Относно хомогенизирането на биореакторите със суспендирана биомаса Румен Арсов
Изтегляне 222.33 Kb.
|
- Навигация на страницата:
- I. Въведение
- II. Влияние на аерационните зони
- III. Необходими мощности за хомогенизиране
- Ф иг. 8.
- Фиг. 14.
- Iv. Заключение
- V. Литература
| относно хомогенизирането на биореакторите със суспендирана биомаса*
Румен Арсов Университет по архитектура, строителство и геодезия Резюме Съоръженията за биологично пречистване на отпадъчни води и за стабилизиране на отделяните при тях утайки са основни технологични стъпъла в пречиствателните станции за отпадъчни води (ПСОВ). Наред с кинетичните зависимости, описващи скоростта на изменение на основните агенти в биологичните процеси, хидродинамичните условия в биореакторите имат решаващо значение за определяне на техните обеми. Реалното изменение на концентрацията на замърсителите във времето и в обема на биореактора може да се опише формално чрез съвместно отразяване на двата основни групи фактори – кинетиката на биохимичните реакции и хидродинамичните условия. Доброто хомогенизиране на суспендираната биомаса в биореакторите, осигуряващо необходимия контакт между реагиращите агенти, е от изключителна важност за гарантиране на проектната степен на пречистване на отпадъчните води или тази на стабилизиране на утайките. Приетите при технологичното оразмеряване на биореакторите в ПСОВ предпоставки за хомогенно разпределение на суспендираната биомаса и замърсителите в обема обикновено не се потвърждават в реални условия, което се отбелязва при редица наблюдения и изследвания. За осигуряване на необходимата мощност за хомогенизиране на суспендираната биомаса в биореакторите за пречистване на отпадъчни води или в такива за стабилизиране на утайки, задължително трябва да бъде взета под внимание концентрацията на твърдата фаза в супензията. В това отношение могат да бъдат използвани емпиричните зависимости на Рейнолдс (Reynolds, T. D., 1967), на чиято основа са извършени изследванията, представении в настоящата статия. Представените тук резултати от тези изследвания са илюстрани с примерни графични зависимости относно специфичните мощности и съответстващите им специфични количества на газов флуид, необходими за хомогенизиране на супендираните вещества в биореакторите, които обикновено са по-големи от тези, приемани традиционно при технологичното оразмеряване без връзка с концентрацията на твърдата фаза в суспензията. В това отношение особено голям е недостигът на мощност за хомогенизиране на метантанковете, което се наблюдава при редица проекти и действащи съоръжения. В разработката е обърнато специално внимание на конструирането на формата и габаритите на съоръженията и особено – на разполагането на аерационните зони и на аераторите в тях с оглед избягване на транзитни потоци или на затворени циркулационни потоци с ненужно голям престой на сместа в тях.
В биореакторите със суспендирана биомаса за третиране на отпадъчни води и на отделяните при това утайки, се извършват сложни, комплексни биологични процеси и химични реакции с участието на множество активни агенти под влиянието на редица фактори, формиращи условията на средата в която протичат съответните процеси. Познаването на скоростта на тези процеси и факторите, които им влияят е в основата на адекватното определяне на времето, необходимо за тяхното протичане и съответно - на необходимите строителни обеми за достигане на определена степен на пречистване на отпадъчните води или на стабилизиране на утайките. Детайлното отразяване на всички процеси и влияещи фактори на ниво ензимни процеси на масообмен е практически нецелесъобразно или невъзможно. Затова в инженерната практика тези процеси се разглеждат обобщено, чрез изследване на скоростите на изменение на два основни агента в биологичните трансформации – замърсител (субстрат - определено вещество или комплекс от вещества, подлежащи на биологично разграждане) с концентрация S и микроорганизми (суспендирана биомаса) с концентрация X. При това сложните катаболитни и анаболитни процеси (т.е., разграждане на субстрата и нарастване на биомасата) се разглеждат в макроскопски *Публикувана в “Булаква”, БАВ, No4, 20013 (едър) мащаб, което осигурява достатъчно точна информация за целите на инженерната практика. Математическите уравнения и зависимости, описващи кинетиката на биологичните процеси на пречистване в макроскопски мащаб, са в основата на съвременните математически модели и програмни продукти, позволяващи както адекватното проектиране на съответните съоръжения, така и прогнозиране на тяхната работа при различни технологични условия (т.н. “сценарии”). В класическия подход на Моно (Monod, J., 1949) се приема, че в процеса на пречистване на отпадъчните води, скоростта на нарастване на биомасата  във всеки момент е пропорционална на наличното количество на суспендираната биомаса  , което се потвърждава от многобройните изследвания и практически опит в санитарната техника през последните 60 години. Тази зависимост се изразява с диференциално уравнение от първи порядък:
