Які види навантажень на активний мул із забрудненням у воді, що надходить, використовуються при оцінці
Найбільш повним показником, що характеризує умови функціонування мулу в аераційній системі, є навантаження на активний мул за органічними забрудненнями. Найчастіше таке навантаження визначають БПКПОЛН, БПК20 або БПК 5. При очищенні промислових стічних вод визначають також навантаження по ХПК.
Навантаження по БПК мг на г сухої речовини активного мулу на добу визначають за формулою:
- Qсут - витрата стічних вод, м 3 /сут;
- БПК ВХ - кількість органічних забруднень мг/л у воді, що надходить в аеротенк.
Навантаження на мул за знятими органічними забрудненнями мг/г•сут визначається таким чином:
Оскільки суха речовина активного мулу не характеризує біомасу активного мулу, точне уявлення про навантаження органічних забруднень на масу живих організмів активного мулу може дати розрахунок, що визначає навантаження на суху беззольну речовину активного мулу:
де: Зн – зольність активного мулу, у частках одиниці.
Якщо ж це навантаження визначити не за добу, а за годину, такий показник прийнято називати питомою швидкістю окислення органічних забруднень:
Відомий ще один вид навантаження, який виражається кількісними забрудненнями БПК, що подаються на циркулюючий мул. Таке навантаження, яке отримує мул за кожен цикл руху в аераційній системі, прийнято називати навантаженням у момент змішування мулу з водою (одиниця виміру - мг БПК/г активного мулу).
Навантаження в момент змішування можна підрахувати за такою формулою:
Є інша формуладля розрахунку Ncм:
У практичних умовах найбільш прийнятною є формула (4.13), якщо в ній середню дозу мулу виразити за формулою (4.10). Кількість органічних забруднень в умовах експлуатації визначають частіше за БПК5.
Формула (4.13) встановлює залежність між вхідними, вихідними та керуючими параметрами.
4.6. Поясніть значення структурних елементів формули для визначення навантаження органічних речовин на суху беззольну речовину активного мулу.
Розглянемо детально формулу (4.13). У чисельнику - маса органічних забруднень по БПК, видалених у процесі очищення за добу МБПК, у знаменнику - маса сухої беззольної речовини активного мулу в аеротенці. Формулу (4.13) можна записати як співвідношення мас органічних забруднень мулу:
Якщо виділити з формули (4.13) відношення добової витрати до обсягу аеротенку, то можна це відношення виразити як період аерації:
Нарешті, величину навантаження N можна виразити через величину окисної потужності ЗМ наступним чином:
Чому в розрахунках, як правило, використовується значення активного мулу по сухій беззольній речовині?
Відповідь на це питання вже наведено раніше (див. розділ 2, п. 2.2).
Що таке окислювальна потужність аеротенків, як вона визначається? Як забезпечити збільшення окисної потужності, не змінюючи навантаження БПК на активний мул? Чим відрізняються високопродуктивні аеротенки від високонавантажених?
У літературних джерелах можна зустріти два відмінних один від одного визначення поняття "окислювальна потужність аеротенків".
У першому випадку під окисною потужністю розуміють кількість забрудненьза БПК, зняте за добу одиницею маси активного мулу, що знаходиться в аеротенці (Т.А. Карюхіна).Але таке визначення повністю аналогічне визначенню навантаження за знятою БПК на активний мул (див. рівняння 4.13).Таке визначення навантаження наведено, до речі, і в СНиП, що діє 2.04.03.-85, п. 6. 146.
Це визначення звучить так: окислювальною потужністю слід називати кількість забруднень по БПК, зняту за добу одиницею об'єму (м 3 ) аеротенку.
Тоді величину окисної потужності можна розрахувати за такою формулою:
[4.17]
Нерідко цей показник використовується в "усіченому" вигляді у формі навантаження по БПК води, що надійшла на одиницю обсягу аеротенків:
[4.18]
Найголовнішим напрямом інтенсифікації роботи аеротенків є підвищення їхньої окисної потужності. Однак збільшення з цією метою витрати стічних вод, що подаються на аеротенки, або концентрації забруднень в них призведе до погіршення ефективності очищення, якщо доза активного мулу в аеротенках залишиться без зміни.
Справа в тому, що збереження дози мулу при збільшенні окисної потужності призведе до збільшення навантаження БПК на активний мул, що добре видно при аналізі формули 4.13-в, п. 4.6. Тому збільшення окислювальної потужності без зміни величини навантаження на мул слід одночасно забезпечити збільшення дози активного мулу аеротенків пропорційно окислювальної потужності.
Найбільш поширений спосіб збільшення дози мулу в аеротенці - введення його окремої регенерації.
Сьогодні відомо чимало конструктивних модифікацій аераційних споруд, здатних працювати з високими дозами активного мулу. У більшості випадків такий результат досягається завдяки застосуванню інтенсифікації методів поділу мулової суміші післяаеротенків: відстоювання у зваженому шарі мулу, використання тонкошарових модулів у вторинних відстійниках, застосування флотаційного поділу суміші, освітлення у двоступінчастих гравітаційних вторинних відстійниках, поділ мулової суміші за допомогою фільтруючих перегородок (фільтротенки) та ін конструкції. Робочу дозу мулу у своїй іноді вдавалося доводити до 25 г/л.
