняющих веществ.

Удаление азота и фосфора биологическим путём

Одними из основных загрязнителей сточных вод являются азот и фосфор, поэтому необходимо создать условия для одновременного их удаления биологическим путем. Для этого необходимо обеспечить чередование аноксидных и оксидных условий в зонах ЛОС, с возрастом активного ила более 25 суток. Необходимо предусматривать 2-х стадийную нитрификацию и денитрификацию, ввиду сложности этих процессов и резко меняющихся концентраций аммонийного азота, нитритов и нитратов, а также лёгкоокисляемой органики в поступающих на очистку сточных водах. Если установка имеет несколько зон очистки с многоконтурной возвратной рециркуляцией активного ила, то: во-первых, хорошо проходит нитрификация, а во-вторых — нитриты с нитратами рано или поздно встретятся с лёгкоокисляемой органикой в условиях дефицита кислорода для прохождения денитрификации. Изъятие фосфора происходит благодаря удалению избыточного активного ила, в котором он накапливается PP-бактериями. В обычном активном иле содержится 1,5-2 % фосфора, а в иле, периодически подвергающимся кислородным и бескислородным условиям, PP-бактериями фосфор накапливается в больших количествах (6-8 %). Избыточный активный ил должен удаляться автоматически из аэробной зоны, так как фосфор, накопленный PP-бактериями в аэробной зоне, попадая в бескислородные условия, переходит в растворенное состояние.

Автоматизация процессов биологической очистки на ЛОС

Под понятием надёжности ЛОС подразумевается стабильность протекающих биологических процессов очистки, которые являются необходимым условием стабильности работы ОС, обеспечивающей требуемые высокие показатели очищенных сточных вод. В противном случае, неочищенные сточные воды, при залповом сбросе, протекут через установку, повредив дренажную систему. Это будет цена «простой и надёжной» очистной установки.

Визуальное определение нарушения биологического процесса (помутнение очищенных сточных вод, вспухание ила и т.п.) требует 2-3-недельной работы на его восстановление. Без автоматизации обслуживающий персонал только будет констатировать нарушение работы системы, и в ручном режиме пытаться исправить положение, а при автоматическом управлении ЛОС система стабильно удерживает все параметры биологического процесса в необходимых пределах.

ЛОС должны быть сконструированы по следующим принципам, и, следовательно, по этим критериям должны быть оценены:

• Обладать достоинствами континуальной и дисконтинуальной систем очистки, но не иметь их недостатков.
• Задерживать и размельчать поступающие со сточными водами грубые нечистоты.
• Наличие системы самоочистки сетки задержания грубых нечистот в приемной камере.
• Обеспечивать приём залпового сброса сточных вод без выноса ила из установки с очищенными сточными водами.
• Система биологической очистки ЛОС должна быть многоступенчатая, с многоконтурной возвратной рециркуляцией активного ила.
• В технологии должна быть заложена минимально двухиловая система.
• Гидравлическая система ЛОС должна обеспечивать выравнивание залповых поступлений сточных вод и многоконтурную возвратную рециркуляцию с интенсивностью, пропорциональной количеству поступающих сточных вод.
• Обеспечивать удаление азота биологическим путём, создавая условия для прохождения двухступенчатого процесса нитрификации-денитрификации.
• Автоматически удалять избыточный активный ил.
• Автоматически поддерживать необходимую концентрацию активного ила в системе с возможностью ее корректировки.
• Иметь автоматизированную систему аэробной стабилизации избыточного активного ила.
• Автоматически переключаться в экономичные режимы работы при изменении количества поступающих на очистку сточных вод с целью экономии электроэнергии, ресурса работы электрооборудования и выравнивания биологического процесса при длительном отсутствии поступления сточных вод. Переключаться в форсажные режимы при поступлении сточных вод в количестве, превышающем расчётное.
• Применять датчики уровня высокой степени надёжности с системой самоочистки.
• Вывод на монитор контроллера основных параметров работы установки с возможностью их корректировки в реакторах (желательно через модемную связь): времени аэрации, перемешивания, отстаивания, откачки очищенных сточных вод.
• Иметь сигнализацию нарушения работы установки в начальной фазе для принятия мер до того, как возникнет аварийная ситуация.
• Возможность ремонта или замены любого узла, без остановки работы очистного сооружения.

