7.3.8. Проектирование на основе моделирования

мгЫ/л

Рис. 7.24. Чередование режимов нитрификации/денитрификации. Концентрации NHJ и NO3 измерялись в режиме работающего реактора, с помощью точечного отбора проб, а также рассчитывались в соответствии с моделью [16].

Пример 7.8. Расчет методом компьютерного моделирования [19].

Вуказанной работе исследованы

-характеристики сточной воды,

-характеристики активного ила,

-экспериментально определены константы процесса

На станцию подается вода, предварительно прошедшая стадию осаждения полимерными формами хлорида алюминия. Осажденный ил гидролизовал, и растворимый гидролизат добавлен на стадии денитрификации, чтобы поднять скорость и эффективность денит­ рификации. Схема станции представлена на рис. 7.25.

Характеристика сточной воды . Измерялись суточные колеба­ ния характеристик стока, подаваемого в реакторы, работающие в чередующемся режиме. Установлено содержание ХПК, азота (по Кьельдалю), аммония, ВВ и БВБ. На рис. 7.26 показаны суточные изменения общего ХПК и ХПК растворимого вещества.

Предварительное осаждение

Рис. 7.25. Схема экспериментальной станции [17]. Модельные расчеты относятся только к двум реакторам, работающим в чередующемся аноксическом/аэробном режиме.

Низкие концентрации веществ объясняются тем, что осаждение понижает содержание ХПК приблизительно на 65%. Этим же объясняется и очень низкое содержание ХПК взвешенного вещества.

Детальный состав фракций веществ в поступающем в реактор сто­ ке определяли, исходя из скорости потребления кислорода. Фракция растворенных веществ включает три фракции: инертное вещество Si, очень легко разлагаемое вещество S H A C и легко разлагаемое вещество Ss- В соответствии с результатами определения состава обработанного стока содержание ХПК растворимого инертного веще­ ства оценивается приблизительно как 10% ХПК всего растворимого вещества в подаваемом стоке. Две другие фракции определены в соответствии с данными дыхательного теста.

Для определения фракций, составляющих взвешенное вещество, использовали наблюдаемый коэффициент прироста ила. Значение

Таблица 7.6. Фракционирование веществ, содержащихся в сточной воде, подаваемой в реакторы, работающие в чередующемся режиме

[is]

этого коэффициента в модельных расчетах может быть подкорректи­ ровало путем вариации содержания инертной фракции Хь В данном случае таким образом было установлено, что ХПК инертного нерас­ творимого вещества составляет 25% ХПК нерастворимого вещества в подаваемом на обработку стоке. Остальная часть нерастворимого вещества в подаваемом на обработку стоке распределяется между медленно разлагаемым веществом и биомассой—Xs, Хв,н и Х в.а соответственно.

Содержание фракций изменяется в течение дня. В табл. 7.6 пред­ ставлена характеристика сточной воды, полученная на основании усредненных данных для каждых 8 ч.

Характеристика ила. На основании данных дыхательного теста с кислородом, нитратом и аммонием [18] был определен следующий состав ила:

Хв.н = 0,80 кг/м3;

Х в,а = 0,20 кг/м3;

Xi = 2,80 кг/м3;

Tjg = 0,5.

Определение констант процесса. В результате экспериментов, проведенных в периодическом режиме, были определены константы насыщения по кислороду для нитрифицирующих и денитрифициру-

ющих бактерий:

K S ,O 2,A = 0,5 г/м3;

KS,O2,(NC>3) = 0,023 г/м3.

При моделировании четыре константы были изменены в соответ­ ствии со значениями, принятыми в модели по умолчанию (значения, принятые по умолчанию, приведены в скобках):

Объяснить, чем обусловлены эти изменения, можно следующим образом:

—Более высокое значение константы распада Ьн объясняется особыми характеристиками стоков, а именно низким содержанием в них взвешенных веществ. В этой связи возможно образование ила другого состава, с другой константой распада, чем в том случае, если на станцию подается исходный сток или вода, прошедшая через первичный отстойник. Одной из составляющих процесса распада является заселение и потребление биомассы простейшими и много­ клеточными организмами, которые также подвержены воздействию изменений в иле.

Обратите внимание на связь между константой распада и мак­ симальной скоростью роста. В некоторых случаях компьютерное моделирование приведет нас приблизительно к одному и тому же результату при увеличении константы распада или при уменьшении скорости роста.

—Несколько меньшее значение константы насыщения объясня­ ется наличием участвующего в процессе очень легко разлагаемого субстрата, включенного в модель. Из опыта известно, что чем легче разлагается субстрат, тем более низкую константу насыщения следует использовать.

—Константа насыщения по кислороду при денитрификации (и

в модели. Различие в значениях, определенных из эксперимента, проведенного в периодическом режиме, и на пилотной установке, может быть вызвано тем, что в первом случае образовывались слишком мелкие флокулы. Чем мельче флокулы, тем ниже константа насыщения по кислороду, см. описание кинетики в биопленках.