5-15% общего возраста ила. Если поддерживать низкий возраст ила, то можно избежать образования метана. Чтобы избежать образования сероводорода, можно осуществлять рециркуляцию ила через реакторы с аэробными/аноксическими условиями; этим достигается понижение возраста анаэробного ила в одном цикле. На рис. 8.5 и 8.7 представлены схемы процессов с учетом стадии гидролиза/ферментации, которая осуществляется либо в реакторе гидролиза (Г), либо в реакторе анаэробного удаления фосфора (Р).
9.2. Анаэробная обработка сточных вод
9.2.1. Введение
Следует различать анаэробную очистку сточной воды и анаэробную обработку ила. Различие состоит в том, что в первом случае большая часть содержащихся в стоке органических веществ нахо дится в растворенном виде. Если необходимо удалить растворенные органические вещества, то следует использовать такой процесс, в котором достигается достаточно полный и длительный контакт между сточной водой и микроорганизмами, осуществляющими анаэробный процесс. Это означает, что в отличие от процесса анаэ робной обработки ила в процессе анаэробной очистки сточной воды существует большое различие между временем гидравлического удерживания и возрастом ила.
Первый анаэробный реактор для обработки промышленных стоков был построен в 1929 г. в Слагельсе (Дания) для обработки стоков дрожжевого производства. Несмотря на то, что эта установ ка проработала почти 30 лет, развитие данной области проходило крайне медленно. Так было до тех пор, пока в Голландии в 80-х годах не был внедрен UASB-реактор [6].
Сами по себе процессы анаэробной очистки являются недороги ми в эксплуатации и генерируют биогаз, имеющий определенную ценность. Особенно выгодно проводить анаэробную очистку кон центрированных стоков, поскольку окисление в аэробных условиях большого количества органических веществ сопряжено с высокими энергозатратами.
Еще выгоднее процесс оказывается в том случае, если сточные воды теплые, это позволяет уменьшить объем реактора. Для умень шения объема реактора необходимо использовать такие процессы, в которых возможно поддержание высокой концентрации ила в реакторе. Методы анаэробной очистки как раз и развиваются в
А Возраст ила, сут
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
Температура,°С |
Рис. 9.3. Необходимый возраст ила при анаэробной очистке воды в зависимости от температуры.
Объем анаэробного реактора V2 можно определить по уравне
нию (9.4):
V 2 = 0 X ,M F S P / X B ,M ,2 |
( 9 .4 ) |
Пример 9.1. Анаэробный контактный реактор со взвешенным илом должен обрабатывать стоки сахарной фабрики. Измерения показали, что скорость роста метаногенных бактерий при 30° С с учетом распада равна 0,05 сут-1 . Каким должен быть возраст ила?
Из выражения (9.3) находим:
0х,м = 1/Мнабл,М,расп = 1 /0 ,0 5 С у т "1 = 20 СуТ.
Из рис. 9.3 можно оценить необходимый возраст ила: 20-28 сут. Таким образом, определенный нами необходимый возраст ила совпа дает с минимальными значениями обычного его диапазона.
Каким был бы необходимый возраст ила при температуре процес са 55° С?
Из рис. 9.3 видно, что 0х,м ~б—12 сут. Если считать, что скорость роста при 55°С такая же высокая, как и при 30°С, то необходимый возраст ила можно принять равным 6 сут.
Реакторы с биопленкой
Баланс Х П К сточной воды выглядит следующим образом:
Q i C i — г а ,м А £ = Q 3C 3 |
(9 .5 ) |
Скорость реакции гд.м часто может описывать реакцию ну левого порядка как в самой биопленке (это будет означать, что биопленка используется полностью), так и в толще воды.
га ,м = kovf,ML
Если объем биопленки равен A2 L2 (L2 — толщина биопленки), а концентрация биомассы в биопленке XB,f,2 >то:
га,мА2 = гх.мХв^дЬгАз = гх,мХв,2У2,
где Х в ,2 — объемная концентрация |
биомассы в |
анаэробном реак |
торе. |
получаем: |
|
Подстановкой в уравнение (9.5) |
|
|
Q1C1 - гх >м Х в ,г,2 Ь2 а ; = Q3C3 |
(9.6) |
|
Концентрация биомассы в биопленке X s,f,2 может быть высокой |
||
(10 - 50 к г Х П К /м 3), это означает, что она |
высокая также и по |
|
сравнению с общей концентрацией биомассы в реакторе Х 2.
9.3. Т и п ы си стем анаэробной оч и стки 1
Как и при описании других биологических процессов, системы анаэробной очистки стоков можно подразделить на системы, в которых используется взвешенный ил или биопленки. Поскольку анаэробная очистка часто применяется для обработки концентри рованных стоков, иногда содержащих значительные количества взвешенных веществ, то может понадобиться предварительная об работка, заключающаяся в разделении взвешенных и растворенных веществ.
1 С подробной классификацией анаэробных реакторов заинтересованный читатель может познакомиться в монографии Калю ж ный С. В .у Данилович Д . А ., К ож евникова А . Н. Анаэробная биологическая очистка сточных вод.—
М.: ВИНИТИ, |
Итоги науки и техники, сер. Биотехнология, т. 29, 1991. — |
187 с. — Прим . |
ред. |