Все статьи

пейнлемдюжхх

2. дКЪ СЯЙНПЕМХЪ ОПНЖЕЯЯЮ БНЯЯРЮМНБКЕМХЪ БХДНБНЦН ЯНЯРЮБЮ ЮЙРХБМНЦН ХКЮ ПЕЙНЛЕМДСЕРЯЪ ОНДДЕПФХБЮРЭ ОКНРМНЯРЭ АХНЛЮЯЯШ ЮЙРХБМНЦН ХКЮ Б ПЮАНВЕИ ГНМЕ ЮЩПНРЕМЙЮ МЕ ЛЕМЕЕ 2 Ц/К Х ЙНМЖЕМРПЮЖХЧ ПЮЯРБНПЕММНЦН ЙХЯКНПНДЮ МЕ ЛЕМЕЕ 1,5 ЛЦ/К.

3. дКЪ ЯНГДЮМХЪ СЯКНБХИ ОПХПНЯРЮ АХНЛЮЯЯШ МХРПХТХЖХПСЧЫХУ АЮЙРЕПХИ Б ЙНКХВЕЯРБЮУ, МЕНАУНДХЛШУ ДКЪ ЩТТЕЙРХБМНЦН НЯСЫЕЯРБКЕМХЪ Б ПЮАНВЕИ ГНМЕ ДЕИЯРБСЧЫХУ ЮЩПНРЕМЙНБ ОЕПБНИ ЯРЮДХХ ОПНЖЕЯЯЮ МХРПХТХЙЮЖХХ, ПЕЙНЛЕМДСЕРЯЪ ОНДДЕПФХБЮРЭ БНГПЮЯР ЖХПЙСКХПСЧЫЕЦН Б ЯХЯРЕЛЕ ХКЮ МЕ ЛЕМЕЕ 4 ЯСРНЙ.

4. дКЪ ЯМХФЕМХЪ НПЦЮМХВЕЯЙНИ МЮЦПСГЙХ МЮ ЮЙРХБМШИ ХК Б ОПНЖЕЯЯЕ АХНУХЛХВЕЯЙНИ НВХЯРЙХ ПЕЙНЛЕМДСЕРЯЪ НАЕЯОЕВХРЭ ЩТТЕЙРХБМНЯРЭ ПЮАНРШ ОЕПБХВМШУ НРЯРНИМХЙНБ 5. б ЯБЪГХ Я БШЯНЙХЛ ЯНДЕПФЮМХЕЛ ЯНЕДХМЕМХИ ТНЯТНПЮ Б ЦНПНДЯЙХУ ЯРНВМШУ БНДЮУ ЛСМХЖХОХЪ йХЬХМЩС ПЕЙНЛЕМДСЕРЯЪ:

НАЕЯОЕВХРЭ ЙНМЖЕМРПЮЖХЧ ПЮЯРБНПЕММНЦН ЙХЯКНПНДЮ Б ХКНБНИ ЯЛЕЯХ МЮ БШУНДЕ ХГ ГНМШ ЮЩПЮЖХХ МЕ ЛЕМЕЕ 1,5 ЛЦ/К, ВРНАШ МЕ ЯНГДЮБЮРЭ СЯКНБХЪ ДКЪ БШДЕКЕМХЪ ЮЙЙСЛСКХПНБЮММШУ ЦХДПНАХНМРЮЛХ Б ОПНЖЕЯЯЮУ ЮЩПНАМНЦН ТНЯТНПХКХПНБЮМХЪ ТНЯТЮРНБ НАПЮРМН Б НВХЫЕММСЧ ЯРНВМСЧ ФХДЙНЯРЭ, ЙНРНПНЕ ОПНБНЖХПСЕРЯЪ ДЕТХЖХРНЛ ЙХЯКНПНДЮ;

МЕ ОПНКНМЦХПНБЮРЭ ОЕПХНД НРЯРЮХБЮМХЪ ЮЙРХБМНЦН ХКЮ БН БРНПХВМШУ НРЯРНИМХЙЮУ, ЯКЕДЯРБХЕЛ ЙНРНПНЦН ЪБКЪЧРЯЪ: ЙХЯКНПНДМНЕ ЦНКНДЮМХЕ НЯЕБЬЕЦН ХКЮ БРНПХВМНЕ БШДЕКЕМХЕ ТНЯТЮРНБ + ТНПЯХПНБЮММЮЪ ЦХАЕКЭ АХНЛЮЯЯШ ЙНПНРЙХИ БНГПЮЯР ХКЮ.

