Методика проведения технологического контроля работы сооружений по очистке сточных вод (стр. 8 )

Белсенді лай индексіне негізгі талаптардың бірі – оның шамаларының тұрақтылығы, ол лайдың тыныс-тіршілігінің қанағаттанарлық жағдайын және құрылыстарды пайдаланудың қанағаттанарлық режимін көрсетеді (лайдың оңтайлы мөлшері жүйеден шығарылып, қайтарымды лайдың қалыпты дозасы сақталады). Белсенді лайдың седиментациясын бұзу биофлокуляцияның өзгеруі себепті орын алуы мүмкін, ол бірнеше формада көрініс табуы мүмкін. Белсенді лайдың индексін анықтау әдістемесі 8-қосымшада келтірілген.

5.81. Белсенді лайдың ласталған сарқынды сулармен қарым-қатынасқа түсу уақытын аэрация кезеңі сияқты технологиялық параметрмен анықтайды, оны мына формула бойынша есептейді:

,

мұнда W – аэрацияланатын құрылыстардың көлемі, м3; q – сарқынды сулардың бір сағаттағы шығысы, м3/ч.

Аэрация кезеңінің ұзақтығы жобалау кезінде қарастырылады және тазартылатын өнеркәсіптік сарқынды сулар құрамының күрделілігімен түсінідіріледі. Мұндай құрам неғұрлым күрделі болған сайын, соғұрлым аса күрделі қышқылданатын ластануларды терең қышқылдату үшін сарқынды сулардың лаймен ұзақ уақыт қарым-қатынасқа түсуі қажет болады.

5.82. Белсенді лайдың организмдері микроаэрофилдер болып табылады: қалыпты тыныс-тіршілік үшін оларға ерітілген оттегінің аз мөлшері қажет. Аумалы концентрацияның мөлшері - 0,2 мг/дм3, микроаэрофилдер үшін ерітілген оттегінің қанағаттанарлық мөлшері - 0,5 мг/дм3. Алайда белсенді лай шөгінділерге шыдай алмайды және үлпекдарда масса алмасу бұзылуы себепті шамалы ғана іркіліс болған жағдайда ол өзінің метаболиттерінен қырыла бастайды. Сондықтан ерітілген оттегіні ұстауға көзделген нормаларда лай шөгінділерін жою мақсатында лай қоспасын қарқынды араластыруды қамтамасыз ету қарастырылған (аэротенктің кез келген нүктесінде кемінде 1,0–2,0 мг/дм3). Ең жоғары қажетті шамадан асатын ерітілген оттегінің концентрациясы кезінде микроорганизмдердің белсенділік дәрежесі ұлғаймайды және тазарту жақсармайды. Сондықтан әрбір тазарту құрылысы үшін оттегінің «қауіпті концентрациясы» жеке белгіленеді, бұл ретте оны сіңіру дәрежесі негізінен ластанулардың сипаты мен концентрациясына қарай айқындалады. Тұрмыстық ағындар - әлсіз қоректік заттар және онда оттегінің сіңіру жылдамдығы қоректік заттарды сіңіру жылдамдығынан жоғары болады, сол себепті осындай сарқынды суларды тазартатын құрылыстарда оттегіні шектеу сирек кездеседі. Тез қышқылданатын органикалық заттардың мөлшері жоғары болып келетін концентрацияланған өнеркәсіптік сарқынды суларда бактериялардың қоректік заттарды сіңіру жылдамдығы бұл жағдайда шектелген оттегіні сіңіру жылдамдығынан артық болады. Сонымен қажетті аэрация дәрежесі ең алдымен гидравликалық жүктемелерді емес, ластаушы заттар бойынша жүктемелерді ескеруі қажет. Аэротенктерде ерітілген оттегінің мөлшері 3,5–4,0 мг/дм3 асып кетуі ластаушы заттардың биохимиялық қышқылдану тиімділігіне шамалы ғана әсер етеді, бірақ энергетикалық шығындарды едәуір ұлғайтады.

Оттегіге деген аса үлкен қажеттілік аэротенк-ығыстырғыштың бас жағына тән болып келеді, ол жерге ең жоғары мөлшердегі ластаушы заттары бар сарқынды сулар түседі. Бұдан әрі аэротенктің ұзындығы бойынша аэрация дәрежесін төмендетуге, ал регенерация аймағында қайтадан 2–3 есе ұлғайтуға болады.

