Анализ причин неисправностей системы обработки сточных вод бумажной промышленности методом активного ила

Thread Content

В системах обработки сточных вод с использованием активного ила в целлюлозно-бумажной промышленности существует множество типичных отклонений в работе различных элементов системы. Анализ этих отклонений является важной задачей, решение которой необходимо для повышения нашей способности правильно оценивать состояние системы. Ниже приведен подробный анализ причин распространенных неисправностей во всей системе, чтобы помочь оперативным менеджерам лучше понимать проблемы, возникающие в системе. 1. Причины необычных колебаний значения pH Необычные колебания значения pH в основном связаны с выбросами кислот и щелочей на производственной площадке. Что касается крупных предприятий по производству бумаги, то кислотно-щелочные сточные воды образуются в основном в результате регулярной очистки оборудования. 2. Анализ отклонений в объеме и качестве поступающей воды Объем поступающей воды обычно остается постоянным, однако при аварийном сбросе сточных вод на производственных линиях для промывки емкостей, оборудования и т. д. образуется большое количество воды. В случае аварии также теряется много сырья и химикатов; такие сточные воды поступают на очистные сооружения, оказывая значительное воздействие на их работу. Именно по этой причине концентрация COD в воде, выходящей из первичных отстойников и биологических очистных сооружений, бывает довольно высокой. Поскольку основными компонентами сточных вод являются волокна и крахмал линейной структуры, причем молекулы крахмала имеют большую молекулярную массу, что затрудняет их осаждение. Кроме того, на эффективность процессов коагуляции с использованием веществ PAC и PAM влияют также присутствующие в сточных водах диспергаторы. Все это — влияние количества и качества сточных вод на систему. 3. Анализ влияния избыточных осадков в регулирующем бассейне. Избыточные осадки в регулирующем бассейне образуются в результате попадания в него неотфильтрованных частиц карбоната кальция и волокон целлюлозы из ежедневно поступающей воды. Из-за того, что мешалка в регулирующем бассейне установлена по центру, возникающая при её вращении центробежная сила приводит к накоплению большого количества осадка в четырех углах бассейна. Это и является основной причиной значительного скопления ила в регулирующем бассейне. Поскольку в регулирующем бассейне не установлено специальное аэрационное устройство, в результате осевший ил подвергается гидролизу и сбраживанию в анаэробных условиях. Это непреднамеренно приводит к предварительной обработке поступающих сточных вод: путем регулирования процесса гидролизно-кислотного расщепления ила в резервуаре крупномолекулярные целлюлозные волокна и амилоза расщепляются на мелкие молекулы легко разлагаемых органических веществ; степень их разложения составляет около 10%. При сравнении значений pH сточных вод на входе в регулирующий бассейн и на выходе из него можно заметить, что значение pH вытекающих вод примерно на 0,5–1,0 единицы ниже, чем у вод, поступающих в бассейн. Это является убедительным доказательством происхождения реакции гидролитической ацификации в бассейне из-за накопления ила; кроме того, по разнице значений pH можно определить степень этой реакции гидролитической ацификации. Очень типично, что это расхождение зимой значительно выше, чем летом. Влияние температуры на гидролизно-кисллотную реакцию очевидно. 4. Анализ причин неудовлетворительной эффективности флокуляции в физико-химической зоне
Неудовлетворительная эффективность флокуляции в физико-химической зоне обусловлена множеством факторов, в основном: чрезмерным содержанием диспергаторов в поступающих сточных водах; дозировкой флокулянтов и коагулянтов, выходящей за оптимальные пределы; влиянием значения pH; проблемами с режимом быстрого и медленного перемешивания; соотношением нагрузки и расхода воды; содержанием взвешенных частиц в сточных водах; избытком веществ, плохо поддающихся флокуляции и т. д. В связи с вышеупомянутыми факторами ниже будет проведен подробный анализ неисправностей. (1) Влияние диспергатора. Одно крупное бумажное предприятие для того, чтобы целлюлоза равномерно распределялась по сетке бумагоделательной машины и не образовывала комков, добавило диспергатор. Диспергаторы и флокулянты — это два химических вещества, действие которых противоположно. Белая вода, полученная в результате фильтрации на бумажном станке, содержит большое количество диспергаторов. Эти сточные воды с высоким содержанием диспергаторов попадают на объекты по обработке сточных вод. Это, в свою очередь, влияет на процесс добавления коагулянтов для физико-химического осаждения веществ. Типичным примером является ситуация, когда после добавления флокулянтов и коагулянтов суспендированные частицы не могут объединяться в крупные флокулы. В результате видны мелкие частицы, которые трудно собирать воедино. Такие мелкие частицы легко подвержены воздействию течения воды; их осадка в предварительном осадителе происходит неэффективно. При высокой нагрузке они могут выйти из предварительного осадителя, что негативно сказывается на последующих биохимических процессах. (2) Дозировка коагулянтов и флокулянтов не находится в оптимальном диапазоне. Количество добавляемых флокулянтов и коагулянтов, а также их соотношение имеют решающее значение; это ключевые факторы для повышения эффективности осаждения флокул и снижения количества используемых флокулянтов и коагулянтов. При недостаточном добавлении коагулянта PAC в первой камере медленного смешивания не удается получить начальную смесь с мелкими частицами и прозрачной промежуточной жидкостью; прозрачность этой промежуточной жидкости является ключевым показателем для определения того, соответствует ли количество добавляемого PAC и других флокулянтов требованиям. Напротив, использование чрезмерного количества флокулянтов и вспомогательных веществ также не приводит к наилучшему эффекту флокуляции. При чрезмерном добавлении коагулянтов и флокулянтов образующиеся в смеси гельовые структуры бывают довольно крупными. Однако проблема остается прежней: вода, находящаяся между этими крупными гельовыми структурами, не становится чистой из-за чрезмерного количества добавляемых веществ. В основном, при добавлении чрезмерного количества реагента действительно образуются крупные гельовые структуры. Однако эти структуры очень легко ломаются под действием гидравлического перемешивания в резервуаре для медленного смешивания. После разрушения таких структур их способность к флокуляции снижается. В результате этого разрушенные гельовые структуры превращаются в частицы, загрязняющие воду в пространствах между ними. В общей структуре зоны химической обработки сточных вод видно, что перед резервуаром быстрого смешивания расположен резервуар для регулирования pH. Только после корректировки уровня pH в сточные воды добавляются коагулянт и флокулянт, чтобы достичь максимального эффекта. После добавления в бассейн быстрого смешивания PAC или аналогичных флокулянтов быстрая мешалка не влияет на эффективность флокуляции; напротив, она способствует быстрому распределению добавленных флокулянтов по всему стоку, что создает основу для формирования первой фазы гельовых частиц в бассейне медленного смешивания. Цель медленного перемешивания в бассейне для медленной флокуляции заключается также в том, чтобы способствовать дальнейшему увеличению размеров образующихся флокул и обеспечить, чтобы сила течения не разрушала эти флокулы. В этом установке для обработки сточных вод в качестве агента для коагуляции используется PAM (полиакриламид). По проекту его добавляют в первый резервуар для медленного смешивания. Наличие второго резервуара для медленного смешивания позволяет флокулам продолжать увеличиваться под действием добавляемого вещества. 5. Анализ причин сбоев в работе предварительного осадителя. Сбои в работе предварительного осадителя связаны в основном с тем, что он служит местом для разделения ила и воды после физико-химического флокулирования сточных вод после добавления химических веществ. Если процесс разделения ила и воды неэффективен, это неизбежно влияет на качество обработки в последующих биохимических установках. Эффективность разделения ила и воды в первом осадительном бассейне низкая. Причинами этого могут быть как проблемы, возникшие при проектировании сооружения, так и нерациональное использование коагулянтов и вспомогательных веществ, добавляемых в систему. Результаты, обусловленные недостаточным добавлением вещества, приводящим к недостаточной флокуляции флокул, и чрезмерным добавлением вещества, вызывающим слишком большие флокулы, которые разрушаются в процессе разделения грязи и воды в предварительном осадителе, являются одинаковыми. Когда время пребывания в осадительном бассейне позволяло обеспечить необходимый срок для полного осаждения флокулятов, вода, выходящая из бассейна, была чистой и не содержала незасаженных частиц. В противном случае флокуляты могли выйти из бассейна, что в свою очередь негативно сказывалось на работе последующих биохимических систем. Проблемы с сливом осадка в первой фильтрационной камере в основном вызваны неисправностями оборудования для слива осадка. К основным причинам относятся неисправности насосов для слива осадка, недостаточная скорость слива, а также наличие большого количества взвешенных частиц в поступающих стоках, из-за чего не удается увеличить объем сливаемого осадка. При проверке на наличие чрезмерного наноса в предварительном осадителе важно обратить внимание на то, работает ли устройство для счищения наносов без проблем. Если обнаруживается, что устройство движется с трудом или проскальзывает, необходимо тщательно проверить, действительно ли в предварительном осадителе скопился чрезмерный объем наносов. 6. Анализ неисправностей в процессе эксплуатации биологических фильтров. Основные проблемы, возникающие во время работы биологических фильтров, связаны с влиянием колебаний уровня входящей воды на уже сформировавшуюся биопленку. Если биологический фильтр не будет работать эффективно, это окажет сильное воздействие на последующую систему с активным илом. Ниже приведен анализ распространенных причин неисправностей биологических фильтров. (1) Причины сбоев в биологическом фильтре, вызванные аномалиями показателя pH. Биопленка, как и активный ил, обладает большей стойкостью к колебаниям показателя pH по сравнению с методом использования активного ила. Однако при воздействии сточных вод с аномальным уровнем pH она также подвергается серьезному повреждению. Поскольку микроорганизмы, находящиеся на поверхности биопленки, погибают и отслаиваются под действием воздействия, микроорганизмы, находящиеся внутри, также подвергаются воздействию и отслаиваются, в результате чего вся биопленка отслаивается. Отслаивающаяся биопленка очень легко забивает промежутки между наполнителем биофильтра, в результате чего нарушается циркуляция воды и происходит перелив. После отслоения биопленки под воздействием колебаний pH ей требуется определенное время на самовосстановление; обычно для этого требуется около недели после устранения влияния таких колебаний. (2) Неправильный рост биопленки. Типичными проявлениями неправильного роста биопленки являются ее чрезмерная толщина или, наоборот, слишком малая толщина. Кроме того, довольно часто наблюдается неравномерная толщина слоя биопленки. Помимо содержания органических веществ в воде, поступающей в биологический фильтр, это также зависит от наличия достаточного количества питательных веществ в этой воде. При слишком низком содержании органики в воде биологическая пленка становится тонкой ； При слишком высоком содержании органических веществ во входящей воде биопленка активно разрастается; на фильтрующем материале часто образуется ее чрезмерно толстый слой. В процессе фактической эксплуатации было обнаружено, что при слишком большой толщине биопленки её способность к удалению органических веществ не обязательно выше, чем у биопленки с меньшей толщиной. Причина в том, что эффективность удаления органических веществ из сточных вод зависит от площади контакта биопленки со сточными водами, а не от её толщины. Недостаток питательных веществ в сточных водах можно рассматривать аналогично к потребностям в питательных веществах при работе метода активного ила. Для этого перед подачей воды в биологический фильтр необходимо добавлять питательные вещества. Поскольку при добавлении питательных веществ необходимо учитывать потребности микроорганизмов в них в биологических фильтрах и методе активного ила, очень важно правильно определить содержание органических веществ в этих питательных веществах. В установке по обработке сточных вод этого крупного производителя бумаги количество питательных веществ, добавляемых перед биологическими башнями, рассчитывается на основе содержания органических веществ в воде, выходящей из предварительного осадителя. Такой способ расчета неизбежно приводит к тому, что в биологическом фильтре остается нерасходованный питательный материал; этот материал затем поступает в систему активного ила для дальнейшего использования. На первый взгляд, использование таких питательных веществ не представляет проблем. Однако на практике оказалось, что из-за чрезмерного количества питательных веществ в биологическом фильтре, а также отсутствия крыши над ним, на поверхности материала фильтра начинают активно размножаться водоросли. Это также снижает эффективность работы биологических фильтров; обычно эффективность удаления загрязнителей снижается на 10%. Причина в том, что водоросли, которые развиваются в таких фильтрах, не способны разлагать органические вещества, содержащиеся в сточных водах. Для своего роста и размножения им нужны лишь питательные вещества и солнечный свет в качестве источника энергии. Что касается изменения цвета биопленки на молочно-белый, то знания по этому вопросу недостаточны. Исходя из качества воды, поступающей в систему, и общих характеристик её работы, предполагается, что это связано с увеличением размеров нитевидных форм живых клеток в составе биопленки. При микроскопическом исследовании можно обнаружить, что молочно-белые гельатинозные тельца состоят из большого количества нитевидных клеток. Вокруг фибриллярных тел практически нет простейших, что также можно объяснить при анализе биоценоза, поскольку фибриллярные тела, в отличие от бактериальных кластеров, не могут обеспечивать простейших пищей, такой как свободные бактерии и мелкие бактериальные кластеры. Поскольку нитчатые микроорганизмы также способны очищать воду, можно заметить, что при их массовом размножении в биопленке общая эффективность биофильтра по удалению органических веществ из сточных вод практически не снижается; она уменьшается лишь незначительно — обычно на 10% по сравнению с обычной биопленкой. С точки зрения морфологии, наблюдаемой под микроскопом у таких нитевидных бактерий, существуют бактерии, у которых наблюдаются признаки, схожие с теми, что характерны для расширения нитевидных бактерий в процессе использования метода активного ила. Это касается их длинной формы, твердости и сложности их изгибания ； Есть также мягкие по форме — это характерные для биопленок нитевидные микроорганизмы. В общем, массовое размножение нитчатых микроорганизмов неизбежно приводит к образованию на биопленке биофильтра молочно-белых скоплений бактерий. В отличие от зернистых конгломератов бактерий, которые удерживаются на фильтрующем материале за счет адсорбции в анаэробном слое, молочно-белые нитчатые микроорганизмы сохраняются на фильтрующем материале благодаря плотной структуре своей поверхности, которая противостоит воздействию сточных вод и предотвращает их смывание. Хотя после образования молочно-белых нитчатых структур способность биопленки к разложению органических веществ в сточных водах значительно не снижается, можно заметить, что такие нитчатые микроорганизмы очень легко могут вызвать вспышку нитчатого разрастания в последующих системах активного ила. Основная причина заключается в том, что в процессе ежедневной эксплуатации определенное количество таких белых биопленок отслаивается и попадает в последующие резервуары для аэрации. На начальном этапе из-за неприспособленности к новым условиям грибницы, переходящие из среды биопленки в аэрационный бассейн, испытывают трудности с выживанием, поэтому в аэрационном бассейне не происходит их массового размножения. Но со временем часть таких нитевидных клеток, отслаивающихся и попадающих в аэрационный бассейн, в конечном итоге сможет приспособиться к новым условиям, тем самым став доминирующей популяцией в бассейне и влияя на общее качество работы системы активного ила. 7. Анализ распространенных причин неисправностей во время работы аэрационного бассейна (1) Причины образования пены на поверхности жидкости в аэрационном бассейне При анализе причин образования пены на поверхности жидкости в аэрационном бассейне необходимо учитывать одну основную причину: пена образуется потому, что ее плотность меньше плотности смеси в бассейне, поэтому она и плавает на поверхности. Таким образом, для определения причин появления пены в аэрационном бассейне можно начать с рассмотрения именно этого аспекта. С точки зрения практической эксплуатации, основная причина заключается в наличии пузырьков в отложениях. Что касается причины возникновения пузырьков как элементов осадка, то это лишь фактор, позволяющий осадку плавать на поверхности. Однако истинная причина того, почему пузырьки могут поддерживать осадок, требует дальнейшего выяснения. Можно считать, что образование пузырьков неизбежно из-за процесса аэрации. Следовательно, основная проблема заключается в том, обладает ли активный ил способностью адсорбировать и обволакивать пузырьки. Если имеется такая способность, то бактериальные кластеры, поглотившие пузырьки воздуха, естественным образом всплывут на поверхность жидкости. Именно поэтому мы и наблюдаем на поверхности аэрационного бассейна такой осадок. Способность активного ила к адсорбции пузырьков в основном определяется самим активным илом. При чрезмерной секреции собственных вязких веществ вязкость активного ила значительно возрастает, что в свою очередь усиливает его способность к адсорбции мелких пузырьков. Давайте ещё раз рассмотрим причины возникновения пузырьков. Как уже упоминалось, аэрация приводит к образованию большого количества мелких пузырьков, которые затем поглощаются вязким активным илом, в результате чего образуется осадок. Кроме того, пузыри образуются в результате разложения органических веществ активным илом; при этом выделяются такие газы, как углекислый газ и водород. В практике такие пузыри способствуют образованию осадка, состоящего из липкого активного ила после его адсорбции. Аналогичным образом, если активный ил подвергается денитрификации из-за нарушения соотношения углерода и азота, это также приведет к образованию пузырьков, которые вызовут появление осадка. Определение того, какие по своим свойствам пузыри вызывают образование пены на поверхности жидкости, имеет важное значение для корректировки процессов в процессе эксплуатации. Здесь часто используемым методом определения является коэффициент осадки активных илов. После измерения коэффициента оседания активного ила, если посмотреть на пену на поверхности жидкости в мерном стакане, можно ясно увидеть наличие пузырьков в этой пене. Эти пузырьки образуются в процессе аэрации. Невооруженным глазом невозможно заметить наличие пузырьков в пене на поверхности жидкости, но при использовании микроскопа их можно обнаружить. Следовательно, можно считать, что эти пузырьки образуются в результате разложения органических веществ самим активным илом. Разница здесь заключается в показателях сравнения размера пузырьков. С другой стороны, сравнение проводится при быстром и незначительном перемешивании пленки на поверхности жидкости. Если после перемешивания пленка снова опускается вниз, можно предположить, что пузыри в этой пленке образовались в результате разложения органических веществ самим активным илом или в процессе денитрификации активного ила. А когда после перемешивания пленки на поверхности жидкости так и не наблюдается заметного опускания осадка, в большинстве случаев считается, что пузыри, находящиеся в этой пленке, образовались в результате аэрации активного ила. Это позволяет определить источник образования пузырьков в осадке на поверхности жидкости на основе наблюдений за явлениями, возникающими после перемешивания поверхности жидкости. (2) Причина появления землистого запаха активного ила заключается в том, что во время проверки биохимического резервуара можно ощутить выраженный землистый запах. Этот запах обусловлен специфическими веществами, которые образуются при разложении органических веществ и процессах метаболизма самого активного ила. В активном иле, помимо живых бактерий, присутствуют также мертвые бактерии, и именно поэтому активный ил обладает свойствами ила. Под действием аэрации различные запахи, присутствующие в активном иле, также выносятся наружу. Именно поэтому при осмотре области вокруг резервуаров для аэрации человек может почувствовать землистый запах. Здесь не высказывается отрицательного мнения относительно появления землистого запаха у активного ила; наоборот, такой запах необходим для подтверждения нормальной работы активного ила. Однако, если в биохимическом резервуаре не ощущается землистого запаха или чувствуется какой-либо другой запах, это свидетельствует о проблемах в системе активного ила, и требуется тщательная диагностика. Интенсивность рыбного запаха активного ила связана с температурой воздуха и степенью реакции активного ила. Летом из-за более высоких температур усиливается испарение запаха земли с поверхности биохимических резервуаров; именно поэтому летом этот запах ощущается сильнее ； Зимой наоборот. В то же время землистый запах активного ила связан также с интенсивностью биохимических реакций в системе. Когда концентрация активного ила слишком высока, биохимические реакции усиливаются, что также приводит к более сильному землистому запаху. На практике было установлено, что по интенсивности землистого запаха можно судить о том, находится ли система активного ила в хорошем рабочем состоянии. Как правило, на этапе чрезмерной нагрузки на активный ил и в период его старения трудно почувствовать резкий запах активного ила. Это очень полезно для комплексной оценки рабочих условий активного ила. Помимо землистого запаха активного ила, который ощущается в биохимическом резервуаре, можно также почувствовать другие запахи, особенно кислый или щелочной. Причина этого заключается в том, что в биохимическую систему попадает сточная вода с слишком высоким или слишком низким уровнем pH, что приводит к чрезмерным колебаниям уровня pH всей смеси активного ила в системе. В таких случаях люди могут легко почувствовать кислый или щелочной запах в окружении биохимической системы. В такой ситуации крайне необходимо скорректировать состояние биохимической системы, иначе это может привести к ненужному воздействию на нее. (3) Проблема пены в аэрационных бассейнах. Причины возникновения пены в аэрационных бассейнах могут быть разными, а её анализ также является сложным. Однако, с точки зрения закономерностей, наблюдаемых на практике, все же можно выделить определенные закономерности. Анализ можно проводить с учетом следующих аспектов. 1) Пенная пленка в аэрационном бассейне в определенной степени является результатом образования пены. По мере постоянного накопления пены шлам становится всё толще, и в результате внутри шлама возникает анаэробная среда, что приводит к его потемнению. Распад существующего осадка и образование нового осадка — эти процессы взаимосвязаны и определяют конечную толщину слоя осадка. Осадок, растворяющийся и исчезающий, становится основной причиной мутности воды, выходящей из двухэтапного осадителя, а также причиной повышения уровня органических веществ в этой воде. На основании вышеизложенного анализа мы должны уделять повышенное внимание образованию пены в биохимическом резервуаре, чтобы не способствовать возникновению осадка на поверхности жидкости в нем. 2) Появление пены в аэрационном бассейне связано с чрезмерной вязкостью активного ила; таким образом, можно прийти к выводу, что появление пены также связано с вязкостью активного ила. 3) Цвет пены, образующейся на поверхности биохимического резервуара, также может дать много информации. Когда появляется коричневатая пена, на основании её хрупкости и скорости накопления можно определить, является ли она пеной, возникающей в результате старения активных илов. Проверку того, произошла ли старение активного ила, можно осуществить с помощью различных показателей. К таким показателям относятся коэффициент оседания активного ила, значение SVI, значение F/M, а также срок службы ила. Здесь следует отметить ещё один момент: когда у активного ила возникают серьезные проблемы со старением, на поверхности биологического реактора появляется коричневатая пена. Основными характеристиками этой пены являются её коричневатый цвет, склонность к быстрому разрушению, склонность к образованию осадка, а также низкая вязкость. Помимо обычной коричневатой пены, ещё одной распространённой разновидностью пены является белая пена. Помимо белого цвета, основными признаками белой пены являются высокая вязкость, склонность к накоплению, а также отсутствие осадка. Появление таких пен может обычно служить явным признаком неисправностей в системе активных илов. Еще одним крайне важным с практической точки зрения показателем, который необходимо учитывать, является то, что возникновение такой белой пены связано с резким повышением нагрузки на систему активных илов. С точки зрения механизма, можно считать, что сточные воды с высокой концентрацией органических веществ при достаточном аэрировании также способны образовывать пену с высокой степенью накопления, подобно тому, как в резервуарах для сброса воды в местах наличия перепадов уровня воды обычно накапливается большое количество пены. Можно представить себе, что концентрация органических веществ в сбрасываемой воде (например, по показателю ХПК) обычно не превышает 100 мг/л; при этом под действием гидравлического удара в такой воде образуется довольно много пены. В то же время в сточных водах, поступающих в биореактор, содержание органических веществ (по показателю ХПК) обычно превышает 500 мг/л. Когда такие сточные воды с высокой нагрузкой попадают в биореактор, под действием аэрации в них легко образуется пена. Следовательно, можно сделать вывод, что при воздействии на активный ил большого объема сточных вод с высокой нагрузкой образуется большое количество белой липкой пены. На поверхности этой пены отсутствует коричневатый осадок активного ила (под «отсутствием коричневатого осадка» подразумевается то, что при высокой нагрузке активный ил не попадает в состояние старения; следовательно, не возникает разрушенных клеток активного ила, которые могли бы прилипнуть к поверхности белой липкой пены). Напротив, микроорганизмы в активном иле находятся в состоянии логарифмического роста, их активность очень высока; поэтому не возникает свободных бактериальных колоний, способных прилипнуть к поверхности белой липкой пены. 4) Что касается проблемы пены, вызванной старением ила и ударными нагрузками, подробно описанной в предыдущем пункте, то её необходимо также отличать от некоторых особых случаев. В первую очередь необходимо различать два особых случая: пену, образующуюся при поступлении сточных вод, и пену, возникающую после разложения активного ила. При попадании моющего средства в биохимическую систему образуется белая пена, имеющая липкие свойства. Однако степень её липкости ниже, чем у белой пены, которая образуется при чрезмерной нагрузке. Кроме того, пена, образующаяся из-за действия моющих средств и поверхностно-активных веществ, под солнечными лучами может иметь небольшие оттенки цвета. Это происходит потому, что такие моющие средства и поверхностно-активные вещества в основном производятся на основе нефти, поэтому при воздействии солнечного света пена приобретает цветистый оттенок. Для дальнейшей определения того, является ли пена следствием действия моющих средств, поверхностно-диспергирующих веществ или поверхностно-активных веществ, можно провести проверку в физико-химической зоне, расположенной перед биохимическим резервуаром. Важно обратить внимание на то, образуется ли пена у выхода из резервуара для первичного осаждения. Обычно из-за высокой нагрузки, при высоком содержании органических веществ в сточных водах, если перепад уровней воды не слишком значителен, пена обычно не образуется. Однако пена, образующаяся из-за детергентов, поверхностно-диспергирующих веществ и поверхностно-активных веществ, возникает в больших количествах даже при незначительных колебаниях уровня воды. Иногда пена может образовываться также вокруг оси миксера в зоне добавления химических веществ — это отличие от пены, которая образуется в сточных водах из-за высокого содержания органических веществ. Пену, образующуюся при отравлении активного ила, и пену, возникающую при старении активного ила, можно различить по цвету. После отравления активный ил быстро разрушается; его также легко выталкивает аэрация на поверхность воды, где он образует пену. Однако цвет этой пены тусклый — преобладает серый оттенок. В отличие от пены, возникающей при старении активного ила, на такой пене не остается живого активного ила. Разумеется, лучшим способом вспомогательной диагностики является наблюдение за простейшими под микроскопом, что облегчает их идентификацию. 