Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях Хоанг Ван Хуэ 0

Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях
<
Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Хоанг Ван Хуэ 0. Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях : ил РГБ ОД 61:85-5/2058

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Литературный обзор 8

1.1. Положение с канализацией в СРВ 8

1.2. Виды осадков и их количественные и качественные характеристики Ю

1.3. Виды обработки осадков 13

1.3.1. Обезвреживание 13

1.3.2. Обезвоживание 14

1.3.3. Сушка 17

1.3.4. Утилизация 17

1.4. Аэробная стабилизация (ее сущность, отличие между мезофильным и термофильным процесса ми, их достоинства и недостатки) 20

ГЛАВА 2. Теоретические основы биохимических процессов аэробной стабилизации осадков сточных вод 27

2.1. Химический состав активного ила 27

2.2. Теория биохимических процессов 30

2.3. Выв о д ы 41

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования аэробной стабилизации в термофильных условиях 42

3.1. Методика исследования 42

3.2. Аналитические методики 44

3.3. Результаты экспериментальных исследований аэробной стабилизации активного ила в термофильных условиях 44

3.3.1. Изменение концентрации твердых частиц активного ила 44

3.3.2. Изменение концентрации нитритов и нитратов фильтрата активного ила за период аэробной стабилизации 70

3.3.3. Математическая интерпритация

экспериментальных данных 76

3.3.4. Характеристика обезвоженных осадков 79

3.4. В ы в о д ы 86

ГЛАВА 4. Конструкция аэробного стабилизатора и методика его расчета 88

4.1. Конструкция аэробного стабилизатора 88

4.2. Методика расчета термофильного стабилизатора ила 91

4.2.1. Уравнения для инженерных расчетов

4.2.2. Порядок расчета 93

4.2.3. Пример расчета 93

4.3. В ы в о д ы 95

ГЛАВА 5. Технию-экономическая оценка 96

5.1. Мезофильная стабилизация 96

5.2. Термофильная стабилизация ЮО

5.3. Выводы ЮЗ

Основные выводы и првдожения 104

Литература

Введение к работе

В решениях ХХУ и ХХУІ съездов КПСС и в решениях ІУ и У съедов КПВ предусматривается проведение комплекса мероприятий по защите окружающей среды от загрязнения, в том числе расширение строительства, усовершенствование и увеличение мощности сооружений по очистке сточных вод, повышение эффективности технологических процессов.

Необходимость защиты окружающей среды и рационального использования природных ресурсов нашло отражение в Конституции СССР.

Важность этих мероприятий для настоящего и последующих поколений еще раз было подчеркнуто на апрельском и февральском Пленумах КПСС.

Одним из элементов окружающей среды является защита водоемов от загрязнений путем массового строительства очистных сооружений.

В условиях интенсивного строительства предприятий по очистке городских и промышленных сточных вод наиболее сложной проблемой является обработка осадков. Выделенные в процессе очистки сточных вод осадки относятся к труднофильтруемым суспензиям коллоидного типа. Большие объемы, бактериальная зараженность, наличие органических веществ, способных быстро загнивать с выделением неприятных запахов, а также неоднородность состава и свойств осложняют их обработку.

Получившая значительное распространение в СССР и в других странах технология обработки осадков сточных вод практически сводилась к сбраживанию их в двухярусных отстойниках или в метантен-ках с последующей подсушкой на иловых площадках или механическому обезвоживанию.

В СССР количество осадков, выделяемых в процессе очистки городских сточных вод при средней влажности 96%, уже в 1980 г. до стигло 100 млн. м3 или 4 млн. т в год по сухому веществу.

Применение указанной технологии на период с 1980 г. по 1990 г. в СССР потребовало бы значительных капитальных вложений.

Во Вьетнаме в настоящее время осадки сточных вод сбраживаются в двухярусных отстойниках и в единичных случаях в метантенках после него подсушиваются на естественных иловых площадках и затем используется в качестве удобрения.

Несмотря на высокую строительную стоимость мезофильное сбраживание и подсушка на иловых площадках не обеспечивает полного обезвреживания осадков. Двухярусные отстойники имеют большой объем, метантенки сложны в строительстве и эксплуатации. Уборка с иловых площадок, погрузка, транспортировка, разгрузка и внесение осадков на сельскохозяйственные поля - трудоемкие операции, связанные с применением ручного труда. Поэтому проблеме обработки осадков уделяется во Вьетнаме так же как и в других странах большое внимание.

