Биохимическая очистка сточных вод в окситенках.

Биохимическая очистка сточных вод в окситенках

Окситенки - сооружения биологической очистки, в которых вместо воздуха используется технический кислород или же воздух, обогащенный кислородом.

Первые исследования по биологической очистке сточных вод с кислородом на полупромышленной установке выполнили Бадд и Ламбес (США). Заслуга создания действующих окситенков и широкого их применения на практике принадлежит американской фирме "Юнион Кар-байд". Система окситенков этой фирмы носит название "Юнокс".

Глубокое и всестороннее изучение работы окситенков выполнено во ВНИИ ВОДГЕО под руководством И. В. Скирдова. В результате этих исследований предложена оригинальная и высокоэффективная конструкция сооружения (рис. 1).

Кислород - газ, относительно мало растворяющийся в воде. При температуре 20 °С в воде растворяется около 9 мг/л кислорода. Если применять чистый кислород вместо воздуха, то растворимость его возрастает пропорционально повышению парциального давления кислорода в газовой фазе (по закону Генри).

Влияние повышенных концентраций кислорода в воле на биологическую активность клетки было предметом многих исследований, причем были получены как положительные, так и отрицательные результаты. В частности, в ряде работ было отмечено токсическое влияние концентраций кислорода на жизнедеятельность бактерий. В то же время другими специалистами отмечалось ускорение процессов окисления и снижение прироста биомассы.

Во ВНИИ ВОДГЕО исследования работы окситенка были проведены на реальных сточных водах азотной, химической и нефтехимической промышленности. Существенным отличием окситенка от аэротенка, работающего на атмосферном воздухе, является возможность повысить в нем концентрацию ила в связи с увеличенным массообменом кислорода между газовой и жидкой фазами. Рекомендуемая концентрация ила в окситенке составляет 6-8 г/л, хотя принципиально сооружение может работать и при более высоких концентрациях. Экспериментально получено, что при прочих равных условиях окислительная мощность окситенков в 5-10 раз выше, чем у аэротенков, эффективность использования кислорода составляет 90-95 %.

Конструктивно окситенк выполнен в виде резервуара круглой в плане формы с цилиндрической перегородкой, отделяющей зону аэрации от зоны илоотделения. В средней части цилиндрической перегородки устроены окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель; в нижней части для поступления возвратного ила в зону аэрации. Последняя оборудована герметическим перекрытием, на котором установлен электродвигатель турбоаэратора и смонтированы трубопроводы подачи кислорода и продувочный. Илоотделитель оборудован перемешивающим устройством, представляющим собой радиально расположенные решетки из вертикальных .стержней (d=30-50 мм), которые установлены друг от друга на расстоянии 300 мм. В нижней части решеток размещен шарнирно-подвешенный скребок. Илоотделитель работает со взвешенным слоем активного ила, уровень которого стабилизируется автоматически путем сброса избыточного ила через трубу. Сточная вода поступает в зону аэрации по трубе. Под воздействием скоростного напора, развиваемого турбоаэратором, иловая смесь через окна поступает в илоотделитель. Благодаря направляющим щиткам жидкость в нем медленно движется по окружности. В сочетании с перемешивающим устройством все это значительно интенсифицирует процесс отделения и уплотнения ила. Очищенная вода проходит сквозь слой взвешенного активного ила, доочищается от взвешенных и растворенных органических веществ, поступает в сборный лоток и отводится по трубке. Возвратный активный ил опускается по спирали вниз и через окна поступает в камеру аэрации. Окситенк оборудуется системой автоматики, обеспечивающей подачу кислорода в зону аэрации в соответствии со скоростью его потребления. Система автоматически поддерживает заданную концентрацию растворенного кислорода в иловой смеси окситенка при любых изменениях состава, концентрации или расхода сточной воды.

Рис. 1. Окситенк

1-продувочный трубопровод; 2 , 5 - задвижки с электроприводом;3 - электродвигатель; 4 -тур-боаэратор;
6-герметичное перекрытие; 7-трубопровод для подачи кислорода; В-вертикальные стержни; 9-сборный лоток; 30 -трубопровод для сброса избыточного ила; 11 -резервуар; 12-окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель; 13- цилиндрическая перегородка; 14-скребок;15-окна для перепуска возвратного ила в зону аэрации;16- зона аэрации; 17- трубопровод для подачи сточной воды в зону аэрации; 18- илоотделитель; 19-трубопровод для выпуска очищенной воды.

В настоящее время наиболее перспективно применение окситенков на объектах которые имеют собственный технический кислород или могут получать его от соседних предприятий (например, заводы по, производству синтетического каучука, а также химические, коксохимические, нефтехимические и др.).

Расчет окситенков выполняют по формуле, учитывающей снижение удельной скорости окисления при повышении концентрации ила,

t=(L_a-L_t)/(r a*(1-S)*k_n).

Значения коэффициентов k_n установлены экспериментально:

а, г/л

1

2

3

5

8

10

15

k_n

1.8

1.3

1

0.7

0.5

0.4

04

При повышении концентрации ила окислительная мощность системы, пропорциональная произведению a k_n, возрастает, но при концентрации свыше 8-10 г/л остается почти на одном уровне. Следовательно, для окситенка дальнейшее повышение концентрации ила оказывается нецелесообразным.

Скорость окисления r определяется экспериментально, и в расчет принимается величина, соответствующая концентрации ила 3 г/л. И.В. Скирдовым разработана методика проведения эксперимента, по результатам которого оказывается возможным рассчитать скорость окисления при изменении качества очистки воды и концентрации растворенного кислорода. Расход кислорода по массе принимается равным величине снятой БПКполн с коэффициентом 1,2.

Данных о микробиологической характеристике активного ила окситенков и о сущности влияния повышенных концентраций кислорода на ферментативную активность клетки еще недостаточно. Требует, в частности, объяснения вопрос о причинах снижения прироста биомассы ила по сравнению с приростом в обычных аэротенках. В качестве гипотезы высказано мнение о перестройке аппарата окисления веществ с преобладанием свободного окисления, не сопровождающегося окислительным фосфорилированием.

В последние годы специалистами США предложена новая система аэротенков с аэрацией техническим кислородом это схема "Марокс". Показано, что зона аэрации может быть открытой, что исключает необходимость строительства сложных сооружений, и значительно упрощает систему автоматизации подачи кислорода. В аэротенке системы "Марокс" кислород подается с помощью вращающихся диффузоров, которыми вводимый газ раздрабливается на мелкие пузырьки размером до 50 мкм. Подача кислорода автоматически регулируется по концентрации растворенного кислорода в смеси. Подсчеты показали, что открытые аэротенки системы "Марокс" при прочих равных условиях дешевле обычных аэротенков, биофильтров и даже биофильтров, продуваемых кислородом.