АЭРОБНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ИЛА - МИНЕРАЛИЗАЦИЯ АКТИВНОГО ИЛА ОКИСЛЕНИЕМ.

ОТЧЕТ

По дисциплине: «ЭКОБИОТЕХНОЛОГИЯ: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА»

Выполнила студент гр. 619-М11 (Волков А.С.)

Проверил Старший преподаватель кафедры ПБТ (Ахмадуллина Ф. Ю.)

Казань 2020 г.

Содержание

Аэробная стабилизация ила - минерализация активного ила окислением. 3

Заключение: 10

Список литературы.. 11

АЭРОБНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ИЛА - МИНЕРАЛИЗАЦИЯ АКТИВНОГО ИЛА ОКИСЛЕНИЕМ.

С помощью нее уменьшается масса твердой фазы осадков, содержания в них патогенной микрофлоры, улучшаются технологические свойства осадков и пригодность для складирования и хранения. В ходе аэробной стабилизации органическое вещество осадков окисляется микроорганизмами, для которых оно является питательным субстратом.Также происходит биологическое окисление запасов питательных веществ микроорганизмов в присутствии растворенного кислорода. Органические вещества самоокисляются или потребляются при эндогенном дыхании микроорганизмов на завершающей стадии их жизнидеятельности, при этом распадается до 50% органической части осадков, в основном в результате минерализации липидов и белков:

C₅H₇NO₂+5O₂––>5CO₂+2H₂O+NH₃ (1.1)

или

С₅H₇NO₂+7O₂––> 5CO₂+3H₂O+H⁺+NO₃^– (1.2)

(NH₃ биологически окисляется до NO₃^–) (1.3)

На аэробную стабилизацию допускается направлять неуплотненный или уплотненный в течение не более 5 ч активный ил, а также смесь его с сырым осадком.

Для аэробной стабилизации следует предусматривать сооружения типа коридорных аэротенков.

Продолжительность аэрации надлежит принимать, сут: для неуплотненного активного ила - 2-5, смеси осадка первичных отстойников и неуплотненного ила - 6-7, смеси осадка и уплотненного активного ила - 8-12 (при температуре 20 °С).

При более высокой температуре осадка продолжительность аэробной стабилизации надлежит уменьшать, а при меньшей - увеличивать. При изменении температуры на 10°С продолжительность стабилизации соответственно изменяется в 2-2,2 раза.

Аэробная стабилизация осадка может осуществляться в диапазоне температур 8-35°С.

Для осадков производственных сточных вод продолжительность процесса надлежит определять экспериментально.

Расход воздуха на аэробную стабилизацию следует принимать 1-2 м³/ч на 1 м³ вместимости стабилизатора в зависимости от концентрации осадка соответственно 99,5-97,5%. При этом интенсивность аэрации следует принимать не менее 6 м³/(м²· ч).

Уплотнение аэробно стабилизированного осадка следует предусматривать или в отдельно стоящих илоуплотнителях, или в специально выделенной зоне внутри стабилизатора в течение не более 5 ч. Влажность уплотненного осадка должна быть 96,5-98,5 %.

Иловая вода из уплотнителей должна направляться в аэротенки. Ее загрязнения следует принимать: по БПК_полн- 200 мг/л, по взвешенным веществам - до 100 мг/л[1]

В результате протекающих при этом процессов биохимической деструкции органического вещества (минерализации осадка) повышается устойчивость осадка к загниванию, улучшаются санитарные условия его обезвоживания, хранения или утилизации. Впервые возможность глубокой деструкции органического вещества осадка в процессе длительной аэрации была установлена в 1932 в США. В 1950 в США был разработан процесс стабилизации активного ила посредством продленной аэрации непосредственно в аэротенках при очень низких шгрузках [не более 0,05 г БПК/(г ила\сут)]. Избыточный активный ил при этом практически не образуется. Достоинство этого процесса — простота конструктивного оформления и эксплуатации, недостаток — значительный объем аэротенков. Экономически целесообразно применение процесса продленной аэрации на очистных сооружениях пропускной способностью до 2000 м/сут (в осн. до 500 м³/сут).