Механизм процесса

Для улучшения качества сточных вод используется два метода: аэробная и анаэробная биологическая очистка. В первом случае процесс протекает с помощью кислорода, во втором – без него.

Важно. В каждом очистном сооружении формируется специфический биоценоз (совокупность живых организмов, способных переработать загрязнения)

Механизм очистки зависит от выбранного метода и биоценоза.

Технологическая схема аэробной чистки

Агентом выступает биопленка или активный ил.Это совокупность бактерий, грибов, простейших, представителей микрофауны того или иного рода/группы с заданными характеристиками.

Классическая схема аэробной очистки выглядит так:

1. Сточные воды попадают в анаэробную зону аэротенка-вторичного отстойника. Там они перемешиваются с активным илом.
2. В установку нагнетается кислород, при необходимости вводятся компоненты, способствующие переработке.
3. Происходит два биохимических процесса: окисление органического углерода и нитрификация.
4. Осуществляется один или несколько рециклов: воды снова перемешиваются с активным илом и обогащаются кислородом.
5. Переработанные стоки отстаиваются – происходит гравитационное разделение иловой смеси.
6. Избыточный активный ил поступает на переработку, а часть массы возвращается на исходную позицию.
7. Очищенные воды поступают на доочистку или спускаются в водоем.

Этапы очистки отличаются в разных системах, но суть метода остается той же.

Анаэробной

Этот метод применяется, когда в сточных водах большое количество органических загрязнений, твердых осадков и активного ила. В ходе метаногенеза (так называется процесс анаэробной очистки) загрязнения конвертируются в биогаз, который состоит из метана и углекислого газа.

Технологическая схема классической анаэробной очистки:

• Сточные воды попадают в отсек, где происходит метановое брожение. После взаимодействия анаэробных бактерий с загрязнениями образуется метан, углекислый газ, сероводород. Эти газы утилизируются.

Сброженный осадок поступает в следующий отсек, где происходит обезвоживание ила в центрифуге. Затем очищенная вода спускается в водоем.
Обезвоженный ил поступает в барабанную сушилку. Выделившуюся воду утилизируют.
Сухой ил обеззараживается и становится материалом для компостирования.

Способы и устройства

Биологическая очистка стоков делится на 2 основные разновидности:

1. Естественная. Не используется в качестве основной очистки, а служит скорее дополнительным процессом. В основе естественного преобразования стоков лежит принцип природного удаления или переработки вредных микроорганизмов растительной средой или почвой.
2. Искусственная. Данная разновидность очистки делится на 2 подвида:
   • Аэробная. В аэробных системах применяют бактерии, жизнедеятельность которых возможна только в кислородной среде.
   • Анаэробная. Способ очистки противоположный аэробному – в резервуары помещаются бактерии, для работы которых не требуется избыток кислорода.

При аэробной очистке используются бактерии вместе с небольшим количеством твёрдых неорганических веществ.

Данная смесь получила название «активный ил». Имеет не слишком плотную структуру и тёмно-коричневый цвет.

Последствиями аэробной очистки являются твёрдые вещества, а после анаэробного воздействия остаётся метан.

Важно! Метан, как и очищенные сточные воды, можно использовать в промышленных или сельскохозяйственных целях.

Рассмотрим более подробно каждый из методов биологической очистки сточных вод.

Биофильтры

В современных биофильтрах используется исключительно аэробная среда. В промышленных масштабах биофильтры представляют собой круглые бассейны больших диаметров. Помимо «активного ила» используется дренажный фильтр – слой шлака или гальки, толщиной от 2 до 5 см.

