Активный ил

редактировать
Процесс очистки сточных вод с использованием аэрации и биологического флокулянта Резервуар для активного ила на станции Beckton очистные сооружения, Великобритания - белые пузыри возникают из-за системы аэрации диффузным воздухом

Процесс активного ила- это тип очистки сточных вод для очистки сточных вод или промышленные сточные воды с использованием аэрации и биологического хлопьев, состоящего из бактерий и простейших.

. Общая схема процесса активированного ила для удаления углеродсодержащих загрязнений включает следующие элементы: Аэротенк, в который в смешанный раствор вводится воздух (или кислород). За этим следует отстойник (обычно называемый «окончательный отстойник» или «вторичный отстойник»), позволяющий биологическим хлопьям (слой ила) осесть, тем самым отделяя биологический отстой от чистой очищенной воды.

Содержание

  • 1 Цель
  • 2 История
  • 3 Описание процесса
    • 3.1 Биореактор и окончательный осветлитель
    • 3.2 Производство ила
    • 3.3 Управление процессом
    • 3.4 Упаковочные установки
    • 3.5 Окислительная канава
    • 3.6 Глубокий вал / Вертикальная обработка
    • 3.7 Бассейны с поверхностной аэрацией
    • 3.8 Секвенирующие реакторы периодического действия (SBR)
  • 4 Методы аэрации
    • 4.1 Диффузная аэрация
    • 4.2 Поверхностные аэраторы (конусы)
    • 4.3 Аэрация чистым кислородом
  • 5 Последние разработки
  • 6 Проблемы
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Назначение

Обобщенная схематическая диаграмма активированного Добавление (посев) активного ила в экспериментальный мембранный биореактор в Германии Активный ил под микроскопом

Процесс обработки активного ила на очистных сооружениях (или промышленных сточных водах) является биологическим процессом которые можно использовать для одной или нескольких из следующих целей: окисление углеродистого биологического вещества, окисление азотистого вещества: в основном a mmonium и азот в биологическом веществе, удаляя питательные вещества (азот и фосфор).

История

Лаборатория канализационных заводов Давихулме, где процесс с активированным илом был разработан в начале 20 века.

Процесс с активным илом был открыт в 1913 году в Соединенное Королевство двумя инженерами, Эдвардом Ардерном и У.Т. Локеттом, которые проводили исследования для Департамента рек Манчестер Корпорейшн на канализационном заводе Давихалма. Это развитие привело, возможно, к единственному наиболее значительному улучшению общественного здравоохранения и окружающей среды в течение столетия.

В 1912 году доктор Гилберт Фаулер, ученый из Манчестерского университета, наблюдал за экспериментами, проводившимися на экспериментальной станции Лоуренса в Массачусетсе <158.>с аэрацией сточных вод в бутылке, покрытой водорослями. Коллеги-инженеры Фаулера, Ардерн и Локетт, экспериментировали по очистке сточных вод в реакторе с наполнением и наполнением , который производил высокоочищенные сточные воды. Они непрерывно аэрировали сточные воды около месяца и смогли добиться полной нитрификации материала пробы. Считая, что ил был активирован (аналогично активированному углю ), процесс был назван активным илом. Лишь намного позже стало понятно, что на самом деле произошло средство для концентрации биологических организмов, разделив время удерживания жидкости (в идеале, низкое для компактной системы очистки) от времени удерживания твердых частиц (в идеале, довольно высокое, для сточных вод. с низким содержанием БПК 5 и аммиака.)

Их результаты были опубликованы в их основополагающей статье 1914 года, и первая полномасштабная система с непрерывным потоком была установлена ​​в Вустере два года спустя. После Первой мировой войны новый метод лечения быстро распространился, особенно в США, Дании, Германии и Канаде. К концу 1930-х годов обработка активного ила стала широко известным процессом биологической очистки сточных вод в тех странах, где канализационные системы и очистные сооружения были распространены.

Процесс описание

В этом процессе используются преимущества аэробных микроорганизмов, которые могут переваривать органические вещества в сточных водах и при этом собираться вместе (посредством флокуляции ). Таким образом, образуется жидкость, относительно свободная от взвешенных твердых частиц и органического материала, а также флокулированных частиц, которые легко осаждаются и могут быть удалены.

Общая схема процесса удаления углеродсодержащего загрязнения активным илом включает следующее элементы:

  • Аэротенк, в который в смешанный раствор вводится воздух (или кислород).
  • Отстойник (обычно именуемый «окончательный осветлитель» или «вторичный отстойник»), в котором биологические хлопья ( слой ила) для осаждения, таким образом отделяя биологический ил от чистой очищенной воды.

Обработка азотистых веществ или фосфатов включает дополнительные этапы, на которых процессами управляют для создания бескислородной зоны, чтобы фосфаты могли растворяться в восстановительной среде и оксиды азота могут быть восстановлены до иона аммония.

Биореактор и окончательный осветлитель

В процессе воздух или кислород вводят в смесь просеянных и предварительно очищенных сточных вод или промышленных сточных вод (сточных вод ) в сочетании с организмами для создания биологического хлопьев, который снижает содержание органических в сточных водах. Этот материал, который в здоровом иле представляет собой коричневые хлопья, в основном состоит из сапротрофных бактерий, но также имеет важный компонент флоры простейших, в основном состоящий из amoebae, Spirotrichs, Peritrichs, включая Vorticellids и ряд других видов, питающихся фильтрами. К другим важным составляющим относятся подвижные и сидячие коловратки. В плохо управляемом активном иле может развиться ряд слизистых нитчатых бактерий, в том числе Sphaerotilus natans, который производит трудноосаждаемый ил, который может привести к стеканию слоя ила через водосливы в водосливах. резервуар-отстойник, чтобы серьезно ухудшить качество конечных стоков. Этот материал часто называют грибком из сточных вод, но настоящие грибковые сообщества относительно редки.

Комбинация сточных вод и биологической массы широко известна как смешанный щелок. На всех заводах по производству активного ила после того, как сточные воды прошли достаточную очистку, избыток смешанной жидкости сбрасывается в отстойники, а обработанный супернатант сливается для дальнейшей обработки перед сбросом. Часть осажденного материала, ил, возвращается в головку системы аэрации для повторного посева сточных вод, поступающих в резервуар. Эта фракция хлопьев называется возвратным активным илом (R.A.S.).

Пространство, необходимое для установки для обработки сточных вод, можно уменьшить, используя мембранный биореактор для удаления некоторого количества сточных вод из смешанного раствора перед обработкой. В результате образуются более концентрированные отходы, которые затем можно обрабатывать с использованием процесса активного ила.

Многие очистные сооружения используют насосы с осевым потоком для перекачки нитрифицированной смешанной жидкости из зоны аэрации в аноксическую зону для денитрификации. Эти насосы часто называют насосами для внутренней рециркуляции смешанной жидкости (насосы IMLR). Неочищенные сточные воды, УЗВ и нитрифицированный смешанный щелок смешиваются с помощью погружных миксеров в бескислородных зонах для достижения денитрификации.

Производство ила

Активный ил - это также название, данное активному биологическому материалу, производимому на заводах по производству активного ила. Избыточный ил называется «избыточным активным илом» или «отработанным активным илом» и удаляется из процесса обработки, чтобы поддерживать баланс между биомассой и пищей, поступающей в сточные воды. Этот осадок сточных вод обычно смешивается с первичным илом от первичных осветлителей и подвергается дальнейшей обработке осадка, например, посредством анаэробного сбраживания с последующим сгущением, обезвоживанием, компостирование и внесение в землю.

Количество осадка сточных вод, образующегося в процессе производства активного ила, прямо пропорционально количеству очищенных сточных вод. Общее образование ила состоит из суммы первичного ила из первичных отстойников, а также отработанного активного ила из биореакторов. Процесс с активным илом производит около 70–100 кг / мл отработанного активного ила (то есть кг сухих веществ, произведенных на мл очищенных сточных вод; один меглитр (ML) равен 10 м3). Типичным считается значение 80 кг / мл. Кроме того, около 110–170 кг / мл первичного ила производится в первичных отстойниках, которые используются в большинстве - но не во всех - конфигурациях процесса с активным илом.

Управление процессом

Общий метод контроля процесса заключается в мониторинге уровня поверхностного слоя ила, SVI (индекс объема ила), MCRT (среднего времени пребывания клеток), F / M (пищи для микроорганизмов), а также биоты активного ила и основных питательных веществ DO ( Растворенный кислород ), азот, фосфат, БПК (Биохимическая потребность в кислороде ) и ХПК (Химическая потребность в кислороде ). В системе реактор / аэратор и осветлитель толщина слоя ила измеряется от дна осветлителя до уровня осевших твердых частиц в водной толще осветлителя; на крупных растениях это можно делать до трех раз в день.

SVI - это объем осевшего ила в миллилитрах, занятый 1 г сухих твердых частиц ила после 30 минут осаждения в градуированном цилиндре на 1000 миллилитров. MCRT - это общая масса (фунты) взвешенных твердых частиц смешанного щелока в аэраторе и осветлителе, деленная на массовый расход (фунты / день) взвешенных твердых частиц смешанного щелока, выходящего в виде WAS и конечных стоков. F / M - это отношение пищи, скармливаемой микроорганизмам каждый день, к массе микроорганизмов, находящихся в условиях аэрации. В частности, это количество БПК, подаваемого в аэратор (фунты / сутки), деленное на количество (фунты) летучих взвешенных твердых веществ смешанного щелока (MLVSS) при аэрации. Примечание. В некоторых справочных материалах для удобства используется MLSS (взвешенные твердые вещества в смешанных растворах), но MLVSS считается более точным для определения количества микроорганизмов. Опять же, из соображений целесообразности, вместо BOD обычно используется COD, так как BOD требуется пять дней для получения результатов.

Основываясь на этих методах контроля, количество осевших твердых частиц в смешанном растворе можно изменять, выбрасывая активный ил (WAS) или возвращая активный ил (RAS).

Существует множество типы установок активного ила. К ним относятся:

Заводы по упаковке

Существует широкий спектр типов заводов по упаковке, часто обслуживающих небольшие сообщества или промышленные предприятия, которые могут использовать гибридные процессы обработки, часто включающие использование аэробного ила для обработки входящие сточные воды. На таких заводах можно не проводить первичный этап обработки отстоя. В этих растениях создается биотический флок, обеспечивающий необходимый субстрат. Упаковочные установки проектируются и производятся специализированными инженерными фирмами, размеры которых позволяют транспортировать их к месту работы по дорогам общего пользования, обычно шириной и высотой 12 на 12 футов. Длина варьируется в зависимости от производительности, при этом более крупные установки изготавливаются частями и свариваются на месте. Сталь предпочтительнее синтетических материалов (например, пластика) из-за ее прочности.

Упаковочные установки обычно представляют собой варианты расширенной аэрации, чтобы продвигать подход «установил и забыл», необходимый для небольших сообществ без специального рабочего персонала. Существуют различные стандарты, помогающие при их проектировании.

Чтобы использовать меньше места, обрабатывать сложные отходы и прерывистые потоки, был разработан ряд конструкций гибридных очистных сооружений. Такие установки часто объединяют не менее двух этапов из трех основных этапов обработки в один комбинированный этап. В Великобритании, где большое количество очистных сооружений обслуживает небольшие группы населения, заводы по упаковке являются жизнеспособной альтернативой строительству крупных сооружений для каждой стадии процесса. В США упаковочные заводы обычно используются в сельской местности, на остановках для отдыха на дорогах и на стоянках для трейлеров.

Окислительная канава

В некоторых районах, где имеется больше земли, сточные воды обрабатываются в большом количестве. или овальные кюветы с одним или несколькими горизонтальными аэраторами, обычно называемыми щеточными или дисковыми аэраторами, которые перемещают смешанный раствор вокруг кювета и обеспечивают аэрацию. Это окислительные канавы, часто называемые торговыми марками производителя, такими как Pasveer, Orbal или Carrousel. Их преимущество заключается в том, что их относительно легко обслуживать и они устойчивы к ударным нагрузкам, которые часто возникают в небольших населенных пунктах (например, во время завтрака и вечером).

Окислительные канавы обычно устанавливаются по технологии «установил и забыл», с типичными проектными параметрами гидравлическим временем удержания 24–48 часов и возрастом ила 12–20 дней. Это можно сравнить с установками нитрифицирующего активного ила, у которых время удерживания составляет 8 часов, а возраст ила составляет 8–12 дней.

Глубокий ствол / Вертикальная обработка

В местах, где не хватает земли, сточные воды могут быть обработаны путем закачки кислорода в поток возвратного ила под давлением, который вводится в основание глубокого столбчатого резервуара, заглубленного в земля. Такие шахты могут иметь глубину до 100 метров и заполняться сточными водами. По мере подъема сточных вод кислород, вытесняемый в раствор давлением у основания вала, вырывается наружу в виде молекулярного кислорода, обеспечивающего высокоэффективный источник кислорода для биоты активного ила. Поднимающийся кислород и нагнетаемый возвратный ил обеспечивают физический механизм смешивания сточных вод и ила. Смешанный ил и сточные воды декантируются на поверхность и разделяются на компоненты надосадочной жидкости и ила. Эффективность глубокой обработки вала может быть высокой.

Поверхностные аэраторы обычно характеризуются эффективностью аэрации 0,5-1,5 кг O 2 / кВтч, диффузионной аэрацией 1,5-2,5 кг O 2 / кВтч. Deep Shaft заявляет 5-8 кг O 2 / кВтч.

Однако стоимость строительства высока. Deep Shaft получил наибольшее распространение в Японии из-за проблем с земельными участками. Deep Shaft был разработан ICI как дополнительный продукт их процесса. В Великобритании он обнаружен на трех участках: Тилбери, Англия, вода, очистка сточных вод с большим промышленным вкладом; Саутпорт, United Utilities, из-за проблем с земельным пространством; и Биллингем, ICI, снова обрабатывающий промышленные сточные воды и построенный (после шахт Тилбери) компанией ICI, чтобы помочь агенту продавать больше.

DeepShaft - это запатентованный, лицензированный процесс. Лицензиат менялся несколько раз, и в настоящее время (2015 г.) его продает компания Noram Engineering.

Бассейны с поверхностной аэрацией

Типичное основание с поверхностной аэрацией (с использованием плавающих аэраторов с приводом от двигателя)

В большинстве процессов биологического окисления для очистки промышленных сточных вод обычно используются кислород (или воздух) и микробное действие. В резервуарах с поверхностной аэрацией достигается удаление от 80 до 90% БПК при времени удерживания от 1 до 10 дней. Глубина бассейнов может варьироваться от 1,5 до 5,0 метров, и в них используются аэраторы с приводом от двигателя, плавающие на поверхности сточных вод.

В системе аэрируемых бассейнов аэраторы выполняют две функции: они переносят воздух в необходимые бассейны. за счет реакций биологического окисления, и они обеспечивают перемешивание, необходимое для диспергирования воздуха и контакта с реагентами (то есть кислородом, сточными водами и микробами). Обычно аэраторы с плавающей поверхностью рассчитаны на подачу количества воздуха, эквивалентного 1,8–2,7 кг O2 /кВтч. Однако они не обеспечивают такого хорошего перемешивания, как это обычно достигается в системах с активным илом, и поэтому аэрированные бассейны не достигают того же уровня производительности, что и блоки с активным илом.

Процессы биологического окисления чувствительны к температуре и от 0 до 0 ° C и 40 ° C, скорость биологических реакций увеличивается с температурой. Большинство сосудов с поверхностной аэрацией работают при температуре от 4 ° C до 32 ° C.