 , (1)
където X е теглото (концентрацията) на микроорганизмите, kg, kg/m3 t – време, [h, d] μ – специфична скорост на нарастване на биомасата, h-1, d-1 kd – специфична скорост (коефициент) на самоокисление на биомасата, h-1, d-1 При предпоставката на Моно, скоростта на биологично разграждане  на субстрата  (обикновенно отразяван с показателите ХПК или БПК) може да бъде изразена с уравнението:
 , (2)
където S е теглото (концентрацията) на субстрата, kg, kg/m3 Y – специфичен прираст на биомасата, kg прираст на биомаса / kg редуциран субстрат U – специфична скорост на редуциране на субстрата, kg редуциран субстрат / kg прираст на биомаса . времето за реакция Предвид уравнения (2) и (3), скоростта на нарастване на биомасата (респективно – скоростта на радукция на субстрата) зависи от специфичната скорост на нарастване на биомасата  . Последната е променлива величина, зависеща от съотношението на количеството субстрат и това на биомасата, както и от редица други фактори и условия на средата, между които температурата и степента на адаптация на микроорганизмите към субстрата. Моно предлага следния израз относно параметъра , широко използван за отразяване на ферментационната кинетика:
 , (3)
където μm е максималната специфична скорост на нарастване на биомасата, h-1, d-1 Ks – коефициент на (полу)насищане (известен още като “сатурационна константа”), kg, kg/m3 Коефициентът Наред с горните кинетични зависимости, описващи скоростта на изменение на основните агенти в биологичните процеси, хидродинамичните условия в биореакторите имат решаващо значение за определяне на техните обеми. В теорията на реакторите се дефинират два идеални (крайни) хидродинамични типа проточни реактори – “идеален смесител” и “идеален конвективен” (наричан още “идеален бутален” – с идеално постъпателно движение на потока). Идеалните хидродинамични състояния в реакторите на практика не могат да бъдат реализирани, поради неизбежната надлъжна циркулация (дифузия), породена от кинетичната енергия на потоците на входа и на изхода на проточните съоръжения, респективно – на несъвършенното размесване. Поради това, реалните проточни реактори се означават с термина “дифузионен реактор”, чиято основна характеристика е коефициентът на надлъжна турбулентна дифузия Скоростта на изменение на субстрата S в пространството на биореактора се дължи на скоростта на разреждането му в неговия обем, която зависи от конкретните хидродинамични условия. Скоростта на изменение (разреждане) на субстрата dS/dt при различните хидродинамични типове биореактори се определя съответно със следните зависимости:
Изчислителният времепрестой на водата в реактора се определя с израза:  , (6)
където  е количеството на отпадъчната вода, [ m3/h, m3/d]
 - обем на реактора, [ m3].
 , (дифузионен реактор) (7)
където коефициентът на надлъжна турбулентна дифузия  , [m2/s] се определя експериментално за всяко конкретно съоръжение.
 , (каскаден реактор) (8)
където m е общият брой на клетките в реактора n – пореден номер на клетката Sn-1 – концентрация на субстрата на входа на клетка номер n Sn - концентрация на субстрата на изхода на клетка номер n. Реалното изменение на концентрацията на субстрата във времето и в обема на биореактора може да се опише формално чрез съвместно отразяване на двата основни групи фактори – кинетиката на биохимичните реакции и хидродинамичните условия, съгласно уравнението:
 . (9)
Тъй като при стабилен технологичен режим на пречистване концентрацията на субстрата на изхода на биореактора  . (10)
Съгласно обичайната практика, уравнение (2) може да бъде представено и в следния вид, предвид на израза (3) и след пренебрегването на концентрацията в неговия знаменател (приемливо при <  , т.е., при висока степен на пречистване):
 , (11)
където  е специфичната скорост на редуциране на субстрата, [kg редуциран субстрат / kg прираст на биомаса . времето за реакция, h-1, d-1].
При интегриране на горното диференциално уравнение в граници  и  окончателно се получават следните изрази относно отношението  (приемано като един от изразите за степента на пречистване) или относно необходимия за това изчислителен времепрестой  , съответно за идеален конвективен реактор, реактор с идеално смесване и каскаден реактор:
 или  , (12)
 или  , (13)
 или  . (14)
От последните иарази се вижда, че степанта на редуциране на субстрата (респ., степента на пречистване на отпадъчните води или степента на стабилизиране на утайките) при отделните хидродинамични типове биореактори зависи от специфичната скорост на редуциране на субстрата k1: (15)
В горния израз кинетичните параметри μm. Y и KS са константи. За да бъде биологичният процес стациониран в определена кинетична фаза (зададена степен на пречистване или на стабилизиране), концентрацията на суспендираната биомаса X също трябва да е постоянна във всеки момент и във всички точки на биореактора, независимо от неговия хидродинамичен тип. Следователно, доброто хомогенизиране на суспендираната биомаса в биореакторите е от изключителна важност за осигуряване на проектната степен на пречистване на отпадъчните води или на стабилизиране на утайките. Не по-малко важно е и пространственото разпределение на зоните с пневматична аерация и това на аераторите в тях, което е в пряка връзка с разпределението на потоците в биореакторите и зависещата от това възможност и степен на хомогенизиране на сместа в тях. II. Влияние на аерационните зони Приетите при технологичното оразмеряване на биореакторите предпоставки за хомогенно разпределение на суспендираната биомаса и замърсителите в обема обикновено не се потвърждават в реални условия, което се отбелязва при редица наблюдения и изследвания (Samstag, R. W. et all, 2012; Braun, D., 2008; Rissler, S., 1991). Когато за хомогенизирането на суспендираната биомаса в аеробните биореактори (биобасейните) се разчита само на турбуленцията, предизвикана от аерационната система, не се отчита факта, че тя е оразмерена само с оглед доставянето на кислород за аеробните биологични процеси, докато приложената чрез нея мощност обикновено не е достатъчна за хомогенизирането на суспендираната биомаса. При това се наблюдава стратификация (нееднородно разпределение) на суспендираната биомаса по височината на водния слой, която не може да бъде установена визуално, но при някои изследвания е регистрирана инструментално или чрез анализ на проби, взети от различна дълбочина (Samstag, R. W. et all, 2012; Rissler, S., 1991). В случая основно влияние оказват общото тегло на биомасата в реактора и височината на водния слой в него. Освен това, широко прилаганото в съвременната практика разположение на пневматичните аератори по цялото дъно на биобасейните създава плътна аерационна завеса, преграждаща цялото напречно сечение на реактора, чието голямо хидравлично съпротивление обикновено не може да бъде преодоляно от хоризонталния поток на пречистваните отпадъчни води. При тези условия водата намира пътища с по-малко хидравлично съпротивление, протичайки покрай стените или по повърхността на биобасейна, пораждайки повърхностен вълнови поток. Така субстратът не влиза в пълен контакт с биомасата, чиято концентрация в повърхностния слой без друго е по-малка от проектната, поради споменатата вертикална стратификация. Това се отразява неблагоприятно върху реалната степен на пречистване, която е по-ниска от проектната. Т Обикновено броят и инсталираната мощност на миксерите за механично хомогенизиране на биомасата в биореакторите се избират според препоръчвания в каталозите на производителите номинален обем, рабъркван от един миксер. При това не се уточнява съдържанието и теглото на суспендираните вещества, подлежащи на хомогенизиране в този обем, което очевидно е от решаващо значение при избора на мощност за хомогенизиране на сместа в единица обем (т.н. “относителна мощност”). В специализираната литература се препоръчват стойности на относителната мощност за хомогенизиране на биобасейни в диапазона 5 – 15 W/m3, без обаче да се уточнява за какви концентрации на суспендираната биомаса те се отнасят (Svardal, K. at all, 2011и др.). За осигуряване на необходимата мощност за хомогенизиране на суспендираната биомаса в биореакторите за пречистване на отпадъчни води или в такива за стабилизиране на утайки, задължително трябва да бъде взета под внимание концентрацията на твърдата фаза в супензията. В това отношение могат да бъдат използвани следните емпирични зависимости на Рейнолдс (Reynolds, D. T., 1967):
; (16)
, (17)
Qв - количество на въздуха, m3/h V - обем на биореактора, 1000 m3 H - дълбочина на потапяне на аераторите, m P/V – относителна мощност за разбъркване на 1000 m3 от биореактора, kW/1000 m3 mv - коефициент на динамична вискозност на течността, сантипуаз (сР) С  – концентрация на суспендираната биомаса в биореактора, g/m3.
Фиг. 3. Графична зависимост между относителната мощност за хомогенизиране на сместа в биореактори и концентрацията на суспендираната биомаса, съгласно емпиричните уравнения (16) и (17) на Рейнолдс На Фиг. 3 е представена графична зависимост между относителната мощност за хомогенизиране на сместа в биореактори и концентрацията на суспендираната биомаса, съгласно емпиричните уравнения (16) и (17) на Рейнолдс. На Фиг. 4 са илюстрирани графично зависимостите между относителната мощност за хомогенизиране на сместа в биореактори и концентрацията на суспендираната биомаса при различни дълбочини на водния слой Н. 
H 6 m 5 m
4 m 3 m
Фиг. 4. Графични зависимости между относителната мощност за хомогенизиране на сместа в биореактори и концентрацията на суспендираната биомаса при различни дълбочини на водния слой Н На Фиг. 5 са представени графичните зависимости по Рейнолдс на специфичното количество въздух за хомогенизиране на биореактори във функция от концентрацията на суспендираната биомаса и дълбочината на водния слой. 
H 6 m
5 m 4 m
3 m Фиг. 5. Графични зависимости между относителното количество въздух за хомогенизиране на сместа в биореактори и концентрацията на суспендираната биомаса, при различни дълбочини на водния слой Н 
E K К + Е Фиг. 6. Графични зависимости между специфичните разходи К за застрояване на 1 m3 от обема на биореактор със стоманобетонова конструкция и енергийните разходи Е за хомогенизиране на този обем в продължение на експлоатационния период (30 г.) при различни концентрации на биомасата Интерес представлява и съотношението между специфичните разходи за застрояване на 1 m3 от обема на биореактор със стоманобетонова конструкция и енергийните разходи за хомогенизиране на този обем в продължение на целия експлоатационен период (официално приеман за 30 г.) при различни концентрации на биомасата. На Фиг. 6 е представено графично това съотношение при средна за страната окрупнена специфична стойност (СМР) 380 лв/m3 и средноденонощна цена на електроенергията за промишлени консуматори на ЕРП – ЧЕЗ (0,13479 лв/kWh към август 2013 г., най-ниски в страната в сравнение с другите ЕРП). От фигурата се вижда, че енергийните разходи за хомогенизирането на единица застроен обем от биореактора са съизмерими с тези за неговото изграждане, като при концентрации на биомасата над 3 kg/m3 леко преобладават относителните разходи за хомогенизиране. 
Фиг. 7. Графична зависимост на общия обем на биореактори с нитрификация/денитрификация от концентрацията на суспендираната биомаса при ПСОВ за 100 000 ЕЖ, водоснабдителна норма qв = 180 л/ж.д, относителни товари (норми) на замърсителите: по БПК5 = 60 г/ж.д, СВ = 70 г/ж.д, Nобщ = 11 г/ж.д, Робщ = 1,8 г/ж.д и водоприемник - чувствителна зона Емпиричните зависимости на Рейнолдс недвусмислено показват, че с увеличаване на концентрацията на суспендираната биомаса в биореакторите, необходимата мощност за хомогенизиране на сместа в тях нараства, макар и с намаляващ градиент (Фиг. 3 и Фиг.6). От друга страна, с увеличаване на концентрацията на суспендираната биомаса в биореакторите, техният обем намалява (Фиг. 7). Следователно, може да се предположи, че съществува оптимална концентрация на суспендираната биомаса, при която общите разходи за капиталовложения и енергийни разходи за хомогенизиране ще бъдат минимални. Проверката на тази хипотеза налага изследване на общите енергийни разходи за хомогенизиране на обемите на биореактори, които намаляват с увеличаване на концентрацията на биомасата. На фиг 8 е представена графично зависимостта на общата мощност, необходима за хомогенизиране на биореакторите с нитрификация/денитрификация при ПСОВ за 100 000 ЕЖ (при параметрите и тенденцията на изменение на обемите, представени на Фиг. 7) от концентрацията на суспендираната биомаса. На Фиг. 9 са представени графично общите разходи за изграждане на биореакторите и вторичните утаители плюс енергийните разходи за хомогенизиране на реакторите за експлоатационен период 30 г. (при ПСОВ за 50 000 ЕЖ и qв = 150 л/ж.д) в зависимост от концентрацията на суспендираната биомаса.
Както се вижда от примерната графика на Фиг. 9, функцията, описваща зависимостта на общите разходи за изграждане и хомогенизиране на биореакторите в зависимост от концентрацията на суспендираната биомаса в обхвата 1 – 5 kg/m3 е намаляваща, без екстремум. Тази закономерност, валидна и за биореактори, независимо от капацитета на пречиствателната станция, всъщност е закономерна, тъй като намаляващата функция на обемите на биореакторите (Фиг. 7), при конкретната относителна стойност на 1 m3 застроен обем – 380 лв/m3, е с по-голям градиент от този на нарастващата функция на специфичните мощности за хомогенизиране (Фиг 3). При това, тази тенденция не може да бъде компенсирана дори от нарастващата функция на стойностите на вторичните утаители. В резултат на последното обстоятелство, резултантната функция, описваща изменението на общите разходи за изграждане на биостъпалото и за хомогенизиране на биобасейните в зависимост от концентрацията на суспендираната биомаса в обхвата 1 – 5 kg/m3, при относителна стойност на 1 m3 застроен обем – 380 лв/m3, е намаляваща (Фиг. 9), без екстремум, т.е., в този интервал не съществува оптимална концентрация на биомасата, гарантираща минимални общи разходи. 
Фиг. 9. Графична илюстрация на изменението на общите разходи за изграждане на биореакторите и вторичните утаители плюс енергийните разходи за хомогенизиране на реакторите за експлоатационен период 30 г.( при ПСОВ за 50 000 ЕЖ и qв = 150 л/ж.д), в зависимост от концентрацията на суспендираната биомаса Приведените до тук аргументи и разсъждения водят до извода, че биореакторите със суспендирана биомаса трябва да се оразмеряват и експлоатират с възможно по-големи концентрации на активната утайка. Трябва да се има предвид обаче, че при концентрации на суспендираната биомаса над 5 kg/m3 нейната активност намалява поради инхибиращото влияние на продуктите на техния метаболизъм, както и поради ограничената дифузия на кислород към клетките. Интерс представлява, също така и съотношението между количеството на въздуха, необходим за обезпечаване на биологичните процеси и това, необходимо за хомогенизиране на суспензията. От графиките на Фиг. 10 и Фиг. 11 се вижда, че количеството въздух, необходимо за хомогенизиране, надхвърля значително това, което е необходимо за обезпечаване на биологичните процеси. Този факт обаче не се отчита в необходимата степен при проектирането и експлоатацията на ПСОВ (не се правят съответните проверки), при което много често се наблюдава недостатъчно хомогенизиране на биобасейните (Samstag, R. W. et all, 2012; Rissler, S., 1991 и др.). Разгледаните до тук въпроси относно необходимите мощности за хомогенизиране на биореактори с концентрация на суспендираната биомаса до 5 kg/m3 се отнасят главно до съоръженията за биологично пречистване на отпадъчни води. Подобни проблеми обаче съществуват и при съоръженията за биологично стабилизиране на утайки – аеробни стабилизатори, метантанкове и открити изгниватели. Хомогенизирането на сместа в съоръженията за биологично стабилизиране на утайки е от съществено значение за тяхната ефикасна работа. И в този случай, аналогично на разгледания подобен проблем при биобасейните, могат да бъдат приложени емпиричните зависимости на Рейнолдс (Reynolds, D. Т., 1967) относно специфичното количество на газовия флуид (въздух или биогаз), необходим за хомогенизиране на сместа в биореактор със суспендирана биомаса. 
За хомогенизиране За доставяне на О2 Фиг. 10. Графични зависимости на специфичните количества въздух, съответно за хомогенизиране и за обезпечаване на биологичните процеси от концентрацията на суспендираната биомаса за дълбочина на водния слой в биобасеина 6 m при ПСОВ за 100 000 ЕЖ 
Фиг. 11. Графична зависимост на отношението между специфичните количества въздух за хомогенизиране и за доставяне на кислород от концентрацията на суспендираната биомаса (при условията, представени на Фиг. 10) На Фиг. 12 са представени графично зависимостите на специфичните мощности за хомогенизиране от концентрациите на суспендираните вещества в метантанкове - МТ (при температура 33о С), открити изгниватели – ОИ и аеробни стабилизатори – АС (при средно-годишна температура 15о С), съгласно емпиричните изрази (16) и (17) на Рейнолдс. 
МТ ОИ и АС Фиг. 12. Графични зависимостите на специфичните мощности за хомогенизиране от концентрациите на суспендираните вещества в метантанкове - МТ (при температура 33о С), открити изгниватели – ОИ и аеробни стабилизатори – АС (при средно-годишна температура 15о С) Хомогенизирането на суспендираните вещества в метанковете е от решаващо значение, не само заради необходимостта от обезпечаване на максимално пълен контакт между активната суспендирана анаеробна биомаса и органичния суспендиран и разтворен субстрат, но и поради необходимостта от поддържане на оптималната температура (33о - 35о С) във всички точки на съоръжението. 
Н 15 m 10 m
6 m 4 m
Фиг. 13. Графични зависимости на специфичното газово количество за хомогенизиране на сместа в метантанкове от специфичната мощност за хомогенизиране при различни дълбочини на потапяне на газовите дюзи – Н Един от практикуваните в последните години начин за хомогенизиране на сместа в метантанкове е разбъркването им с биогаз. На Фиг. 13 са показани графично зависимостите на специфичното газово количество за хомогенизиране на сместа в метантанкове от специфичната мощност за хомогенизиране при различни дълбочини на потапяне на газовите дюзи – Н. На Фиг. 14 са представени графично логаритмичните стойности на газовото количество, отделяно от метантанкове към ПСОВ за 100 000 ЕЖ и това, необходимо за хомогенизиране от концентрацията на суспензията в тях, съгласно емпиричните зависимости на Рейнолдс. 
1
Фиг. 14. Графична илюстрация и съпоставяне на логаритмичните стойности на газовото количество, отделяно от метантанкове към ПСОВ за 100 000 ЕЖ - 2 и това, необходимо за хомогенизиране, от концентрацията на суспензията в съоръженията - 1 Горните графични зависимости, построени по формулите на Рейнолдс, недвусмислено показват, че с увеличаване на концентрацията на суспендираните вещества в метантанковете и в откритите изгниватели, необходимата мощност за хомогенизиране на сместа в тях нараства, макар и с намаляващ градиент. Същото се отнася и до специфичното газово количество за хомогенизиране на сместа в метантанковете. Както се вижда от Фиг. 14, общото газово количество, необходимо за хомогенизиране на сместа в метантанковете надхвърля средно с около 3 порядъка количеството биогаз, отделян в процесите на гниене. Това обстоятелство показва, че за пълното хомогенизиране на сместа в метантанковете е необходима много голяма интензивност на газовото разбъркване, което може да се постигне чрез интензивна рециркулация на биогаза между газхолдера и метантанковете или чрез допълнително механично разбъркване. В тази връзка следва да се отбележи, че осигуряването на необходимата мощност за хомогенизиране на сместа в метантанковете чрез газово разбъркване изисква по-голяма инсталирана мощност в сравнение с тази при механичното разбъркване с миксери, поради по-малкия к.п.д. на газовите компресори, транспортиращи силно свиваемия газов флуид. Iv. Заключение В заключение трябва да се отбележи, че осигуряването и адекватното пространствено разпределение на мощностите, необходими за хомогенизиране на сместа в биореакторите за пречистване на отпадъчни води и в тези за стабилизиране на утайките, е инженерна задача от изключителна важност за гарантиране на проектния капацитет на тези съоръжения. Както показват представените по-горе изследвания и примерни графични илюстрации, мощностите, необходими за хомогенизиране на супендираните вещества в биореакторите, обикновено са по-големи от тези, приемани традиционно при технологичното оразмеряване без връзка с концентрацията на твърдата фаза в суспензията. В това отношение особено голям е недостигът на мощност за хомогенизиране на метантанковете, което се наблюдава при редица проекти и действащи съоръжения. На този проблем обикновено не се отделя нужното внимание при проектирането и експлоатацията на съответните биореактори, или представените технологични решения в този аспект не са добре аргументирани. За това допринася и стремежът към съкращаване на енергийните разходи в пречиствателните станции за отпадъчни води, което е един от основните съвременни императиви в санитарната техника. Това обаче не трябва да бъде за сметка на технологичния капацитет на съоръженията, чието гарантиране и устойчивост е друг, много по-силен императив в санитарната техника и опазването на водната околна среда (Svardal, K. et all, 2011). Трябва да бъде подчертано, че при проектирането и инсталирането на необходимите можности за хомогенизиране на биореакторите, следва да бъде обърнато специално внимание на конструирането на формата и габаритите на съоръженията и особено – на разполагането на аерационните зони и на аераторите в тях с оглед избягване на транзитни потоци или на затворени циркулационни потоци с ненужно голям престой на сместа в тях (Frey, W., 2007). V. Литература Braun, D. and W. Gujer (2008), Reactive Tracers Reveal Hydraulic and Control Instabilities in Full-Scale Activated Sludge Plant, Water Science and technology, v. 57, No 7, pp. 1001 - 1007 Frey, W. (2007), The Role of Diffuser Arrangement and Mixing for Efficiency Optimisation of Fine Bubble Aeration Systems, Proceedings of Workshop on “Large Wastewater Treatment Plants”, Vienna, Sept. Monod, J., (1949), The Growth of Bacterial Cultures, Annual Review of Microbiology, v.III Reynolds, T. D., (1967), Aerobic Digestion of Waste Activated Sludge, Water & Sewage Works, No. 2, pp. 37 – 42 Rissler, S. (1991), Roll of Mixing in Biological Treatment: Proper Process Design of Anoxic Zones with References to Mixing, European Water Pollution Control, v. 1, No 4, pp. 25 - 29 Samstag, R. W., E. A. Wicklein, R. D. Reardon, R. J. Leetch, R.M. Parks, and C. D. Groff (2012), Field and CFD Analysis of Jet Aeration and Mixing, The Mixing Engineers Handbook, Second Edition, Florida, USA Svardal, K. and H. Kroiss (2011), Energy Requirements for Wastewater Treatment, Water Science and Technology, v. 64, 6; pp. 1355 - 1361 Каталог: ftp -> fhe -> Statii RA ftp -> Population: 1 million ftp -> Сфери на дейност ftp -> Цветанка Маринова Московска 33, с ftp -> Д о к л а д за оценка за съвместимостта на инвестиционно предложение: развитие на рудник “елаците” до 2022 година Statii RA -> Върху проектните критерии за предотвратяване на седиментацията в канализационните мрежи fhe -> Правила и норми за проектиране, изграждане и експлоатация на канализационни системи част І общи изисквания fhe -> Република българия министерство на регионалното развитие и благоустройството Изтегляне 222.33 Kb. Сподели с приятели:
|
. Той е мярка за степента на адаптация на формираната микробиална биоценоза (активни утайки) към дадения субстрат (качеството на отпадъчните води), като по-малките му стойности са индикация за по-добра адаптация на реагиращите компонентите в системата.
, (идеален конвективен/”бутален” реактор) (4)
, (реактор с идеално смесване) (5)
, горното уравнение добива вида:
иг. 8.