Теоритические основы биологической очистки сточных вод:

Температура очищаемых сточных вод – важнейший фактор, воздействующий на растворимость химических веществ, скорость химических реакций, скорость изъятия загрязняющих веществ при механическом отстаивании, интенсивность обмена веществ у организмов активного ила, потребление растворенного кислорода.
Оптимальные значения температуры для удовлетворительного процесса биологической очистки находятся в диапазоне 16…230С. В условиях горячего водоснабжения температура сточных вод, поступающих на очистку, не опускается зимой ниже 120С, а в летний период может достигать максимальных значений 270С и более. Ферменты активного ила состоят из белка, или в основном из белка.
Ферменты – очень эффективные катализаторы процесса биологической очистки, они обеспечивают высокие скорости окисления субстрата, состоящего из различных загрязняющих веществ. Ферментативная активность ила сохраняется максимальной только в оптимальном диапазоне температур. Температура выше 350С неблагоприятна. Что касается пониженных температур, то к ним ферменты устойчивы. При снижении температуры сточных вод процессы обмена веществ у активного ила затормаживаются, но практически никогда не прекращаются полностью. При этом увеличивается растворимость кислорода в воде. Поэтому производительность аэротенков зимой снижается незначительно.
Отправить запрос

Схема USBF

Взвешенные вещества (ВВ) – показатель характеризующий количество примесей, которые задерживаются на бумажном фильтре при фильтровании пробы. Взвешенные вещества – это нерастворимые вещества, которые или осаждаются или всплывают. Количество нерастворимых веществ составляет порядка 40% всех загрязнений и эти загрязнения могут быть удалены физико-механическими способами (фильтрация, отстаивание, флотация). На одного жителя в среднем в сутки приходится 65 грамм взвешенных веществ. Из них 75% или около 49 грамм можно уловить на стадии механической предочистки. В среднем можно считать, что на решетках задерживается 2 грамма мусора от одного человека в сутки. На песколовках задерживается 12 грамм взвешенных веществ от одного человека в сутки. Оставшиеся 35 грамм взвешенных веществ улавливаются или в первичных отстойниках, или на оборудовании по механической очистке сточных вод.
Сухой остаток/Общая минерализация – показатели, которые характеризуют общую загрязненность сточных вод органическими и минеральными примесями в растворенном состоянии. Количество растворенных загрязнений (коллоидные частицы, молекулярно-дисперсные частицы) составляют до 60% всех загрязнений. Эти загрязнения могут быть удалены только биохимическими методами.
Сухой остаток – это количество загрязняющих веществ в фильтрате, прошедшем через бумажный фильтр, и остающихся после выпаривания влаги при 1050С.
Общая минерализация – это суммарное количество только минеральных веществ, которые остаются после выгорания органических загрязнений при прокаливания сухого остатка при 6000С. Органика улетучивается. По этим двум показателям можно судить о соотношении органической и минеральной частей растворимых загрязнений сточных вод. Особенно важно оценивать потери при прокаливании для сточных вод. Если загрязнения в таких водах в основном будут представлены в минеральном виде, то питательных веществ для активного ила будет явно недостаточно.
Отправить запрос