Є спосіб підтримки високої дози безпосередньо в аеротенці шляхом накопичення в ньому мікрофлори, для чого аеротенки заповнюються блоками або касетами з пористих матеріалів, які є інертними носіями біомаси.
Всі перелічені вище модифікації відносяться до високопродуктивних аеротенок.
Високопродуктивними аеротенками слід називати такі аераційні споруди, де підвищення окисної потужності досягається за збереження початкових навантажень на мул по БПК.
Високопродуктивні аеротенки - це аеротенки з підвищеними дозами активного мулу (порівняно з традиційними конструкціями аераційних споруд).
До високонавантажених аеротенок відносять такі аеротенки, підвищення окисної потужності яких забезпечується за рахунок збільшення навантаження БПК на активний мул. Ці аеротенки забезпечують часткову (неповну) біологічну очистку стічних вод.
Слід зазначити, що більшість із названих високопродуктивних аеротенків з різних причин поки що не знайшло свого практичного застосування на спорудження міської каналізації. Тим не менш, дослідники вважають, що подібні модифікації знайдуть застосування у найближчому майбутньому.
Як визначити теоретичні значення приросту активного мулу за якісними характеристиками стічної рідини? Як встановити фактичний обсяг приросту? Як визначити обсяг надлишкового активногомулу?
Збільшення маси мулу в аеротенці відбувається внаслідок таких явищ:
* сорбції та накопиченні в мулі частини зважених речовин, яка не піддається біологічному руйнуванню;
* синтезу біомаси активного мулу за рахунок частини органічних речовин, що визначаються БПКпов;
* Нагромадження в мулі інертного баласту у вигляді неокислених органічних речовин (визначаються по різниці знятих ГПК та БПКпов).
Слід пам'ятати, що з процесом приросту мулу відбувається і явище розпаду його біомаси з допомогою самоокислення (ендогенного дихання). Ці процеси йдуть тим інтенсивніше, чим менше розчинних у воді органічних забруднень, що надходить в аеротенк.
Існує багато різних формул для підрахунку приросту активного мулу. Чинні проектні нормативи рекомендують формулу такого виду:
, мг/л [4.19]
де: Кп – коефіцієнт приросту, який для міських стічних вод становить
При розрахунку илоущільнювачів і систем перекачування мулу приріст збільшують з урахуванням сезонної нерівномірності на 15 - 20%.
Щоб визначити кількість надлишкового мулу по сухій речовині (за добовий період), необхідно відняти з величини приросту кількість виносних із вторинних відстійників завислих речовин і результат помножити на добовий об'єм очищених стічних вод:
Тепер можна підрахувати кількість надлишкового мулу за обсягом, якщо відомо, з якою вологістю його відкачують на споруди обробки осаду:
Можна всі три вище наведені формули об'єднати в одну:
, м 3 /сут [4.21]
В умовах експлуатації, коли добре відома концентрація надлишкового мулу, його обсяг можна підрахувати за такою формулою:
Щоб не порушити розмірність показника, необхідно дозу надлишкового мулу виразити в г/м3.
У практиці фактичний обсяг надлишкового мулу може помітно відрізнятиметься від розрахованого теоретично. Якщо стічна вода містить значну кількість біохімічно неокислюваних промислових домішок, то приріст виявиться вищим за те, що визначено за формулою СНиП (19).
У цьому випадку коефіцієнт приросту Кп може виявитися вищим, ніж 0,3.
Порівнюючи фактичну величину приросту з теоретичним його значенням, слід спочатку відрегулювати обсяг щодобово надлишкового активного мулу, що видаляється, таким чином, щоб в аеротенках підтримувалася стабільна кількість маси мулу протягом контрольного періоду, наприклад, місяця.
Формулу (21-а) розглянемо як рівняння, де невідомою величиною є фактична кількість приросту. Встановивши дослідним шляхом, фактична кількість надлишкового активного мулу (що забезпечує постійну масу мулу), визначаємо шукану величину фактичного приросту:
Порівнюючи отримане значення з величиною теоретично розрахованого приросту за формулою (19), встановимо суттєву відмінність між ними та відкоригуємо коефіцієнт приросту Кп.
Слід обов'язково звернути увагу на той важливий момент, що формула (19) справедлива для умов навантажень БПК на активний мул, що забезпечують повне біологічне очищення стічних вод без нітрифікації. Якщо процес біологічної очистки протікає при навантаженні, що забезпечує розвинену нітрифікацію або повне окислення активного мулу, то величина приросту виявиться функцією навантажень.
Так, наприклад, для режимів повного окислення приріст активного мулу пропонується визначати за формулою (у відсотках від величиниБПК5 стічних вод, що надходять):
де: L-коефіцієнт синтезу органічних речовин