ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптимизация ХТС и использование вторичных материальных ресурсов из "Принципы создания безотходных химических производств" Поскольку фосфаты часто лимитируют развитие организмов ннзших трофических уровней в водоемах, они могут определять кинетику биохимической трансформации органических, в том числе нефтяных загрязнений. В качественном отношении это влияние в значительной степени изучено, однако при математическом моделировании процессов трансформации веществ оно йока не учитывается. [c.160] В трансформации соединений фосфора, как и азотг., принимают участие организмы практически всех трофических уровней. Растворенные фосфаты (DIP) потребляются водорослями и бактериями и трансформируются в органические соединения — эфиры фосфорной кислоты. Этот органический фосфор живого вещества включается в пищевую цепь на всех уровнях. В процессе жизнедеятельности организмов выделяются фосфаты и растворенные фосфорорганические соединения (DOP), а также образуется костное взвешенное фосфорсодержащее органическое вещество — детритный фосфор (Dp). При автолизе в воду весьма быстро поступает 30—40% DOP, которые утилизируются гетеротрофными бактериями, а также гидролизуются внеклеточной фосфатазой до DIP. Кроме того, DOP, как показано в многочисленных работах, может непосредственно ассимилироваться фитопланктоном. [c.160] Ход регенерации DIP из DOP часто соответствует уравнению реакции 1-го порядка в узком интервале времени. Константа скорости фосфатофнкации составляет 0,05—0,13 сут. при температуре 15—25°С. [c.160] Расчет по уравнению простой реакции 1-го порядка дает заниженные скорости трансформации соединений фосфора, так как учитывается лишь разница между скоростями регенерации и потребления фосфатов. Следует ожидать, что дальнейшее уточнение модели также приведет к существенным изменениям в оценке констант и соответственно скорости процесса. Таким образом, эти сравнительно простые модели, адекватность которых не устанавливалась, должны рассматриваться как эмпирические уравнения, на основании которых выводы следует делать осторожно. [c.161] При имитационном моделировании значительно полнее удается учесть отдельные каналы трансформации соединений фосфора и ее связь с превращениями органического вещества и динамикой биохимического потребления кислорода. С помощью ЭВМ полностью имитируется [59] наблюдаемая в экспериментах [61] трансформация соединений фосфора при различных температурах (рис. 1-4). [c.162] Использование имитационных моделей позволяет получить количественные характеристики процесса и на их основе объяснить экспериментально наблюдаемую картину совместной трансформации соединений фосфора, органического вещества, потребления кислорода, получить кинетические характеристики отдельных стадий сложного процесса. Детализированные модели могут использоваться не только для интерпретации экспериментальных данных, но и при попытках имитационного моделирования трансформации веществ в водотоках и водоемах, более важно, что они дают возможность оценить границы адекватности упрощенных генерализованных моделей. [c.162] Из всего многообразия технологических решений можно выделить 3 принципиальных схемы биологической очистки (рис. У1-5, У1-6) без отдельной регенерации активного ила, с отдельной регенерацией активного ила, многоступенчатые системы [62]. [c.162] Окончательный выбор той или иной технологической схемы процесса определяется на основе технико-экономического сравнения вариантов. [c.162] Схема двухступенчатой очистки сточной воды. Обозначения см. на рис. VI-5. [c.162] Анализ приведенных затрат на очистку показывает, что определяющими параметрами являются прежде всего окислительная мощность и удельный расход воздуха (кислорода), подаваемого на аэрацию. [c.163] Нагрузка на активный ил определяет его седиментационные свойства и не должна превышать 0,2—0,3 кг/(кг-сут.) при полной (на 80—90%) и 1 — 1,5 кг/(кг-сут.) при неполной очистке. Концентрация активного ила также не должна быть слишком высока, так как при с 3—4 кг/м трудно обеспечить допустимые значения выноса ила из вторичных отстойников (15— 35 г/мЗ). [c.163] Таким образом, существуют ограничения, не позволяющие повышать окислительную мощность аэротенков при полной биологической очистке более чем до 0,7—0,8 кг БПК5/(м -сут.). [c.163] Другое ограничение, накладываемое на системы очистки без отдельной регенерации активного ила (рис. У1-5,а), связано с резким увеличением расхода кислорода при глубине очистки превышающей 85—90%. [c.163] Применяя отдельную регенерацию активного ила (рис. У1-5,б), можно существенно повысить окислиительную мощность. Функция регенератора заключается главным образом в окислении продуктов автолиза активного ила. [c.163] Как известно, в аэротенке параллельно протекают процессы биоокисления, синтеза биомассы и ее автолиза. При этом на начальных стадиях процесса очистки в результате большого количества легкоокисляемых веществ в сточной воде окисление продуктов автолиза, представленных главным образом высокомолекулярными соединениями, отстает от процесса автолиза, что приводит к накоплению автолизата. На последующих этапах, по мере исчерпания субстрата, на окисление продуктов автолиза расходуется все больше кислорода и скорость их окисления уравновешивает скорость автолиза, а затем и превосходит ее. [c.163] Очевидно, что для обеспечения стационарных адаптационных условий в системе необходимо, чтобы содержание продуктов автолиза в конце каждого цикла процесса биоокисления снижалось до первоначального уровня. [c.164] При отсутствии регенератора продукты автолиза должны окисляться непосредственно в аэротенке. Однако при этом увеличивается продолжительность биоокисления, снижаются скорость процесса и нагрузка на ил, чем и обусловливается ограничение окислительной мощности аэротенков без регенераторов. [c.164] В то же время в регенераторе при низкой концентрации субстрата и повышенной концентрации активного ила происходит интенсивное окисление продуктов автолиза, и следовательно, обеспечивается восстановление первоначального качества ила, соответствующего условиям его наибольшей активности для данных адаптационных условий. [c.164] Из уравнений (У1-16) и (УМ ) следует, что с введением отдельной регенерации активного ила (рис. У1-5) окислительная мощность аэротенка повышается в 4—7 раз при сохранении оптимальных значений нагрузки на активный ил. [c.164] Высокая концентрация загрязнений в промышленных сточных водах, наличие трудноокисляемых, а в ряде случаев и токсичных соединений, нестабильность их объема обусловили переход к многоступенчатым системам биологической очистки (рис. У1-6). [c.165] Вернуться к основной статье