- •Х38 Очистка сточных вод: Пер. с англ./ Хенце М., Армоэс П., Ля-Кур-Янсен Й., Арван Э. — М.: Мир, 2006. — 480 с., ил.
- •ISBN 5-03-003771-3
- •Очистка сточных вод
- •Предисловие научного редактора
- •Предисловие
- •Предисловие к третьему изданию
- •Список используемых обозначений
- •Сточные воды, их объем и состав
- •1.1. Объемы сточных вод
- •1.1.1. Измерения
- •1.1.2. Статистическая обработка
- •1.1.3. Оценочные данные
- •1.1.4. Популяционный эквивалент и нагрузка, создаваемая условным жителем
- •1.1.5. Прогнозирование
- •1.2. Компоненты сточных вод
- •1.2.1. Коммунальные и городские стоки
- •1.2.2. Разброс данных
- •Характеристика сточных вод и биомассы
- •2.1.1. Осаждаемые вещества
- •2.3. Азот
- •Основные биологические процессы
- •3.1.1. Организмы
- •3.2.1. Биологический рост
- •3.2.3. Распад биомассы
- •3.2.4. Накопление запасных веществ
- •3.3.2. Коэффициент прироста ила при аэробной гетеротрофной конверсии
- •3.3.3. Макроэлементы для аэробной гетеротрофной конверсии
- •3.3.4. Кинетические аспекты аэробной гетеротрофной конверсии
- •3.4. Нитрификация
- •3.4.1. Реакции нитрификации
- •3.4.3. Кинетические аспекты нитрификации
- •3.4.4. Влияние окружающей среды на нитрификацию
- •3.5. Денитрификация
- •3.5.1. Реакции денитрификации
- •$.5.2. Коэффициент прироста ила при денитрификации
- •3.5.3. Макроэлементы, необходимые для денитрификации
- •3.5.5. Кинетика денитрификации
- •3.5.6. Влияние окружающей среды на денитрификацию
- •3.6.1. Микроорганизмы
- •3.6.3. Коэффициент прироста биомассы в процессе биологического удаления фосфора
- •3.6.4. Щелочность
- •3.6.5. Кинетика биологического удаления фосфора
- •3.6.6. Влияние окружающей среды на биологическое удаление фосфора
- •3.7.1. Реакции при анаэробном брожении2
- •3.7.2. Рост биомассы и коэффициенты ее прироста при анаэробном брожении
- •3.7.3. Макроэлементы, необходимые для анаэробного брожения
- •3.7.5. Кинетика анаэробного брожения
- •3.7.6. Образование газообразных продуктов
- •3.7.7. Влияние окружающей среды на анаэробное брожение
- •4.3.1. Системы с рециркуляцией активного ила
- •4.3.2. Системы с совмещенным аэротенком и отстойником
- •4.3.3. Системы с контактной стабилизацией ила
- •4.3.6. Проектирование на основе объемной нагрузки
- •4.3.7. Проектирование на основе нагрузки на ил или возраста ила
- •Биофильтры
- •5.4. Двухкомпонентная диффузия
- •5.6.1. Биофильтры без рециркуляции
- •5.6.2. Биофильтры с рециркуляцией
- •5.8.1. Капельные фильтры
- •5.8.2. Погружные фильтры
- •5.9.1. Проектирование капельных фильтров
- •5.9.2. Проектирование реакторов с вращающимися дисками
- •5.9.3. Проектирования фильтров других типов
- •5.9.4. Проектирование биофильтров, предназначенных для удаления растворенных органических веществ
- •5.10. Технические условия работы биофильтров
- •5.10.1. Аэрация в биофильтрах
- •5.10.2. Рост и удаление биомассы
- •5.11. Удаление взвешенных органических веществ
- •Системы очистки с нитрификацией
- •6.1.1. Обособленные системы нитрификации
- •6.1.2. Совместное удаление органического вещества и аммония
- •6.2.4. Фильтры, содержащие только нитрифицирующий ил
- •6.2.5. Двухстадийные системы нитрификации на фильтрах
- •6.3.1. Системы нитрификации с активным илом
- •6.3.2. Оптимизация работы систем нитрификации
- •6.3.3. Проектирование биофильтров для нитрификации
- •Литература
- •Системы денитрификации
- •7.1.1. Обособленные системы денитрификации
- •7.2.3. Биофильтры для денитрификации
- •7.3.2. Кислород/перемешивание
- •7.3.3. Одновременная нитрификация/денитрификация
- •7.3.4. Газообразный азот в отстойниках и на биофильтрах
- •7.3.5. Потребление кислорода
- •7.3.7. Проектирование систем денитрификации с активным илом
- •7.3.8. Проектирование на основе моделирования
- •7.3.9. Проектирование биофильтров для денитрификации
- •7.4. Редокс-зоны в биомассе
- •Литература
- •Системы биологического удаления фосфора
- •8.1. Уравнения массового баланса при биологическом удалении фосфора в системах с активным илом
- •8.2. Типы систем для биологического удаления фосфора
- •8.3.2. Проектирование реакторов для биологического удаления фосфора
- •8.3.3. Оптимизация процесса биологического удаления фосфора
- •Литература
- •Гидролиз/ферментация и анаэробная очистка сточных вод
- •9.1. Гидролиз/ферментация
- •9.2. Анаэробная обработка сточных вод
- •9.2.1. Введение
- •9.2.2. Уравнения массового баланса при анаэробной обработке
- •9.3.3. Анаэробная очистка на фильтрах
- •9.4.1. Проектирование систем со взвешенной биомассой
- •9.4.2. Проектирование анаэробных фильтров
- •9.4.3. Образование газообразных соединений в анаэробном процессе
- •9.4.4. Оптимизация анаэробной очистки
- •9.4.5. Запуск анаэробных реакторов
- •9.4.6. Нарушения в работе анаэробных реакторов
- •Литература
- •Небиологические системы для удаления фосфора из сточных вод
- •10.1. Уравнения массового баланса для процессов удаления фосфора
- •10.2.1. Осаждение
- •10.2.2. Коагуляция
- •10.2.3. Флокуляция
- •10.2.4. Связывание фосфора в почве
- •10.3. Небиологические системы удаления фосфора
- •10.3.1. Осаждающие вещества
- •10.4. Проектирование установок для удаления фосфора
- •10.4.1. Химическое осаждение
- •10.4.2. Связывание фосфора в почве
- •10.5. Работа установок для удаления фосфора
- •Литература
- •Особенности моделей, их калибровка и применение
- •11.1. Прагматизм и теоретические модели
- •11.1.1. Инженерное мастерство
- •11.1.2. Научно обоснованный детерминистский подход
- •11.1.3. Структура моделей, переменные, параметры и движущие силы
- •11.2. Применение моделей
- •11.2.1. Инструмент планирования
- •11.2.2. Анализ процессов на действующих станциях
- •11.2.3. Проектирование новых станций
- •11.2.4. Контроль работы станций в реальном времени
- •11.2.5. Модели как инструменты исследования
- •11.2.6. Уровень агрегации
- •11.3. Калибровка модели и оценка параметров
- •11.3.1. Структура модели
- •11.3.2. Калибровка, верификация и оценка параметров
- •11.4. Проектирование станций очистки воды
- •11.4.1. Идентификация проблемы
- •11.5. Моделирование систем с биопленкой
- •11.6.3. Интерпретация результатов
- •11.7. Контроль в реальном времени
- •Предметный указатель
- •Оглавление
3.4.3. Кинетические аспекты нитрификации
Кинетические закономерности нитрификации описываются уравнением Моно (3.14). Константы насыщения KS,NH4,A и Кз,мс>2,Аневелики (см. табл. 3.10). Для практических расчетов на
станциях очистки процесс нитрификации можно рассматривать как одностадийный и использовать приведенные в табл. 3.10 константы
для суммарного процесса.
3.4.4. Влияние окружающей среды на нитрификацию
Кчислу факторов, влияющих на нитрификацию, относятся: кон центрация субстрата, температура, концентрация кислорода, pH, концентрация и природа токсичных веществ.
Важно помнить, что на практике лимитирующей стадией сум марного процесса является окисление аммония. Это означает, что появление значительной концентрации нитрита в системе возможно только в нестационарном процессе, например при изменении на грузки, запуске реактора, вымывании ила или при выполнении в очистных сооружениях каких либо других операций.
Зависимость от температуры
Основные принципы зависимости в этом случае те же, что и для гетеротрофной аэробной конверсии, см. выражение (3.16). Это выражение применимо по крайней мере в диапазоне 10-22 °С. При более высоких температурах (30-35 °С) скорость постоянна, при дальнейшем повышении от 35 до 40 °С падает до нуля (рис. 3.7). При температурах от нуля до 10 °С выражение (3.16) также, по-видимому, может применяться.
Как и все прочие виды бактерий, нитрифицирующие бакте рии особенно чувствительны к резким изменениям температуры (рис. 3.8). Если температура возрастает быстро (за несколько часов), то повышение скорости роста идет медленнее, чем пред сказывает расчет. А вот при резком уменьшении температуры активность, напротив, падает сильнее, чем следует из рис. 3.7. Насколько нам известно, в термофильных условиях (при 50-60 °С) нитрификация не происходит.
Концентрация кислорода
Нитрифицирующие бактерии более чувствительны к недостатку кислорода, чем гетеротрофные микроорганизмы. Кинетику потреб-
зателыю приводит к понижению степени нитрификации, а может просто вызывать снижение скорости процесса. Это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании реакторов, поскольку в условиях ингибирования для достижения желаемых результатов очистки необходим больший объем реактора.
Ингибирующие вещества
Нитрификация в реакторе с активным илом может ингибироваться целым рядом веществ. Поскольку реакторы нитрификации устрое ны таким образом, чтобы в них при заданной температуре происхо дил только этот процесс, то даже весьма незначительное ингибиро вание может его полностью остановить. Однако такая остановка не происходит мгновенно, а лишь после длящегося несколько недель вымывания бактерий. Другими словами, остановка нитрификации является не результатом 100%-ного ингибирования токсичными веществами, а обусловлена вымыванием нитрифицирующих бакте рий из реактора [1]. Как правило, нитрифицирующие бактерии не более чувствительны к действию токсичных веществ, чем другие микроорганизмы активного ила (см. рис. 3.11). В табл. 3.8 пред ставлены некоторые данные о токсическом воздействии различных металлов, и, как следует из этих данных, токсическое воздействие (впрочем, как и влияние других факторов) на чистые культуры микроорганизмов и культуры, содержащиеся в активном иле, очень
Таблица 3.8. Ингибирование нитрификации металлами [12, 22, 31]
Металл |
Концентрация, |
Оказываемое воздействие |
|
г/м3 |
|||
|
|
||
Си |
0,05-0,56 |
Ингибирование активности Nitrosomonas (для |
|
|
|
чистой культуры) |
|
Си |
4 |
Заметного ингибирующего влияния на актив |
|
|
|
ный ил не наблюдается |
|
Си |
150 |
75%-ное ингибирование активности ила |
№>0,25 Ингибирование роста Nitrosomonas (для чи
|
|
стой культуры) |
|
|
|
Сг3+ |
>0,25 |
Ингибирование роста Nitrosomonas (для чи |
|||
|
|
стой культуры) |
|
|
|
Сг3+ |
118 |
75%-ное ингибирование активности ила |
|||
Zn |
0,08-0,5 |
Ингибирование |
Nitrosomonas |
(для |
чистой |
|
|
культуры) |
|
|
|
Со |
0,08-0,5 |
Ингибирование |
Nitrosomonas |
(для |
чистой |
|
|
культуры) |
|
|
|