В последние годы проведены исследования по разработке новых, усовершенствованию и развитию известных методов и аппаратов для обработки осадков сточных вод. Получает большое практическое значение аэробная стабилизация особенно в тех случаях когда на станции отсутствуют первичные отстойники.

Богатый опыт по обработке осадков сточных вод в СССР и в других странах показывает, что аэробная стабилизация является не только экономичным, но и перспективным методом обработки осадков, особенно для активного ила.

В связи с ведущейся индустриализации, в СРВ проектируются и строятся современные промышленные предприятия, на которых запроектированы станции биологической очистки. Традиционные способы обработки осадков сточных вод в метантенках, зачастую не приемлемы, поскольку образуется только избыточный ил. Здесь возможно применение аэробной стабилизации.

Особенно перспективной для стран тропической зоны является термофильная аэробная стабилизация. Причем, если мезофильная стабилизация уже хорошо изучена как в теории, так и в практике, то термофильная стабилизация относительно новая технология, имеющая ряд преимуществ.

Как обычный биологический процесс стабилизация при повышенном температурном режиме идет интенсивнее, чем при пониженном. Кроме того осадок обработанный при термофильных условиях является стабильным и надежно обезвреживанным продуктом, улучшает агрохимические свойства почвы, что указывает на перспективность его использования в сельском хозяйстве в качестве удобрения.

Целью нашей работы является исследование процесса аэробной стабилизации в термофильных условиях, разработка методики его расчета и выработка основных рекомендаций по конструированию новых минерализаторов для обработки активного ила; проведение технико--экономической оценки процесса.

Научная новизна. В диссертации впервые:

- исследована закономерность снижения концентрации органических веществ активного ила в процессе аэробной стабилизации в термофильных условиях, установлен вторичный рост термофильных микроорганизмов;

- экспериментально доказано наличие и исследован процесс нитрификации при аэробной стабилизации в термофильных условиях и показано его значение для оценки количества потребного кислорода;

- проведено исследование характеристики обезвоживания активного ила за период аэробной стабилизации в термофильных условиях;

- на основании полученных результатов исследований произведена разработка новой методики расчета минерализаторов, предназначенных для обработки осадков сточных вод методом аэробной стабили зации в термофильных условиях;

- предложено теоретически обоснованное конструктивное решение термофильного аэробного стабилизатора.

Практическая ценность. Полученные результаты исследований могут быть использованы проектировщиками, занимающимися обработкой осадков сточных вод.

Предложенная конструкция минерализаторов отличается не большими приведенными затратами, особенно для условий Вьетнама.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка литературы. Общий объем работы 126 страниц машинописного текста, 22 рисунка и 23 таблицы. Библиография содержит 122 наименований, в том числе 70 зарубежных источников.

Апробация работы: Работа доложена на научной конференции ШСИ им. В.В.Куйбышева в 1984 г.

На защиту выносятся:

- закономерность изменения концентрации активного ила, химической потребности в кислороде фильтрата за период аэробной стабилизации в термофильных условиях;

- ход процесса нитрификации при аэробной стабилизации в термофильных условиях;

- характеристика стабилизированного активного ила как с гигиенической точки зрения, так и с точки зрения влагоотдачи;

- конструкция и методика расчета минерализаторов, предназначенных для обработки осадков и активного ила методом аэробной стабилизации в термофильных условиях;

- технико-экономическая оценка предложенного метода.

Виды осадков и их количественные и качественные характеристики

В результате химической и биологической очистки городских сточных вод на очистных сооружениях образуются различного вида осадки, содержащие органические вещества.

Объемы, составы и свойства осадков из первичных и вторичных отстойников зависят от состава очищаемых сточных вод и в первую очередь от вида, количества очищаемых на городских очистных сооружениях совместно с бытовыми производственных сточных вод. Количество осадков, выгружаемых из первичных отстойников, определяется в зависимости от эффекта осветления сточных вод системой сооружений механической очистки.

Количество избыточного ила по сухому веществу , мг/л, определяется по СНиП П-32-74 [40] .

Основную часть сухого вещества осадка из первичных отстойников (в среднем 60-70%) и активного ила (в среднем 70-75%) составляют органические вещества [44,17]. Органическая часть активного ила в основном состоит из веществ белкового происхождения (до 50%) при содержании жиров и углеводов соответственно до 30 и 10%. В сыром осадке из первичных отстойников белков примерно в 2 раза меньше, а углеводов в 2,5-3 раза больше, чем в активном иле.