Последовательность очистки сточных вод в биофильтре:

1. Стоки подаются в бассейн под напором и проходят первичную степень очистки – слой дренажа. Крупные частицы загрязняющих веществ остаются в шлаке или гальке, более мелкие – отстаиваются в открытом резервуаре.
2. После прохождения первой степени очистки, в сточные воды добавляют бактерии – аэробы. Биофильтры имеют открытую конструкцию, поэтому начинается реакция поглощения аэробами загрязняющих веществ.
3. После окончания реакции, на поверхности стоков остаётся тонкая плёнка, которую смывают под напором воды. Остаётся только очищенная техническая жидкость.

Биопруды

Биопруды отличаются от биофильтров уникальностью бактериальной среды – в них может использоваться как анаэробная, так и аэробная среда.

После очистки остается природный ил, который можно использовать в качестве удобрения или кормовой базы.

Чаще всего используют пруды-смесители – конструкции, в которых могут одновременно протекать как анаэробные, так и аэробные процессы. При этом процессы не пересекаются и протекают параллельно.

Метатенки

Данные конструкции созданы исключительно для полной переработки осадка, который возникает после процесса жизнедеятельности анаэробных или аэробных бактерий.

В основе конструкции метантенков преобладают 2 формы:

• цилиндрическая.
• прямоугольная.

Принцип действия:

1. По трубопроводу в метантенк поступает осадок.
2. Запускается специальная система подогрева, ускоряющая процесс разложения элементов. Основным элементом системы служит радиатор, через который проходит пар или жидкость.
3. Жиры и белки, находящиеся в осадке, раскладываются на метан и углекислый газ, которые по другому трубопроводу поступают наружу.
4. Вещества, которые не поддаются полной переработке, высушивают и используют в качестве удобрений.

Фильтрационные или дренажные поля

В основе принципа действия данного сооружения – очистка стоков путём пропускания их через дренажный слой. Основное требование для установки дренажного поля – достаточный уровень грунтовых вод, не менее 1.5 м.

Интересно! Фильтрационные поля могут быть различной формы: от классического параллельного расположения траншей, до уникальной «змейки» или «ёлочки».

Все трубы очистной системы располагаются в одном большом котловане дренажного поля – это основное отличие данной конструкции от фильтрующих траншей.

Каждое дренажное поле имеет несколько очистных отсеков:

• В первом происходит грубое разделение стоков и твёрдых загрязняющих веществ.
• Во втором отсеке на частично очищенную жидкость воздействуют анаэробные бактерии.
• В последнем отсеке переработанный бактериями ил оседает на дно и со временем удаляется.

Аэротенки

Аэротенки по своей конструкции и принципу действия очень похожи на биопруды. В них также происходит смешивание бактериальной среды со стоками, но не природным путём, а под действием аэраторных систем, которые нагнетают большое количество кислорода в резервуары.

Аэротенки – это системы с высоким КПД. Для их непрерывной деятельности необходима постоянная работа аэраторной системы.

Среднее количество кислорода в системе не должно находится ниже отметки 0,5 мг/дм³, а показатель 0,2 мг/дм³ уже считается критическим.

Раздельные сооружения

В этих системах аэрация и вторичное отстаивание проходят в двух разных сооружениях, а рециркуляционный ил насосами перекачивается из отстойника в аэротенк.

В обычных системах, называемых вытеснителями, обрабатываемый сток Q и активный ил R вводятся одновременно с верхнего конца длинной стороны аэротенка.

Преимущества данной системы заключаются в том, что она обеспечивает отличное качество воды и способствует прохождению нитрификации. Однако при этом возрастает потребление кислорода в начале аэротенка, поскольку все количество загрязнений вводится в одной точке. Этот недостаток может быть устранен ступенчатой подачей, неправильно называемой ступенчатой аэрацией, при которой обрабатываемый сток рассредоточивается по длине аэрационного коридора, а весь возвратный ил перекачивается в начало аэротенка. В данном случае общая масса ила больше, чем в вытеснителе, при одинаковой концентрации его на выходе. Концентрация ила уменьшается от начала к концу сооружения. Преимущество этого процесса состоит в том, что рециркуляционный ил реаэрируется до того, как он приходит в контакт с обрабатываемым стоком.