Перед аэробной стабилизации осадков избыточный активный ил отделяется в отстойнике от сточной воды, затем обрабатывается в стабилизаторе, объем которого значительно меньше объема аэротенка при продленной аэрации. Это позволяет применять аэробную стабилизацию осадков на очистных сооружениях большей пропускной способности.

Скорость потребления кислорода в наальный период аэрации резко падает, что свидетельствует об истощении внешнего субстрата — легкоокисляемого органического вещества, определяющего способность осадка к загниванию. В результате увеличения биофлокулирующей способности активного ила его частицы укрупняются при одновременном снижении концентрации мелкодисперсных компонентов.

Основные параметры аэробной стабилизации осадков — продолжительность аэрации и удельный расход воздуха — определяются конечной целью процесса. Для получения глубоко минерализованного осадка продолжительность аэрации составляет: активного ила — 2—7 сут, смеси активного ила с осадком из первичных отстойников — 8—12 сут при температуре 20°С, при снижении температуры на 10°С продолжительность процесса увеличивается в 2—2,2 раза. Удельный расход воздуха — 1 — 2 м³/ч на 1 м³объема стабилизатора.

Для улучшения водоотдающей способности продолжительность аэрации активного ила должна составлять 1—3 сут, а смеси его с осадком из первичных отстойников — 3—8 сут. Удельный расход воздуха определяют исходя из наличия легкоокислиемого органического вещества при условии, что интенсивность аэрации в стабилизаторе не менее 5 м/м.

Конструктивное оформление процесса аэробной стабилизации осадкой аналогично таковому коридорных аэротенков или аэротенков-смесителей. Существующие между ними различия связаны в основном с компоновкой сооружений, участвующих в этом процессе.

Традиционно аэробную стабилизацию осадков применяют для обработки избыточного активного ила или смеси его с осадком из первичных отстойников на очистных сооружениях пропускной способностью до 50 тыс. м³/сут. Технологиеские схемы, предусматривающие сочетание анаэробного сбраживания осадков в метантенках и аэробной стабилизации, применяют на очистных сооружениях большей пропускной способности, что позволяет получить экономический эффект, особенно при утилизации метана.

Аэробная стабилизация – это процесс, с точки зрения кинетики распада органики, аналогичен процессу окисления органических загрязнений в аэротенке. Аэробная стабилизация осадка приемлема до 1 400 м 3 в сутки и более. Поскольку продолжительность процесса зависит от начальной концентрации органических загрязнений и объема образующегося осадка, то для малых расходов стабилизаторы получаются малыми и легко эксплуатируемыми. В стабилизаторах широко применяется как пневматическая (дырчатые трубы), так и механическая (турбинные или струйные аэраторы) аэрация. На процесс стабилизации осадков влияет наличие токсичных, агрессивных и трудно окисляемых веществ с концентрациями выше допустимых значений. Метод аэробной стабилизации избыточного ила по сравнению с методом анаэробной обработки осадка имеет такие существенные преимущества: - простота конструктивного исполнения сооружений; - отсутствие взрывоопасности; - хорошие санитарно-гигиенические показатели; - лучшие водоотдающие свойства; - легкость автоматизации процесса; - простота обслуживания сооружений. Установки заводского изготовления разработаны для очистных станций, они представляют собой блок, объединяющий аэротенк, вторичный отстойник и стабилизатор избыточного активного ила. Система аэрации пневматическая[2-3]

На рисунке1.1 показана схема компактной установки (КУ) с аэробной стабилизацией или пневматической аэрацией.