5.83. Ауа беруді белсенді лаймен болатын бірнеше процесс қамтамасыз етеді: организмдердің тынысы, лай қоспасын араластыру, метаболиттерді жою, ластаушы заттардың хемоқышқылдануы.

Белсенді лай үшін нашар аэрациялық жағдайлар мынадай себептерге байланысты орын алуы мүмкін:

- берілетін ауа мөлшерінің қысқаруы, ауаны сүзгіден өткізетін элементтердің бүлініп бітелуі (сүзгі пластиналары, тесікшелі құбырлар, ұсақ көпіршікті диспергаторлар және т. б.);

- аэрацияланатын аймақтың барлық учаскелерінде және тазартудың барлық буындарында нашар араласатын лайдың шөгінділері және микрошөгінділері;

- тазартуға түсетін суларда ерітілген органикалық заттар мөлшерінің көбеюі есебінен белсенді лайға үлестік жүктемелердің артуы;

- токсиканттардың белсенді лайға әсер етуі (токсиканттар белсенді лайдың қарапайым және көп жасушалы организмдеріндегі тыныс алу ферменттерін немесе бактериялардағы тыныс алу пигменттерін бөгеп тастайды);

- қайталама тұндырғыштардан тұнбаны шығару режимінің бұзылуына байланысты белсенді лайдың оттегі сіңірушілігінің артуы;

- қайтарымды лайдың оңтайлы концентрациясының артуы (оттегінің жетіспеушілігі белсенді лайдың биомассасы ұлғайған кезде туындайды).

Аэрациялық жағдайлардың жақсаруына пайдаланудың технологиялық режимін реттеу арқылы (мүмкіндіктер шектелген) және аэрациялайтын элементтерді ауыстыру есебінен белсенді лайдың ауа оттегісін пайыздық пайдаланылуын ұлғайту арқылы қол жеткізуге болады.

Ірі көпіршікті аэрация кезінде құбырлардағы тесіктердің мөлшері 5–6 мм құрайды және белсенді лайдың оттегіні пайдалануы бұл ретте 6–7% құрайды, бұл ерітілген оттегінің сұйықтықтан бактериялық жасушаға мінсіз массалық ауысуын жасай алмайды. Ауа беруші құбырлардағы тесіктердің мөлшері 2–2,5 мм-ге дейін азайған кезде оттегіні пайдалану – 8-12%-ға дейін, ал ұсақ көпіршікті диффузорларды (тесіктер мөлшері - 200–500 мкм) қолданған кезде 15–18%-ға дейін ұлғаяды.

Ұсақ көпіршікті аэрацияны қолдану аэрофилдерге микроаэрофилдерді белсенді лайға кіргізуге (заместить) мүмкіндік береді, бұл тазарту сапасының едәуір жақсаруына, белсенді лайдың седиментациялық қасиеттерінің, оның ылғал беруші қасиеттерінің жақсаруына, метаболизм деңгейінің артуына, өсімнің қысқаруына, сондай-ақ лай организмдерінің уытты заттардың әсеріне орнықтылығын арттыруға алып келеді. Ұсақ көпіршікті ауа диффузорларын қолдану кезінде ең жоғары нәтижені қамтамасыз ету үшін ұсақ көпіршікті аэрацияны барботаж жүйесімен (тесіктерінің мөлшері 2–5 мм болатын тесікшелі құбырлар) толықтыру қажет, бұл лай үлпекдарында жақсы араласуды және мінсіз масса алмасушылықты қамтамасыз етеді, ал ұсақ көпіршікті аэрация лай қоспасын жеткілікті дәрежеде жақсы араластыра алмайды. Бірақ барботаж жүйесін орнықтыру кезінде ауаның тек тесікшелі құбырлар арқылы ғана шығуын болдырмау үшін, ұсақ көпіршікті ауа диффузорларына ауаны жеке тұрған компрессордан беру қажет. Бір мезгілде лай қоспасының оттегімен қанығып, лай үлпекдарындағы қанағаттанарлық массалық алмасу орташа көпіршікті аэрацияны қамтамасыз етеді.

5.84. Аэрацияның тиімділігі сондай-ақ қолданылатын аэрациялық элементтердің формаларына (пішіндеріне) (түтікшелі аэраторларға қарағанда, лай қоспасын тарелка пішіндес аэраторлар әлдеқайда тиімді қанықтырады) және олардың аэротенктердің түбіне орналасуына да байланысты болады.

Аэраторларды монтаждаудың қабырғалық формасы өзін экономикалық тұрғыдан ақтайтын болғандықтан ең жиі пайдаланылады (аэрациялайтын элементтерге қажеттілік аз болады).

