CC BY
258
УДК 628.355.5
ВЫЯВЛЕНИЕ ФАКТОРОВ УПРАВЛЕНИЯ СЕДИМЕНТАЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ АКТИВНОГО ИЛА
В.А. Юрченко, профессор, д.т.н., А.В. Астапова, студентка, ХНАДУ
Аннотация. Установлены параметры обработки сточных вод - концентрация сероводорода в поступающих сточных водах, температура, концентрация нитратов в обработанной воде и сухой вес, которые влияют на седиментационные свойства активного ила и его «вспухание», вызванное нитчатыми бактериями Type 021N.
Ключевые слова: активный ил, седиментационные свойства, нитчатые бактерии, «вспухание» активного ила.
ВИЯВЛЕННЯ ФАКТОР1В УПРАВЛ1ННЯ СЕДИМЕНТАЦ1ЙНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ АКТИВНОГО МУЛУ
В.О. Юрченко, професор, д.т.н., А.В. Астапова, студентка, ХНАДУ
Анотаця. Встановлено параметри обробки ст1чних вод - концентрацт арководню у ст1чних водах, що поступають, температуру, концентрацт ттрат1в в оброблетй водг i суху вагу, яю впливають на седиментацтт властивостi активного мулу i його «спухання», викли-кане нитчастими бактерiями Type 021N.
Ключов1 слова: активний мул, седиментацтт властивостi, нитчастi бактерп, «спухання» активного мулу.
DETERMINATION OF FACTORS OF SEDIMENTATION PROPERTIES OF
ACTIVATED SLUDGE
V. Yurchenko, Professor, Doctor of Technical Sciences, A. Astapova, student, KhNAHU
Abstract. The sewage processing parameters: hydrogen sulphide concentration in arriving sewage, temperature, nitrates concentration in the processed water and dry weight which influence on sedimentation properties of activated sludge and its «bulking» caused by filamentous bacteria Type 021N are determined.
Key words: activated sludge, filamentous bacteria, sedimentation properties, activated sludge «bulking».
Введение
Седиментационные свойства активного ила -способность образовывать прочные, быстро оседающие хлопья - относятся к его главным технологическим свойствам. Им принадлежит важнейшая роль в обеспечении надежности работы биологических очистных сооружений - очистке городских и промышленных сточных вод.
Нарушение седиментационных свойств активного ила приводит к так называемому
«вспуханию» активного ила - увеличению илового индекса до значений более 150 мл/г, вследствие чего активный ил не успевает полностью отделиться от очищенной жидкости после двухчасового отстаивания во вторичном отстойнике. Активный ил начинает выноситься из вторичных отстойников и уже не вовлекается в дальнейший процесс очистки воды. Результатом этого являются опаснейшие нарушения: в работе очистных сооружений: технологические - устойчивое уменьшение концентрации ила в системе аэротенк-вторичный отстойник, экологиче-
ские - снижение общего эффекта очистки сточных вод и повышенное содержание загрязнений в обработанной воде.
Главной экологической опасностью «вспухания» активного ила является вынос взвешенных веществ из очистных сооружений в природные водоёмы. Подавление «вспухания» активного ила в действующих очистных сооружениях и предотвращение этого явления - одни из наиболее актуальных проблем обеспечения надежной защиты природных водоемов от загрязнения жидкими техногенными и антропогенными отходами.
Цель и постановка задачи
Целью настоящей работы являлось выявление технологических параметров обработки сточных вод, управляющих седиментацион-ными свойствами активного ила, для разработки экологически безопасных технологических методов оперативной борьбы с «вспуханием» ила в очистных сооружениях.
Исследования проводили на Безлюдовских очистных сооружениях г. Харькова. Контроль процесса обработки сточных вод и се-диментационных свойств активного ила осуществляли с помощью определения физического показателя - температуры поступающей на очистные сооружения воды, технологических показателей - концентрации сухого вещества ила (дозы ила) в аэротенках и регенераторах, илового индекса (объема, занимаемого 1 г активного ила после 30-минутного отстаивания), гидрохимических показателей - концентрации нитратов, сероводорода (сульфидов).
Определения выполняли по методикам, рекомендованным нормативными документами Украины: концентрацию сухого вещества ила - гравиметрически, концентрацию К03- -с салицилатом натрия, И28 (82-) - с парфени-лендиамином. Идентификацию нитчатых бактерий выполняли в соответствии с ключами, разработанными голландским учёным Дэвидом Экельбомом.
Особенности изменений илового индекса
Как известно, причиной «вспухания» активного ила является: интенсивное развитие нитчатых бактерий. В исследованных пробах активного ила индекс нитчатости был очень
высоким - 5-6. По результатам проведенных тестов, выполненных с помощью микроскопических исследований, установлены следующие характеристики нитчатых бактерий-возбудителей «вспухания», которые предусмотрены идентификационными ключами, разработанными голландским учёным Д. Экельбомом.
Ветвление - не выражено; подвижность - не наблюдалась; форма нитей - прутьевидная, слегка изогнутая; длина нитей - 200 мкм; диаметр - 1,5-2,5 мкм; прикрепленный рост бактерий к нитям - не был отмечен; перегородки между клетками - хорошо заметны; окраска по Граму - отрицательно, по Нейс-серу - отрицательно, тест с Na2S - положительный.
По совокупности установленных признаков нитчатые бактерии-возбудители «вспухания» классифицированы как Type 021N.
Эти бактерии относятся к серным, которые в своем метаболизме используют восстановленные соединения серы. Поэтому вероятной причиной развития нитчатых бактерий Type 021N в биологических очистных сооружениях может быть присутствие в поступающих сточных водах сероводорода. Сопоставление среднего илового индекса по всем аэротен-кам с концентрацией сульфидов в поступающих сточных водах (рис. 1) выявляет положительную корреляцию между этими показателями: возрастание концентрации сульфидов в обрабатываемой сточной воде совпадает с повышением илового индекса до экстремальных значений - более 1000 мл/г.
Отмечена положительная корреляция между иловым индексом и температурой сточных вод (рис. 2). Однако эта корреляция менее явная, чем корреляция между иловым индексом и концентрацией сульфидов. Влияние температуры на развитие нитчатых бактерий Type 021N может быть прямым и опосредованным.
По данным некоторых авторов, нитчатые бактерии имеют более высокую температурную константу (увеличение удельной скорости роста при повышении температуры на 10 градусов), чем одноклеточные бактерии. Следовательно, повышение температуры приводит к тому, что скорость роста нитчатых бактерий начинает опережать скорость
.5 4.5 3 4
| 3.5 о
5 3
ш
£ 2.5 <и
о
1.5
2
от
3"
л>
£ 1
I 0.5
I
о
*— —Ф— —Ф— —ф— щ А
г Р Г 1 1 р
■ 1 1 \ ! 1 • 1 1 1 1 | 1 ' Л
] * Я ь 1 л % \
* г М 1"' 1 \\ м 1
/ Ш' \\ г
1 ■ * \ Г Г
■У \ г
N
-■ 1000
с;
3
600
-- 400 3 ю
О
200 х
О
# # # <§?> ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ % % ^ ^ ^ ^ Л сь о, а
V»- ^ г4 ^ ф о»4' <$* г1"' о4' <?»*
■ Сероводород
-*— Иловый индекс
Рис. 1. Динамика илового индекса в аэротенках и концентрации сероводорода в поступающих сточных водах
Рис. 2. Динамика илового индекса в аэротенках и температуры поступающих сточных вод
роста одноклеточных бактерий. С другой стороны, повышение температуры активизирует анаэробные процессы в трубопроводах водоотведения, в том числе процессы образования сероводорода, который, как видно из данных рис. 1, активизирует развитие нитчатых бактерий Type 02Ш.
Отмечена положительная корреляция между иловым индексом в аэротенках и концентрацией нитратов в обработанных сточных водах (рис. 3). Эту корреляцию можно объяснить влиянием нитратов на кислородный режим во всей системе аэротенк-отстойник: нитраты подавляют анаэробные процессы
Рис. 3. Динамика илового индекса в аэротенках и концентрации нитратов в обработанной воде
Рис. 4. Влияние сухого веса ила в регенераторе на иловый индекс
вторичных отстойниках - в первую очередь образование сероводорода, и пул этого соединения (суммарное содержание) в системе аэротенк-отстойник уменьшается. А сероводород является обязательным условием развития серных нитчатых бактерий Туре 02Ш. Кроме того, возможно прямое ингибиторное воздействие нитратов на развитие серных бактерий.
В зимний сезон иловый индекс не превышал 175 мл/г. В этот период, когда указанные выше показатели, коррелирующие с иловым индексом, - температура воды, концентрация сульфидов в поступающей воде и концентрация нитратов в обработанной воде, имели постоянные значения, отмечена корреляция между иловым индексом (в аэротенках и регенераторах) и дозой ила (рис. 4, 5).
Сухой вес, г/дм3 Рис. 5. Влияние сухого веса ила в аэротенке на иловый индекс
Причем, как видно из графических данных, более тесной была корреляция между иловым индексом и дозой ила в аэротенке (коэффициент корреляции 0,86) по сравнению с регенератором, где коэффициент корреляции составлял 0,68. Это явление, вероятно, обусловлено особенностями осаждения активного ила: сначала хлопья активного ила садятся, а затем осадок уплотняется. С увеличением дозы ила уплотнение затрудняется.
Выводы
1. Возбудителем «вспухания» активного ила в обследованных сооружениях является нитчатая серная бактерия Type 021N;
2. Повышение илового индекса положительно коррелирует с температурой и концентрацией сульфидов в поступающих сточных водах, а также с концентрацией ила в сооружениях;
3. Между повышением илового индекса и концентрацией нитратов в обработанной воде отмечена обратно пропорциональная зависимость;
4. Отмеченные параметры обработки сточных вод, влияющие на седиментационные свойства активного ила, являются экологиче-
скими факторами развития серных нитчатых бактерий Type 021N.
Литература
1. Очистка сточных вод : пер. с англ. / Под
ред. М. Хенце, П. Армоэс, Й. Ля-Кур-Янсен, Э. Арван. - М. : Мир, 2004. -480 с.
2. Фiзико-хiмiчнi основи очищення спчних
вод / Щд ред. А. К. Запольського. -Ки!в : Лiбра, 2001. - 302 с.
3. Eikelboom D. H. Process Control of Acti-
vated Sludge Plants by Microscopic Investigation / D. H. Eikelboom. - London: IWA Publishing, 2000. - 163 р.
4. Wanner J. Activated Sludge Bulking and
Foaming Control / J. Wanner - Technomic Publishing Co., Inc., USA., 1994. - 327 p.
5. Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия про-
мышленных сточных вод / Ю. Ю. Лурье. - М. : Химия, 1984. - 448 с.
Рецензент: А. В. Гриценко, профессор, д. геогр. н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 11 декабря 2009 г.
