Глава 8
Системы биологического удаления фосфора
Могенс Хенце (Mogens Henze)
Фосфор стимулирует рост растений (эвтрофикация) в ручьях, озе рах, реках и океане. Значительная часть фосфора, содержащегося в природных водоемах, попадает в них со сточными водами. В связи с глобализацией проблемы эвтрофикации возрастает необходимость удаления фосфора из сточных вод. Эту проблему можно решить отчасти или даже полностью с помощью биологического удаления фосфора. Иногда бывает необходимо комбинировать этот процесс с химическим осаждением и(или) фильтрацией. Ил со станций биологического удаления фосфора является хорошим удобрением, конечно, если он не перенасыщен металлами и ксенобиотиками.
8.1. Уравнения массового баланса при биологическом удалении фосфора в системах с активным илом
На рис. 8.1 представлена схема станции биологического удаления фосфора. Особый интерес представляют два следующих уравнения
массового баланса.
а.Уравнение массового баланса легко разлагаемого органическо го вещества (ацетата или пропионата) в реакторе V 2. (Это
уравнение может подсказать, каким количеством органического вещества доступного для биологического удаления фосфора мы располагаем, т. е. покажет потенциальную возможность такого способа удаления фосфора.)
б.Уравнение массового баланса фосфора на всей станции. ( На основе этого уравнения рассчитываются текущие параметры процесса удаления фосфора.)
где S F ,H A C ,I - количество уксусной кислоты, образующейся в результате ферментации в анаэробном реакторе; QeCno ,6 — количе ство запасенного полифосфата. Предполагается, что вся доступная НАс (из сточной воды и образовавшаяся в результате ферментации) превращается в ПОБ под действием ФАО. Также считается, что все запасенные полифосфаты находятся в избыточном иле, а в обработанном стоке они отсутствуют. Эти предположения вполне отражают реальную ситуацию.
Пример 8.1. Сточная вода (объем 3600 м3/сут) |
содержит в 1 м3 |
60 г легко разлагаемого органического вещества |
(ХПК). Предпола |
гается, что все оно присутствует в анаэробном реакторе в виде НАс. Реактор предназначен для биологического удаления фосфора, объем его равен 200 м3, и действует он по принципу идеального перемешивания. Рассчитайте концентрацию НАс в обработанном стоке.
Уравнение массового баланса для уксусной кислоты имеет следу ющий вид:
QI SHAC.I — kpV2SHAc,2 = Q2SHAC,2 |
(8.3) |
S H AC,2 + K s.H A c
Примем kp равным 1,46 кг ХПК(8)/(м 3 •сут), a KS.HAC равным 3 г ХПК(8)/м 3.
В результате подстановки получаем:
3600 м3/сут •0,06 кг ХПК(8)/сут — (1,46 кг ХПК(8)/(м 3 •сут)) х
х S H A C ,2 •200 M 3/ ( S H A C ,2 + 0,003 кг ХПК(8)/м 3) = 3600 м3/сут • S H A C ,2
откуда можно определить SHAC,2-
SHAC,2 = 0,006 кг ХПК/м3, т. е. из анаэробного реактора удалено следующее количество уксусной кислоты:
SHAC,I — SHAC,2 = 0,060 — 0,006 = 0,054 кг ХПК/м3
Если стехиометрический коэффициент I^HAC,PO4 = 0,06 кг Р/кг ХПК, то в биологическом процессе из сточной воды было удалено:
(S H A C .I — S H A C ,2 )^ H A C ,P O 4 = (0,06 — 0,006) •0,06 = 0,0032 кг Р/м3.
Это справедливо, если в сточной воде содержится необходимое количество растворимых фосфатов. Обычно это условие выполняется в тех странах, где не наблюдается чрезмерного потребления воды в расчете на душу населения.