Представлені результати лабораторних досліджень роботи аеротенках з метою технологічного порівняння двох нових модифікованих видів блоків біологічної завантаження - ББЗ-45П-14 і ББЗ-65П-10, що мають однакову структуру поверхні, але різні геометричні параметри. Показано, що ці біозагрузкі можуть успішно застосовуватися в аеротенках для іммобілізації мікроорганізмів активного мулу. Випробування зразків завантажувальних матеріалів проведені при щільності біомаси на біозагрузке 0,3-0,36 кг / кг при еквівалентній концентрації мулу в системі 2,3 г / л. Біозагрузку ББЗ-65П-10 краще використовувати в аеротенках, а ББЗ-45П-14 - в аеротенках з низьким навантаженням на активний мул, блоках доочистки для додаткового освітлення біологічно очищеної води і біофільтрах для нарощування біоплівки. Порівняння результатів випробувань за швидкістю адгезії активного мулу, отриманих з новими видами біозагрузкі і раніше випробуваної завантаженням ББЗ-65, дозволяє зробити висновок, що на більш грубій поверхні модифікованих зразків біозагрузкі процес адгезії протікає більш інтенсивно.
Нові біозагрузкі ББЗ-65П-10 і ББЗ-45П-14 виробництва ТОВ «Техводполімер» відрізняються від біозагрузкі ББЗ-65 шорсткішою структурою поверхні (за рахунок спеціальних добавок). Крім того, нові види біозагрузкі розрізняються геометричними розмірами вічок і питомої площею поверхні. Технічні характеристики завантажувальних матеріалів, використовуваних в процесі випробувань, наведені в таблиці.
Метою досліджень була порівняльна оцінка трьох видів біозагрузкі за технологічними параметрами, а також вибір найбільш перспективного завантажувального матеріалу для іммобілізації біомаси на спорудах біологічної очистки стічних вод.
Дослідження проводилися в лабораторних умовах на моделі аеротенках. Детальний опис методики досліджень та моделі установки, а також результати випробувань біозагрузкі ББЗ-65 викладено в статті [2]. Одним з основних показників порівняння трьох зразків біозагрузкі може служити питома швидкість процесу адгезії, оскільки вона залежить від геометричних розмірів і структури поверхні завантажувального матеріалу. Зразки ББЗ-65П-10 і ББЗ-45П-14, що мають однакову структуру поверхні, але різні геометричні параметри, по-різному можуть впливати на ступінь, інтенсивність і швидкість процесу адгезії, а також на гідродинамічну обстановку в аеротенках. Зіставлення динаміки адгезії активного мулу зразками біозагрузкі дозволяє оцінити сумарний вплив цих факторів.
Динаміка адгезії активного мулу вивчалася в контактних умовах. Для цього в реактор з активним мулом (концентрація по сухій речовині близько 3 г / л), що є суспільним обсязі, містилася завантаження, і протягом 24 годин визначалася концентрація активного мулу в реакторі. В результаті були отримані дані щодо зниження концентрації активного мулу в системі за рахунок адгезії його на біозагрузке, що дозволило обчислити питому швидкість адгезії активного мулу для кожної біозагрузкі. Результати безперервної роботи досвідченого аеротенках з біозагрузкамі ББЗ-65П-10 і ББЗ-45П-14 представлені на рис. 1.
Протягом 1,5 місяців установка працювала з біозагрузкой ББЗ-65П-10, потім були проведені випробування з біозагрузкой ББЗ-45П-14. За весь період роботи установки можна виділити два режими, що відрізняються якістю вихідного модельного стоку за змістом органічного субстрату (ГПК). Пусковий період полягав в нарощуванні активного мулу, робочий - в тестуванні завантажувальних матеріалів. У пусковий період концентрація органічних речовин по ГПК у вихідній воді становила в середньому 537 мг / л і в очищеній воді не перевищувала 50 мг / л. Еквівалентна концентрація активного мулу в системі до кінця пускового періоду досягла 0,64 г / л, при цьому на біозагрузке закріпилося 0,09 г / г мулу.
При роботі установки в проточному режимі за весь пусковий період концентрація зважених речовин у вільному обсязі реактора (т. Е. Що надходять у вторинний відстійник) в середньому становила 29,4 мг / л (рис. 2). Після 32 днів роботи установки з біозагрузкой ББЗ-65П-10 навантаження по органічним речовинам була збільшена в 3 рази. Концентрація органічних забруднень за ХСК вихідної води становила в цей період в середньому 1570 мг / л, а ГПК очищеної води - 66 мг / л (рис. 1). Еквівалентна концентрація активного мулу в системі досягла 2,3 г / л, при цьому на біозагрузке знаходилося 0,34 г / г мулу. Концентрація зважених речовин у вільному обсязі реактора в середньому становила 44 мг / л (рис. 2).
Наступного період роботи установки біозагрузка ББЗ-65П-10 була замінена біозагрузкой ББЗ-45П-14.В цей період концентрація органічних забруднень за ХСК була збільшена і становила в середньому 1700 мг / л, а ГПК очищеної води - 58 мг / л. Еквівалентна концентрація активного мулу в системі досягла 2,5 г / л, при цьому на біозагрузке закріпилося 0,38 г / г мулу. Концентрація зважених речовин у вільному обсязі реактора протягом експерименту в середньому становила 39 мг / л (рис. 2).
На рис. 3 показано розподіл біомаси в реакторі (в процентному співвідношенні) на всьому протязі експерименту. Зі збільшенням концентрації активного мулу в системі затримання мулу на біозагрузке зростає, а його концентрація в вільному обсязі залишається практично незмінною.
Узагальнений графік розподілу біомаси в системі для двох нових завантажень за усередненими даними представлений на рис. 4.
На рис. 5, а видно, що практично весь активний мул сконцентрований на біозагрузке ББЗ-65П-10 (еквівалентна концентрація активного мулу в системі в цей період становила 2,3 г / л). При підйомі біозагрузкі (рис. 5, б. Г) велика частина біомаси відривається і залишається в реакторі. Гідродинамічна обстановка в реакторі впливає на кисневий режим. Концентрація розчиненого кисню на протязі всього експерименту з біозагрузкой ББЗ-65П-10 у вільному обсязі становила 5,5-8,1 мг / л, а концентрація кисню всередині блоків з біозагрузкой змінювалася від 1 до 5,5 мг / л.
Проведені дослідження показали, що біомаса є злегка ущільнений активний мул, що практично не відрізняється по морфології від свободноплавающего активного мулу. Спостерігаються (рис.6, а) окремі зооглейние скупчення бактерій, кількість найпростіших невелика (в основному інфузорії), нитчасті форми практично відсутні. Муловий індекс становив 95-135 мл / г.
Надалі (рис. 6, б) активний мул, іммобілізований на біозагрузке ББЗ-65П-10, став більш щільним, сформувалися виражені зооглею, стали розвиватися найпростіші (амеби, інфузорії), почалося утворення нитчастих форм (гриби, водорості). Незважаючи на наявність нитчастих форм, активний мул добре закріплюється на біозагрузке. Значного спухання активного мулу не відбулося, муловий індекс в цей період склав в середньому 84 мл / г. При роботі експериментальної установки з біозагрузкой ББЗ-45П-14 істотних змін в складі біоценозу не відбулося (рис. 6, в). Присутність нитчастих форм не відбилося негативно на адгезії активного мулу. Муловий індекс в цей період становив в середньому 87 мл / г.
Таким чином, технологічне порівняння двох видів біозагрузкі ББЗ-45П-14 і ББЗ-65П-10 показало, що вони можуть бути успішно застосовані в аеротенках для іммобілізації мікроорганізмів активного мулу, так як на їх поверхні закріплюється до 98-99% активного мулу, присутнього в системі. Однак менша «пористість» ББЗ-45П-14 призводить до деякого погіршення гідродинамічної обстановки всередині біозагрузкі, так як в її тілі концентрація розчиненого кисню може знижуватися до 0,3 мг / л, при якій процеси аеробного біологічного очищення гальмуються.
Порівняння всіх трьох видів завантажувальних матеріалів було виконано за швидкістю адгезії активного мулу на поверхні біозагрузкі. Результати експерименту представлені на рис. 7, де показана динаміка зниження концентрації активного мулу в вільному обсязі за рахунок його адгезії на поверхні завантажувальних зразків.
Початкова концентрація мулу в вільному обсязі в реакторі у всіх трьох експериментах становила в середньому 2,3 г / л і в процесі адгезії знижувалася до 0,07-0,1 г / л. У всіх трьох випадках за 24 години досягалася практично повна іммобілізація всього активного мулу в системі (96-97%). Причому необхідно звернути увагу на різну інтенсивність процесу адгезії трьома досвідченими зразками завантажувальних матеріалів.
З рис. 7 видно, що після закінчення 5 годині на поверхні біозагрузкі ББЗ-65 закріпилося тільки 53% загальної кількості активного мулу в системі, на поверхні біозагрузкі ББЗ-65П-10 - 65% і на ББЗ-45П-14 - 75%.
З рис. 8 слід, що на одиницю власної маси біозагрузкі кращі показники також у біозагрузкі ББЗ-45П-14. Так, через 5 годин кількість активного мулу, закріпленого на біозагрузке ББЗ-45П-14, склало 0,25 кг / кг, на ББЗ-65П-10 - 0,22 кг / кг і на ББЗ-65 - 0,17 кг / кг.
Порівняння отриманих результатів з біозагрузкам ББЗ-65 і ББЗ-65П-10, що має однакові геометричні параметри, дозволяє виключити вплив гідродинамічного фактора на динаміку адгезії активного мулу і оцінити залежність інтенсивності адгезії активного мулу від структури поверхні матеріалу. Результати експерименту показали, що на зразку біозагрузкі ББЗ-65П-10 з більш шорсткою структурою поверхні процес адгезії протікає більш інтенсивно. Питома площа поверхні ББЗ-45-П14, в 3,5 рази перевищує площу поверхні ББЗ-65 і ББЗ-65П-10 (таблиця), впливає на ступінь, інтенсивність і швидкість процесу адгезії, а також на гідродинамічну обстановку в аеротенках.
На рис. 9 представлена залежність питомої швидкості адгезії від залишкової концентрації активного мулу в реакторі. Найвища питома швидкість адгезії спостерігалася у біозагрузкі ББЗ-45П-14, що володіє найбільшою питомою поверхнею. Так, швидкість адгезії активного мулу на ній вище в 1,23 рази в порівнянні з біозагрузкой ББЗ-65П-10 і в 1,7 рази вище в порівнянні з ББЗ-65 (при залишковій концентрації активного мулу в вільному обсязі 1 г / л) . На біозагрузке ББЗ-65П-10 швидкість адгезії біомаси в порівнянні з ББЗ-65 вище в 1,38 рази.
Технологічне порівняння двох видів біозагрузкі ББЗ-45П-14 і ББЗ-65П-10, що мають однакову структуру поверхні, але різні геометричні параметри, показало, що обидві біозагрузкі можуть успішно застосовуватися в аеротенках для іммобілізації мікроорганізмів активного мулу. Випробування зразків завантажувальних матеріалів проведені при щільності біомаси на біозагрузке 0,3-0,36 кг / кг при еквівалентній концентрації мулу в системі 2,3 г / л. При цьому процеси біологічного очищення води від органічних забруднень протікали успішно.
Біозагрузкі ББЗ-65П-10 і ББЗ-45П-14 створюють умови для утримання активного мулу в системі. Активний мул добре закріплюється на поверхні біозагрузкі, в ньому присутні типові для аеротенків види мікроорганізмів. Однак в товщі біозагрузкі ББЗ-45П-14 через її більш щільного компонування формувалися аноксидних зони, що свідчить про погіршення процесів масообміну.
Біозагрузку ББЗ-65П-10 переважно використовувати в аеротенках, а ББЗ-45П-14 - в блоках доочистки для додаткового освітлення біологічно очищеної води і біофільтрах для нарощування біомаси.
Порівняння результатів випробувань за трьома видами біозагрузкі дозволяє зробити висновок, що на більш грубій поверхні нових зразків біозагрузкі ББЗ процес адгезії протікає більш інтенсивно. При використанні біозагрузкі ББЗ-45П-14 з більшою питомою поверхнею швидкість адгезії збільшується в 1,7 рази в порівнянні з біозагрузкой ББЗ-65. На поверхні біозагрузкі протягом доби затримується 96-97% активного мулу, при цьому швидкість адгезії активного мулу на поверхні біозагрузкі різна.
Біозагрузку ББЗ-45П-14 доцільно використовувати в аеротенках з низьким навантаженням на активний мул. При цьому очікується, що завдяки розвиненій поверхні вона може бути особливо ефективна в якості біозагрузкі для біофільтрів. В даний час ВАТ «НДІ ВОДГЕО» і ТОВ «Техводполімер» планують проведення таких випробувань.