Такая система использована фирмой «Дегремон» на ряде крупных станций в различных городах (Женева, Метц, Тур, Монпелье, Лимож и другие), где каждый аэротенк имеет несколько коридоров, расположенных рядом друг с другом, но работающих последовательно.

Эти принципы нашли дальнейшее развитие в процессе так называемой контактной стабилизации и ее производных, в которых отстоенный ил вводится только после достаточной его реактивации. В течение относительно короткого времени контакта активного ила с вводимым стоком органические вещества удаляются либо абсорбцией, либо адсорбцией на хлопке ила (биосорбционный процесс «Инфилко — Дегремон»).

Ступенчатая подача и биосорбция — это процессы со средней нагрузкой на ил.

Полное смещение — третий вариант, при котором в любой точке аэротенка находится в одинаковой пропорции обрабатываемый сток, активный ил и кислород, т. е. обеспечивается одинаковая нагрузка на ил. Эта система имеет наибольшую устойчивость к шоковым нагрузкам по сравнению с системами, описанными выше, но менее благоприятна для нитрификации. Ее трудно осуществить в аэротенках раздельного типа большого объема, в особенности в аэротенках прямоугольной формы, но она хорошо осуществима в совмещенных сооружениях.

Эффективность работы активного ила

Один из показателей эффективности работы активного ила является иловый индекс (ИИ). Иловый индекс – объем (1 мл) активного ила после отстаивания в течение 0,5 часа, отнесенный к 1 грамму сухого вещества. На величину индекса активного ила влияет нагрузка загрязнений по БПК20 на 1 грамм беззольного вещества ила. Считается, что оптимальная величина нагрузки – это такая величина, при которой иловый индекс не превышает 100 см3/г. В зимнее время, а также в районах с суровым климатом, уровень нагрузки должен быть еще ниже. А в летнее время нагрузка наоборот может увеличиваться. В том случае, если иловый индекс превышает 100 см3/г, активный ил начинает занимать слишком большой объем, и теряет свою хлопьевидную структуру. Кроме того, он становится легким, и плохо оседает. А это в свою очередь способствует тому, что активный ил покидает пределы вторичных отстойников и засоряет систему очистки стоков.

Чтобы в аэротенке непрерывно протекал процесс биохимической очистки, в систему должен все время подаваться циркуляционный активный ил. Для этого ил, осажденный во вторичном отстойнике, перекачивается обратно в аэротенк. При этом объем активного ила, который удаляется из вторичного отстойника, должен примерно соответствовать 30-50% объема стоков. Величина удаляемого ила зависит от содержания сухого вещества во всем объеме стоков.

Постоянному образованию активного ила способствуют взвешенные, коллоидные и растворённые вещества. Также скорость прироста активного ила зависит от полноты окислительного процесса. А на окислительный процесс влияют продолжительность аэрации, концентрация активного ила, интенсивности снабжения стоков кислородом, температуры и т.д.

Для производственных стоков количество излишнего активного ила определяется по формуле

U=(Хн.в.-а-Хо.в.+b)/Кп где U – искомая величина избыточного ила, мг/л; Xн.в. – ХПК неочищенных вод; Хо.в. – ХПК очищенных вод; а — БПКполн. неочищенных вод; b — БПКполн. очищенных вод; Кп – ХПК активного ила (1 – 1,2 мг/л).

Зачастую активный ил выращивают непосредственно в аэротенке в теплое время года. Делают это так. В течение 2-3 дней через аэротенк пропускают воду, которая была очищена в первичном отстойнике. При этом в аэротенк подается 40-50% расчетного количества воды. Там она подвергается аэрации и соединяется с мелкими хлопьями коагулируемой суспензии, задержанными во вторичном отстойнике. После этого прекращается подача воды в аэротенк, но его содержимое не прекращает аэрироваться. В результате этого процесса происходит рост и развитие микроорганизмов, и наращивание массы ила. Чтобы микроорганизмы могли нормально питаться и развиваться, каждый день в аэротенк в течение двух-трех часов подается осветленная сточная вода.