8. Анализ распространенных причин неисправностей в работе второго осадительного бассейна. Большинство неисправностей во втором осадительном бассейне обусловлены ненадлежащей работой аэрационного бассейна. Поскольку аэрационный бассейн тесно связан с вторым осадительным бассейном, последний, являясь местом разделения активного ила и воды в биохимической системе, напрямую влияет на качество воды, получаемой после разделения активного ила. Поэтому необходимо проанализировать причины наиболее частых неисправностей. (1) Пена на поверхности вторичного отстойника. Сам по себе вторичный отстойник почти не образует пены; она в основном поступает из аэрационного бассейна. Поскольку в реакторе для аэрации образуется пенная масса, она легко попадает в реактор для осаждения, где всплывает на поверхность. В реакторе для осаждения отсутствует процесс смешивания, что ещё больше способствует образованию пенной массы. Конечно, по сравнению с аэрационными бассейнами. Во втором осадительном бассейне чаще происходит денитрификация активного ила, что в конечном итоге приводит к тому, что большое количество активного ила всплывает на поверхность, образуя пленку на её поверхности. Причина этого заключается в том, что для денитрификации необходимы условия относительного недостатка кислорода и анаэробных условий, тогда как в бассейне для аэрации таких условий не существует. Это причина, по которой во втором осадительном бассейне легко происходит денитрификация активных илов, особенно при низком уровне растворенного кислорода у выхода из аэрационного бассейна на фоне серьезного нарушения соотношения углерода и азота. (2) При выходе воды из второго осадителя наблюдается явление плавания ила. Появление такого ила связано в основном со старением активного ила: при старении активного ила он распадается, в результате чего в воде образуются мелкие флокулы, которые, не успев осесть, выходят из второго осадителя и становятся так называемым илом, плавающим в воде. Конечно, во многих случаях образование ила является результатом действия различных факторов: например, чрезмерная гидравлическая нагрузка приводит к тому, что флокулы активного ила в смеси не успевают оседать в нормальных условиях и выходят из резервуара. (3) Подъем скоплений активного ила во втором осадительном бассейне. При инспекции второго осадительного бассейна мы обычно проверяем состояние воды в районе входа воды, поскольку именно там первыми проявляются признаки качества осаждения в бассейне. Если на входе обнаруживается большое количество всплывающих скоплений активного ила, как правило, проблема довольно серьезная. Если флокулы активного ила, поднимающиеся вверх, не успеют осесть в вторичном отстойнике, они неизбежно вытекут из него. Это будет фатально для всей системы активного ила: как только эти флокулы покинут вторичный отстойник, количество микроорганизмов в аэротенке резко сократится. Восстановление нормальной работы аэротенка займет много времени, а сброс воды непременно приведет к превышению допустимых норм. Так что же приводит к тому, что комки активного ила поднимаются вверх во втором осадительном бассейне? На практике было установлено, что возникновение подобных ситуаций тесно связано с разрастанием нитчатых бактерий в активном иле. Именно поэтому мы испытываем большие трудности из-за этого явления. Поэтому, после возникновения нитчатого разрастания в активном иле, при повторном воздействии нагрузки по водному потоку весьма вероятно поднятие вверх скоплений флокул активного ила. (4) Чрезмерный рост водорослей у водосливного порога вторичного отстойника обусловлен тем, что в очищенной воде из этого отстойника содержится слишком много питательных веществ, что позволяет водорослям активно размножаться при наличии света. Совместный анализ питательных веществ в сточных водах из двух этапов осаждения позволяет определить, не является ли рост водорослей следствием наличия чрезмерного количества оставшихся питательных веществ. 9. Анализ неисправностей в работе трех осадительных бассейнов. В этом крупном производственном предприятии по производству бумаги в трех осадительных бассейнах обычно не возникает много неисправностей, поскольку их функция заключается в обеспечении дополнительной стабильности процесса осаждения во вторых осадительных бассейнах. Но проблемы чаще всего возникают в зоне физико-химических реакций перед третьим осадительным бассейном, где операторы легко могут допустить ошибки. При проведении операций в сегменте физико-химических реакций в этой зоне основная цель заключается в усилении процесса осаждения мелких частиц, находящихся в воде после вторичного осаждения. Это достигается путем добавления определенных веществ, что способствует более эффективному удалению этих частиц в третьем осадительном бассейне. Однако при внесении препаратов часто возникают проблемы, поскольку используемые препараты полностью идентичны тем, что применяются на физико-химическом этапе перед осадительным бассейном. Так возникает проблема: поскольку в участке химико-физической обработки перед предварительным осадителем добавляемые в сточные воды вещества в основном соответствуют по своим свойствам частицам глины и имеют отрицательный заряд, то при добавлении PAC в этом участке образуются мелкие частицы. Лишь после добавления коагулянта PAM (с отрицательным зарядом) флокулы становятся крупнее. Причина в том, что PAC выступает в роли каркаса для образования флокул; благодаря флокуляционному действию PAC частицы в сточных водах слипаются. На полимерных группах PAC адсорбируется большое количество отрицательно заряженных коллоидных частиц или частиц, подобных по свойствам глине. Однако недостатком PAC является то, что он не может продолжать адсорбировать другие флокулы на уже сформировавшихся флокулах, тем самым увеличивая их объем. Поэтому флокулы, образующиеся после добавления PAC, в основном остаются мелкими. В таких случаях для определения целесообразности использования PAC достаточно проверить, существуют ли между образовавшимися флокулами четкие зоны с водой, то есть есть ли промежутки между частицами. Такое наблюдение очень помогает оценить эффективность использования PAC. После добавления PAC добавляют PAM для усиления эффекта увеличения размеров коагуляционных флокул, и для этого у нас также есть теоретическое обоснование. PAM — это органический полимерный коагулянт с очень большой молекулярной массой. После гидролиза образуется большое количество флокулирующих мономеров, что придает ему высокую способность к адсорбции и улавливанию частиц в воде. Обычно PAM используется в сочетании с PAC; речь идет о негативно заряженном PAM, то есть о мономерах, образующихся в результате ионизации и гидролиза PAM. Как уже упоминалось ранее, после адсорбции заряженных положительным зарядом группы PAC на них почти всегда адсорбируются частицы с отрицательным зарядом, подобные глинистым частицам. При добавлении вещества PAM с сильно отрицательным зарядом структура, состоящая из молекул PAM, может адсорбировать большое количество цепочек PAC. Когда одна молекула PAM адсорбирует большое количество таких цепочек, образуются крупные флокулы. Здесь мы четко видим, как частицы в воде с отрицательным зарядом абсорбируются положительно заряженным PAC, образуя длинные флокулы. Затем добавляется агент для усиления процесса флокуляции — PAM с отрицательным зарядом, который также приводит к объединению флокул, сформированных при помощи PAC, в ещё более крупные структуры. Это и есть краткий описаний процесса формирования крупных флокул. Для обеспечения качества воды, выходящей из третьего осадительного бассейна, необходимо осаждить флокулы активного ила, выходящие из второго осадительного бассейна, путем добавления флокулирующих веществ. Мы обнаружили, что добавление небольшого количества коагулянта совершенно не способствует флокуляции. Причина такой ситуации заключается в том, что флокулы, выходящие из двухэтапного осадителя, в основном представляют собой активные иловые частицы, разделенные на отдельные флокулы. Для активных иловых частиц характерно наличие сильного отрицательного заряда. Однако когда активные иловые частицы по разным причинам разделяются на отдельные флокулы, становится довольно сложно снова объединить их в более крупные флокулы. Это связано с отсутствием природных веществ, обеспечивающих адгезию между частицами; поскольку все флокулы имеют отрицательный заряд, они не могут эффективно соединяться друг с другом. Это особенно заметно в сточных водах из второго осадительного бассейна, где с током воды уносятся частицы активного ила, способные к дефлокуляции. Поэтому недостаточное количество PAC, добавляемого в физико-химическую зону перед третьим осадительным бассейном, не позволит достичь эффективного процесса флокуляции. Многие операторы, наблюдая такую ситуацию, считают, что причина в недостаточном добавлении PAM. Поэтому они увеличивают количество добавляемого PAM. В результате образуется большое количество заряженных отрицательным электрическим зарядом молекул PAM. Эти молекулы не могут связываться с частицами активного ила, также имеющими отрицательный заряд. В итоге не только не образуются флокулы, но и структура частиц активного ила становится более стабильной, при этом эффект флокуляции полностью исчезает. Чтобы решить эту проблему, необходимо увеличить количество добавляемого PAC. PAC может служить основой для формирования флокул. Поскольку количество частиц активного ила, попадающих из второго осадительного бассейна, иногда бывает невелико, при малом количестве таких частиц в воде уменьшается вероятность их взаимного столкновения и образования флокул. Эти рассеянные частицы флокулентов можно улучшить с помощью увеличения количества добавляемого PAC, используя его в качестве основы для формирования флокул. Практика также показала, что точное определение электрических свойств осадка во втором осадительном бассейне весьма способствует выбору флокулянтов и ко-флокулянтов, а также определению их дозировки.