Бактериальная зараженность осадков огромна: в них присутствуют все основные формы бактериальных микроорганизмов: кокки, палочки, спириллы. Из патогенных микроорганизмов встречаются возбудители желудочно-кишечных и других заболеваний, большее число яиц гельминтов.

Осадки городских сточных вод (сырые и сброженные) при влажности более 90% представляют собой жидкую текучую массу, при влажности 82-86% похожи на жидкую грязь, а при более низкой влажности имеют вид слегка влажной земли. Активный ил уже при влажности 88-90% имеет консистенцию сметаны, а при 85-87% и ниже имеет вид влажной земли [44] .

Большая часть влаги осадков находится в связанном состоянии, поэтому они обладают плохой водоотдачей.

Органическая часть осадков подвержена быстрому загниванию. При этом увеличивается число коллоидных и мелкодисперсных частиц, что вызывает дальнейшее ухудшение водоотдающей способности осадков.

Элементарный состав сухого вещества осадков колеблется в широких пределах. Сухое вещество сырых осадков имеет следующий состав (% от массы сухого вещества осадков) : 34,4 - 87,8 С; 4,5--8,7Н; 0,2-2,7S; I,8-8N; 7,6-35,4 0. Сухое вещество активного ила содержит, %: 44,0-75,8 С, 5-8,2 Н, 0,9-2,7S, 3,3-9,8N, 12,5-43,20. В осадках содержатся соединения кремния, алюминия, железа, оксиды кальция, магния, калия, натрия, никеля, хрома и др. [44].

Дисперсная фаза осадков включает частицы органического и минерального происхождения различных размеров, формы и свойств. Изучение дисперсионного состава частиц твердой фазы осадков Люблинской станции аэрации (ЛСА) Академией коммунального хозяйства им. К.Д.Памфилова (АКХ) [44] показало, что в среднем около 90% частиц, содержащихся в твердой фазе уплотненного ила, имеют размер менее 0,15 мм, тогда как в сброженной в мезофильных условиях смеси осадков первичных отстойников и активного ила таких частиц 25%, а в осадке первичных отстойников - 45% (рис. I). Проведенные опыты показали, что осадок первичных отстойников обезвоживается механическим путем значительно лучше, чем сброженный осадок; последний обезвоживается легче, чем уплотненный активный ил. Искусственное и естественное изменение состава и свойств осадка очищаемых сточных вод приводит к изменению их водоотдачи. Поскольку состав очищаемых сточных вод различен, то и водоотдача осадков различна для разных

В настоящее время основным методом обезвреживания осадков городских сточных вод является анаэробное сбраживание.

В основе биологического процесса метанового брожения лежит способность сообществ микроорганизмов в ходе своей жизнедеятельности окислять органические вещества осадков сточных вод.

Промышленное метановое брожение осуществляется широким спектром бактериальных культур. Процесс метановой ферментации, широко применяемый для обработки осадков и высококонцентрированных стоков, протекает в две стадии. На первой стадии осуществляется перевод сложных органических веществ в жирные кислоты, спирты, альдегиды, углекислоту, аммиак, водород.

Вторая фаза - это собственно метановая ферментация с образованием метана из продуктов первой фазы брожения. Изученные виды метано образующих бактерий относятся к трем родам: МеЬкшгоЬхоіе-nuirri, Metko/riococcos, MetkarLosonct-no/.

Процесс сбраживания характеризуется составом и объемом выделяющегося газа, количеством иловой воды, химическим составом сброженного осадка.

Образующийся газ состоит в основном из метана и диоксида угле рода. При нормальном (щелочном) брожении водород, как продукт первой фазы, может оставаться в газе в объеме не более 1-2%, так как используется метанообразугощими бактериями в окислительно-восстановительных реакциях энергетического обмена.

Теория биохимических процессов

Согласно с Л.К.Мэтч и Дж.Ф.Эндрюс [83] , реакции, участвующие в процесс изображены на рис. 2. На первой стадии происходит превращение твердых органических веществ в растворимые органические вещества для переноса через мембрану. Скорость растворения или массоперенос через мембрану может ограничить разрушение органических веществ. После переноса в клетку растворимых органических веществ наряду с кислородом в качестве акцептора водорода, происходит матаболизм, в ходе которого органические вещества преобразуются в обработанные продукты (респирации) и микроорганизмы (синтез). Необходимость в кислороде также увеличивает возможность общего регулирования скорости при помощи массопереноса кислорода из газообразного в жидкое состояние.