Процесс образования и укрупнения хлопьев постоянно контролируется. Специалисты следят за исчезновением в иле аммонийного азота, а также за появлением нитратов и растворимого кислорода. Регулярно производится забор воды из аэротенка, после чего она отстаивается в течение 30 минут, и определяют объем осевшего ила. Эксплуатацию аэротенка можно начинать тогда, когда объем осевшего на дно ила составит 25-30% от объема набранной смеси, а также когда он (ил) будет иметь форму хлопьев и быстро осаждаться. Нагрузка аэротенка должна увеличиваться постепенно, и не превышать расчетную величину.

Если процесс запуска аэротенка сопровождается благоприятными условиями, то он может быть закончен в течение 1 месяца. Чтобы ускорить данный процесс, можно использовать активный ил с действующих аэротенков, или же с прудов или рек, которые не загрязнены нефтепродуктами. Если в аэротенк будет загружаться речной или прудовой ил, то его необходимо будет очистить от тяжелых минеральных примесей. Для этого ил взбалтывают в воде, отстаивают в течение 5-10 минут, а затем подают его в аэротенк, где его аэрируют без добавления стоков в течение 12 часов. Затем в аэротенк можно подавать стоки в небольших количествах. Постепенно величину подачи сточных вод увеличивают до расчетной величины. В большинстве городских канализационных систем достаточной концентрацией активного ила считается концентрация 1,5-2,5 г/л.

Принцип

Биологическая обработка с искусственной подачей кислорода

Принцип заключается в разложении органического вещества (в виде суспензии или растворенного в сточных водах) в основном бактериями (включая нитчатые бактерии ), которые сами будут съедены микроорганизмами ( простейшие , в основном инфузории , частично ответственные за флокуляцию и источник прогрессивного осветления воды).

Постоянное перемешивание среды обеспечивает лучший доступ бактерий к частицам и значительную аэрацию, необходимую для устойчивости системы биоразложения (таким образом можно обрабатывать только биоразлагаемые загрязнения). После этого происходит отстаивание, из которого богатый бактериями ил возвращается в аэротенк.

«Нитчатые бактерии связывают хлопья вместе и увеличивают соотношение поверхность / объем, что способствует флотации. Следовательно, оседающая способность хлопьев ниже. Это явление, называемое «набуханием», также вызывает образование коричневой пены. » . Когда эти пены присутствуют в меньшем количестве или отсутствуют, бактериальные хлопья меньше и мутность выше.

Процесс активного ила преследует четыре цели:

• устранить углеродное загрязнение (органические вещества);
• устранить часть загрязнения азотом;
• зафиксировать фосфор в слитом материале;
• стабилизировать ил (процесс, известный как «длительная аэрация» или «  аэробное сбраживание  »).

Способы очистки сточных вод

Существует два основных метода очищения бытовых и промышленных стоков – естественный и искусственный. Незначительные объемы жидкости могут очищаться в природных условиях, но в настоящее время большое количество загрязненных вод требует дополнительной обработки. Обычно применяется целый комплекс искусственных способов, а естественное очищение используется в качестве дополнения. Распространенные методы очистки стоков:

• Механический. На этом этапе применяются фильтры и отстаивание воды. Для этого используют специальные решетки, сита и уловители. После первичного очищения жидкость направляется в отстойник, где через некоторое время неорганические вещества выпадают в осадок. Во всех современных системах вода проходит такую стадию очистки, но ее недостаточно для полного удаления всех загрязнений. Химические и биологические компоненты не могут быть устранены таким способом.
• Химический. Он подразумевает применение специальных реагентов, которые реагируют с веществами в составе воды и приводят к выпадению нерастворимого осадка. В результате удается практически полностью избавиться от твердых частичек, а содержание органики снижается незначительным образом.
• Физико-химический. Это комбинация двух предыдущих методов, которая позволяет воздействовать на все типы загрязнений. Чаще всего применяют коагуляцию, экстракцию и электролиз.
• Биологический. Для этого метода нужны микроорганизмы, которые естественным образом очищают воду от органических примесей в процессе своей жизнедеятельности.