Рисунок1.1 Схема установки (КУ) с аэробным стабилизатором и пневматической аэрацией. 1 – входной патрубок; 2 – аэротенк; 3 – аэрационная система; 4 – эрлифт для возврата активного ила; 5 – сборный желоб; 6 – отстойник; 7 – эрлифт для перекачки плавающих веществ; 8 – аэробный стабилизатор; 9 – выпуск ила; 10 – отвод очищенных сточных вод; 11 – отстойная зона стабилизатора; 12 – перегородка

Сточная вода, пройдя решетку-дробилку, установленную вне блока, и песколовку, поступает в падающий лоток с четырьмя треугольными регулируемыми водосливами, и подается в аэротенк. Аэротенк представляет собой квадратный в плане резервуар, по дну которого положены четыре плети перфорированных труб диаметром 150 мм. Аэротенк рассчитан на продолжительность пребывания в нем сточных вод в течение 9 часов в часы максимального притока. С противоположной стороны аэротенка имеются затопленные окна для подачи сточных вод в отстойник. Отстойник вертикально типа. В нем устанавливается перегородка, направляющая поток жидкости в нижнюю зону. Сборные лотки осветленной воды выполняют с регулируемыми треугольными водосливами. Осветленная сточная жидкость поступает из вторичных отстойников на сооружения доочистки и обеззараживания. В отстойнике имеются шесть приемников, каждый из которых снабжен эрлифтом с трубопроводом возврата активного ила в аэрационную зону; три приемника имеют эрлифты с трубопроводами, направленными в стабилизатор. Вдоль отстойника расположен мостик для обслуживания, куда вынесены вентили управления эрлифтами. Продолжительность пребывания стоков в отстойнике – 1,5 часа.

Поступление в стабилизатор свежих порций активного ила вызывает одновременное отделение такого же объема воды в отстойной зоне стабилизатора, которая отводится вместе с очищенными сточными водами из установки. Выгрузка из стабилизатора обработанного активного ила производится при достижении в нем предельной концентрации ила. Период выгрузки составляет 7–10 суток. Очистка стоков на этой установке осуществляется без первичного отстаивания, БПК очищенного стока составляет 15 мг/л.

Рис. 1.2 Схема установки с аэробным стабилизатором и механической аэрацией. 1 – подача сточных вод; 2 – аэротенк; 3 – турбоаэратор; 4 – стабилизатор потока; 5 – циркуляционный трубопровод; 6 – вторичный отстойник; 7 – отстойная зона; 8 – аэробный стабилизатор; 9 – электродвигатель; 10 – затопленный водослив; 11 – камера дегазации

На рисунке1.2 показана схема установки с аэробной стабилизацией активного ила и механическими аэраторами. Эти сооружения выполняют в блочном варианте, что позволяет набирать необходимую производительность (400–700 м 3 в сутки и более). Установка работает следующим образом: сточная вода после решеток дробилок и песколовки без отстаивания поступает в аэрационную часть сооружения. Аэрация смеси активного ила и сточных вод осуществляется механическим аэратором, установленным исключительно в центре аэрационной части. Обработанная жидкость в смеси с активным илом через затопленный водослив поступает в дегазационную камеру и в отстойник. Возврат активного ила в аэрационную зону осуществляется из бункерной части отстойника через циркуляционный трубопровод за счет гидростатического напора механического аэратора[6]

Одновременное поступление сточных вод и возвратного ила обеспечивает их хорошее смешение, а это в свою очередь приводит к эффективному изъятию загрязнений. Осветленные сточные воды собираются в отводной лоток вторичного отстойника, устроенного на поверхности жидкости, и отводится на сооружения доочистки и обеззараживания.

При стабилизации только активного ила процесс можно рассматривать как завершающую ступень очистки сточных вод, когда при минимуме растворенных питательных веществ происходит самоокисление клеточного вещества микроорганизмов.

Степень распада органического вещества и продолжительность процесса зависят от соотношения количеств сырого осадка и активного ила, концентрации органических веществ, интенсивности аэрации, температуры и пр. Процесс аэробной стабилизации обычно происходит в психрофильно-мезофильной зоне жизнедеятельности микроорганизмов при температуре от 10 до 42 °С и затухает при температуре менее 8 °С. Степень распада органических веществ изменяется в среднем от 10 до 50 %, при этом жиры распадаются на 65—75 %, белки — на 20—30 %, а углеводы практически не распадаются. В процессе аэробной стабилизации при мезофильных температурах наблюдается на 70—90 % снижение содержания кишечной палочки и других патогенных бактерий и вирусов, однако яйца гельминтов при этом не погибают.

