Termeni și concepte de bază ale tratamentului biologic.

Aerarea prelungită.

Aerarea continuă trebuie înțeleasă ca un proces de oxidare biologică completă (purificare biologică completă) în prezența oxigenului dizolvat. Când se efectuează o aerare extinsă, trebuie respectată una dintre legile de bază ale chimiei inginerești – procesul trebuie să continue cât mai mult timp posibil. Numai în acest caz produsele de reacție vor conține o cantitate minimă de impurități. În cazul nostru, produșii de reacție sunt apă, dioxid de carbon și azot.

Durata de aerare extinsă este determinată de următoarea formulă:

t_a = (L_in – L_out) / ρ (1 – S) a, oră/oră unde:

L_in – L_out – Diferența dintre valorile CBO (consum biologic de oxigen) la intrarea și la ieșirea rezervorului de aerare, mg O₂/l;

ρ – Viteza specifică de oxidare completă a substanțelor organice cu un gram de nămol activat (pe bază fără cenușă), mg CBO_plin/1g*h);

(Pentru un bioreactor proiectat pentru aerarea extinsă și oxidarea completă a materiei organice, se presupune că este de 6,0 mg CBO_plin/1g*h sau 6,0 g CBO_plin/1 kg *oră);

a – Concentrația de microorganisme, (doză de nămol activ), g/l sau kg/m³. (Pentru rezervoarele de aerare cu nămol activ flotant, doza acestuia este luată în intervalul 1,5 – 2,5 g/l. Pentru bioreactoarele cu încărcare cu polimer plutitor, doza recomandată de nămol este de 2,5 – 3,5 g/l.

S – Conținutul de cenușă al biomasei (de obicei considerat a fi 0,3 – 0,35 sau 30 – 35%).

Volumul bioreactorului

Volumul bioreactorului este determinat de formula:

W_a = Q_h * t_a , m³

Astfel, pentru statiile de epurare cu o capacitate de 24 m3/zi (Qh = 1 m3/ora), cu cantitatea de poluare provenita de la per persoana in termeni de CBO_plin 75 g/(zi*persoana ) (conform DBN V.2.5-75-2013) și o rată de descărcare a apei de 0,2 m³/ (zi*persoană), cu o valoare CBO_plin admisă la la ieșirea stației de epurare de 20 mgO₂/l, timpul necesar de aerare va fi:

t_a = (75 / 0,2 – 20) / (6 x 2,5 (1 – 0,35)) = 36,4 ore.

Atunci, volumul necesar al rezervorului de aerare va fi:

W_a = 1 x 36,4 = 36,4 m³

Notă:

Datele reale privind concentrația de solide în suspensie, azot de amoniu și valoarea CBO (Cererea Biologică de Oxigen) în apele uzate care intră în astfel de stații de epurare indică o supraestimare semnificativă a normelor zilnice date în DBN V.2.5-75-2013. Cu alte cuvinte, cantitatea reală de solide în suspensie și intrarea de CBO (Cererea Biologică de Oxigen) este de 1,5-2,0 ori mai mică decât standardele stabilite. Acest lucru indică faptul că efectul real de curățare va fi oarecum mai mare decât cel calculat. Normele specificate în DBN sunt mai degrabă maximul posibil. Vorbind despre MOS, ar trebui să se țină cont și de efectul de încetinire a vitezei de oxidare a poluanților de posibilă salvă. deversări de detergenți (SPAR), dezinfectanți și alte xenobiotice. În același timp, cu cât fluxul de apă uzată este mai mic, cu atât impactul xenobioticelor asupra procesului de epurare biologică este mai vizibil. Astfel, calculul instalațiilor de tratare, pentru a preveni trecerea poluanților, ar trebui efectuat pe baza acestor date.

Creșterea și îndepărtarea excesului de nămol activ.

Creșterea nămolului activat este un parametru important al funcționării stațiilor de epurare și se referă la întreaga masă de deșeuri bacteriene și alți poluanți introduși cu apa uzată (parte minerală (insolubilă) din solide în suspensie și materie organică slab oxidabilă. ), mai mult nu este supus oxidării biologice, care este rezultatul reproducerii.

Creșterea nămolului activ este determinată de următoarea formulă:

Pr = ((1- ∆)(C_in – C_out)+ ∆pr (L_ieșire) · Q_ieșire &nbsp = g/zi;

Unde:

L_in – L_out – Valoarea totală a BOD la intrare și la ieșire, mgO_2in – S_out – Concentrația de solide în suspensie la intrare și la ieșire, mg/l;

∆ – Proporția de impurități organice din solidele în suspensie care sunt supuse hidrolizei;

∆_pr – Fracția din biomasa bacteriană în creștere care este mineralizată;

Valoarea creșterii nămolului indică faptul că în timpul zilei masa nămolului activ din stațiile de epurare va crește exact cu valoarea găsită. În acest caz, această cantitate de nămol este cea care trebuie îndepărtată din bioreactor și se numește exces de nămol activat. Excesul de nămol activ trebuie îndepărtat în mod regulat și corespunzător, deoarece la o concentrație mai mare de nămol activ (cu îndepărtare insuficientă), se va produce o poluare secundară a apei uzate care se epurează, iar la o concentrație mai mică de nămol (cu îndepărtarea nămolului mai mare decât masa în creștere) – sistemul va fi incapabil să facă față curățării contaminanților care intră.

