Оценка результатов традиционной УЗВ со сравнению с УЗВ, имеющей модуль MDR


Результаты традиционной УЗВ

Потоки, поведение и распределение компонентов отходов при максимальной кормовой нагрузке в традиционной УЗВ показаны на рисунке Рисунок 31. Из качества воды, реально наблюдавшегося в традиционной УЗВ ZonAquaculture, можно сделать вывод, что 98% растворенного N и 50% растворенного ХПК окисляются. Кроме того, предполагается спонтанная денитрификация 10% окисленного N.


Рисунок 31: Диаграмма потоков N, P и ХПК в традиционной УЗВ.

Диаграмма потоков N, P и ХПК в традиционной УЗВ.

Вставка 9.

Расчет потоков N и ХПК в традиционной УЗВ.

Расчет потоков N и ХПК в традиционной УЗВ.
2,1 кг N из экскрементов (Nэкскременты) удаляются барабанным насосом с эффективностью 0,65, что дает 1,38 кг твердого N (Nтвердый) и 0,74 кг (повторно) растворенного N (N(повторно) растворенный). Вместе с 12,3 кг N из экскреции (Nвыделение) получается 13,1 кг растворенного N (Nрастворенный), который, по предположению, полностью окисляется. При нитрификации производится выход ХПК (ХПКвыход), равный 0,26 г ХПК/г N, из чего 65% опять же задерживается барабанным насосом, что добавляет 0,65*12,6*0,26*0,077 = 0,16 кг N к Nтвердый. Остальная часть 1,0 кг, добавленного к Nтвердый, происходит из выхода (роста биомассы) при спонтанной денитрификации и окислении ХПК (см. ниже). Из окисленного N (Nокисленный) 10% (1,3 кг) спонтанно денитрифицируется, что оставляет 10,7 кг NO3-N. Чтобы удержать концентрацию NO3-N в системе на уровне 165 г/м3, водообмен системы должен составлять 10 700/165 = 65 м3/сутки, или 65 000/349 ≈ 186 л/кг корма.

Расчет потоков N и ХПК в традиционной УЗВ.
62 кг ХПК из экскрементов (ХПКэкскременты) удаляются барабанным насосом с эффективностью 0,65, что дает 41 кг твердого ХПК (ХПКтвердое) и 22 кг (повторно) растворенного ХПК (ХПК(повторно) растворенное). Вместе с 43 кг остального ХПК (ХПКостаток) получается 72 кг растворенного ХПК (ХПКрастворенное), из чего 50% (36 кг) окисляется. Гетеротрофные бактерии производят ХПКвыход, равное 0,30 г ХПК/г ХПК, из чего 65% также задерживается барабанным насосом, что добавляет 0,65*36*0,30/(1-0,30) = 10 кг ХПК к ХПКтвердое. Еще 3 кг ХПКтвердое происходит из выхода от нитрификации (см. выше) и спонтанной денитрификации, что дает общий выпуск твердых отходов ХПК 54 кг. Если содержание ХПК в иле составляет 21,3 кг/м3 (20 кг/м3 сухого вещества, 25% содержания золы), то проточность ила равна 54/21,3 = 2,5 м3/сутки, или 2 500/349 ≈ 7,3 л/кг корма.
На основе водообмена всей системы, составляющего 65 м3/сутки, концентрация ХПКрастворенное равна 12 000/65 ≈ 177 г/м3.

Результаты УЗВ с USB-MDR

Потоки, поведение и распределение компонентов отходов при максимальной кормовой нагрузке в УЗВ с USB-MDR показаны на рисунке 32. Из качества воды, реально наблюдавшегося в УЗВ с денитрификацией ZonAquaculture, можно сделать вывод, что 56% растворенного ХПК окисляются.
Также предполагается спонтанная денитрификация 15% окисленного N, тогда как 85% оставшегося NO3-N денитрифицируется. Водообмен системы может быть сокращен еще больше, NO3 и ХПК имеются. Однако с дальнейшим уменьшением водообмена аккумуляция всех известных и неизвестных веществ увеличивается экспоненциально.

Диаграмма потоков N, P и ХПК в УЗВ с USB-MDR
Рисунок 32: Диаграмма потоков N, P и ХПК в УЗВ с USB-MDR

Вставка 10.

Влияние денитрификации на потоки N, P и ХПК в УЗВ с USB-MDR.

 

Влияние денитрификации на потоки N, P и ХПК в УЗВ с USB-MDR.


В случае УЗВ с USB-MDR, в USB-MDR повторно растворяется на 2,7 кг больше N (см. ниже), что увеличивает общее количество Nрастворенный до 15,8 кг, что, по предположению, полностью окисляется. После спонтанной денитрификации (15%, 2,4 кг), и учитывая весь N, задержанный в бактериальной биомассе (2,1 кг), предполагается, что 85% оставшегося NO3-N (11,4 кг) денитрифицируется, что оставляет 1,7 кг NO3-N. Чтобы удержать концентрацию NO3-N в системе на уровне 165 г/м3, ее водообмен должен быть 1 700/165 = 10 м3/сутки, или 10 000/349 = 30 л/кг корма. Примечание: значение 85% было выбрано на основе практических наблюдений, чтобы удерживать водообмен системы на уровне около 30 л/кг корма.

 

Влияние денитрификации на потоки N, P и ХПК в УЗВ с USB-MDR.

В случае УЗВ с USB-MDR также имеется большее количество доступного ХПКтвердое (58 кг). Соотношение ХПК/NO3-N в отходах, поступающих из USB-MDR, равно 58/11,4 = 5,1 г ХПК/г N. Примечание: Видно также, что ХПКтвердое в отходах, поступающих из USB-MDR, состоит на 70% (41 кг/58 кг) из «свежих» (экскрементов) и на 30% из «использованных» отходов (бактериальной биомассы).
9,7 кг денитрифицированного NO3-N «окисляет» 28 кг ХПК (9,7 * 2,86), производя в процессе [2,86/(1-0,35)-2,86] * 9,7 = 14,9 кг ХПКвыход, из которого 65% (около 10 кг) задерживается барабанным фильтром. Вместе с 15 кг ХПКостаток, общий выпуск твердого ХПК составляет 25 кг. Из этого «Geotubes» задерживают около 95%.
При содержании ХПК в иле 95,9 кг/м3 (90 кг/м3 сухого вещества, содержание золы 25%), проточность ила равна (25*0,95)/95,9 = 0,25 м3/сутки, или 250/349 ≈ 0,7 л/кг корма.
Из качества воды, реально наблюдавшегося в УЗВ с денитрификацией ZonAquaculture, т.е. концентрации ХПК около 200 г/м3 и фосфатного P около 35 г/м3, можно сделать вывод, что 56% растворенного ХПК окисляются, а также, что система должна иметь сток фосфора, так как Pвыход, необходимый для поддержания такой концентрации (P в иле USB = 0,21 г P/г ХПК), не наблюдается на практике.