5406

29

производства канифоли, уксусной кислоты, этилацетата. Экспериментально исследована очистка сточных вод по двум факторам - с контролем по ХПКех и рНсх опыты проводились на установке «БИОСОРБ».

Математическая обработка экспериментальных данных сводится к экстраполяции общей зависимости окислительной мощности от показателей ХПКех и рНех; функции смешанного торможения биохимического процесса общего вида. По результатам исследований, для образования гранулированного ила необходимо: Lех=70-800 мг/л; рН=7,1-8,5; uo =1-3мм/с; V=4-9 мм/с; увеличение высоты загрузки ила на 4-7 %; диаметр гранул ила 1,5-2 мм. С помощью математической модели OM (6) можно прогнозировать эффективность очистки, качество очищаемой воды. Определены численные значения коэффициентов: OMm = 1.48 · 101 7 ; Km=4.49·1018; K3 =I.65·101 7 (по рНex);

СКО=203.5. Критерий Кохрена =0.106. Модель адекватна, OM в г/м3· ч

(рис.14)

фильтр

нефильтр

фильтр

нефильтр

ХПКех

Рис. 14. ЗависимостьOMотсодержания органическихвеществ(поХПК)при очисткепромстоков Выгодскоголесокомбината

Слабоконцентрированные сточные воды Нижегородской макаронной фабрики «ВЕРМАНИ» содержат органические вещества Le n =8002000 мг/л. Исследования, проведенные на установке «БИОСОРБ»,

30

показали, что при стабильной работе при постепенном увеличении расхода сточной воды повышается качество очищенной воды, снижается ХПК, BB, содержание фосфатов, повышается содержание аммонийного азота. При перегрузке установки наблюдается вынос ила. Результаты экспериментальных исследований использовались при создании математической модели процесса очистки.

Установлено, что слабоконцентрированные сточные воды можно биохимически очистить до показателей, регламентирующих их сброс в городскую канализацию. Для этого установка должна иметь стадию кислого брожения в реакторе объемом 15-20 % от общего объема реакторов анаэробного сбраживания, или усреднительнакопитель, в который подают избыточный анаэробный ил. Результаты экспериментальных исследований, проведенных на основе четырехфакторного плана, использованы при поиске численного значения постоянных показателей модели: OMm =I.84·101 1 ; Кm=0; К,=3.196(по NНех); К2=1.28 106(по Рех); К3=2.07·1010(по SOex); CKO

=1.59, критерий Кохрена =0.375. Модель адекватна, OM в кг/м3·сут. Опытами установлено, что аэробная очистка не обеспечивает глу-

бокую очистку от красителей, содержащихся в производственных сточных водах с высокой цветностью - 587-987 градусов. Исследования, проведенные нами с использованием анаэробного процесса очистки на установке «БИОСОРБ», подтвердили возможность деструкции красителей в анаэробных условиях. Результаты исследований, проведенных на Городецкой ткацкой фабрике Нижегородской обл. показывают, что при ХПКех=200 мг/л достигается максимальная окислительная мощность. При NHex=75 мг/л обеспечивается максимальная скорость процесса, при NHex больше 75 мг/л — происходит ингибирование биохимического окисления (рис.15, 16).

ХПКех

Рис. 15. Зависимость OM от ХПК (Городецкая ткацкая фабрика)

Увеличение содержания фосфора в очищенной воде приводит к увеличению производительности установки. Максимальные значения OM достигаются при содержании фосфора 0,09 - 0,13 мг/л. Математическая обработка данных четырехфакторного эксперимента сводится к экстраполяции общей зависимости окислительной мощности от факторов функции смешанного торможения.

NHex

Рис. 16. Зависимость OM от содержания аммиака (Городецкая ткацкая фабрика)

32

Установка с гранулированным анаэробным илом позволяет очищать прометок, содержащий красители с цветностью Цеп=456987град., до цветности Цех=0,5-24 град. Эффект снижения цветности - 97-99 %. Максимальная скорость окисления при ХПКех=200 мг/л, NHe X =75 мг/л, Рех=0,1 мг/л, Цех=25град. Численные значения коэффициентов (по 6): ОМm=145; Кm=1,06·103; К1 = 129,8 (по NHex); K2 =I,73 (по Рех); К3=374,9 (по Цех); CKO=O.048; критерий Кохрена = 0.31. Модель адекватна, OM в кг/м3·сут.

Характерным признаком сточных вод банно-прачечных комплексов (фирма «Новая», г. Нижний Новгород) является содержание в них СПАВ и органических соединений, которые относят к трудно окисляемым. По данным наших исследований, сточные воды фирмы «Новая» содержат СПАВ 8-21 мг/л, органических соединений по ХПК-623-796мг/л.

На установке «БИОСОРБ» проведен четырехфакторный эксперимент, по результатам которого построены графические зависимости, отражающие показатели биохимической очистки стоков в анаэробных условиях. Анализ графических зависимостей показал: при ХПКех=140160 мг/л и содержании аммонийного азота 40 мг/л достигается максимальная окислительная мощность; содержание фосфора не оказывает влияния на окислительную мощность. Математическая модель биохимического процесса сводится к экстраполяции общей зависимости окислительной мощности от показателей функции смешанного торможения биохимической очистки сточных вод. Уравнение зависимости OM от четырех факторов позволяет прогнозировать качество очистки промстоков и использовать его при управлении очисткой сточных вод. Численные показатели уравнения: OMm =l,39·l01 8 ; Km=5,2·1017; Κ1=-3,9·10ιο(πο NHex); Κ2=3,24·1010

33

(no Pe x ); K 3 =I,85·ΙΟ 1 7 (по СПАВex ). СКО=5,96; критерий Кохрена =0.051. Модель адекватна, OM в кг/м3·сут (рис.17).

ХПКех

Рис. 17. Зависимость OM от содержания аммиака в сточных водах банно-прачечного комплекса (г. Нижний Новгород)

Сточные воды молочного комбината №1 (г.Нижний Новгород) содержат продукты кислого брожения, дезаминированного белка, рН стоков равен 3,5-4. Исследования, проведенные автором на установке «БИОСОРБ», показали возможность очистки таких сточных вод анаэробным способом с гранулированным илом.

В результате экспериментов установлено, что увеличение ХПКех способствует снижению скорости очистки воды, высокая OM будет при ХПКех<500мг/л; аммиак не оказывает существенного влияния на OM. Получены графические зависимости, определяющие скорость очистки от четырех факторов: ХПК, аммиак, фосфор, рН.

По экспериментальным данным получена зависимость окислительной мощности от показателей функции смешанного торможения

34

Pex); K3 =l,43·101 7 (πo pHex). CKO =76, критерий Кохрена =0.16. Модель адекватна, OM в г/м3 ·ч (рис. 18).

NHex

Рис. 18. Зависимость OM от содержания аммиака в сточных водах молочного комбината

Сточные воды спиртовых заводов (поселок Ядрин, Чувашия) относят к концентрированным. Они содержат отходы мойки аппаратов, замачивания зерна, спиртовую барду, стоки от мытья пола. Содержание загрязнении по ХПКеп- 49-69 г/л, по БПКП - 44-59 г/л, по ВВеn- 5,3-7,8 г/л, рНen - 4,6-5,2, температура - 50-90 0C.

Представленная автором технология очистки данных стоков включает удаление взвешенных веществ, анаэробную очистку с применением псевдоожиженного гранулированного ила.

Экспериментальные исследования проводились на установке «БИОСОРБ», с изучением влияния на окислительную мощность четырех факторов: ХПКe x ; NHex; Pex; рНех. Анализ результатов, полученных на основе экспериментов, показал: высокая скорость окисления органических соединений достигается при ХПКех<500 мг/л; при ХПКex =350 мг/л. Скорость окисления имеет максимальное значение 60 г/м3 ч; аммиак оказывает положительное влияние на скорость

35

окисления; максимальное значение OM=50 г/м3ч будет при содержании аммиака 450 мг/л; максимальная скорость окисления при содержании фосфора 30 мг/л, максимальное значение OM - при рН=7-8.

Математическая обработка данных четырехфакторного эксперимента сводится к экстраполяции общей зависимости окислительной мощности от показателей функции смешанного торможения биохимического процесса (6).

Значения коэффициентов: ОМm =1,19·101 8 ; Кm ==1,57·101 8 ;

Κ,=4,27·10'°(πο NHex); Κ2=6,08·109(πο Рех); Κ3 =1,2·101 8 (πο рНех). СКО=37,3. Критерий Кохрена =0.054. Модель адекватна, OM в г/м3·ч

. (рис.19).

NHex

Рис. 19. Зависимость OM от содержания аммиака в сточных водах Ядринского спиртзавода

Сточные воды шпалопропиточного завода (поселок Каликино Нижегородской области) содержат антисептические соединения: каменноугольную смолу, креозот, сланцевое масло, смолы, фенол. Существующие схемы очистки промстоков включают физикохимическую очистку флотацией и биохимическую очистку в аэро-

36

тенках. Существующие очистные сооружения отличаются низкой эффективностью.

Автором проведены исследования возможности анаэробной очистки данных промстоков в аппарате «БИОСОРБ» с псевдоожиженным илом, с оценкой влияния на процесс биохимической очистки факторов ХПКe x ; NHex; Рeх; Heex. Проведен анализ графических зависимостей, полученных на основе обработки результатов опытов, который показал, что максимальная окислительная мощность в реакторе достигается при ХПКe x =400 мг/л, NHex=200-400 мг/л и содержании фосфора 0,2-0,4 мг/л. Математическая обработка экспериментальных данных сведена к экстраполяции общей зависимости окислительной мощности от показателей функции смешанного торможения биохимического процесса (6). Численные значения коэффициентов: ОМm=2,11·1017; Кm=4,89·1017; К1=8,05·1010(по NHex); Κ2=3,45·1010(πο Рех); К3 =5,6·101 7 (по Неех); CKO=5,86; критерий Кохрена=0.136. Модель адекватна, OM в г/м3·ч.

Отличительная особенность сточных вод свиноводческого комплекса (комплекс «Ильиногорский» Нижегородской области) - высокая концентрация органических веществ - ХПКеn=765-6680 мг/л, NHen= 220-903 мг/л, ВВеп= 350-2200 мг/л. На действующих очистных сооружениях сточную воду очищают реагентами и двухступенчатой аэробной очисткой. Аммиак угнетает аэробный процесс. Существующие технологические схемы очистки сточных вод свиноводческих комплексов не обеспечивают требуемой эффективности очистки перед выпуском в водоемы, что создает большие экологические проблемы в районах эксплуатации комплексов. Автором исследован анаэробный процесс очистки стоков на аппарате «БИОСОРБ», с оценкой эффективности процесса по факторам ХПКех; NHex; Pex; рНех. На основе результатов экспериментов построены графические зависимости, анализ которых показал, что высокое содержание орга-

37

нических соединений снижает окислительную мощность, при ХПКе х =200-500 мг/л OM будет максимальной. Анаэробный псевдоожиженный гранулированный ил очищает сточные воды, в которых содержание аммиака 200-800мг/л; максимальная скорость окисления будет при рН = 7,9-8.2. Численные значения коэффициентов уравнения, описывающего процесс: ОМm =4,6·101 7 ; Кm=8,35·1017; К1 = 1,4·10"(по NHex); К2=-2,04·109(по Рех); К3 =5,18·101 7 (по РНех); CKO =43,1, критерий Кохрена =0,084. Модель адекватна, OM в г/м3· ч (рис.20).

Рис. 20. Зависимость OM от ХПК сточных вод свиноводческого комплекса «Ильиногорский»

В седьмой главе рассмотрены технологические схемы и аппараты, разработанные автором для анаэробной биохимической очистки сточных вод.

Установлены нормативные требования, практические рекомендации и методы расчета аппаратов и сооружений при проектировании локальных сооружений биохимической очистки сточных вод.

Метод расчета колонного аппарата «БИОСОРБ».

Исходные показатели сточной воды: ХПК, мг/л, в начале и в конце очистки; N(NH4)eπ мг/л; Р(Р2О5)еп мг/л; содержание специфических

соединений в воде под общим показателем Хех: рН, СПАВ, Ж, Ц, SO; производительность Q м3/сут. Определяют OM

Объем аппарата по активной части равен

W=(XПKen - XПKex ) κг /м3 · Q м3/сут / OM кг · м3/сут.

Площадь определяют по расходу промывной воды (Qnpом ) и гидравлической крупности (Vn=5-7мм/c) (рис.21): Fκ = Qпром / Vn .3,6; Qпром / Vn 3,6=3,14.dk n·h; dk= Qnpом /11,3· Vn n·h; при D и длину полки ln, под углом 60° dk= D+ ln ·cos 60° или dk= D+ ln · 0,5.

Рис. 21. Расчетная схема полочного разделителя иловой смеси

Длина полки при u0 (мм/с): l n = h Vn /0,75. u0 cos 60°, где 0,75 - коэффициент объема. С учетом dk= D+ 0,5 (hVn / u0 0,5.0,75).

Qπром /(l 1,3. Vn n.h)= (D+ h.Vn)/ (0,75. u0). Отсюда, n= Qπpoм /(l 1,3. Vn .h).(D + h Vn/0,75. u0).