Станция для биологического очищенияИсточник kvadrat.ru

Сводные элементы дизайна

Осветлитель

Данные по сточным водам

• Объем производства на эквивалентного жителя (экв / ч): примерно 150 л / день во Франции (для сравнения, в США и Канаде он составляет более 400 л / день)
• Органическая нагрузка на EQH: примерно от 45 до 60  г на БПК5 / сут во Франции. Значение, используемое во Франции, составляет 60  г / сут БПК5 на 1 экв / ч, это значение установлено статьей R.2224-6 Свода местных властей. С юридической точки зрения, во всех текстах Европейского Союза стоимость эквалайзера составляет 60  г / сут БПК5.
• ХПК (химическая потребность в кислороде) на экв / час: 120  г / день во Франции.
• Азот, производимый eqh: 15  г / день во Франции
• Взвешенные вещества на экт: 90  г / день во Франции.
• Фосфор на экв.ч: около 1,5  г / сут во Франции в 2008 г.
• количество жителей района
• суточный расход в м 3 / ч
• пиковый расход в м 3 / ч

Размеры

• Время пребывания в аэротенке: от 8 до 50 часов.
• Время пребывания в осветлителе: от 5 до 10 часов.
• Установленная мощность вентиляции:
• Объем бассейна аэрации на эквивалентного жителя (экв / ч): примерно 0,2  м 3
• Объем осветлителя на экв / час: от 0,05 до 0,1  м 3 (от 50 до 100  л )
• Рециркуляция ила (из отстойника в бассейн аэрации): от 5 до 10% ила извлекается из контура каждый день, т. Е. «Возраст ила» от 10 до 20 дней, из бассейна аэрации или отстойника, в зависимости от их концентрация в аэротенке и количество в отстойнике.
• Производство ила на экв. В день: от 30 до 60  г сухого вещества в день или от 1 до 3  литров незатвердевшего ила.
• В биологическом реакторе (или аэротенке) биомасса должна быть примерно в 10 раз больше количества органического вещества, поступающего каждый день.

Действие микроорганизмов

Турбина для оксигенации производства DTE Sanitation может быть адаптирована ко всем типам двигателей для микроочистных сооружений.

Активный ил в основном состоит из гетеротрофных микроорганизмов, которые разложили органические материалы, и продукты разложения, включая азотистые материалы, разложенные до нитратов. Поэтому введение кислорода путем аэрации необходимо для их действия. Микроорганизмы находятся в тесной смеси с обрабатываемой водой и, таким образом, постоянно контактируют с органическими загрязнителями сточных вод.

Возможное разложение нитрата (до диазота ), называемое денитрификацией , может быть вызвано помещением ила в бескислородные условия (присутствие нитрата, отсутствие кислорода) или фазой в резервуаре аэрации (это прерывается) либо в непроветриваемом резервуаре. , называемый резервуаром для аноксии. Это разложение производится определенными бактериями.

Размножение микроорганизмов происходит в благоприятных условиях, когда важен их рост и бактерии начинают делиться. Экзополимеры, которые они выделяют, позволяют им агломерироваться в оседающих хлопьях (это флокуляция ). Выбранные рабочие условия способствуют осаждению хлопьев. Чтобы поддерживать достаточное количество бактериальной биомассы, ил рециркулируют путем перекачки во вторичный отстойник (извлеченный ил рециркулирует в резервуар для аэробной обработки ). Часть работы по управлению и определению размеров системы активного ила состоит в управлении этой биомассой. Этого может быть недостаточно из-за слишком малой рециркуляции, интоксикации бактериями из-за сильного загрязнения, слишком большого количества поступающей воды (явление полоскания) или даже при вводе в эксплуатацию или повторном вводе в эксплуатацию, что предполагает ее постепенную зарядку.

