Какие факторы определяет величину прироста активного ила в аэротенках? Как можно обеспечить снижение прироста активного ила?

Понятие роста активного ила включает следующие основные процессы:

1) потребление растворенных органических загрязнений, синтез клеточного вещества микроорганизмов, их размножение, накопление питательных соединений внутри клетки;

2) сорбция нерастворенных (взвешенных) веществ активным илом;

3) поглощение илом биологически неразрушаемых органических веществ, накопление инертных соединений внутри клетки;

4) распад микробиальных клеток активного ила в результате его самоокисления (эндогенной респирации) с выделением продуктов распада в очищаемую воду.

Очевидно, что рост ила обуславливает два основных фактора: во-первых, состав сточных вод, поступающих на очистку в аэротенки; во-вторых, интенсивность процесса окисления загрязнений и самоокисления биомассы активного ила.

Формула для расчета прироста активного ила в аэротенках, рекомендуемая действующими проектными нормативами, включает два основных параметра, которые определяют величину прироста - взвешенные вещества и БПК_ПОЛН. Но эти формулы имеют конкретный смысл только для городских сточных вод, т.к. только для них (и близких к ним по составу производственных сточных вод) определен коэффициент прироста.

В иных случаях, когда состав воды существенно отличается от городского стока, прирост рекомендуют определять экспериментальным путем.

Существенное влияние на прирост ила при очистке промышленных сточных вод оказывают содержащиеся в них биохимически неокисляемые органические загрязнения, определяемые по разнице величин ХПК и БПК.

Если от количества биохимически неокисляемых органических веществ, поступивших в аэротенки, вычесть их количество в биологически очищенной воде, можно определить их массу, которая извлечена из сточной жидкости активным илом.

Чтобы выразить прирост ила в мг/л, следует разделить величину ХПК задержанных илом веществ на ХПК активного ила (1-1,2 мг/л). Полученные таким образом результаты являются ориентировочными.

Одновременно с процессами роста биомассы происходит и ее уменьшение в результате процессов самоокисления. Интенсивность этого процесса зависит от обеспеченности микробиальной клетки питательными веществами. При уменьшении нагрузки по БПК на активный ил поступление питания уменьшается, соответственно замедляется накопление органических веществ в иле, в то же время развиваются процессы эндогенного дыхания, позволяющие компенсировать недостаток питания. Часть органических веществ клетки при этом разрушается.

Зависимость между приростом ила и величиной нагрузки по БПК на ил определяется по формуле [4.22].

Формула СНиП 2.04.03.-85 (п.6.146) пригодна только для режима средних нагрузок при удельной скорости окисления около 20 мг/г в час (около 500 мг/г в сут) при очистке хозяйственно-бытовых сточных вод. Промышленные примеси могут существенно исказить результат, полученный по этой формуле, либо в большую (при наличии биохимически неокисляемых веществ), либо в меньшую (если возникало торможение роста активного ила) сторону.

На прирост ила существенное влияние оказывает температура иловой смеси в аэротенке. При повышении температуры увеличивается ферментативная активность ила, что равноценно увеличению его биомассы и, соответственно, уменьшению нагрузки по БПК на биомассу активного ила. При этом происходит уменьшение прироста и увеличение возраста ила. При охлаждении иловой смеси прирост возрастает, а возраст ила уменьшается.

При расчете илоуплотнителей, илопроводов и систем перекачки ила, величину прироста ила, вычисленную по формуле СНиП для °t=15°C, следует принимать с коэффициентом сезонной неравномерности, равным 1,15-1,20 (для режимов средних нагрузок). По некоторым данным, этот коэффициент составляет 1,3.

Прирост ила находится в тесной связи с кислородным режимом. Чем ниже нагрузка на ил, тем глубже процессы самоокисления, тем выше потребность в кислороде для эндогенной респирации. Условия для протекания этого процесса аналогичны тем, которые обеспечивают развитие нитрификации в аэротенках. Оба процесса развиваются параллельно: по интенсивности нитрификации можно косвенно судить о глубине эндогенных процессов и приросте ила.

Количество потребления кислорода в системах полного окисления с глубокой нитрификацией по данным С.В. Яковлева и Т.А. Карюхиной в 2-2,5 раза выше, чем в системах обычной биологической очистки (средних нагрузок).

Анализ всего того, что изложено выше, позволяет определить способы уменьшения объемов избыточного ила в аэротенках.

Главное условие - уменьшение нагрузки по БПК на беззольное вещество активного ила путем наращивания массы ила в аэротенках. С этой целью обеспечивается максимальный процент регенерации, максимально возможная концентрация активного ила в смеси, поступающей на вторичные отстойники, оптимальное значение степени циркуляции (определенный исходя из предельной величины дозы возвратного ила и дозы в смеси перед вторичными отстойниками).

Соответственно снижению нагрузки по БПК на ил следует увеличить подачу воздуха в аэротенк.

В процессе эксплуатации важно следить за тем, чтобы на сооружениях не возникали условия, ухудшающие кислородный режим и угнетающие окислительный процесс, что привело бы к ухудшению нитрификации и увеличению прироста активного ила. Нельзя допускать образования мертвых зон в аэротенках из-за нарушения целостности аэрационных систем, их засоренности и т.д.

Нарушение кислородного режима может произойти при неоправданно низкой степени циркуляции ила, залегании ила на дне вторичных отстойников, что приводит к длительному нахождению ила в анаэробных условиях.

Увеличение прироста ила при эксплуатации очистных сооружений может возникнуть при ухудшении работы первичных отстойников, при снижении качества возвратных потоков, образующихся на сооружениях при обработке осадков, при доочистке биологически очищенных сточных вод.

На какие окислительные процессы расходуется кислород воздуха, подаваемого в аэротенки?

При биологической очистке сточных вод кислород воздуха расходуется на:

1) окисление биоразлагаемых органических веществ до CO₂, H₂O, NH₃ (т.н. С-окисление);

2) химическое окисление некоторых примесей, окисляющихся кислородом;

3) нитрификацию аммонийного азота (N-окисление);

4) нитрификацию-денитрификацию части аммонийного азота;

5) создание некоторого запаса растворенного кислорода в очищенной воде.

Количественные соотношения компонентов кислородного баланса изменяются в зависимости от изменений величины нагрузки по БПК на активный ил. Чем ниже нагрузка, тем больше кислорода расходуется на эндогенное окисление ила и нитрификацию, а затраты кислорода на окисление органических загрязнений уменьшаются. Потери кислорода вследствие денитрификации при этом могут возрастать.