Защита городской среды

Представлен процесс очистки СВ, в котором в иловую смесь в аэротенке дозировался хлорид железа или соли алюминия с целью удаления фосфатов. Установлено, что хлорид железа является более эффективным реагентом, а оптимальным соотношение P:Fe, равное 1:1 (в молярном выражении). В экспериментах возраст акт. ила поддерживался равным 20 суткам, при уменьшении этого значения эффективность удаления как ХПК, так и фосфора снижалась. Сообщается о разработке программного обеспечения, которое учитывает 52 параметра, приводятся методы калибровки этой модели. Среднее содержание фосфора в исходной СВ в течение эксперимента составляло 16,43 мг/л, эффективность удаления до 82%.

Целью исследований являлось получение кинетических параметров процесса биоочистки СВ, необходимых для дальнейшей разработки модели. Эксперименты проводились на очистных сооружениях предприятия по переработке картофеля, величина ХПК в экспериментах устанавливалась равной 2000 мг/л. В исследованиях сравнивались две различные методики получения констант – традиционная и с использованием респирометра. В первом случае из реактора емкостью 4,8 л периодически отбирались пробы, и в них определялись значения ХПК, это давало возможность измерить скорость процесса удаления субстрата. Во втором измерялась скорость потребления кислорода с использованием электрохимического датчика растворенного кислорода, величина этого параметра также определяет интенсивность процесса биоокисления. Делается вывод о целесообразности комбинирования обоих методов.

Ступень биологической очистки городских СВ с максимальной производительностью 80000 м{3}/сут представляла собой трехкоридорный циркуляционный канал, овальный в плане, исходные СВ подавались во внешний канал. Особенностью является то, что в каждом канале имелось только два узла аэрирования, расположенных на противоположных сторонах малого диаметра, поэтому в каналах существовали зоны с недостаточно эффективным смешением. В связи с этим для оценки гидравлической обстановки в каналах было произведено трассировочное обследование, в качестве трассера применялся родамин, в начале эксперимента на вход было подано 2 л раствора родамина с концентрацией 210 г/л, пробы отбирались в каждом канале на стороне, противоположной впуску. После растворения родамина в воде его концентрация на входе 1-го канала составила 37 мкг/л, через 80 мин она снизилась до 18 мкг/л. Для 2-го и 3-го каналов пик концентраций зафиксирован со сдвигом 250 и 300 мин, соответственно, с концентрациями 11 и 9 мкг/л, полное усреднение концентрации родамина произошло через 1500 мин, эта величина составила 3 мкг/л. По результатам обследования предполагается произвести реконструкцию системы аэрирования.

В предыдущих публикациях представлены результаты исследований в лабораторных и полупромышленных условиях, их целью являлось получение экспериментальных данных, при этом исследовалась схема удаления из СВ фосфора при одновременном использовании биологического процесса и осаждения с применением смеси FeCl[2]-FeCl[3]. Следующей стадией работы является разработка модели процессов с целью оптимизации схем удаления Р и управления работой сооружений. В данной публикации авторы анализируют существующие модели, в частности, описывающие только процессы химического осаждения или методы биологического удаления фосфатов в анаэробно-аэробных условиях, описывают методы калибровки моделей и др., приводят их недостатки. На базе анализа источников делается вывод о необходимости разработки новой модели удаления фосфора в комбинированном процессе.

В пилотном масштабе исследовался процесс удаления из СВ фосфатов, схема предусматривала удаление в аэробно-анаэробном биологическом процессе. Для увеличения эффективности в иловую смесь одновременно дозировалась смесь солей железа (FeCl[2]-FeCl[3]) с целью осаждения Р. В исследованиях применялась модельная СВ на базе ацетата натрия с ХПК 150 мг/л, фосфор вводился в составе K[2]HPO[4] в концентрации по Р от 15 до 40 мг/л. На различных стадиях опыта концентрация реагентной смеси изменялась от 9,6 до 19,2 мг/л, при этом эффективность удаления Р составляла от 19 до 81%. Установлено также, что значения стехиометрических коэффициентов в реальном процессе не соответствуют расчетным и испытывают весьма существенные колебания. Полученные данные предназначены для разработки модели процесса.

Способ предназначен главным образом для очистки СВ в анаэробном процессе, особенностью является то, что выделяющийся биогаз одновременно используется для перемешивания иловой смеси. Устройство имеет прямоугольный корпус, в котором установлено два яруса сборников биогаза. Каждый сборник представляет собой конус с вертикальной цилиндрической стенкой в нижней части, вершина конуса посредством отрезка трубы соединена с баком, установленным над метантенком, дно бака также отрезком трубы соединено с соплом, находящимся в области дна метантенка. По мере заполнения бака газом последний вытекает через сопло, обеспечивая таким образом перемешивание.

Целью исследований являлось получение экспериментальных данных для последующей разработки модели процесса очистки СВ. Работа проводилась применительно к СВ текстильных производств с различными технологиями и применяемыми материалами (хлопок, синтетические материалы и т. д.). Величина ХПК исходных СВ изменялась от 2200 до 5800 мг/л, концентрация взвешенных веществ от 800 до 25000 мг/л, общего азота от 13 до 70 мг/л. Применялись различные комбинации методов, в частности, перед биологической очисткой СВ подвергались обработке ферментами и окислителями (с целью удаления окрашенности). На ступени биологической очистки возраст акт. ила варьировался от 3 до 18 сут, при этом зафиксировано увеличение глубины деструкции с ростом возраста. Сообщается, что разработанная модель позволяет оптимизировать процессы очистки СВ различных текстильных производств.

Авторы обращают внимание на то, что при использовании полиакриламида (ПА) в качестве флокулянта обычно не учитываются вторичные эффекты от его воздействия. В частности, при воздействии ПА или других полиэлектролитов отмечено снижение количества фекальных колиформ в акт. иле, однако в случае, если молекулярный вес полиэлектролита превышает 100000, он может являться ингибитором процесса биоразложения. В экспериментах доза ПА варьировалась от 0 до 600 мг/л, при этом крупность агломератов обрабатываемого акт. ила изменялась от 100 до 480 мкм. Установлено также, что при этом возрастало отношение БПК/ХПК, что свидетельствовало об увеличении способности загрязнений данных СВ к биодеструкции.

Активный ил сгущают, вводят растворимые фосфаты в количестве 1-100 мг PO{-3}[4] на литр активного ила и перемешивают посредством воздуха с малорастворимыми солями кальция в виде природных минералов или отходов производства при 6-30°C. Твердую и жидкую фазы разделяют методами отстаивания и/или центрифугирования, и/или фильтрования и извлекают тяжелые металлы из водной фазы методами реагентного осаждения, или ионного обмена, или адсорбции. В качестве кальциевого материала используют трикальцийфосфат или природные фосфаты. Твердую фазу после окончания процесса отделяют от микроорганизмов активного ила и водной фазы отстаиванием. Кальциевый материал промывают водой. Твердую отмытую фазу возвращают на стадию выделения тяжелых металлов. А воду – на осаждение тяжелых металлов.

Для контроля седиментационных и сорбционных свойств акт. ила предлагается использовать устройство, состоящее из кюветы для отстаивания пробы ила из прозрачного материала, одного или нескольких источников света, пронизывающих кювету световым пучком на различных ее уровнях, сенсоров проходящего через слой ила света и приспособлений для заполнения кюветы илом без разрушения его нативной структуры и промывки стенок кюветы после каждого измерения. Особенностью устройства является тот факт, что контроль динамики оседания ила осуществляется путем отслеживания скорости опускания и характера изменения толщины аномально прозрачной жидкости на границе уплотненного осадка с надиловой жидкостью.