Видовой состав активного ила

Состав активного ила во многом определяется составом стоков, которые поступают в аэротенк. Поскольку именно они являются питательной средой для жизнедеятельности микроорганизмов. Количество микроорганизмов в активном иле еще называют биомассой. В ее составе могут присутствовать: — простейшие; — актиномицеты (микроскопические грибы); — бактерии; — инфузории; — амебы; — черви (нематоды); — коловратки и т.д. Эти микроорганизмы способны поедать вредные бактерии, и тем самым омолаживать и увеличивать биомассу активного ила. Увеличение биомассы приводит к нехватке кислорода, и микроорганизмы начинают «голодать». Это негативно сказывается на качестве очистки стоков, поэтому количество активного ила в аэрационной системе необходимо постоянно регулировать, то есть удалять излишек активного ила. Но в то де время, если удалить сразу большое количество ила, то соответственно резко снизится и количество активных микроорганизмов, что тоже ухудшит качество очистки стоков.

Элементы установки активного ила

Процесс активного ила, направленный на удаление органических веществ (загрязнение углеродом, иногда азотом и / или фосфатом), включает следующие элементы:

• Бассейн аэрации: в этом бассейне выполняется от одной до четырех фаз, в зависимости от типа и уровня желаемой обработки:
  • Во всех случаях — бассейн с подачей воздуха (турбина или диффузия микропузырьков) для получения растворенного кислорода, достаточного для биологической активности, чтобы обеспечить удаление углерода и, при необходимости, нитрификацию соединений азота.
  • В случае обработки азота, один или два бескислородных стадий , что делает его возможным денитрификации соединений азота.
  • В случае очистки фосфора биологическими средствами — анаэробный этап (обычно перед всеми другими бассейнами).
  • В случае обработки азота, рециркуляции смешанного ила аэротенка до 1 — го  бассейна бескислородной.

вторичный отстойник (также называемый осветлителем): очищенная вода сбрасывается путем «  перелива  » в естественную среду (кроме доочистки).

Осадка , полученная в первом бассейне, естественно , оседает и возвращается в значительной степени аэротенка (рециркуляция), в то время как избыточная часть направлена на схему обезвоживания или хранение конкретного.

Проблемы

Установки по производству активного ила полностью зависят от источника электропитания для питания аэраторов для передачи осевших твердых частиц обратно на вход аэротенка и, во многих случаях, для перекачивания отработанного ила и конечных стоков. На некоторых предприятиях неочищенные сточные воды поднимаются насосами к головным сооружениям, чтобы обеспечить достаточное падение через сооружения, чтобы обеспечить удовлетворительный напор для конечных стоков. Альтернативные технологии, такие как очистка капельным фильтром, требуют гораздо меньше энергии и могут работать только за счет силы тяжести.

Шлам наполнитель может произойти , что делает активный ил трудно оседают и часто оказывает негативное воздействие на конечном качестве сточной воды. Обработка накоплений ила и управление установкой во избежание повторения требует квалифицированного управления и может потребовать штатного персонала на предприятии, чтобы обеспечить немедленное вмешательство.

Сброс токсичных промышленных загрязнений на очистные сооружения, предназначенные в первую очередь для очистки бытовых сточных вод, может вызвать нарушения технологического процесса.

Эксплуатация Очистных сооружений биологической очистки сточных вод

Все процессы полностью автоматизированы – от подачи воздуха воздуходувками до учёта стоков.

Для подачи воздуха в биореакторы для процессов аэрации используются воздуходувки. Они устанавливаются в технологическом павильоне. Управление их работой полностью автоматическое. Работу воздуходувок программируют на подачу электроэнергии пуск-стоп 1:1.

Остальные системы также снабжены датчиками и измерительными приборами. При штатной прогнозируемой ситуации достаточно контролировать данные о pH, ОВП и температуре. При переходе к внештатной ситуации оператор может вручную скорректировать работу оборудования. Однако многие современные системы могут самостоятельно, без участия человеческого фактора, основываясь на полученных данных, изменять режим работы оборудования в реальном времени

Система искусственного интеллекта накапливает в базе данных информацию с датчиков и анализаторов. Этот массив данных является фундаментом для определенных закономерностей минимальных и максимальных значений стоков, степени загрязнений и прочих показателей. На основе этих закономерностей делается прогноз работы оборудования в стандартном штатном режиме. Учитывается также время суток. При увеличении нагрузки днём, либо при снижении нагрузки ночью или выходные, система будет задействовать оборудование, необходимое для конкретного случая –освобождать резервные резервуары, корректировать подачу воздуха и т.д.