Способ аэробной стабилизации осадков сточных при ультразвуковой обработке, ультразвуковую обработку активного ила ведут при частоте ультразвуковых колебаний 30-900 кГц, интенсивности волн 5-75 Вт/см и времени обработки 20-120 с.

При этом в результате ультразвуковой обработки бактерий активного ила в 1,7 раза возрастает скорость биохимического окисления загнивающих компонентов осадка, что обеспечивает сокращение длительности процесса аэробной стабилизации в 1,7 раза[3,4]

При озвучивании высвобождаются субмиохондриальные частицы, обладающие повышенной окислительной активностью. Кроме того, ультразвуковая обработка активного ила перед смешиванием его с сырым осадком способствует улучшению водоотдающих свойс осадка в результате более глубокой его минерализации, что обеспечивает снижение удельного сопротивления фильтрации стабилизированного осадка в 1,8-2 раза[7]

Пример. Проводят процесс аэробной стабилизации смеси избыточного активного ила и сырого осадка из первичных отстойников в соотношении 1:1. Исследования проводят на моделях аэробных стабилизаторов, из которых один служит контролем, а во втором 5% избыточного активного ила перед смешиванием его с первичным осадком подвергают ультразвуковой обработке в течение 60 с, концентрация осадка в стабилизаторе равняется 28 г/л по сухому веществу, расход воздуха 380 сут. Температура осадка в процессе обработки 20-25. Контроль за процессом проводят по удельному сопротивлению фильтрации осадка, исходный уровень которого 1800, активности дыхания бактерий ила, химическому потреблению кислорода, влажности осадка и концентрации его в реакторе. При выходе активности дыхания бакерий ила на постоянный эндогенный уровень процесс считают законченным[5]

А эробный стабилизатор-илоуплотнитель представляет собой металлическую емкость с коническим днищем. Стабилизатор оборудован системой трубопроводов, обеспечивающих аэробную стабилизацию, уплотнение и перекачку осадка, а также перелив и опорожнение илоуплотнителя. Избыточный активный ил подается из вторичного отчтойника в аэробный стабилизатор-илоуплотнитель, где происходит стабилизация избыточного активного ила. В зависимости от производительности станции обезвоживание осадка происходит на иловом фильтре или на фильтр-прессе[8,9]

Таблица 1.1 Преимущества и недостатки наиболее распространенных методов обработки осадков сточных вод

Продолжение Таблицы 1.1

Согласно таблице 1.1. можно сделать вывод, что наиболее применяемыми методами обработки осадков на данный момент являются различные модификации анаэробного сбраживания и аэробной стабилизации. Перспективным методом обработки осадков можно считать аэробную минерализацию с последующим илоотделением во взвешенном слое осадка[10]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Метод аэробной стабилизации избыточного ила по сравнению с методом анаэробной обработки осадка имеет такие существенные преимущества:

а) простота конструктивного исполнения сооружений;

б) отсутствие взрывоопасности;

в) хорошие санитарно-гигиенические показатели;

г) лучшие водоотдающие свойства;

д) легкость автоматизации процесса;

е) простота обслуживания сооружений.

Один из недостатков аэробных методов заключается в необходимости при­нудительного подвода воздуха (кислорода) и дополнительных питательных веществ — источников азота и фосфора. Поэтому эксплуатация аэробных со­оружений требует больших затрат, особенно на аэрацию (до 80% общих эксплу­атационных затрат на энергию, расходуемую при очистке сточных вод; до 35% стоимости очистки сточных вод). Несбалансированное добавление биогенных элементов, необходимых для роста активного ила, ведет к загрязнению окружа­ющей среды.

При работе сооружений аэробной биологической очистки, особенно с активным илом, образуется много избыточной биомассы - до 0,5 кг сухого вещества аэробного ила на 1 кг удаленного БПКУ Избыточный ил необходимо обезвоживать, утилизировать, складировать вблизи очистных сооружений или вывозить и захоранивать на иловых площадках, что требует больших затрат (на обезвоживание, транспортных и других) и ведет к дополнительному загрязне­нию окружающей среды, поступающему с иловых площадок.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: