Методика определения технологических и геометрических параметров комбинированного аэротенка в условиях непостоянных нагрузок и залповых сбросов сточных вод химических предприятий

УДК 628.3 В. В. Кирсанов

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

КОМБИНИРОВАННОГО АЭРОТЕНКА В УСЛОВИЯХ НЕПОСТОЯННЫХ НАГРУЗОК

И ЗАЛПОВЫХ СБРОСОВ СТОЧНЫХ ВОД ХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Ключевые слова: аэротенк, вторичный отстойник, биосистема, сточные воды, активный ил, время окисления, скорость окисления, время усреднения, время регенерации, регенерационная зона, коэффициент неравномерности нагрузок, коэффициент прироста ила, зольность ила, усредненная проба.

Представлена рекомендованная автором расчетная методика определения основных технологических и геометрических параметров (времени окисления в биосистеме и в аэротенке, времени регенерации активного ила, прироста ила, объемов аэротенка и регенератора) биосистемы для очистки производственных сточных вод химического предприятия, учитывающая неравномерность нагрузок, показатель ХПК и объем регенерацион-ной зоны. Предлагаемая методика позволяет более объективно оценить параметры биоочистки и опробована в производственных условиях работы химического предприятия.

Keywords: aeration tank, secondary clarifier, biological system, sewage, activated sludge, the oxidation, the oxidation rate, averaging time, the regeneration, the regeneration zone, the coefficient of uneven loads, growth rate of sludge, ash sludge composite samples.

The author provides a recommended design method of determining the basic technological and geometrical parameters (time of oxidation in biological systems and in the aeration tank, the regeneration time of the activated sludge, sludge growth, the volume of the aeration tank and regenerator) biosystem for industrial wastewater treatment chemical plants, taking into account the uneven loads, COD and volume the regeneration zone. The proposed method allows more objectively estimate the parameters of bioremediation and tested under production conditions of a chemical company.

1. Определение необходимого времени окисления в биосистеме

Расчетные методики, рекомендованные СНиП 2.04.03-85 (Строительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения) для определения параметров при проектировании аэро-тенков, целесообразнее применять для сточных вод с относительно постоянной нагрузкой (в основном, бытовых сточных вод).

Промышленные сточные воды (СВ) отличаются неравномерностью нагрузок и возможностью сбросов стоков с высокой концентрацией пол-лютантов (так называемые залповые сбросы).

Необходимое время окисления в биосистеме в соответствии с методикой СНиП 2.04.03-85 определяется по формуле[1]:

tatбиос=(БПКпвх-БПКпвых)/[R•Хврег(1-Saи)•rсXПK], (1) где БПКпвхи БПКпвых- БПКполное соответственно на входе и выходе из биосистемыД - степень рециркуляции активного ила (АИ) в биосистеме; Хврег' -концентрация активного ила (биомассы) в регенера-торе^аи - зольность ила (доли единицы); гс хпк - средняя скорость окисления.

В формуле (1) не учитывается неравномерность нагрузок и залповые аномальные сбросы, нередко встречающиеся в практике эксплуатации очистных сооружений.

Поэтому, в формуле (1) для определения необходимого времени окисления и в другие последующие формулы данной методики вводится коэффициент неравномерности нагрузок по ХПК кнхпк, который предлагается определять по следующей зависимости:

кнхпк=

где ХПКвхтах, ХПКвхт1П иХПКвхрегл. - ХПК в разовой пробе перед аэротенком соответственно максимальное, минимальное и регламентное значение.

Кроме того, для более оперативного и объективного определения нагрузок на биосистему предлагается вместо БПКп ввести показатель ХПК (все ХПК - ХПКвхтах, ХПКвхт1П , ХПКвых иХПКвхрегл,-анализируются в разовой пробе)[2].

ХПКвхср - ХПК определяется в усредненной пробе за 4 часа - времени нахождения СВв сооружениях механической и физико-химической очистки, предшествующей биоочистке (время усреднения в каждом конкретном случае зависит от компоновки технологической схемы).

ХПКвхср. также может определятьсяиз двух разовых проб по зависимости:

ХПКвхср=

Итак, с учетом предложенных корректив, необходимое время окисления в биосистеме определяется по следующей формуле, час [2]:

tаtбИOC^=в:^:рinк^ ехр (кнхпк), (4) где ХПКвхср- ХПК в усредненной пробе на входе в аэротенк; ХПКвых - ХПК в разовой пробе на выходе аэротенка, мгО2/дм3.

Примечание.

Для более объективной идентификации на входе в комбинированный аэротенк коридорного типа срегенерационной зоной в первом коридоре аэротенка, целесообразно в форм. (2.3.4) и др. формулах, брать ХПК в усредненной пробе, а на выходе из аэротенка (или из вторичного отстойника), учитывая большую буферность аэротенка (более 6 час.) и, соответственно, достаточное усреднение концентраций остаточных ЗВ, с целью повышения оперативности, берется разовая проба на ХПК [2].

R -определяется по формуле:

11=ХВ/[

В форм. (4) Хврег' - (г/дм3), определяется по формуле:

Хврег=Хв[

В форм. (5) и (6) Хв - концентрация (доза) АИ в аэротенке, г/дм3; I - иловый индекс, см3/г, определяется по следующей формуле (или экспериментально):

1=У130/Хвсм',

где У130 - объем ила после 30-минутного отстаивания в цилиндре, %; Хвсм' - концентрация ила по сухой массе, г/дм3; - зольность ила, доли единицы; гс хпк -определяется по следующей формуле:

rсXПK=(ХПКВXср-ХПКВ^IXрегл.)/[Хв(1-Saи)tаt]R+ехр(kнхпк)[2],

или предварительно задается и затем в процессе эксплуатации уточняется.

2. Определение необходимого времени окисления собственно в аэротенке

Необходимое время окисления собственно в аэротенке^аэр можно определить по следующей формуле [5]:

Сэр =

3. Определение времени регенерации Время регенерации ^рег определяется по

следующей формуле:

С". =

где к - поправочной коэффициент, учитывающий объем регенерационной зоны; определяется по следующей таблице (вводится для коридорных аэро-тенков с регулируемой зоной регенерации) [2]:

Таблица 1 - Зависимость коэффициента к от объема регенерационной зоны

Объем регенера- Отдельно рас- Объемы регенерацион-

ционнои зоны по положенный ной

отношению к регенератор или зоны. %

объему аэротен- максмимальный 30 25 20 10

ка, % объем в совмещенном регенераторе

Поправочный коэффициент, к 1,0 0,95 0,90 0,85 0.75

4. Определение объема аэротенка без регенератора Уаэр

Уаэр = ,

где ^аэр - время окисления в аэротенке, определяется по формуле (8) или задается и в процессе эксплуатации уточняется; р - расход СВ.

5. Объем аэротенка при наличии регенератора (отдельного регенератора или регенерационной зоны) Уаэрр

6. Объем регенератора Урег. определяется по следующей формуле:

Урег=Сег-:я-Р,

7. Определение прироста АИ

СНиП 2.04.03-85, ряд монографий и учебно-методической литературы в области биотехнологий рекомендуют следующую формулу для определения прироста активного илаР8р:

Р8р=0,8-Хвхаэр+КПр-БПКпвх ,

где Хвх аэр. - концентрация взвешенных веществ в поступающем в аэротенк стоке, мг/см3; Кпр - коэффициент прироста АИ, для городских и близких к ним по составу производственных СВ при проектировании принимается равным 0,3 (в процессе эксплуатации Кпр необходимо уточнить); БПКпвх - БПК на входе в аэротенк.

Приведенная формула применима для бытовых сточных вод; для промышленных сточных вод в данную формулу целесообразно ввести ХПК -показатель, от соотношения которого с БПК зависит прирост активного ила, так как данное соотношение характеризует концентрацию трудноокисляемых ЗВ (чем больше разница между БПК и ХПК, тем меньше конструктивный обмен в бактериальной клетке и, соответственно, меньше прирост ила)[2].

Кроме того, прирост ила будет зависеть от неравномерности нагрузок и от залповых аномальных сбросов,- чем больше значение данных показателей (идентифицируемых как кнхпк), тем меньше прирост ила.

С учетом приведенных поправок окончательную зависимость для определения прироста ила в биосистеме можно записать в следующем виде:

БпкПхс' с

Fsp- [0,8 -Х^аэр .+Кп

ХПКв

-]-ехр

Уаэр^^а+Я),

где Кпр - коэффициент прироста ила;ХПКвх.с.с.аэр., БПКпвх.с.с. - ХПК, БПК полное, усредненное за 4 часа (за время нахождения СВ в сооружениях механической и физико-химической очистки, предшествующей биоочистке).

Литература

1. Строительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения. СНиП 2.04.03-85;

2. В.В. Кирсанов,Современные технико-технологические методы защиты окружающей среды. Т.1. Процессы и аппараты защиты гидросферы. Изд-во Казан. гос. техн. ун-та,Казань. 2013. 496 с.;

3. С.В.Свергузова, А.А. Внуков, А.А. Юрчеко, И.Г.Шайхиев, Исследование физико-химических свойств шлама водоочистки белгородской ТЭЦ, Вестник КНИТУ, 17, 18, 164-166 (2014);

4. О.И. Колотова,Н.В. Владимцева,И.В. Герман, И.В. Соколова, Использование природных неорганических веществ для интенсификации биотехнологических процессов, Вестник Казанского технологического университета,.16, 23, 132-135 (2013).

© В. В. Кирсанов - д.т.н., профессор кафедры общей химии и экологии КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева, VVK1rsanov@gma1I.com

© V. V. Kirsanov - DT n., Professor of the department of general chemistry and ecology KNITU-KAI, VVKirsanov@gmaiI.com.