Респирация является реакцией, в ходе которой часть освобождающейся энергии накапливается в виде таких соединений, как аденози-нотрифосфат (АТФ), который требуется для реакций синтеза, участвующих в образовании новых организмов. Поскольку микроорганизмы не эффективны на 100% в переносе энергии из респирации в синтез, часть энергии образующаяся в респирации освобождается, как тепловая энергия. Часть образующейся энергии используется также для выполнения энергии затрачиваемой на поддержание существующей микробной популяции.

В ходе этой реакции потребляется кислород и образуется тепло. Из растворимых и нерастворимых продуктах могут образовываться дополнительные микроорганизмы, как показано на рис. 2. Этот процесс известен, как критический рост, и имеет значение для смешанных культур микроорганизмов при высоких температурах, когда скорость разложения организмов высокая и присутствуют ряд микробных видов.

Из вышесказанного следует, что аэробное сбраживание является сложным процессом, включающим множество реакций. Учет всех реакций, указанных на рис. 2 не только дает грамоздкую для применения модель, но обусловливает применение ряда параметров, которые невозможно измерить в производственных условиях. Поэтому реакции, указанные на рис. 2 упрощены и преобразованы в общую реакцию, выраженную уравнением (2.2) [17,83].

Образование из азота NH или N0 зависит от активности так называемых тарификаторов, которые обычно присутствуют, не дезактивируются термофильной температурой, но могут подавляться избыточными количествами тяжелых металлов или другими токсинами.

Знание стехиометрии необходимо для подсчета количества органических веществ разлагаемых в ходе реакции, и необходимого количества кислорода. Знание термохимии необходимо для подсчета тепла, образующегося в процессе разложения клеточного вещества, которое в сочетании с величиной потерь тепла определяет температуру, при ко

торой процесс аэробной стабилизации будет происходить в автотермических условиях.

Если реакция протекает в течение достаточного периода времени, и если другие условия позволяют развиваться микроорганизмом, которые преобразуют аммиак в окисленные формы азота, то таким образом создается дополнительная потребность в кислороде. Кислород, необходимый для преобразования аммиака в нитраты приблизительно составляет 4,5 г на I г аммиака. Количество кислорода, необходимого для окисления биологически разлагаемых органических веществ в уравнение (2.2) возрастет 1,4 раза в случае полной стабилизации.

Концентрация органических веществ используется в качестве индекса общего содержания органических веществ, поступающих на аэробную стабилизацию и характеризует лишь часть общих твердых веществ. Содержание органических веществ зависит от источника и пред варительной обработки поступающего осадка.

Ключевым стехиометрическим коэффициентом является соотношение потребленного кислорода и органических веществ, окисленных в реакции. Численное значение этого соотношения можно подсчитать, если известен элементный состав органических веществ. Используя общую эмпирическую формулу для активного ила С5Н?N02 , можно высчитать, что потребляется 1,4 г кислорода на I г окисленного ила. Однако на станциях очистки сточных вод обычно нет оборудования для элементного анализа, поэтому более простой методикой определения этого соотношения является предложение, что это соотношение равно химической потребности в кислороде (ХПК) осадков, выраженной в г ХПК на г органических веществ.

Результаты экспериментальных исследований аэробной стабилизации активного ила в термофильных условиях

Отбирались образцы объемом, достаточным для анализа. Все анализы проводили согласно методикам, описанным в книге "Методика проведения технологического контроля работы очистных сооружений городских канализаций" [73. Три первых опыта были проведены в Центральной Гидрохимической Лаборатории МЕХ РСФСР, остальные в лаборатории кафедры "Канализация" МИСИ им. В.В.Куйбшева.

При анализе активного ила определялись следующие параметры: нитриты, нитраты, ХВК, доза ила, зольность, удельное сопротивление и некоторые другие.

В ряде опытов, посвященных изучению процесса аэробной стабилизации активного ила в термофильных условиях, отмечалось, что скорость разложения органических веществ, как правило, возрастает с увеличением температуры. Однако, для осадков сточных вод высказывалось и обратное предположение. Так, для осадка из первичных отстойников ВУДДИ [71,119], РЕЙС и КРУЗ [71,99] показали, что снижение концентрации твердых веществ осадка при температуре 35С протекает интенсивнее, нежели при температурах, превышающих 50С.