Биохимическая потребность в кислороде (БПК) – количество кислорода, необходимое для биохимического окисления бактериями - минерализаторами органических веществ до образования CO2 и нитратов N2O5 . Этот показатель характеризует суммарное содержание легко окисляемой органики, которая может быть удалена методом биологической очистки, например, с помощью активного ила в аэротенках. Если отношение БПКполн/ВВ составляет 1/1, то хорошая предварительная механическая очистка значительно снизит нагрузку на последующие стадии биохимической очистки. Если БПКполн/ВВ составляет 1,6…1,8, т.е количество растворенных загрязняющих веществ значительно превосходит количество нерастворенных, то основная нагрузка по удалению загрязнений будет приходиться на аэротенки. Величина БПКполн замечательна тем, что она практически точно совпадает с истинным расходом кислорода на процесс биохимической очистки в действующих сооружениях. Экспериментально БПКполн определяют по появлению следов нитритов или нитратов.
Концентрация ионов водорода – выражается величиной pH. Среда считается кислой при pH меньше 7, и щелочной – при pH больше 7. При рассмотрении состава сточных вод одним из основных понятий является концентрация загрязнений в мг/л или г/м3 (т.е. масса загрязнений, приходящаяся на единицу объема воды). Среднее содержание основных загрязнений бытовых сточных вод приведено в табл. 1.
Иловый индекс – объем ила (мл) после отстаивания в течение 30 минут в лабораторном цилиндре, отнесенный к 1 грамму сухого вещества ила. Размерность мл/г. Замеряется объем отстоявшегося ила. Затем осадок высушивается при 1050С и замеряется его сухой вес. Отношение этих величин объем (мл)/вес (грамм) – есть иловый индекс и характеризует седиментационные (от лат. Sedimentum – оседание) свойства ила. Хорошо оседающий ил имеет индекс 60…150мл/г в зависимости от технологического регламента работы аэрационных сооружений и состава сточных вод. При индексе ила более 150мл/г говорят о «вспучивании» ила.

Прирост ила – это количество вновь образующегося ила за счет изъятия и усвоения загрязнений воды, определяемое при проектировании по формуле Пр = 0,8*В.В. + 0,3*БПКполн., где В.В. – концентрация загрязнений по взвешенным веществам, БПКполн – концентрация загрязнений по биохимически окисляемым веществам. Размерность величины определяется как мг/л (кг/м3). Более практической величиной является суточный прирост ила, соответствующий количеству удаляемого из системы избыточного ила. Эта величина определяется как произведение Пр (кг/м3) на производительность очистных сооружений Q (м3/сут) и имеет размерность кг/сут.
Возраст ила – это время пребывания ила в системе очистных сооружений, определяемое как частное от деления общей массы ила на суточный прирост. Измеряется в сутках.
Соединения азота и фосфора. При анализе сточных вод определяют азот общий, аммонийный, нитритный, нитратный. Показатель «азот общий» определяет содержание в воде органического и неорганического азота. Окисленные формы азота в неочищенных городских водах отсутствуют и появляются только в случае глубокой биологической очистки. Определению азотных и фосфорных соединений в сточных водах придается очень большое значение, поскольку азот и фосфор – важнейшие элементы питания бактерий.
Отправить запрос

Как известно, одним из основных способов очистки сточных вод является биологический, осуществляемый микроорганизмами, которым создаются оптимальные условия для их существования и развития по количеству подаваемого питания, температуре, кислородному режиму, степени смешения и др. Достаточность элементов питания для бактерий в биологических сооружениях определяется отношением основных показателей анализа БПКполн:N:P. Здесь буквой N обозначен азот в аммонийной форме, а буквой P – фосфор в виде растворенных фосфатов. Аммонийный азот образуется в большом количестве при гидролизе мочевины, кроме того, азот белковый в результате процесса аммонификации также переходит в аммонийную форму. Что касается соединений фосфора, то следует заметить, что в физиологических выделениях человека его достаточно много. В последнее время количество фосфатов в сточных водах резко возросло в связи с тем, что в составе многих синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ) до 40% их массы составляют полифосфаты. По СНиП 2.04.03-85 для успешной биологической очистки необходимо обеспечить на каждые 100 частей БПКполн : 5 частей азота N : 1 часть фосфора P.

Показатель Масса загрязнений на 1 жителя,
г по СНиП2.04.03-85
Концентрация загрязнений при норме водоотведения 150 литров на 1 жителя
в сутки (европейские нормы), мг/литр
Взвешенные вещества 65 433
БПК5 не осветленной сточной воды (до очистных сооружений) 54 360
БПКполн не осветленной сточной воды (до очистных сооружений) 75 500
Азот аммонийных солей (N-NH4+) 8 53,3
Фосфаты (P2O5) 3,3 22

Биохимическое окисление органических веществ происходит в две фазы;
- в первой фазе окисляются углеродсодержащие вещества, дающие в результате углекислоту и воду,
- во второй – азотсодержащие вещества, которые окисляются сначала до нитритов, а затем до нитратов.
Показателем окончания биохимического окисления биоразлагаемых органических веществ в воде является появление в ней ионов нитритов NO2- и нитратов NO3- в количестве 0,1 мг/л. Связанный кислород нитритов и нитратов под действием денитрифицирующих бактерий отщепляется и расходуется на окисление углеродсодержащих соединений. При этом в процессе денитрификации высвобождается свободный азот.
В данном случае применена эффективная технология очистки стоков под маркой «USBF».
Upflow Sludge Blanket Filtration – фильтрация восходящего вверх течения через густой туман отстоя.
Эта технология включает в себя зону предварительной подготовки сточных вод и «облако» взвешенного осадка как фильтр для отделения суспензии активного ила от обрабатываемой воды. Технология USBF обеспечивает не только удаление соединений углерода, но за счет процессов нитрификации/денитрификации происходит глубокое удаление азотсодержащих соединений и соединений фосфора. При использовании технологии глубокого удаления азота и фосфора биологическим методом предполагается искусственное создание различных зон, которые по степени обеспеченности кислородом подразделяются на три основные: анаэробная AN (безвоздушная, 0,1…0,3 мгО2/л), аноксидная DN (anoxia - кислородное голодание, 0,3…0,6 мгО2/л, процессы денитрификации) и аэробная N (насыщенная воздухом, 2,5…3,5 мгО2/л, процессы нитрификации).
Каждая из зон характеризуется специфическими условиями для реализации определенных микробиологических процессов.
Отправить запрос

В анаэробной зоне AN кислород отсутствует в свободном виде из-за отсутствия принудительной аэрации, а также его содержание в химически связанном виде минимально из-за небольшого объема нитритов и нитратов, подаваемых рециклом №1 из аноксидной зоны DN. Доза ила в анаэробной зоне 1,5…2 кг/м3, затраты энергии 7 Вт/м3. В этой зоне создаются условия для регулирования прироста микроорганизмов. Чем больше в анаэробную зону AN поступает свежей легко окисляемой органики, тем больше в аэробной зоне N будет прирост биомассы фосфоронакапливающих бактерий и больше депонируется полифосфатов в клетках, а, следовательно, больше фосфатов перейдет из сточных вод в биомассу активного ила. Таким образом, анаэробная зона – это зона подготовки к дефосфоризации. Для обеспечения жизнедеятельности анаэробных организмов иловая смесь должна перемешиваться мешалками, которые устанавливаются у дна тенков, чтобы исключить обогащение иловой смеси кислородом воздуха. В аноксидной зоне DN свободный кислород отсутствует, так как аэрация отсутствует и воздух в иловую смесь не поступает. Однако кислород присутствует в химически связанном виде в форме нитратов и нитритов, которые рециклом №2 подаются в аноксидную зону из аэробной зоны. При этом обеспечивается перемешивание иловой смеси мешалками. При благоприятных условиях аноксидная зона – это зона активной денитрификации. Денитрификация интенсифицируется при подаче свежей порции легко окисляемой органики. Поступающие соединения углерода служат электронным донором для превращения нитратов и нитритов в элементарный азот. Таким образом, аноксидная зона служит для удаления соединений углерода, а также для снижения доли различных нитратов и нитратов. В этой зоне продолжается процесс накопления биомассы организмов, способных откладывать полифосфаты в своих клетках, а также стимулируется их способность поглощать фосфаты в последующей аэробной зоне.

