- •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
Суточный фактор Гсут.макс из рис. 1.8 оценим как 2,5.
QcyT.MaKc = QcyT.cpfcyT.Maicc = (86,4 М /сут) •2,5 = = 216 м3/сут.
Значение (Зс.макс можно рассчитать непосредственно из (Зсут.макс делением на (24 •3600), т. е.
Q |
C ,M &K C |
= |
QcyT,MaKc/(24 •3600) = |
|
|
= |
(216 м3/сут)/(24 •3600 с/сут) = 0,0025 м3/с. |
Q |
C .M &K C |
~ |
2,5 л/с. |
Объединяя значения максимальных объемов в час для комму нальных и промышленных стоков и инфильтрационных потоков, получаем общий объем стоков в час. Эту величину можно исполь зовать при проектировании очистных сооружений.
(Зч.макс = С5ч,макс (ком м ун альн ы е) +
+ Оч.макс (промышленные) +
+ Семаке (инфильтрационные) |
(1.1) |
1.1.4. Популяционный эквивалент и нагрузка, создаваемая условным жителем
Иногда для расчета объема стоков используется популяционный эквивалент (ПЭ), который можно выразить в объемах воды или единицах ВПК, приходящихся на одного человека в сутки. В мировой практике широко используются следующие два значения ПЭ: 1ПЭ = 0,2 м3/ сут и 1ПЭ = 60 г БПК/сут.
Оба значения являются фиксированными и не могут изменять ся. Вклад же отдельного человека, живущего в бассейне канализования, так называемая нагрузка, создаваемая одним условным жи телем (Н У Ж ), может меняться в широких пределах (см. табл. 1.5) в зависимости от места работы и проживания человека, стиля его жизни, наличия таких приспособлений для домашнего хозяйства, как дробилки для мусора и т. д.
Таблица 1.4а. Нагрузка, создаваемая условным жителем
ВПК, г/(чел •сут) |
15-80 |
ХПК, г/(чел •сут) |
25-200 |
Азот, г/(чел •сут) |
2-15 |
Фосфор, г/(чел •сут) |
1-3 |
Сточная вода, м3/(чел •сут) |
0,05-0,40 |
|
|
|
|
|
Страна |
|
|
|
|
|
|
Дания |
Бразилия |
Египет |
Индия |
Италия |
Швеция |
Турция |
Уганда |
США |
Германия |
Загрязнитель, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к г/(ч ел •г.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В П К |
20-25 |
20-25 |
10-15 |
10-15 |
18-22 |
25-30 |
10-15 |
20-25 30-35 |
20-25 |
|
В В |
30-35 |
20-25 |
15-25 |
|
20-30 |
30-35 |
15-25 |
15-20 |
30-35 |
30-35 |
No6ui |
5-7 |
3-5 |
3-5 |
|
3-5 |
4-6 |
3-5 |
3-5 |
5-7 |
4-6 |
Робщ |
1,5-2 |
0,6-1 |
0,4-0,6 |
|
0,6-1 |
0,8- 1,2 |
0,4-0,6 |
0,4-0,6 1,5-2 |
1,2- 1,6 |
|
Детергенты |
0,8- 1,2 |
0,5-1 |
0,3-0,5 |
|
0,5-1 |
0,7-1,0 |
0,3-0,5 |
|
0,8- 1,2 |
0,7-1,0 |
Загрязнитель, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г/(ч е л •г.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фенолы |
10-20 |
|
3-10 |
|
3-10 |
|
3-10 |
|
|
|
H g |
0,1- 0,2 |
|
0,01- 0,2 |
|
0,02-0,04 |
0,1- 0,2 |
0,01- 0,02 |
|
|
|
Pb |
5-10 |
|
5-10 |
|
5-10 |
5-10 |
5-10 |
|
|
|
Сг |
2-4 |
|
2-4 |
|
2-4 |
0,5-1,5 |
2-4 |
|
|
|
Zn |
15-30 |
|
15-30 |
|
15-30 |
10-20 |
15-30 |
|
|
|
Cd |
0,2- 0,4 |
|
|
|
|
0,5-0,7 |
|
|
|
|
N i |
2-4 |
|
|
|
|
0,5-1,0 |
|
|
|
|
ХПК = (2-2,5) •ВПК; БВБ = (0,7-0,8) •ВВ; NH3—N = (0,6-0,7) •No6l4
Параметры ПЭ и Н У Ж часто путают, так что не забывайте об этом. ПЭ и Н У Ж основываются на усредненных показателях и используются для того, чтобы получить представление о нагрузке на очистные станции. Эти параметры не следует рассчитывать из данных, получаемых за непродолжительные интервалы времени.
Нагрузка, создаваемая условным жителем, как видно из при веденных в табл. 1.5 показателей, полученных за год, в разных странах различна.
Пример 1.6. В бассейне канализования проживает 1000 человек. По требление воды составляет 150 м3/сут. Объем воды, поступающей на очистное сооружение, равен 250 м3/сут. Найдите величину инфильтрации и ПЭ, исходя из объема стоков.
Инфильтрацию можно определить как разность между объемом стоков и объемом потребляемой воды:
Q(инфильтрация) = 250 — 150 = 100 м3/сут.
ПЭ составляет:
ПЭ = Q(CTOK) / 0,2 = (250 м3/су т )/(0,2 м3/(сут •ПЭ)) =
=1250.
1.1.5.Прогнозирование
При расширении и перестройке очистных сооружений важно провести прогнозирование возможных изменений объемов стоков на ближайшие 10-20 лет. В 50-60-е годы объем сточных вод постоянно возрастал почти во всех странах мира. Однако, на чиная с 70-х годов, объемы сточных вод в некоторых областях жизнедеятельности человека уже не увеличивались (домашнее хозяйство) или вообще сокращались (промышленность). Возросшие тарифы на воду и на очистку промышленных стоков привели к значительному сокращению потребления воды и к снижению степени ее загрязнения (особенно там, где тарифы зависят от уров ня загрязненности). Обновление канализационных систем также способствует сокращению объемов сточных вод.
Прогнозы на будущее могут базироваться на данных о пред полагаемом росте населения и увеличении выпуска продукции в бассейне канализования. Соответствующие цифры можно найти в планах развития конкретной местности.
Пример 1.7 демонстрирует расчет (с учетом прогноза) объемов сточных вод на станции Никобинг Фальстер (Дания) [14].
Пример 1.7. Расчет (с учетом прогнозов) объемов стоков, поступаю щих на очистную станцию Никобинг Фальстер (Дания). Приведены данные для бойни и консервных заводов [14].
|
а » |
|
Бассейн |
|
Бассейн |
||
Область |
О) * |
Северной станции |
Ю жной станции |
||||
|
§ 3 |
1980 |
1987 |
2005 |
1980 |
1987 |
2005 |
|
к 5 |
||||||
За год при сухой |
|
|
|
|
|
|
|
погоде, млн. м123/г654. |
1 |
0,69 |
1,00 |
1,24 |
0,22 |
0,29 |
0,35 |
Домашнее хозяйство |
2 |
0,25 |
0,37 |
0,37 |
— |
— |
— |
Бойни |
3 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
— |
— |
— |
Овощеконсервные заводы |
4 |
0,55 |
0,79 |
1,02 |
0,11 |
0,25 |
0,39 |
Другие производства |
5 |
0,60 |
0,80 |
0,80 |
0,20 |
0,25 |
0,25 |
Инфильтрация |
|
|
|
|
|
|
|
Всего, млн. м3/год |
|
2,14 |
3,02 |
3,50 |
0,53 |
0,79 |
0,99 |
Среднесуточное значение |
|
|
|
|
|
|
|
(за неделю) при сухой |
|
|
|
|
|
|
|
погоде, м3/сут |
6 |
1890 |
2740 |
3400 |
600 |
790 |
960 |
Домашнее хозяйство |
7 |
1000 |
1480 |
1480 |
— |
— |
— |
Бойни |
8 |
250 |
300 |
350 |
— |
— |
— |
Овощеконсервные заводы |
7 |
2200 |
3160 |
4080 |
440 |
1000 |
1560 |
Другие производства |
6 |
1640 |
2190 |
2190 |
550 |
680 |
680 |
Инфильтрация |
|
|
|
|
|
|
|
Всего, м3/сут |
9 |
6980 |
9870 |
11500 |
1590 |
2470 |
3200 |
Среднечасовое значение |
|
|
|
|
|
|
|
(за неделю) при сухой |
|
|
|
|
|
|
|
погоде, м3/ч |
|
|
|
|
|
|
|
Домашнее хозяйство |
10 |
160 |
230 |
285 |
50 |
65 |
80 |
Бойни |
11 |
165 |
245 |
245 |
— |
— |
— |
Овощеконсервные заводы |
11 |
40 |
50 |
60 |
— |
— |
— |
Другие производства |
12 |
275 |
395 |
510 |
55 |
125 |
195 |
Инфильтрация |
|
70 |
90 |
90 |
25 |
30 |
30 |
Всего, м3/ч |
|
710 |
1010 |
1190 |
130 |
220 |
305 |
1. Принятое потребление воды на душу населения, м3/г.: 1980 г. — 55, 1987 г.- 6 5 , 2005 г.- 8 0 .
2.Оценки сделаны, исходя из объемов потребления воды в 19711976 гг. Бойни планировали расширение производства до 8 тыс. голов
внеделю (в 1979г. за неделю забивалось около 4800 свиней).
3.Оценки сделаны на основе объемов потребления воды в 1971— 1976 гг.
4.Общий объем (ограничен потреблением воды только крупно масштабными производствами) поделен между Северным и Южным бассейнами канализования. Новые промышленно развивающиеся об ласти ограничены условной цифрой 5000м3/га в год. Предполагается, что потребление воды существующими предприятиями останется на прежнем уровне на период планирования.
5.Объем инфильтрации оценивается в 0,15 м3/г. (0,05 л/(с •га).
6.Период потребления 365 сут/г.