Результаты этих экспериментов обобщены на рис. 4 в виде графиков зависимости снижения концентрации летучей части твердых взвешенных частиц (в %) от длительности аэрации [71,119,99]. Из этих графиков можно видеть, что величина рабочей температуры влияет на скорость разложения осадка. Скорость снижения концентрации летучих возрастала при повышении рабочей температуры и достигала максимального значения примерно при 30С. Do мере увеличения температуры выше этого предела, эффективность процесса аэробной стабилизации значительно снижалась.

Влияние температуры на скорость процесса можно продемонстрировать более убедительно, если аппроксимировать снижение концентрации способных к биохимическому разложению органических веществ как реакцию первого порядка (уравнение 3, гл. 2). На основании этой модели были определены константы скорости стабилизации для каждой рабочей температуры. На рис. 5 приведены значения этих констант по данным наших исследований и зарубежных исследователей для различных типов осадков сточных вод [71,119,99]. Как можно видеть из этого рисунка, значения константа скоростей реакции возрастали с увеличением температуры в интервале от 10 до 35С. Однако для температур выше 40С обнаруживается значительный разброс результатов, который затрудняет установление какой-либо определенной тенденции. Поэтому ряд исследователей высказали предположение, что классическая кинетика не примелима для описания реакции аэробной стабилизации при температурах выше 40С [119,96]. Гоулд и Дрневич [70] отмечали, что причина наблюдающегося отклонения этой реакции от классической кинетики вероятно может быть непосредственно связана с необходимостью аклиматизации биомассы к рабочей температуре. Именно этим могли бы объясняться относительно низкие значения скоростей реакции, наблюдающиеся в ходе экспериментов на лабораторных реакторах периодического действия при рабочих температурах 40 и 50С многих зарубежных авторов. Смит с сотр. [107] сообщали о более высоких скоростях реакции при 50С в реакторе с непрерывной подпиткой для полностью акклиматизированного к рабочей температуре осадка. В этих работах зарубежных исследователей, как видно из графика на рис. 5, константа скорости реакции заметно возрастала с увеличением температуры процесса.

Достаточно высокие скорости распада активного ила получили Л.К.Метч и Дж.Ф.Эндрюе [83].

Наши эксперименты проводились при температурах 50, 60 и 65С. Эксперименты осуществлялись в непроточных условиях.

Эти температуры выбраны из желания найти оптимальную температуру для подавления процесса нитрификации при одновременно высокой скорости разложения органических веществ.

Начальная химическая потребность в кислороде фильтрата ила была равна приблизительно 60 мг/л.

В процессе стабилизации происходит распад органического вещества ила, вследствие чего возрастает ХПК фильтрата, одновременно повышается зольность ила, уменьшается содержание сухого вещества и рост концентрации нитритов и нитратов в растворе. Резко уменьшается количественный состав микрофлоры ила.

Предполагалось, что в условиях термофильных температур процессы нитрификации развиваться практически не будут, однако, как показали наши опыты, этот процесс имеет место даже и при 65С (см. 3.3.2).

Результаты проведенных опытов ниже иллюстрируются соответствующими рисунками и некоторыми расчетами.

Результаты экспериментов по определению величины ХПК в зави симости от длительности процесса при разных температурах показаны на рис. 6, 7, 8.

Из рис. 6, 7, 8 видно, что характер изменения ХПК однотипен при разных температурах, но максимум величины ХШ тем больше, чем выше температура. Так, ХШтаас при Т » 50С составила 950 мг/л, при 60С - 1140 мг/л и при 65С - 1240 мг/л.

Безотносительно к температуре величина ХШтпаас наблюдалась во всех опытах на третьи сутки процесса, после чего ХШ фильтрата снижалась. Это можно соотнести с ростом концентрации ила во вторичном процессе при развитии адаптированной микрофлоры в жестких условиях существования. Кривая изменения ХШ в процессе стабилизации описывается уравнением: ХШЦ =: I6.T.t . Є -ft + ХПК0 (3.1) 1,245 -0ЛІ5І 2,69 XIII. о где Т - рабочая температура в реакторе, ч; t - длительность стабилизации, сут.; ХШо и ХШЦ - начальная и текущая химическая потребность в кислороде активного ила, мг/л. По результатам изменения ХШ фильтрата сделаны некоторые расчеты, позволяющие оценить эффективность процесса с точки зрения количества распадающегося ила.