Содержание фосфатов на этой стадии в сточных водах повышается, а количество нитратов и нитритов сокращается. Доза ила для зоны денитрификации составляет 2…4кг/м3, затраты энергии 8 Вт/м3. Аэробная стадия завершает цикл удаления азота и фосфора. Иловая смесь аэрируется воздухом. Доза ила в зоне нитрификации 4…6 и даже до 8кг/м3, затраты энергии 12 Вт/м3. В этой зоне начинается «жадное» поглощение фосфатов популяцией бактерий, способных удерживать фосфор, которые были развиты в аноксидной зоне. Усвоенный фосфор затем удаляется из системы как избыточная биомасса или отходы ила. Последовательное использование наряду с традиционной биологической очисткой всех вышеуказанных стадий позволяет обеспечить глубокое удаление азота и фосфора. При удачном протекании процессов биологической очистки удается достичь 80…85% удаления общего фосфора. Дополнительное изъятие соединений фосфора достигается вводом небольшого количества реагентов. Отличительной особенностью технологии USBF является также существенно более высокая эффективность использования кислорода воздуха. Поддержание высокой концентрации растворенного кислорода в аэробной зоне приводит к усилению нитрификации, в результате чего содержание аммонийного азота в очищенных сточных водах практически отсутствует, а образовавшиеся при этом нитраты впоследствии удаляются в процессе денитрификации.

Технология USBF способна к снижению БПК5 до величины менее 5 мг/л, взвешенных веществ – менее 10 мг/л без дополнительной фильтрации (доочистки), удалению азота до 10 мг/л, удалению фосфора до 1,5…2,5 мг/л. Более значительные уровни удаления фосфора до значений менее 0,1…0,5 мг/л могут быть достигнуты применением в аэробной зоне солей металлов Al2(SO4)3*14H2O, Na2O*Al2O3, FeCl3, FeCl2, FeSO4*H2O, Fe(SO4)3.
Отправить запрос

Технология USBF использует уникальный фильтр из взвешенного осадка. Фильтр из взвешенного осадка имеет трапецеидальную форму, где смешанный с илом жидкий поток входит в нижнюю часть фильтра через специально выполненные отверстия и где гидравлически происходит образование комочков.

Трапецеидальная форма фильтра обеспечивает постепенно увеличивающуюся поверхность от основания до вершины фильтра. Это обеспечивает постепенно уменьшающийся вертикальный скоростной градиент в пределах фильтра. Расчет поверхности верхней затопленной части флюидного фильтра производится из условия обеспечения значений 6…10м3/сут. через м2 поверхности для среднесуточного проектируемого потока. При этом пиковый поток составляет 18…31 м3/сут. через м2 поверхности, т.е. в 3 раза превышает среднесуточные показатели. Флюидный фильтр также включает уникальное донное устройство, позволяющее удаление отстоя из нижней части фильтра. Аноксидная и аэробная зоны объединены внутренним рециклом. Этот рецикл нужен для поддержания процесса снижения нитратов в сточной воде, а также является условием для развивающихся в аноксидной зоне организмов, удаляющих фосфор. Концентрация растворенного кислорода должна поддерживаться от 2 до 4 мг/л в аэрационной зоне, и меньше чем 0,5 мг/л в аноксидной зоне.

Основные преимущества технологии очистки сточных вод USBF

• высокая эффективность механической предварительной очистки
• нет первичных отстойников, а значит и сырого осадка - источника запаха, и всех затрат по переработке сырого осадка
• нет запаха - не требуется большой санитарно-защитной зоны
• высокая эффективность денитрификации и биологической дефосфоризации
• высокая эффективность мелкопузырчатой системы аэрации
• большой диапазон регулирования нагрузок
• компактность очистной станции, а значит и снижение капитальных затрат на строительство коммуникаций, зданий и сооружений
• высокое качество очищенной воды
• низкие эксплуатационные затраты
• минимально необходимый уровень автоматизации производственных процессов
• надёжность и долговечность в работе технологического оборудования
Отправить запрос

USBF

Очистка сточных вод USBF

Схема работы аэротенка технологии USBF

Подробнее...
Схема работы USBF

Схема работы USBF

Схема работы технологии очистки бытовых сточных вод USBF

Подробнее...
Корпусы осмос

Эскиз станции очистки сточных вод

Эскиз станции очистки сточных вод

Подробнее...

Юридический адрес:

111024, Москва, ул. 2-я Энтузиастов, д. 5
+7 (495) 664-37-40