Конспект лекцій з дисципліни: «Екобіомоніторинг та біобезпека»

Скачати 1.31 Mb.

Назва	Конспект лекцій з дисципліни: «Екобіомоніторинг та біобезпека»
Сторінка	8/10
Дата	02.04.2013
Розмір	1.31 Mb.
Тип	Конспект

bibl.com.ua > Туризм > Конспект

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4.3.4. Аеробне біоочищення в аеротенках

Біологічне очищення стоків проводиться в різних за конструкцією спорудах - біофільтрах і аеротенках. Перспективним також є впровадження мембранних методів.

Аеротенк відноситься до гомогенних біореакторів. Типова конструкція біореактора є залізобетонною герметичною прямокутною ємністю, сполученою з відстійником. Аеротенк розділяється поздовжніми перегородками на декілька коридорів, зазвичай 3-4. Конструкційні відмінності різних типів аеротенків пов'язані, в основному, з конфігурацією біореактора, методом подачі кисню, величиною навантаження.

Аеротенки – резервуари для повної або неповної біологічної очистки стічних вод, в яких стічна вода та активний мул насичуються повітрям та перемішуються, надходячи в аеротенки, як правило, після споруд механічної очистки, в надзвичайно широкому діапазоні витрат стічних вод, забезпечуючи очищення суміші промислових та побутових стічних вод при дотриманні відповідних вимог по активній реакції середовища, температурі, солевмісту, наявності шкідливих речовин (допустима БПК_повне залежить від типу аеротенку ), масел, складу біогенних елементів, концентрації завислих речовин, безперервного нагнітання повітря, концентрації розчиненого кисню .

Основні параметри біоочищення в аеротенках:

витрати стічних вод ( від 10² м³/добу до 10 ⁶ м³/ добу);
концентрація активного мулу - 1.5-5.0 г/л;
концентрації завислих речовин - 150 -1000 -3000 мг/л);
мінеральний осад не більше 1000 мг/л;!!!????
органічний осад не більш 500мг/л; .....!!?????!
концентрації розчиненого кисню - (2-5мг/л);
температура води +5° С - 40° С.

Аеротенки в блоці біологічного очищення розташовуються таким чином, щоб стічна вода, що очищається, проходячи через них послідовно одна за одною, знаходилася в контакті з активним мулом протягом 18—20 годин.

Класифікація аеротенків:

за конструкцією
- одноступеневі аеротенки без регенерації (при БПК_повне стічної води не більше 150мг/л);
- одноступеневі аеротенки з регенерацією (при БПК_повне стічної води більше 150мг/л та при наявності шкідливих промислових домішок);
- двоступеневі аеротенки (з регенерацією, або без неї для очищення висококонцентрованих стічних вод);
- багатокамерні аеротенки (зазвичай п'ять - дев'ять камер рівного об'єму, що дозволяє передбачити повздовжнє перемішування).
за структурою руху потоків стічної води зворотного активного мулу:
- аеротенки-витіснювачі - стічна вода та зворотний активний мул подаються зосереджено з однієї з торцевих частин аеротенка, а випускаються також зосереджено з іншої торцевої частини (при БПК_повне води яка надходить до 300мг/л);
- аротенки-змішувачі - подача та випуск стічної води і мулу відбувається рівномірно вздовж довгих сторін коридору аеротенка (при БПК_повне до 1000мг/л);
- аеротенки з роззосередженою подачею стічної води - стічна вода підводиться в декількох точках по довжині аеротенка, а відводиться зосереджено з його торцевої частини; оборотний мул подається на початок аеротенка.

Аеробна ферментація відходів з утворенням активного мулу, часто з його рециркуляцією, здійснюється за відповідних умов і сприяє зниженню забруднення.

Ступінь деструкції в аеротенках органічних речовин, що піддаються біохімічному окисленню, складає близько 90%.
4.3.5. Аераційні системи очищення

Для інтенсифікації процесу деструкції органічних сполук в аеротенки постійно нагнітається стиснене повітря до обсягу рідини, що очищається.

Ступінь аерації визначає допустиме навантаження по органічній речовині у вхідних стоках і якість очищення у співвідношенні – об’єм повітря:об’єм стоку 10:1.

Типи системи аерації для безперервного нагнітання повітря:

пневматична;
механічна;
пневмомеханічна.

Робоча концентрація розчиненого кисню обчислюється на основі розрахункової потреби установки:

для повної нітрифікації складає не менше 2 мг/л;
для окислення вуглецю і денітрифікування - менше 1 мг/л.

Аерація здійснюється з врахуванням параметрів процесу очищення:

тип стоку;
навантаження по органічній речовині (НОР);
тип біохімічного процесу (окислення вуглецю, дихання біомаси, денітрифікація, нітрифікація);
вік мулу ;
час перебування в апараті.

На практиці залежно від типу аерації застосовують декілька типів режимів аерації очищення стоків.

Основні типи режимів аерації процесів очищення:

швидка аерація (НОР = 0,5—5,0);
стандартна аерація (НОР= 0,25—0,45);
продовжена аерація (НОР = 0,05—0,2).

При аеробному очищенні стоків застосовують різні конструкції аераційних систем.

Конструкції аераційних систем:

великомасштабні безперервні (окислювальні канальні);
прості, без попереднього відстоювання, висока засвоюваність мулу та знижена його кількість, можливість усунення вторинного відстоювання;
роторні (мамут);
роздільні;
карусельні (Карусель).

Швидкі процеси використовують в спеціальних випадках або для часткового очищення стоків, тому зазвичай вибирають процес з параметрами в області між стандартною і швидкою аерацією.
4.3.6. Аеробне очищення в окситенках

Методи аеробного біологічного очищення стічних вод безперервно вдосконалюються. Окрім грунтових систем окислення та аеротенків останніми роками почали впроваджуватися ефективніші системи біоочищення.

вертикальні окислювальні біосистеми в шахтних реакторах;
горизонтальні окислювальні біосистеми з використанням аерування кисню.

Окситенки - біореактори з підвищеним рівнем аерації - герметично закриті резервуари, в які подається технічний кисень з окислювальною потужністю в 4-5 разів вище, ніж у звичайних аеротенків та підвищеною дозою мулу.

Основні параметри біооочищення в окситенках:

концентрація розчиненого кисню - до 10-12 мг/л;
концентрація активного мулу - 6-10г/л.

Основною проблемою, що виникає при експлуатації окситенків, є проблема відділення твердих частинок від суміші мулу. Мікробульбашки повітря прилипають до твердих частинок і погіршують осаждення. Для поліпшення осадження застосовують вакуумну дегазацію, флотацію, віддувку повітря. Після стадії дегазації суміш мулу прямує в аеротенк, де після видалення мікробульбашок відбувається доокисленя органіки, що залишилася, а стоки поступають по звичайній схемі у відстійник.
4.3.7. Аеробне очищення в шахтних біореакторах

Шахтні біореактори дозволяють реалізувати процес очищення стоків аналогічно протіканню його в окислювальному каналі, але розташованому вертикально. Такі реактори займають невеликі площі і переважно заглиблені в грунт. Висота шахтних апаратів досягає 50-150м при діаметрі 0.5-10.0м. В середині апарату вмонтований порожнистий стержень або спеціальний пристрій, що забезпечує утворення ділянок висхідного і низхідного потоків для циркуляції води, що очищається. Напрям циркуляції задається вдуванням повітря в секцію з висхідним потоком на відносно невеликій глибині. Апарати компактні, забезпечують хороше масоперенесення кисню (до 4.5 кг/м³ год). При цьому рівень навантаження на мул може досягати 0.9кг БПК/кг/добу.
4.4. Типова технологічна схема очищення води в аеротенках

Інтенсина аеробна очистка включає аеровані ставки з перемішуванням бактекрійного мулу, усереднювач, відстійник, аеротенки в комплексі з відстійником та регенератором мулу. Для виконання цього процесу застосовують безперервне культивування, хімічний мутагенез продуцентів, асоціації культур.

Типова технологічна схема очищення води в аеротенках включає всі стадії (механічну, біологічну, фізико-хімічну) очищення:

біодеградація - стічна вода після ретельного механічного очищення від різноманітного сміття, піску, жиру, інших дисперсних домішок, що осідають чи спливають, потрапляє у вузьку (3–11 м), глибоку (4–6 м) і довгу (50–250 м) споруду, де за постійної аерації очищається складним гідробіоценозом — активним мулом;
осідання активного мулу - після тривалої від 6 до 24 і навіть більше годин обробки вода надходить у вторинний відстійник, в якому звільняється від активного мулу;
усунення біогенів - напівочищена вода потрапляє для так званого третинного фізико-хімічного доочищення, іноді після хлорування, у проміжні водойми - ставки і, нарешті, у річку;
рециркуляція активного мулу - частину активного мулу, що осідає у вторинному відстійнику, повертають до біологічної очисної споруди — аеротенка.

4.5. Схема поверхневої аерації

Комплекс обладнання для очистки стічних вод однієї з найбільших станцій поверхневої аерації у Великобританії (у Блекберн-Медоуз біля Шеффілда) здійснює поверхневу аерацію вод.

І механічна аерація, і альтернативний метод нагнітання повітря у формі мікробульбашок є енергоємними. На станції у Блекберн-Медоуз споживання енергії аераторами складало приблизно 2 МВт·год на добу на кожну лінію аерації. Витрати на електроенергію становили близько 40% загальних експлуатаційних затрат станції.

У 1977 р. керівництво комунального водогосподарства Йоркшира дійшло висновку про необхідність вирішити проблему зростання обсягу стічних вод, побудувавши нову, більш компактну, станцію, яка б взяла на себе третину стоку, що надходить для очистки. У 1985 р. Науково-дослідний центр водного господарства у Суіндоні почав дослідні роботи з модифікації технологічного процесу очищення на станції і проведення випробувань. Проект мав на меті дослідити, якою мірою впровадження схеми роззосередженої подачі стиснутого повітря по довжині аеротенка і різноманітних способів регулювання вмісту розчиненого кисню скорочує споживання електроенергії без погіршення якості кінцевого продукту – очищеної стічної води.
4.5.1. Основні характеристики проекту

Основні характеристики проекту:

Станція складається з чотирьох паралельних ліній аерації, кожна з яких має чотири послідовні відсіки з окремою мішалкою.
Необхідна аерація освітлених стічних вод здійснюється механічно за допомогою поверхневих аераторів.
За рахунок впровадження схеми роззосередженої подачі стиснутого повітря по довжині аеротенка і регулювання вмісту розчиненого кисню економія енергії складає до 40%. Період окупності 1,7 – 2,6 року.

В основі побудови звичайної (без нітрифікації) станції аерації з активним мулом лежить необхідність задоволення загальної потреби у кисні, яка, в свою чергу, визначається усуненням на станції біохімічної потреби у кісні (БПК).

На станціях поверхневої аерації окислювальну потужність часто розбивають на кишені аерації, обладнанні аераторами однакової потужності кожний, так що загальна встановлена потужність відповідає загальній розрахунковій потребі в електроенергії.

Для гарантованого дотримання стандартів якості очищеної стічної води встановлена потужність аерації має бути достатньою для задоволення максимальної очікуваної денної потреби у кисні. Якщо на станції відсутні засоби регулювання споживання електроенергії, а отже й подачі кисню, то матимуть місце часті та тривалі періоди надмірної аерації в умовах зниження навантаження. Щоб відповідати профілю технологічних потреб, конфігурація системи аерації повинна включати певні засоби управління і варіювання, які дозволять реагувати на зміни.
4.5.2. Комп’ютерна модель технологічного процесу біохімічної очистки стічних вод

Науково-дослідний центр розробив для станції комп’ютерну модель процесу. Модель дозволяє передбачити потребу у кисні на кожному етапі процесу в залежності від часу і позиції в аеротенку. Динамічний характер моделі дозволяє обчислити ефекти денних коливань навантаження.

Проектна потужність станції – очищення 60тис.м³ освітлених стічних вод на добу з отриманням нітрованої очищеної стічної води (див. план станції на малюнку). Станція складається з чотирьох паралельно працюючих ліній аерації. Освітлені стічні води надходять до кожної лінії через вхідний затвор і проходять через чотири відсіки аерації. Кожний відсік обладнаний ідентичними аераторами потужністю 37 кВт. Загальна встановлена потужність 592 кВт розрахована на задоволення загальної максимальної потреби станції у кисні. Проте, не завжди вдавалося досягати нітрифікації очищеної стічної води, ймовірно через нестачу кисню.

4.5.3. Модифікація конфігурації ліній аерації.

Проведена центром оцінка станції показала, що об’ємну швидкість потоку стічних вод можна підвищити з 60 тис.м³ до 83 тис.м³ на добу, модифікувавши конфігурацію ліній аерації. Модифікація передбачала збільшення потужності аератора на вході кожної лінії до 55 кВт з поступовим зменшенням потужності у кожному наступному відсіку, тобто 45 кВт, 37 кВт і 30 кВт. В результаті загальна встановлена потужність на одну лінію збільшується на 12,8% – з 148 кВт до 167 кВт.

У 1986 р. три лінії аерації були модифіковані у відповідності з цією схемою, а четверту залишили без змін як контроль. Завдяки модифікації було досягнуто більш однорідного профілю розчиненого кисню у модифікованих лініях. У жодній точці не відчувалося серйозної нестачі кисню. Крім цього, регулювання вмісту розчиненого кисню принесло загальне зменшення споживання електроенергії.

Результатом модифікації також стало покращення середньої якості очищеної стічної води із значним зниженням відсотка проб, які не відповідали стандартам. Якісну очищену стічну воду отримували навіть з немодифікованої лінії, на підставі чого можна зробити припущення, що таку звичайну станцію аерації з активним мулом можна модернізувати, модифікуючи лише частину ліній аерації.

Щоденний обсяг пропуску стічних вод зріс майже на 40% – з 15,7 тис.м³ до майже 22 тис.м³ на одну лінію. Це також значно підвищило енергоефективність, незважаючи на 12,8% збільшення встановленої потужності модифікованих ліній.

Оцінку отриманої завдяки модифікації економії проводили, виходячи з середньої вартості електроенергії 3,6 пенсів (1 пенс = 0,01 фунта стерлінга) при 365 днях роботи на рік і об’ємній швидкості потоку стічних вод 61 тис.м³ на добу. Лише завдяки застосуванню схеми розосередженої подачі стиснутого повітря, тобто до того, як додали регулювання вмісту розчиненого кисню, споживання енергії скоротилося на 13,6%, що заощадило 15,8 тис. фунтів на рік. Якщо цю схему впроваджувати в момент, коли існуюче обладнання підлягає заміні, прямі додаткові витрати на лінію складуть 3,5 тис. фунтів. Таким чином, вартість монтажу становить 10,5 тис. фунтів, а період простої окупності – лише вісім місяців.

Економія зросла після впровадження системи регулювання вмісту розчиненого кисню на лініях аерації, на яких впровадили схему розосередженої подачі стиснутого повітря. Найбільшої економії досягли на лінії, де вміст розчиненого кисню регулювали затвором і вмиканням/вимиканням індивідуальних аераторів. Загальна економія електроенергії порівняно початковими показниками роботи станції досягла 40%, що дозволило заощадити 46 тис. фунтів при періоді окупності 1,7 року. Розосереджена подача стиснутого повітря разом з регулюванням вмісту розчиненого кисню за допомогою частотно-регульованих електроприводів заощаджували 37,9 тис. фунтів на рік, причому період окупності складав 2,6 року.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Схожі:

Конспект лекцій У двох частинах Частина 2 Суми Затверджено на засіданні кафедри фінансів як конспект лекцій з дисципліни «Банківський менеджмент»	Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення... Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення промислових підприємств» (для студентів 5-6 курсів денної...
Конспект лекцІй з дисципліни “ ПОТЕНЦІАЛ і розвиток ПІДПРИЄМСТВА”... Конспект лекцій з дисципліни “Потенціал і розвиток підприємства” для студентів ІV курсу / Укл доцент кафедри економіки підприємства...	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ дисципліни «Історія економічних учень»
Опорний конспект з дисципліни „Організація торгівлі” Міністерство... Опорний конспект лекцій з дисципліни „Організація торгівлі” для студентів напряму підготовки 030510 денної форми навчання / Укладач...	ОПОРНИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни “ ЕКОНОМІКА ПРАЦІ І СОЦІАЛЬНО... Конспект лекцій з дисципліни “Економіка праці і соціально-трудові відносини” для студентів ІІІ курсу. Павлоград: ЗПІЕУ, 2007
Конспект лекцій розроблений у відповідності до листа Міністерства... Короп Ігор Володимирович, Ревтюк Євген Антонович, Петренко Віктор Павлович – Інтелектуальна власність /Конспект лекцій для студентів...	Конспект лекцій Частина II Суми Стратегічний маркетинг : конспект лекцій / укладачі: В. В. Божкова, Ю. М. Мельник, Л. Ю. Сагер. – Суми : Сумський державний університет,...
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ для студентів економічних спеціальностей усіх форм навчання Проектний аналіз : конспект лекцій / укладачі: О. І. Карпіщенко, О. О. Карпіщенко. – Суми : Сумський державний університет, 2012....	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни «ЕКОНОМІЧНИЙ АНАЛІЗ» Сутність методу економічного аналізу, його характеристика та методологічна основа

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання