Методика проведения технологического контроля работы сооружений по очистке сточных вод (стр. 10 )

Артық лайдың шығысын ескере отырып, лайдың жасын есептеудің формуласы мынадай түрге енеді:

Аспайтын тұнба = аорт ∙W / (Q – qизб)В + qизб аизб,

мұнда: W – аэрацияланатын құрылыстардың көлемі, м3; Q – сарқынды сулар шығысы, м3/сут; qизб – артық лайдың шығысы, м3/сут; В – қайталама тұндырғыштардан кейін тазартылған судағы салынды заттардың мөлшері, кг/м3 немесе мг/дм3; аорт – лайдың орташа дозасы, г/дм3 немесе кг/м3; аизб – артық лайдың концентрациясы, мг/дм3 немесе кг/м3.

Сонымен, артық лай шығысын өзгерте отырып, лайдың жасын басқаруға болады.

Мысалы. Қаланың биологиялық тазарту құрылыстарындағы артық лайдың шығысы - 3200 м3/тәу; тазартылған сулардағы салынды заттардың мөлшері - 10 мг/дм3 (10–2 кг/м3); артық лайдың концентрациясы - 3 г/дм3 (3 кг/м3). Лайдың жасын анықтау қажет.

Аспайтын тұнба = 1,1 кг/м3 ∙ 35500 м3 / (95170 м3/тәул – 3200 м3/тәул) ∙ 10–2 кг/м3 + 3200 м3/тәул ∙ 3 кг/м3 = 1,1 кг/м3 ∙35500 кг / 920 кг/тәул ∙ 9600 кг/тәул = 3,7 тәул.

Келтірілген есептеулерге қарап мынадай тұжырым жасауға болады: белсенді лайдың дозасы төмен ұсталады, жүйеден тиелетін лайдың көлемі оңтайлы көлемнен жоғары, нәтижесінде аталған құрылыстар үшін лайдың жасы қатты төмендетілген. Осы қаланың биологиялық тазарту құрылысының жобасы бойынша лайдың жасы екі есе жоғары болуға тиіс.

Биологиялық тазарту құрылыстарын пайдалану практикасында белсенді лайдың оңтайлы жасы тек есептеумен ғана емес, сондай-ақ әртүрлі жаста ұстау жағдайындағы сарқынды суларды тазартудың тиімділігін бақылаудың нәтижелерімен де анықталады. Оңтайлы жас сарқынды суларды тазарту тиімділігінің ең жақсы нәтижесін қамтамасыз етуге тиіс.

5.98. Жүктемелер. Пайдалану мақсатында үлестік жүктемелерді (белсенді лай массасының бірлігіне шаққандағы ластаушы заттардың мөлшері) және тазартылатын су көлемінің бірлігіне шаққандағы ластаушы заттар бойынша жүктемелерді жиі есептеуге тура келеді.

Үлестік жүктемелер бәрінен бұрын биологиялық жүйенің зат алмасушылық жай-күйін жақсы көрсетеді, өйткені аэрация кезеңіне немесе тазартылатын сарқынды сулардың мөлшеріне қарамастан, белсенді лаймен жүретін процестің сипатын анықтайды және қорек/микроорганизмдер қатынасын білдіреді. Көрсетілген ара-қатынастың мөлшері бір тәулікте берілетін ластаушы заттардың (ОБТ шамасымен есептелетін) массасының лайдың 1 г күлсіз затына шаққандағы лайға түсетін жүктемесінің шамасымен белгіленеді. Күлсіз заттың үлесі тұрақты 100 шамасынан лайдың күлділігін шегеру арқылы есептеледі. Сонда біз тікелей лай жасушаларының ластаушы заттарды минералдандыратын тірі затына түсетін жүктемені аламыз. Күлділік қайтарымды лайда анықталады, өйткені ондағы ластаушы заттар барынша минералданған. Ол лайдағы құмның мөлшеріне және механикалық тазарту кезінде ұсталмай қалған ерітілмеген бөлшектерге, белсенді лаймен сорбцияланған ластаушы заттардың минералдану тереңдігіне, өзінің минералдануына тәуелді болатын лай жасушаларының күлділігіне және тазартылатын сарқынды сулардың құрамына байланысты.

Берілетін ластаушы заттардың мөлшері мен лай жүйесінде жұмыс істеп тұрғандарының ара-қатынасын өзгерту жолымен суды тазартудың және лайды минералдандырудың қандай да бір қажетті дәрежесіне қол жеткізуге. ОБТ5 бойынша 1 г белсенді лайға түсетін жүктеменің шамасы әртүрлі құрылыстар үшін әр басқа болады: төмен жүктеме – лайдың 1 г күлсіз құрғақ затына шаққанда 150 мг-нан кем; орташа жүктеме - 200–350 мг/г, жоғары жүктеме - 400–900 мг/г-нан астам. ОБТ5 бойынша жүктемелер 200–250 мг/г кезінде аэротенктер тазартылған сулардың жоғары сапасын қамтамасыз ете отырып орнықты жұмыс істейді. Жүктеме 400 мг/г-нан асқан кезде құрылыстардың жұмысы орнықсыз болады  (белсенді лайдың индексі артады, тазартылған сулардың сапасы нашарлайды). Жүктеме 50–150 мг/г кезінде аммонийлі тұздардың азоты нитриттарға дейін толық нитрификацияланады. Алайда мұндай жағдай төмен жүктемелер сарқынды суларда кездесетін және биосорбция нәтижесінде белсенді лайда жинақталатын токсиканттар бойынша шекті жүктемеге ұласқан жағдай да ғана болады. Өнеркәсіптік сарқынды суларда уытты заттардың мөлшері артқан жағдайда ОБТ бойынша үлестік жүктеме төмен деңгейінде қалып отырады, бірақ тазартудың тиімділігі азайып, лайдағы организмдер түрлерінің алуандығы төмендейді. Жоғары жүктемедегі құрылыстар тамақ комбинаттарының, сыра мен қант зауыттарының және т. б. келетін сарқынды суларды тазартады. Мұндай кәсіпорындардың сарқынды суларында ОБТ көрсеткішімен сипатталатын органикалық заттардың жоғары концентрациясы (1000 мг/дм3-ден астам) кездеседі, алайда өнеркәсіптік токсиканттар оларда болмайды, ал болғанның өзінде де шамалы ғана кездеседі және осындай құрылыстар үшін трофикалық жүктеменің, сарқынды суларды тазарту тиімділігінің және жұмыс істеуші белсенді лайдың түрлері алуандығының арасында өзара байланыс тән болып келеді.

Жұмыс істеп тұрған құрылыста лайға түсетін жүктемені кең ауқымда өзгерту мүмкін емес. Сарқынды сулардағы ластаушы заттардың мөлшері – басқаруға келмейтін шама, сондықтан өзгерту мүмкін емес. Тек лайдың орташа дозасын ғана шамалы шектерде өзгертуге болады.

Лайдың шекті концентрациясының сандық шамалары аэрациялық құрылыстың типіне қарай айтарлықтай құбылады, алайда аэротенктердің әрбір типіне оптимум тар шектерде жатыр (лай дозасы экспериментальды түрде белгіленеді). Өнеркәсіптік сарқынды суларды тазарту кезінде лайдың дозасы құрғақ зат бойынша есептегенде әдетте 2–3 г/дм3 құрайды. Белсенді лайдың концентрациясы 3 г/дм3 және одан көп болған кезде қарапайым тұныдырғыштардағы лай қоспасын бөлуге байланысты қиындықтар туындайды, сондықтан үлкен жүктемелер кезінде лай регенерациясымен жұмыс істеуге көшеді.

Жүктемелерді есептеуге бірнеше формула пайдаланылады. Солардың кейбірі мынадай:

1) белсенді лайдың 1 г күлсіз затына шаққандағы ОБТ5 бойынша үлестік жүктеме (тәулігіне NL, г/г):

,

мұнда: Lосв – мөлдірлетілген судың шайқалған сынамасындағы ОБТ5 (қайталама тұндырғыштардан кейін), мг/дм3; Qорт – сарқынды сулардың орташа тәуліктік ағыны, м3/тәу; W – барлық жұмыс істеп тұрған аэротенктер мен регенераторлардың жалпы көлемі, м3; X – күлсіз зат (100 – қайтарымды лайдың күлділігі); aорт – белсенді лайдың орташа дозасы, г/дм3, ол аэротенктер мен регенераторлардың барлық дәліздеріндегі дозаны ескере отырып есептеледі.

2) белсенді лайдың 1 г күлсіз затына шаққандағы салынды заттар бойынша үлестік жүктеме (тәулігіне NB, г/г) 1:

,

мұнда: Восв - мөлдірлетілген судың шайқалған сынамасындағы салынды заттардың мөлшері, мг/дм3.

3) аэротенктің 1 м3-не шаққандағы органикалық ластаушы заттар бойынша үлестік жүктеме (тәулігіне NW, г/м3):

.

4) аэрация кезеңін ескере отырып, аэротенктің 1 м3-не шаққандағы органикалық ластаушы заттар бойынша үлестік жүктеме (тәулігіне NWT, г/м3):

,

мұнда: T - аэрация кезеңі, сағат.

Соңғы формула практикада сирек қолданылады, алайда, көлем бірлігіне түсетін жүктеме мен аэрация кезеңі – тазартуға түсетін судағы ластаушы заттардың концентрациясына және аэротенктердің көлеміне тәуелді болатын өзара байланысқан параметрлер екендігін ол жақсы көрсетеді. Мысалы, ОБТ бойынша концентрациясы 200 мг/дм3 сарқынды сулар аэрация кезеңі 24 сағат болатын аэротенкке келетін болса, осының нәтижесінде алынатын көлем бірлігіне шаққандағы жүктеме м3/тәулігіне 200 г ОБТ құрайды. Егер аэрация кезеңі 8 сағатқа дейін қасқарса, онда көлемнің бірлігіне шаққандағы жүктеме 3 есе артып, м3/тәулігіне 600 г ОБТ құрайды.

Белсенді лайдың күлсіз затын, ОБТ көрсеткішімен сипатталатын ластаушы заттардың концентрациясын, аэрациялық құрылыстардың көлемін және аэрация кезеңін ескере отырып үлестік жүктеменің дәл сипаттамасын анықтау үшін белсенді лайдың 1 г күлсіз затына шаққандағы ОБТ5 бойынша үлестік жүктеменің сипаттамасы аэрация кезеңін ескере отырып пайдаланылады ( тәулігіне NLT, г/г):

,

Мысалы. Қаланың БТҚ үшін 1 г лайға шаққандағы ОБТ5 бойынша үлестік жүктеме:

NL = 110,4 мг/дм3 ∙ 95170 м3/тәул ∙ 100 / 1,1 г/дм3 ∙ (100 – 26,7) ∙ 35500 м3 = 0,367 г/г в 1 тәул.

Белсенді лайдың 1 г күлсіз затына шаққандағы салынды заттар бойынша үлестік жүктеме:

NВ = 87,5 мг/дм3 ∙ 95170 м3/тәул ∙ 100 / 1,1 г/дм3 ∙ (100 – 26,7) ∙ 35500 м3 = 0,290 г/г в 1 тәул.

Көлем бірлігіне шаққандағы ОБТ5 бойынша үлестік жүктеме:

NW = 95170 м3/тәул ∙ 110,4 г/дм3 / 35500 м3 = 295 м3 в 1 тәул.

Аэрация кезеңін ескере отырып ОБТ5 бойынша үлестік жүктеме:

NWТ = 95170 м3/тәул ∙ 110,4 г/дм3 / 35500 м3 ∙ 24 сағ/тәул / 8,95 сағ = 791 г/м3 в 1 тәул.

Аэрация кезеңін ескере отырып, аэротенктің 1 м3-не шаққандағы органикалық заттар бойынша үлестік жүктеме:

NLТ = NL ∙ 24/T = 0,984 г/г в 1 тәул.

5.99. Аэротенктердің негізгі технологиялық параметрлер бойынша сыныптамасы 6-кестеде келтірілген.

6-кесте. Негізгі техногиялық параметрлер бойынша тазарту құрлыстырының модификациясы

Лайға органикалық зат бойынша жүктеме, кг/(кг×тәул)	Аэра-ция кезеңі, сағат	Рецирку-ляция дәрежесі, %	Лайдың жасы, тәулік	Тазартылған сарқынды сулардың сапасы, мг/дм3
0,065–0,15 (төмен)	20–30	100	10-нан көп	органикалық ластаушы заттардың кейіннен толық нитрификация-лана отырып, толық қышқыл-дануы; ОБТ < 10, салынды заттар < 10, аммонийлі азот < 2,0, NO3 - 8-ден 45,0-ке дейін, органикалық ластаушы заттарды жою (ОБТ%
0,15–0,5 (орташа)	6–9	30–70	6–10	Интервалдың төменгі шекарасында терең нитрификациялаудан бастап, жоғарғы шекарасында оның болмауына дейін; органикалық ластаушы заттарды жою (ОБТ) - 85–95 %
0,5–9,0 (жоғары)	2,5–3	рецирку-ляциясыз немесе 100 дейін	1–3	Тұнба массасының бірлігіне шаққандағы ОБТ-ны жоюдың жоғары жылдамдығы; тек ішінара тазарту, нитрификациясыз; қосымша ауа беру тазарту сапасын әлдеқайда жақсарта алады; органикалық ластаушы заттарды жою (ОБТ) - 85–90 %

5.100. Аэротенктердің қышқылдату қуаттылығы. Аэротенктердің қышқылдату қуаттылығы – аэротенктің көлемі бірлігіндегі белсенді лай массасының уақыт бірлігінде кетіретін органикалық ластанулардың мөлшері. Сонымен, қышқылдану қуаттылығы белсенді лайға түсетін жүктеменің көрсеткіші, сондай-ақ оның қышқылдануының үлестік жылдамдығының да көрсеткіші, яғни осы жағдайдағы органикалық ластаушы заттардың іріп-шіруінің ықтималды тиімділігінің көрсеткіші болып табылады.

Қышқылдану қуаттылығы (G, кг/м3·тәул) мына формуламен есептеледі:

мұнда: X – лайдың күлсіз затының үлесі, өлшемсіз шама; 24 - тұрақты коэффициент, G-ны кг/(м3·сағ) өлшемінен кг/(м3·тәу) өлшеміне ауыстыруға арналған; r - ластаушы заттардың қышқылдануының үлестік жылдамдығы, г/(г×сағ), мына формуламен есептеледі

мұнда: Lосв – бастапқы тұндырғыштардан кейін оттегіні биохимиялық тұтыну, мг/дм3; Lочищ - қайталама тұндырғыштардан кейін оттегіні биохимиялық тұтыну, мг/дм3; аорт – белсенді лайдың орташа дозасы, г/дм3; Т - аэрация кезеңі, сағ.

Мысалы. Ластаушы заттардың қышқылдануының үлестік жылдамдығын және аэротенктердің қышқылдату қуаттылығын берілген шамаларда есептеу:

Lосв = 120 мг/дм3; Lочищ = 18,2 мг/дм3; 1 – S = 0,69 (1 – 0,31), мұнда 0,31 лайдың күлділігі); aорт = 4,0 г/дм3; Т = 8,95 сағ.

r-ны есептейік:

r = (120,0 –18,2) мг/дм3 / 4,0 г/дм3 ∙ 0,69 ∙8,95 сағ = 101,8 мг / 4,0 ∙0,69 ∙8,95 г∙сағ = 4,12 мг/ г∙сағ,

немесе (алымдағы миллиграмды грамға ауыстырудан кейін)

r = 4,12 ∙ 10–3 г/ г∙сағ = 0.00412 г/ г∙сағ

Қышқылдандыру қуаттылығы мынаған тең:

G = 24 сағ/тәул ∙ аорт (1 – S) r, 24 сағ/тәул ∙ 4,0 г/дм3 ∙ 0,69 ∙ 4,12 ∙ 103 г/г∙сағ;

г/дм3-ды кг/м3-ға ауыстырғаннан кейін:

G = 0,27 кг/м3 тәул.

Қалалық биологиялық тазарту құрылыстарында қышқылдандыру қуаттылығы 0,1-ден 1,5 кг/(м3×тәул)-ға дейін өзгеруі мүмкін.

Өйткені қышқылдандыру қуаттылығының есептеу формуласында биологиялық тазарту процесінің бірнеше өте маңызды параметрлері пайдаланылатындықтан (ластаушы заттар бойынша жүктеме, аэрация кезеңін ескере отырып ластаушы заттардың қышқылдануының үлестік жылдамдығы), бұл сипаттама ластаушы заттарды алып тастаудың ықтималды мүмкіндігін және процестің жағдайларын: өнеркәсіптік токсиканттардың әсері мен биохимиялық қышқылданудың уақытын ең дұрыс көрсетеді. Аэротенктердің қышқылдану қуаттылығы қалалық биологиялық тазарту құрылыстарындағы белсенді лай биоценозының даму деңгейін айқындайтын негізгі технологиялық параметр болып табылады. Белсенді лайды гидробиологиялық бақылау әдістемесі 9-қосымшада келтірілген.

5.101. Лай мен тазартылған суды тиімді бөлу, сондай-ақ аэротенктерді лайдың көтеріңкі дозасымен қамтамасыз ету қайталама тұндырғыштардың маңызды функциялары болып табылатындығы соншалықты бұл процесс әдетте қолданыстағы биологиялық тазарту құрылыстарындағы ең аумалы процесс болып есептеледі.

Ерітілмеген (салынды) заттарды (өлі биологиялық үлдірдің бөлшектері) ұстап қалу үшін биосүзгілерден кейін және белсенді лайды тазартылған сарқынды сулардан бөлу үшін аэротенктерден кейін қайталама тұндырғыштарды орнатады. Қайталама тұндырғыштар ретінде көлденең, тік және радиалды тұндырғыштарды қолданады. Қайталама тұндырғышта тұндырылған белсенді лайдың негізгі массасы қайтадан аэротенкке айдалуы тиіс. Алайда белсенді лай қайта пайдалануға қажетті мөлшерден әлдеқайда көп тұнғандықтан, оның артық мөлшерін бөліп, утилизацияға жіберу керек. Артық лай ылғалдылық 99,2 % болған тұста бір тұрғынға шаққанда 4 дм3/тәу құрайды және оның ылғалдылығы бастапқы тұндырғыштан алынған дымқыл тұнбаға қарағанда көп болады, бұл тұнбаның жалпы көлемін ұлғайтады.

5.102. Қайталама тұндырғыштардың бастапқы тұндырғыштардан негізгі айырмашылықтары мынадай болып келеді:

- қайталама тұндырғыштарда майларды, мұнай өнімдері мен басқа да қалқымалы заттарды жинап, жоюға арналған құрылғы жоқ;

- әдетте, тұнбаны айдаудың әртүрлі жүйесі қолданылады (ірі станциялардағы қайталама тұндырғыштарда лайсорғыштар және өнімділігі шағын құрылыстарда эрлифтілер);

- тұнба не шамалы уақыт қайталама тұндырғыштарда сақталады не аэротенктерге үздіксіз қайтарылып отырады.

Қайталама тұндырғыштардың жұмысы салынды заттарды шығару, қайтарымды лайдың концентрациясы және тұнбаның ылғалдылығы бойынша бағаланады. Осы көрсеткіштер олардың негізгі функцияларын сипаттайды:

- тазартылған суды белсенді лайдан бөлу;

- лайды тығыздау.

5.103. Қайталама тұндырғыштардың жұмысын басқару пайдаланушы қызметтің өте маңызды міндеті болып табылады, өйткені қайталап тұндырудың тиімділігі аэротенктердегі биохимиялық қышқылдану барысына тікелей әсер етеді және тазартылған сулардағы салынды заттардың мөлшерін, яғни белсенді лай биомассасының шығындарын және тиісінше оның өсімін елеулі дәрежеде айқындайды.

5.104. Қайталама тұндырғыштардың жұмыс тиімділігіне мыналар әсер етеді:

- гидродинамикалық ағындар; бастапқы тұндырғыштарға қарағанда, қайталама тұндырғыштар көлемі бойынша жүктемелерге және сарқынды сулар ағысының әркелкілігіне әлдеқайда сезімтал, өйткені оларға қайтарымды лайдың циркуляцияланатын ағынына байланысты жүктеме әлдеқайда көп түседі, ал лай дымқыл тұнбаға қарағанда әлдеқайда жылжымалы және оңай іріп-шіритін тұнба болып табылады;

- қолданылатын тұндырғыштың типі және жауын-шашын жинаудың пайдаланылатын жүйесі;

- белсенді лайдың сипаттамасы (күлділігі, седиментация, жекелеген үлпектердің флокуляциясы) және алуан түрлі биологиялық процестер (денитрификация, іріп-шіру және т. б.).

Сарқынды сулардың ағысы әркелкілігінің коэффициенті неғұрлым көп болған сайын, белсенді лайдың седиментациялық қасиеттерінің бұзылуы қайталама тұндырғыштардың қанағаттанарлық жұмысына соғұрлым үлкен қауіп төндіреді. Яғни, құрылыстардағы сарқынды сулардың ағысы әркелкілігінің коэффициенті көп болған сайын, қайталама тұндырғыштардың әлдеқайда жетілдірілген конструкцияларында соғұрлым лай индексінің аз шамалары ұсталуға немесе қолданылуға тиіс. Алайда, іс жүзінде мұндай талаптар іске асырылмайды. Ағыс әркелкілігінің үлкен коэффициенті кенттердегі шағын құрылыстарға тән; әдетте, мұндай құрылыстарда тазартылатын сарқынды сулардағы биогендердің жетіспеушілігіне байланысты белсенді лайдың қанағаттанарлықсыз седиментациялық қасиеттері байқалады, сондықтан көп жағдайда ең жетілдірілмеген конструкциялар – тік тұндырғыштар қолданылады.

Құрылыстарды жобалау сатысында сарқынды сулар ағысының шамамен күтілген әркелкілігін бағалауға болады. Сондай-ақ, белсенді лайдың әлі жоқтығына және оның седиментациялық қасиеттерінің белгілі болмағанына қарамастан, оның шөгуіне байланысты ықтималды проблемаларды, егер сарқынды суларда:

- өнеркәсіптік кәсіпорындардан түсетін ОХТ көрсеткішімен сипатталатын биохимиялық қышқылдануға инертті ластаушы заттардың үлесі жоғары;

- сүзгіленген сынамадағы ОБТ немесе ОХТ көрсеткішімен сипатталатын органикалық заттардың төмен мөлшері;

- азот немесе фосфор жетіспейтін;

- мынадай токсиканттар: металдар, органикалық химиялық заттар, пестицидтер, мұнай өнімдері және т. б.) көп мөлшерде кездесетін;

- сарқынды сулардың қышқылдылығы жоғары болса, алдын ала болжауға болады.

Барлық аталған факторлар белсенді лайдың ісінуінің дамуына, яғни лайдың седиментациялық қасиеттерінің бұзылуына қауіп төндіретін болады, сондықтан тазарту құрылыстарын жобалау кезінде осындай сарқынды сулар үшін қайталама тұндырғыштардың ең жетілдірілген конструкциялары көзделуге тиіс.

Осының алдында аталып өткеннің бәрі әлдеқайда елеулі туындайтын салдарларды ескере отырып, гидродинамикалық жүктемелердің және сарқынды сулар ағынының біркелкі бөлінуінің бастапқы тұндырғыштарға әсерін қайталама тұндырғыштарға да қолданылатындығын көрсетеді.

5.105. Қайталама тұндырғыштар сарқынды сулар ағысының әркелкілігіне өте сезімтал. Ағыстың әркелкілігінің коэффициенті тек қайталама тұндырғыштардың ғана емес, сонымен бірге құмұстағыштардың да, бастапқы тұндырғыштардың да қанағаттанарлық жұмысына әсер етеді.