Ауаны берудің осындай жүйесі кезінде аэротенктерде турболентті ағындар пайда болады, олар ауа көпіршіктерінің көтерілу жылдамдығын 0,3 м/с-ден (айналып қозғалатын ағындарсыз) 0,9 м/с-ға дейін ұлғайтады (олар туындаған кезде). Яғни, ауаны аэротенктің түбіне ұзына бойы біркелкі орналасқан диффузорлар арқылы берумен салыстырғанда, ауа лай қоспасымен қарым-қатынаста айтарлықтай аз уақыт болады.

Сонымен қатар, аэраторлар аэротенктің түбіне ұзына бойы орналасқан кезде, ең көп араласудың және аэротенктің бүкіл бетінде біркелкі аэрацияланудың әсеріне қол жеткізіледі.

Аэраторларды монтаждаудың аралық схемасын пайдалану кезінде қолданылатын аэраторлардың саны көп болмайды, ал аэротенктердегі тік айналып қозғалатын сарқынды сулардың әсері төмендейді.

5.85. Аэротенктерде қолданылатын аэрация жүйелері пневматикалық, механикалық және құрама сияқты үш типке бөлінеді. Пайдалану процесінде қолданылатын аэрация жүйесінің тиімділігін бағалау үшін есептеулер жүргізу қажет.

5.86. Ең жиі қолданылатын пневматикалық жүйеге арналған есептеулер (аэрацияның мехнаикалық жүйесі үшін есептеулер электр энергиясының шығындары бойынша жүргізіледі).

Сарқынды сулардың 1 м3 (, м3/м3) тазартуға кететін ауаның шығысы мына формула бойынша есептеледі:

= Dорт. тәул / Qорт. тәул ,

мұнда: Dорт. тәул - ауаның орташа тәуліктік шығысы, м3/тәул; Qорт. тәул - сарқынды сулардың орташа тәуліктік шығысы, м3/тәул.

Мысалы.

= 21294 м3/сут / 2340 м3/сут = 9,1 м3/м3 .

Сарқынды сулардың 1 м3 тазартуға кететін ауа шығысы 3,5-тен 15 м3/м3-ге дейін құрауы мүмкін.

ОБТ5 (, м3/кг) көрсеткішімен сипатталатын алынған органиканың 1 кг-на кететін ауа шығысы мына формула бойынша есептеледі:

,

мұнда: - тазартуға түсетін сарқынды сулардағы ОБТ5 мөлшері, мг/дм3 немесе кг/м3; - тазартылған сулардағы БПК5 мөлшері, мг/дм3 немесе кг/м3; - сарқынды сулардың 1 м3 тазартуға кететін ауаның шығысы, м3/ м3.

Мысалы.

.

ОБТ5 көрсеткішімен сипатталатын алынған органиканың 1 кг-на кететін ауаның шығысы орташа алғандам3/кг құрайды және сарқынды суларды жоғары жүктемелі құрылыстарда тазарту кезінде 90 м3/кг-ға дейін артып, ұзартылған аэрация процесінде алынған БПК-ның 120 м3/кг-ға дейін едәуір шығыстарға жетуі мүмкін.

5.87. Аэрация қарқындылығы (J, м3/м2·ч) мына формула бойынша есептеледі:

,

мұнда: H – аэротенктердің немесе регенераторлардың, құмұстағыштардың, минерализаторлардың тереңдігі, м; T – аэрация кезеңі, ч; - сарқынды сулардың 1 м3 тазартуға кететін ауа шығысы, м3/м3.

Мысалы.

J = 9,1 м3/м3 × 4,4 м / 7,5 сағ = 5,3 м3/(м2∙сағ)

Аэрацияның қарқындылығы лай қоспасын ерітілген оттегімен қанықтыру процесін де, сондай-ақ оны араластыру процесін де қамтамасыз ету үшін жеткілікті болуға тиіс.

Ауа оттегісінің пайыздық пайдаланылуын есептеу үшін, органикалық ластаушы заттарды биохимиялық қышқылдандыруға, табиғи су қоймасына төгілетін тазартылған сарқынды суларды нитрификациялауға және оттегімен қанықтыруға жұмсалған оттегінің жалпы тұтынылған мөлшерін ескеру қажет.

Мысалы. Биологиялық тазартуға түсетін сарқынды сулардағы ОБТтол - 220 мг/дм3-ге, тазартылған сулардағы ОБТполн - 15 мг/дм3-ге, аэротенктерде кәдеге жаратылған органиканың мөлшері 205 мг/дм3-ге тең.

Тазартылған судың құрамында: нитриттар - 0,2 мг/дм3, нитраттар - 3,9 мг/дм3, ерітілген оттегі - 3,1 мг/дм3.

Нитрификациялауға кеткен оттегінің шығысын есептеу қажет.

Мәселен, 1 мг/дм3 аммоний азотын нитриттерге айналдыруға - 2,33 мг/О2, ал 1 мг/дм3 нитриттерді нитраттарға айналдыруға - 3,4 мг/О2 қажет болса, ал берілген мысалда нитрификациялауға жұмсалған оттегінің мөлшері мынадай болады:

.

Оттегінің жалпы шығындары кәдеге жаратылған органиканы, нитрификациялауға және тазартылған сулардағы қалдық құрамының процестеріне кеткен шығысты ескере отырып, мынаны құрады:

.

Есептеу кезінде 1 м3 сарқынды суға жұмсалған ауаның шығысы 9,1 м3 екені анықталды. Ауа тығыздығын (1,205 г/дм3 или 1,205 кг/м3 при t = 0 ºC) ескере отырып, осы шығысты грамға немесе килограмға айналдырып қайта есептейік.

.

Ауадағы оттегінің мөлшері 20,99 % (~21 %), яғни берілген ауаның мөлшері граммен (кг) мынадай

.

Біздің мысалда оттегінің жалпы тұтынылған мөлшері - 221,8 г/м3, ал берілгені 2302,8 г/м3 құрады, сонда пайдаланылған оттегінің үлесі төмендегідей:

.

Мұндай есептеулерді ауа үрлеуіштерінің өнімділігі бойынша ауа шығысын ескере отырып жасауға болады. Ауа шығысы (, м3/м3) мынаны құрайды:

= N / Qорт. сағ,

мұнда: N - ауа үрлеуіштерінің тәуліктік өнімділігі, м3/сут; Qорт. сағ - сарқынды сулардың орташа тәуліктік шығысы, м3/тәу.

Мысалы. Егер бір ауа үрлеуішінің қуаты 83,4 м3/мин немесе 5004 м3/сағ болса және қуаттылығы бірдей екі ауа үрлеуіш бір мезгілде жұмыс істеп тұрған болса, онда бір тәулік ішінде берілген ауаның мөлшері мынаны құрайды: (5004 м3/сағ ∙ 2) ∙ 24 = 240 мың м3/тәул.

Сарқынды сулардың орташы тәуліктік шығысы 42000 м3/тәу құрайды, ал ауаның шығысы (м3/м3) мынадай болады: 240000 м3/тәул : 42000 м3/тәул = 5,7 м3/м3.

ОБТ5 көрсеткішімен (, м3/кг) сипатталатын алынған органиканың 1 кг-на кететін ауаның шығысы мына формуламен есептеледі:

,

мұнда: () - ОБТ5 көрсеткішімен сипатталатын органиканың бір тәулікте кәдеге жаратылған мөлшері, кг.

Мысалы. Бір тәулік ішінде ауаның шығысы 240000 м3 құрады. ОБТ5 бойынша 4000 кг органика қайта өңделді: .

Құрылыс беті алаңының бірлігіне шаққандағы аэрацияның қарқындылығы (J, м3/(м2·ч)) мына формуламен есептеледі:

,

мұнда - ауаның бір сағаттағы шығысы, м3/сағ; - аэрациялайтын құрылыстардың су айдынының алаңы, м2.

Мысалы. Fаэр. соор = 2572 м2, D1 = 10008 м3/ сағ, J = 10008 м3/сағ : 2572 м2=3,89 м3/(м2·сағ).

J = 10008 м3/сағ : 2572 м2 = 3,89 м3/(м2∙сағ)

W = 12860 м3 болған кезде аэрациялайтын құрылыстардың көлеміне (W, м3) шаққандағы аэрацияның қарқындылығы мынаны құрайды: 10008 м3/сағ : 12860 м3 = 0,78 м3/(м3∙сағ).

ОБТ5 көрсеткішімен сипатталатын алынған органиканың 1 кг-на шаққандағы ауаның оттегісін пайыздық пайдалану есебі келесі мысалда келтірілген.

Мысалы. ОБТ5-ның 1 кг-на 60 м3 ауа жұмсалды. Ауаның көлемін масса бірлігіне айналдырамыз. t = 0 ºC және қысым сынап бағанасы бойынша 760 мм болған кезде 1 м3 ауаның массасы 1,29 кг/м3құрайды, сондықтан 60 м3 ауаның массасы келесідей болады:.