Методика расчета термофильного стабилизатора ила

Для аэробной стабилизации в мезофильных условиях могут использоваться любые емкостные сооружения, построенные на станциях аэрации, как-то: переоборудованные отстойники, уплотнители, аэро-тенки и т.д. Как правило, аэробная стабилизация осадков в мезофильных условиях (Ю-42С) осуществляется в открытых сооружениях типа аэротенков с предпочтительной высотой 3-6 м [I ll.

В термофильных условиях потеря тепла при испарении воды в открытых аэротенках во много раз больше, чем в закрытых. Как сказано в гл. 2: "Теплота, используемая для испарения воды, содержащейся в выходящих газах, является одним из наиболее значительных источников потерь тепла и может превышать тепло, необходимое для нагрева ила до рабочей температуры" [81]. Таким образом аэробная стабилизация активного ила в термофильных условиях будет успешно осуществляться только в сооружениях закрытого типа.

Аэробным сооружением в термофильных условиях может быть сооружение типа метантенка, в которое подается каким-либо способом воздух для восполнения убыли кислорода потребляемого микроорганизмами в процессе разложения органических веществ. При этом возможно подача воздуха как с помощью пневматической аэрации, так и механической Пример выбора конструкции сооружений с подачей воздуха за счет пневматической системы приведен в приложении 2.

Полагая, что подача кислорода для процесса аэробной стабилизации в метантенке подобна подаче кислорода в аэротенке, то из табл. 43 СНиП-П-32-74, когда f/F ш I и из примера, приведенного в приложении 2, получим, что интенсивность аэрации в нашем случае меньше максимальной допустимой интенсивности и больше минимальной. Следовательно, можно использовать стандартные метантенки в роли аэробных стабилизаторов, работающих в термофильных условиях.

Скорость процесса стабилизации как массообменного процесса зависит от интенсивности перемешивания, протекающего не только в макроструктурах жидкой среды, но и в микроструктурах дисперсной фазы. Механические аэраторы создают в жидкости турбулентные макропульсации с большой энергией и амплитудой, которые при затухании по мере удаления от зоны приложения сил переходят в распространяющиеся микропульсации, имеющие достаточную энергию и амплитуду, совпадающую с размерами частиц ила. Таким образом частицам ила сообщается пульсационное движение, которое обеспечивает более интенсивный обмен массами в непосредственной близости от поверхности бактериальных клеток, т.е. лучшее поступление к ним кислорода и питания, что в конечном счете ускоряет и углубляет процесс в целом.

Количественное соотношение между диффузионными и кинетическими параметрами можно выразить соотношением [4,22]: К , І і -ІН3 = Re.S (4.1) D где К - константа скорости процесса массопереноса, в данном слу чае коэффициент скорости процесса минерализации органи ческой массы ила; , d - условный размер частиц ила; DM - коэффициент молекулярной диффузии кислорода в воду как акцептора процесса окисления; Н - геометрический размер (характерный) реактора; Re - число Рейнольдса для движения частицы ила, зависящее от ее размера и скорости потока; Sc - число Шмидта, определяемое коэффициентом молекулярной диффузии при данной вязкости жидкости.

Анализ этого соотношения позволяет автору сделать вывод, что кинетическая характеристика процесса, т.е. его скорость, в конечном счете зависит от геометрической характеристики реактора и интенсивности турбулентного режима в нем, определяемой числом Рейнольдса.

Молекулярная диффузия, учитываемая соответствующим коэффициентом в уравнении (4.1), может быть с достоверностью заменена турбулентной диффузией, оказывающей влияние на массоперенос в значительно большей степени. Если в поле турбулентного потока имеется местная неоднородность турбулентные пульсации приводят к распространению ее по объему потока, а соответствие масштаба пульсации линейному размеру частиц ила является обстоятельством, определяющим в целом интенсификацию массообменных процессов вблизи частиц.

По результатам исследований М.Е.Кигеля, О.Н.Ягодовской 122], А.В.Абрамова и В.В.Чупраковой и других [4] процесса аэробной стабилизации ила в различных реакторах с пневматической и механической системами аэрации установлено, что время стабилизации может быть уменьшена с 10 суток в первом случае до 6-7 суток - во втором при условии, что в обоих случаях процесс доводится до предела уменьшения дегидрогеназной активности ила и снижения ХПК и ВПК. Под пределами уменьшения этих параметров понимаются точки резкого уменьшения скорости хода снижения концентраций, определяемые по этим показателям.

Похожие диссертации на Аэробная стабилизация активного ила городских сточных вод в термофильных условиях