Cu aerarea continuă și utilizarea succesiunii spațiale a organismelor acvatice atașate la încărcarea polimerului, atunci când organismele acvatice din următoarea etapă de purificare se hrănesc cu microorganismele anterioare, este posibil să se obțină rezultate foarte impresionante:
De persoană, acest tip de stație de epurare a apelor uzate produce 2-4 g/zi sau 0,1-0,2 l/zi de nămol activ în exces compactat gravitațional (la 98% umiditate). Cu un agent de îngroșare a nămolului, umiditatea nămolului poate fi redusă la 96%. Apoi, în consecință, volumul de nămol va scădea la 0,05 – 0,1 l/(zi*persoană).

Volumul de nămol în exces generat la stațiile de tratare a apelor uzate folosind schema clasică este:

40 – 70 g / (zi*persoană) sau 2 – 3,5 l / (zi*persoană).

Creșterea nămolului activat în MOS de tip PLATON

Volumul excesului de nămol de pe MOS tip „PLATON” cu o capacitate de 100 m³/zi cu numărul de rezidenți echivalent de 500 de persoane va fi de 25 – 50 l/zi, iar la stațiile de epurare de aceeași capacitate folosind schema clasică se vor forma 1000 – 1750 l/zi de nămol. Dacă în schema standard există un stabilizator aerob, care ocupă un volum care să asigure nămolul să stea 7-10 zile și anume 10-15 m³ (10-15% din volumul de aerare). rezervor), cantitatea de sediment va scădea la 500 – 875 l/zi. Și nu mai puțin. Vedea. masă:

🔹 Cu tehnologia „PLATON”, puteți elimina nămolul platforme în totalitate și având un volum de depozitare a nămolului de 3 – 4 m3 (2-3% din volumul rezervorului de aerare), îndepărtați nămolul cu un camion de canalizare o dată la 2-3 luni, 1 camion.
🔹 Când construiți stații de epurare clasice, este logic să vă gândiți la construirea de plăci de nămol sau la instalarea unei unități mecanice de deshidratare a nămolului.

Stațiile de epurare care utilizează tehnologia PLATON sunt, de asemenea, construite cu un volum crescut al rezervorului de aerare de 2,5 – 3 ori față de schema clasică și sunt echipate cu o încărcare polimerică. Acest lucru duce la economii în zona ocupată de instalațiile de tratare și la reducerea costurilor de operare.

Vârsta nămolului.

Microorganismele cu nămol activ au propriul ciclu de viață. Ca urmare a proceselor metabolice cu mediul și metabolismul intracelular, microorganismele cresc și se dezvoltă – substanța celulară este reînnoită, iar pe măsură ce celulele îmbătrânesc, compoziția sa chimică se modifică, de exemplu, conținutul său de apă scade. Astfel, putem vorbi despre nămol activ „tânăr” și „vechi”. Vârsta nămolului este determinată de momentul în care nămolul activ rămâne în rezervorul de aerare până când este îndepărtat ca nămol în exces. Este definită ca raportul dintre masa nămolului activat din bioreactor și masa zilnică a excesului de nămol activ.

Vârsta nămolului determină starea sa fiziologică și afectează semnificativ intensitatea proceselor de oxidare, precipitarea nămolului, asimilarea azotului și fosforului de către microorganismele nămolului, nitrificarea azotului de amoniu și denitrificarea. Menținerea vârstei nămolului într-un anumit interval permite condiții optime de dezvoltare a biomasei pentru atingerea parametrilor tehnologici stabiliți pentru îndepărtarea și oxidarea poluanților organici din apele uzate care intră în instalația de aerare. Această sarcină este rezolvată prin menținerea cantității optime de biomasă în fiecare etapă a bioreactorului prin îndepărtarea creșterii biomasei din acesta și asigurarea duratei corespunzătoare a contactului acestuia cu contaminanții.

„Umflarea” nămolului activat.

Când „bolnav” din anumite motive, nămolul devine deprimat, bacteriile practic încetează să oxideze contaminanții și încep să-i absoarbă, volumul nămolului activat crește brusc (nămolul se „umflă”), ceea ce duce la o întrerupere a procesului de purificare. .