Ауада оттегінің мөлшері - 20,99 %, осыдан ОБТ5 көрсеткішімен сипатталатын алынған органиканың 1 кг-на мынанша оттегі жұмсалған:

.

ОБТ5 көрсеткішімен сипатталатын алынған органиканың 1 кг-на шаққандағы ауа оттегісінің пайыздық пайдалануын есептейік:

.

5.87. Белсенді лайдың өсімі. Белсенді лай органикалық ластаушы заттардың биохимиялық қышқылдандырылуын жүзеге асыру арқылы ұдайы жаңа жасушаларды қалыптастырып отырады. Лай жасушаларының өсу қарқындылығы бірнеше фактормен реттеледі және мыналарға:

- қышқылданатын субстраттың табиғатына;

- ассимиляциялық процестердің дәрежесін айқындайтын, тазартылатын сарқынды сулардың температурасына;

- жүктеменің шамасы мен құрылыстардағы аэрация кезеңіне байланысты болып келетін белсенді лайдың өздігінен қышқылдану қабілетіне;

- лайдың седиментациялық сипаттамаларына және қайталама тұндырғыштардан салынды заттардың шығарылуына;

- токсиканттардың (өсімді төмендететін) немесе өсімнің мутаген-стимуляторларының бар-жоғына байланысты болады.

Белсенді лайдың өсімі сарқынды суларда іріп-шіритін органикалық заттардың бар-жоғына байланысты. Іріп-шіритін субстраттың едәуір үлесі бар сарқынды суларды (тұрмыстық және құрамы бойынша осыған ұқсас тамақ өнеркәсібінің (сыра қайнату, қант өндіру және басқалар) сарқынды сулары) тазарту кезінде лай өсімі жоғары болады, ал биохимиялық қышқылданатын субстрат мөлшері жеткіліксіз күрделі құрамды өнеркәсіптік сарқынды суларды тазарту кезінде оның өсімі төмен болады.

Іріп-шіритін субстраттың үлесі ОБТ-ның ОХТ-мен немесе ОБТ-ның көрсеткішімен сипатталатын органикалық ластаушы заттар бойынша белсенді лайға түсетін жүктеменің шамасымен арадағы қатынасымен сипатталады.

Қыс мезгілінде организмдердің көпшілігіндегі сияқты белсенді лайдағы ассимиляциялық процестердің күшеюі есебінен өсім артады.

Аэрациялау кезеңі үлкен болатын төмен жүктемедегі құрылыстарда лайдың бір бөлігі өздігінен қышқылданады және өсім күрт төмендеп кетуі мүмкін, бұл ретте минералдану технологиясы осыған негізделген, ал соңғы жылдары жұмыс істеп тұрған құрылыстарда лай өсімінен құтылу мүмкіндігі идеясы кең таралып кетті.

Шынында да, өте төмен жүктемелер кезінде, күрделі құрамды өнеркәсіптік сарқынды суларды тазарту кезінде және аэрациялаудың ұзақ кезеңінде, сондай-ақ жетілген лайда өсім күрт қысқарады, бірақ бұл қысқару қазіргі заманғы биологиялық тазарту құрылыстарында нөлге жете алмай отыр.

Лай өсімінің қысқаруы құрамында уытты немесе бактерицидтік заттар кездесетін сарқынды суларды тазартатын құрылыстарда байқалады (фармацевтиалық зауыттар, химиялық реактивтер, пестицидтер өндірісі және т. б.).

Сонымен бірге, кейбір полютанттар лай өсіміне дем беретін әсер туындатуы мүмкін. Мысалы, фенол біршама уытты зат болып табылады. Оның ПДК-сы балық шаруашылығындағы маңызы бар су объектілері үшін 0,001 мг/дм3 құрайды, алайда, әлдеқайда үлкен концентрацияда фенол кездесетін сарқынды сулар (мысалы, темір-бетон конструкцияларын дайындау кезінде 0,009–0,05 мг/дм3) белсенді лайдың артық өсімін туындатады, бұл шағын кәріз құрылыстарында айрықша байқалады.

5.88. Қалалық және өзінің құрамы бойынша соған жақын өнеркәсіптік сарқынды сулар үшін лайдың тәуліктік өсімі (Өс, мг/дм3), жаңадан пайда болатын лайдың мөлшері (ластаушы заттарды судан алып, сіңіру есебінен) мына формуламен анықталады: