Вывоз мусора при строительстве в Подмосковье: www.musorshik.ru
Архитектура ->  Канализация. Охрана окружающей среды 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 [ 123 ] 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209

растворимость кислорода в зависимости от глубины слоя воды h над аэратором, мг/л:

Сп - Сп

10,3 4-(ft/2) 10,3

растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и давления, мг/л, принимаемая по таблицам растворимости;

С - допустимая минимальная концентрация растворенного кислорода в аэротенке, мг/л.

Относительно численного значения коэффициента z существует несколько мнений. Считается, например, что за величину z должна быть принята только та часть БПКполн, которая расходуется на энергетические потребности в процессах обмена [по реакции (4.140) схемы превращений вещества]. Кислород же, требуемый для реакции (4.141) той же схемы, поставляется из окисляемого органического вещества, углекислоты и воды. Расход кислорода, затрачиваемого на самоокисление ила, учитывается отдельно и прибавляется к расходу кислорода, вычисленному по реакции (4.140).

Кроме того, вследствие сброса избыточного ила из аэрационной системы, в котором исходные вещества окислены не полностью и, следовательно, на их окисление не было истрачено теоретического количества кислорода, общий расход последнего должен быть меньше снимаемой

БПКп олн

Части БПКполн, затрачиваемые на потребности энергии и синтеза, зависят от химической природы вещества и могут изменяться в широких пределах. Для стоков типа городских часть БПКполн по реакции (4.140) обычно принимается равной (0,6...0,7) БПКполн-

Для вБтяснения этого приципиального вопроса были дважды выполнены специальные исследования с интервалом 20 лет - вначале Н. А. Базякиной, а затем группой сотрудников МИСИ им. В. В. Куйбышева (С. В. Яковлев, Т. А. Карюхина, Э. П. Доскина). Замер количества потребленного кислорода проводился в обоих случаях прямым способом по регистрации состава воздуха, поступающего в сооружение и выходящего из него. Эти исследования дали согласованные результаты и показали, что при очистке воды до БПКполн 10... 15 мг/л количсство потребленного кислорода равно снятой БПКполн или больще на 10-15%. Если же процесс продолжается, то количество потребленного кислорода тем больше снятой БПКполн, чем глубже процесс минерализации ила.

Результаты этих работ дали основание принять величины z: для полной очистки-1,1 мг/мг, для неполной очистки -0,9, для аэротенков с полной минерализацией ила - 2,2 мг/мг.

Коэффициент ki (табл. 4.52) учитьтвает условия массопередачи кислорода из воздуха в сточную воду в зависимости от вида пневматической аэрации (мелко- или среднепузырчатой), а также от отношения площади аэрируемой зоны f к площади аэротенка F. Величина f принимается по площади, занимаемой аэраторами. Просветы между аэраторами включаются в площадь аэрируемой зоны.

Таблица 4.52 Значения коэффициента ki и интенсивности аэрации /макс

Показатель

При f/F

0,05 1 0,1 0,2 1 0,3

0,4 ) 0,5 1 0,75 1 1

макс, М3(м2.ч)

1,34 5

1,47 10

1,68 20

1,89 30

1,94 40

2 50

2,13 75

2,3 100

Примечание. Для «средиепузырчатых» аэраторов, а также систем низконапорной аэрации fei=0,75.



Коэффициент k2 является аналогом величины Я в формулах К. Н. Королькова.

Из табл. 4.53 видно, что зависимость необходимого количества воздуха от глубины слоя воды значительно более сложная, чем в формулах К. Н. Королькова.

Таблица 4.53 Значения коэффициента /гг и интенсивности аэрации /мин

Показатель

При h, м

0,6 1 0,7

0,8 0,9

1 1 3

4 1 5

/мин, иЧ{и-ч)

0,46 42

0,6 38

0,8 32

0,9 28

2,08 4

2,52 3,5

2,92 3

По найденным значениям Z) и / определяется интенсивность аэрации:

где Я - рабочая глубина аэротенка, м.

Если вычисленная интенсивность аэрации более максимальной /макс, то следует увеличить площадь аэрируемой зоны; если же она менее минимальной /мин, то слсдуст увеличить расход воздуха, приняв /мин по табл. 4.53.

Определение прироста ила Яр, мг/л, в аэротенках всех систем при очистке городских сточных вод производится по формуле

Яр = 0,85 4-0.3 1а, (4.243)

где В-содержание взвещенных веществ в воде, поступающей в аэротенки, мг/л.

Для аэротенков с полной минерализацией ила прирост ила принимается по формуле (4.243) с коэффициентом 0,7. При расчете илоуплотнителей и систем по перекачке ила прирост увеличивают на 30% Для учета сезонной неравномерности работы аэрационных сооружений.

Увеличение массы ила равно общей массе загрязнений, снятых в процессе очистки, за вычетом той его части, которая окислена до конца, т. е. до выделения углекислого газа и воды, и части ила, распавшегося в процессе его отмирания. Ориентировочно увеличение массы ила может быть определено по разности снятых ХПК и БПКполн (т. е. за счет не-окисленных органических веществ, накапливаемых в иле в качестве инертного балласта), затем части веществ, определяемых БПКполн и израсходованных на синтез биомассы, а также части взвешенных веществ, сорбированных илом, но не определяемых ни БПК, ни ХПК-При расчете массы ила по единицам ХПК и БПК последние переводят в массовые единицы ила делением ХПК и БПК на кислородный эквивалент ила. Нетрудно подсчитать, что по реакции (4.142) ХПК ила состава C5H7NO2 равна 1,42. Экспериментальные исследования илов московских канализационных очистных станций дали результаты по ХПК ила 1,5-1,6 мг на 1 мг беззольного вещества. Учет всех указанных слагаемых, введение необходимых переводных коэффициентов и упрощение выражения привели к формуле (4.243) прироста ила.

При создании обобщенного метода расчета аэротенков были учтены результаты большого числа специальных исследовательских работ. Были использованы рекомендации, предложенные С. В. Яковлевым, Т. А. Карюхиной, 3. А. Орловским, Я. А. Карелиным, Б. Н. Репиным, Б. П. Ленским, Э. С. Разумовским и др.



Расчет аэротенков с учетом основ кинетики ферментативных реакций

Все современные теории биохимических процессов основываются на представлениях о закономерностях протекания ферментативных реакций. Ведущую роль в механизме ферментативного катализа играет образование фермент-субстратного комплекса. На первой стадии ферментативного катализа между субстратом (органическим веществом) и ферментом возникает соединение с ковалентной или иного типа связью. Во второй фазе субстрат под действием фермента претерпевает изменение, делающее его более доступным для соответствующей химической реакции. В третьей фазе происходит химическая реакция (на поверхности фермента) и, наконец, в четвертой фазе образовавшиеся продукты реакции освобождаются из фермент-продуктивного комплекса.

Если фермент обозначить буквой Е (от слова «энзим», т. е. фермент), субстрат - S; активированный субстрат - S() и продукт реакции - Р, то указанная последовательность процессов выразится следующей схемой.

E + S:ES:ES(EP:E + P. (4.244)

Эта схема для многих реакций подтверждена прямым выделением ES-, ES<*)- и ЕР-комплексов.

Под ферментативной кинетикой понимают закономерности изменения скорости реакции в зависимости от химической природы реагирующих веществ и условий их взаимодействия. Под условиями взаимодействия понимают влияние концентрации реагирующих веществ, температуры, давления, присутствия ингибиторов или активаторов и т. п. В настоящем разделе из всех перечисленных факторов рассматривается только влияние концентрации субстрата и фермента.

Для упрощения математического описания ферментативного процесса допустим, что реакция имеет вид:

E + StES->E + P, (4.245)

где К+\, К-и К+2 - константы скорости соответствующих реакций.

В этом случае суммарная скорость реакции определится концентрацией фермент-субстратного комплекса [ES]. В стационарной стадии процесса, если [S]>[E], концентрация [ES] остается постоянной до тех пор, пока соблюдается это соотношение. Следовательно, условием стационарности процесса является:

d[ES]

2 -- =0. (4.246)

В свою очередь, скорость изменения концентрации комплекса определяется соотношением скоростей реакций в прямом и обратном направлениях:

2 = /С+1 [Е] [S] - К 1 fES] - К+2 [ES]. (4.247)

Обозначим общую концентрацию фермента [Е]о. Так как [Е]о= [E]--[ES], получим:

/С+1 ([Е]„ - [ES]) [S] - /С 1 [ES] - /C+2[ES] =0. (4.248)

Из этого уравнения можно найти концентрацию фермент-субстратного комплекса:

-Ы [EL [S]

-. + /c. + .[si- -

Разделим числитель и знаменатель на K+i Обозначив

(К 1 + К+2)/К+1=К, получим выражение для стационарной концентрации фермент-субстратного комплекса:




0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 [ 123 ] 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209