Următoarele motive pot duce la acest fenomen:

• 🔹 Materie organică care intră în tratarea apelor uzate, într-o cantitate care depășește proiectarea (nămolul activ nu are timp să oxideze poluanții care intră);
• 🔹 evacuare pentru purificarea produselor petroliere, grăsimilor și SPAR în cantități care depășesc MPC (în acest caz, fulgii de nămol activ sunt acoperiți cu o peliculă care împiedică oxigenul să ajungă la bacteriile nămolului activat);
• 🔹 deversare pentru tratarea apelor uzate care conțin substanțe toxice pentru bacteriile din nămolul activ în cantități care depășesc concentrația maximă admisă pentru admisia în rețelele urbane de canalizare;
• 🔹 evacuare în tratarea apelor uzate cu o temperatură sub +5 grade;
• 🔹 pH peste 6,5-8,5, concentrație crescută de săruri Cl- (mai mult de 350 mg/l), etc.

Este imposibil să se amenajeze rezervoare mari de stocare fără aerare în fața MOS, deoarece acolo va avea loc un proces anaerob cu eliberare de hidrogen sulfurat, care are un efect inhibitor asupra bacteriilor MOS de nămol activat.

Eliminarea biologică a azotului și fosforului.

Unul dintre principalii poluanți din apele uzate este azotul și fosforul. La tratarea apelor uzate, este necesar să se creeze condiții pentru eliminarea lor prin mijloace biologice. Pentru a face acest lucru, trebuie este necesar să se asigure alternarea condițiilor anoxice și oxice în zonele MOS, cu o vârstă a nămolului activat mai mare de 25 de zile.

Înlăturarea azotului

Este necesar să se prevadă nitrificarea și denitrificarea în două etape, având în vedere complexitatea acestor procese și concentrațiile în schimbare bruscă de azot de amoniu și substanțe organice ușor oxidabile în apele uzate care intră. stația de epurare

De exemplu, dacă există o cantitate mare de azot de amoniu, acesta va fi oxidat în nitriți și apoi în nitrați. Dacă < span class="jCAhz" nu va exista o cantitate suficientă de materie organică ușor oxidabilă, procesul de denitrificare nu va fi complet și nivelurile necesare de azot nu vor fi furnizate la ieșire. Dacă instalația are mai multe zone de tratare cu recirculare inversă cu mai multe circuite a nămolului activ, atunci: în primul rând , nitrificarea se desfășoară bine, deoarece începe după oxidare partea principală a materiei organice, care nu poate fi efectuată într-un singur rezervor de aerare, și în al doilea rând – nitriți cu nitrați timpurii sau va întâlni materii organice cu întârziere, care se oxidează cu ușurință în condiții de deficiență de oxigen pentru a suferi denitrificare.

Înlăturarea fosforului

Fosforul este îndepărtat în principal prin îndepărtarea excesului de nămol activat, în care este acumulat de bacteriile PP. Nămolul activ convențional conține 1,5-2% fosfor, iar în nămolurile expuse periodic la oxigen și condiții anoxice, fosforul se acumulează în cantități mari (6-8%) de către bacteriile PP. Nămolul activat în exces trebuie îndepărtat automat din zona aerobă, deoarece fosforul acumulat de bacteriile PP în zona aerobă, intrând în condiții anoxice, se transformă într-un stare dizolvată.

Încărcare pe nămol activ.

Încărcarea pe nămol activ este un alt parametru important al funcționării stațiilor de epurare. _in – L_out ) * Q_adăugați la masa de nămol activ din sistem (a W). La încărcarea nămolului activat cu până la 150 mg BOD per 1 g de nămol activat fără cenuşă pe zi, bioreactorul poate fi clasificat ca un tip cu sarcină scăzută Bioreactoarele de acest tip se caracterizează printr-o creștere minimă a nămolului activat, efect de purificare ridicat și stabil sub pulsație. încărcături. > Tratarea apelor uzate în astfel de bioreactoare este însoțită de procese de nitro-denitrificare. Caracteristicile de sedimentare ale nămolului sunt bune (dimensiunea hidraulică este mare (1,4 – 1,8 mm/sec), indicele nămolului este scăzut (70 – 90 ml/g)).
Indicele de nămol este volumul de apă care conține 1 g de substanță uscată de nămol.

Aerarea extinsă cu aerare ciclică și procese de amestecare în reactoare.

Prin aerare continuă cu aerare alternativă și amestecare în reactoare cu o vârstă a nămolului activat mai mare de 30 de zile, se dezvoltă microorganisme facultative, care participă activ la procesele de purificare, atât în oxigen, și în condiții anaerobe. Datorită acestui lucru, cantitatea de nămol aerob din sistem crește, nitrificând și denitrificând bacteriile sunt cultivate – ca urmare, biologice prin azot și parțial fosfor. Cu alte cuvinte, una dintre soluțiile de optimizare procesul de purificare poate fi o schemă cu reactoare SBR plasate secvenţial Totuşi, această schemă, pentru implementarea sa,. necesită un algoritm de control complex și flexibil, un număr mare de senzori de nivel și elemente de control (supape). În realitățile noastre, nu este întotdeauna posibilă ajustarea adecvată a modului de curățare a sistemelor de operare care funcționează conform acestei scheme. Un exemplu în acest sens este eșecuri periodice în funcționarea unui astfel de sistem de operare „gândit” și „corect” », cum ar fi „Biotal”.