Последовательные реакторы периодического действия (SBR)

Последовательные реакторы периодического действия (SBR) обрабатывают сточные воды партиями внутри одного резервуара. Это означает, что биореактор и окончательный осветлитель разделены не в пространстве, а во временной последовательности. Установка состоит как минимум из двух одинаково оборудованных резервуаров с общим входным патрубком, который может чередоваться между ними. Пока один резервуар находится в режиме отстаивания / декантации, другой аэрирует и заполняет его.

Методы аэрации

Диффузионная аэрация

Сточные воды направляются в глубокие резервуары с диффузором решетчатыми системами аэрации, прикрепленными к полу. Они похожи на рассеянный воздушный поток, используемый в аквариумах с тропическими рыбами, но в гораздо большем масштабе. Воздух прокачивается через блоки, и образовавшаяся завеса пузырьков насыщает раствор кислородом, а также обеспечивает необходимое перемешивающее действие. Если емкость ограничена или сточные воды необычно сильны или их трудно очистить, вместо воздуха можно использовать кислород. Обычно воздух вырабатывается с помощью воздуходувки определенного типа.

Поверхностные аэраторы (конусы)

Вертикально установленные трубы диаметром до 1 метра, простирающиеся от уровня чуть выше основания глубокого бетонного резервуара до уровня чуть ниже поверхности раствора сточных вод. Типичная шахта может быть высотой 10 метров. На конце поверхности труба имеет форму конуса с винтовыми лопатками, прикрепленными к внутренней поверхности. Когда труба вращается, лопасти раскручивают щелок вверх и из конусов, вытягивая новый щелок сточных вод из дна резервуара. Во многих работах каждая колбочка находится в отдельной ячейке, которую можно изолировать от остальных ячеек, если это необходимо для обслуживания. В некоторых произведениях может быть по два конуса на ячейку, а в некоторых больших произведениях может быть по 4 конуса на ячейку.

Аэрация чистым кислородом

Системы аэрации чистым кислородом активированного ила представляют собой реакторные емкости с герметичными резервуарами с крыльчатками поверхностного аэратора, установленными внутри резервуаров на поверхности раздела кислородно-углеродного щелока. Количество захваченного кислорода, или DO (растворенный кислород), можно контролировать с помощью регулятора уровня, отрегулированного водосливом, и клапана подачи кислорода, регулируемого кислородом в отходящем газе. Кислород генерируется на месте путем криогенной перегонки воздуха, адсорбции при переменном давлении или другими методами. Эти системы используются там, где площадь очистных сооружений ограничена и требуется высокая пропускная способность сточных вод, поскольку очистка кислорода требует высоких затрат энергии.

Последние разработки

Новой разработкой процесса активного ила является процесс Nereda, который дает гранулированный ил, который очень хорошо оседает (индекс объема ила снижен с 200 От -300 до 40 мл / г). Создана новая система технологического реактора, чтобы воспользоваться преимуществами этого быстро осаждающегося ила, и она интегрирована в аэротенк, вместо того, чтобы иметь отдельный блок снаружи. Около 30 станций очистки сточных вод Nereda по всему миру находятся в эксплуатации, строятся или проектируются, их размер варьируется от 5000 до 858000 человек в эквиваленте.

Проблемы

Заводы по производству активного ила полностью зависят от электроснабжения для приведения в действие аэраторов для передачи осевших твердых частиц обратно на вход аэротенка и, во многих случаях, для перекачки отработанного ила и конечных стоков. На некоторых предприятиях неочищенные сточные воды поднимаются насосами к головным сооружениям, чтобы обеспечить достаточное падение через сооружения, чтобы обеспечить удовлетворительный напор для конечных стоков. Альтернативные технологии, такие как обработка капельным фильтром , требуют гораздо меньше энергии и могут работать только за счет силы тяжести.

Может происходить набухание ила, которое затрудняет осаждение активного ила и часто оказывает неблагоприятное влияние на качество конечных стоков. Обработка накопления ила и управление установкой во избежание повторения требует квалифицированного управления и может потребовать штатного персонала на предприятии для немедленного вмешательства.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с Активным илом .

.

Последняя правка сделана 2021-06-08 22:08:22
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте