Технологическое моделирование управляемого процесса аэробной биологической очистки сточных вод

Технологическое моделирование управляемого процесса аэробной биологической очистки сточных вод

Автор: Павлинова, Ирина Игоревна

Автор: Павлинова, Ирина Игоревна

Шифр специальности: 03.00.23

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2006

Место защиты: Щелково

Количество страниц: 461 с. ил.

Артикул: 3013032

Стоимость: 250 руб.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Гидродинамика жидкостных потоков в аэрационных сооружениях.
1.2 Процессы массопереноса кислорода в аэрационных сооружениях.
1.3 Процессы аэробной биологической очистки сточных вод активным илом в дисперсном состоянии
1.4 Процессы биологической доочистки сточных вод, сбрасываемых в открытые водоемы и водотоки.
1.5 Пути интенсификации механической очистки сильно загрязненных высокодисперсных стоков.
1.6 Проблемы управления и прогнозирования функционированием систем биологической очистки
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Глава 2. ОБТЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Экспериментальные исследования процессов гидродинамики и массопередачи кислорода.
2.1.1 Объекты исследований
2.1.2 Методики проведения экспериментальных исследований
2.2 Экспериментальные исследования процессов аэробной биологической очистки.
2.2.1 Моделирование процессов функционирования биомассы.
2.2.1.1 Модель Моно.
2.2.1.2 Модель Герберта.
2.2.2. Микробиология аэробной биологической очистки сточных вод активным илом
2.3 Процессы микробиологической очистки сточных вод в системах с иммобилизованной микрофлорой
2.3.1 Экспериментальные установки
2.3.2 Методы идентификации микроорганизмов биоценоза иммобилизованной биопленки.
Глава 3 ГИДРОДИНАМИКА И МАССОПЕРЕДАЧА КИСЛОРОДА В АЭРАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЯХ
3.1 Экспериментальные исследования влияния параметров аэрационной системы на гидродинамику процессов аэробной биологической очистки сточных вод
3.1.1 Результаты исследований.
3.1.1.1 Теоретическое обоснование
3.1.1.2 Результаты экспериментовИЗ
3.2 Исследование процессов поддерживания твердых частиц во взвешенном состоянии.
3.3. Массопередача кислорода в аэрируемых бассейнах
3.3.1 Влияние расхода воздуха.
3.3.2 Влияние столба жидкости.
3.3.3 Влияние размеров бассейна.
3.3.4 Влияние погружения диффузора
3.4 Гидродинамика и массопередача кислорода в многофазовом реакторе.
3.4.1 Гидродинамика многофазового реактора
3.4.2 Массопередача кислорода в многофазовом реакторе
3.4.3 Применение многофазового реактора в системах очистки сточных вод.
3.5 Гидродинамика псевдоожиженного слоя в цилиндрическом и усеченноконическом реакторе.
3.5.1 Основные характеристики псевдоожиженного слоя
3.5.2 Математические модели процессов псевдоожижения
3.5.2.1 Потери нагрузки в фиксированном слое.
3.5.2.2 Потери нагрузки в псевдоожиженном слое
3.5.2.3 Минимальное псевдоожижение.
3.5.2.4 Максимальное псевдоожижение
Глава 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АЭРОБНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД АКТИВНЫМ ИЛОМ.
4.1 Аэротенки смесительного типа.
4.1.1 Исследование балансов веществ.
4.1.1.1 Баланс микроорганизмов активного ила на границе вторичного отстойника
4.1.1.2 Баланс микроорганизмов на границе смесителя перед аэротенком.
4.1.1.3 Баланс субстрата на границе смесителя перед аэротенком.
4.1.1.4 Баланс микробной массы на границах ферментера.
4.1.1.5 Баланс субстрата на границах ферментера
4.1.2 Расчет станций очистки
4.2 Моделирование и расчет процессов многосекционного аэротенкасмесителя
4.2.1 Исследование балансов веществ.
4.2.2 Расчет станций очистки
4.3 Моделирование и расчет процессов в гетерогенных аэротенках .
4.3.1 Использование модели диффузионного поршня.
4.3.2 Исследование балансов веществ
4.3.3 Расчет станций очистки.
4.4 Моделирование и расчет процессов очистки в аэротенке
вытеснителе поршневого типа.
4.4.1 Использование модели поршневого потока.
4.4.2 Исследование балансов веществ
4.4.3 Расчет станций очистки.
Глава 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В СИСТЕМАХ С ИММОБИЛИЗОВАННОЙ МИКРОФЛОРОЙ
5.1 Математическая модель реактора с биопленкой на неподвижном твердом носителе.
5.2 Моделирование капельного биофильтра с засыпной загрузкой .
5.2.1 Экспериментальнорасчетные исследования процессов очистки биопленки на загрузочном материале
5.2.2 Гидравлические модели биофильтров с загрузкой
5.2.3 Технологические модели биофильтров с загрузкой
5.3 Моделирование биореакторов с вращающимися дисками.
5.3.1 Исследования процессов окисления в биодисках
5.3.2 Моделирование и расчет биодисков
5.3.2.1 Модель биореактора с дисками, погруженными в жидкость ниже оси вращения.
5.3.2.2 Модель биореактора с дисками, погруженными в жидкость выше оси вращения.
5.3.2.3 Модель биореактора с дисками, полупогруженными в жидкость.
5.4 Расчетноэкспериментальные исследования погружных аэрируемых биофильтров
Глава 6. УПРАВЛЕНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В СООРУЖЕНИЯХ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНБ1Х ВОД
6.1 Методология управления и прогнозирования микробиологическими процессами в сооружениях биологической очистки сточных вод.
6.2 Результаты экспериментальных исследований по повышению эффективности седиментации дисперсных частиц за счет использования активного ила в качестве источника биофлокулянта
6.2.1 Результаты сравнительных испытаний эффективности аэробной биологической очистки при различных способах обработки исходной сточной воды перед подачей ее в первичный отстойник
6.2.2 Результаты сравнительных испытаний эффективности механической обработки исходной сточной воды при различных способах ее обработки перед подачей в первичный отстойник
6.2.3 Результаты исследований интегральных характеристик сточных вод при использовании в качестве источника коагулянта предварительно обработанного активного ила.
6.2.4. Прогнозирование снижения нагрузок по загрязнениям на участок аэробной биологической очистки.
6.2.5. Практические рекомендации по использованию результатов работы в практике строительства и реконструкции очистных сооружений.
6.3 Управление процессом очистки сточных вод от азотных загрязнений и контроль степени очистки с помощью измерения редокспотенциала
6.3.1 Результаты исследований
6.3.1.1 Условия функционирования установок
6.3.1.2 Нитрификация.
6.3.1.3 Снижение редокспотенциала и нитрификация
6.3.2 Управление процессами биологической очистки с помощью редокспотенциала.
6.4 Микробиологические исследования активного ила и сопутствующей ему микрофлоры
6.5 Использование микрофауны как потенциального индикатора активных илов на пилотной установке в фазе запуска
7. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Именно эти факторы, в конечном счете, определяют стабильность и другие характеристики иммобилизованных клеток. Среди известных публикаций, касающихся вопросов иммобилизации микробных клеток на твердых носителях и предусматривающих применение таких систем в биотехнологии, к сожалению практически не освещается ряд важных аспектов рассматриваемой проблемы, заслуживающих особого внимания. Они касаются, в частности, предварительных исследований, которые могут помочь в решении вопроса о целесообразности иммобилизации как таковой, в выборе способа иммобилизации и типа микроносителя, в оценке условий проведения будущего биотехнологического процесса и т. В результате решения этих вопросов появляется возможность сократить время подбора оптимальных условий для создания работоспособного биоценоза на основе микробных клеток. Иммобилизация микроорганизмов является способом культивирования микробных клеток, позволяющим существенно упростить требования, предъявляемые к микроорганизмам, используемым в промышленном производстве. Производственные штаммы микроорганизмов иммобилизационной системы должны отвечать ряду строгих требований, основными из которых являются способность роста на подаваемых со сточной водой субстратах и высокая скорость увеличения биомассы. В формировании рабочей микробной биомассы, как правило, используются природные штаммы почвенных микроорганизмов, хотя не исключаются и специальные способы усовершенствования микробов, такие как селекция, мутации и генетическая рекомбинация. Усовершенствование микроорганизмов любым из вышеперечисленных приемов способствует реализации более выгодных с экономической и экологической точек зрения биотехнологических процессов ,, ,, , ,8,4,2, 3. Ко всем методам иммобилизации клеток предъявляются ряд требований, которыми руководствуются при разработке того или иного биотехнологического процесса. Прежде всего используемый способ иммобилизации не должен в значительной степени затрагивать ферментативные системы клетки, необходимые для реализации конкретной технологии. Поэтому при проведении иммобилизации желательно либо совсем исключить, либо свести к минимуму контакт клеток с токсичными для них веществами, а также предотвратить нежелательное воздействие температурных и осмотических стрессов. Предпочтительно осуществлять иммобилизацию таким образом, чтобы в результате клетки до определенного предела надежно удерживались носителем. Необходима хорошая операционная стабильность получаемых иммобилизованных биопленок для их длительной эксплуатации, что зависит от механической, химической и биологической устойчивости носителя в условиях конкретного технологического процесса. При решении вопроса применения иммобилизации клеток микроорганизмов прежде всего необходимо проверить, способны ли эффективно утилизировать в процессе роста имеющиеся клетки пи тательный субстрат, содержащийся в сточной воде. Если этот вопрос решается положительно, то следует выращивать иммобилизованную культуру до той фазы, когда интенсивность ее роста максимальна, после чего отделять ее от культуральной среды сточной воды и переносить клетки в свежую культуральную среду. Стадия отделения иммобилизованной культуры от культуральной жидкости в этом процессе необходима, т. Следующим вопросом, требующим решения, является проверка функционирования клеток после перенесения их в свежую питательную среду, т. За ростом клеток можно проследить по изменению оптической плотности, прямым подсчетом или по уровню содержания в клетках аденозинтрифосфата АТФ. Проведя такие исследования, можно оценить, как коррелирует скорость формирования биопленки с концентрацией клеток в ней, что в свою очередь поможет оптимизировать условия стадии иммобилизации и процесса в целом выбор соотношения масса клеток единица объема носителя. При этом надо иметь в виду, что при определенной концентрации суспензии клеток в жидкости они прекращают делиться. По имеющимся данным сгущение клеток различных микроорганизмов в раза по сравнению с их концентрацией в стационарной фазе первоначально выращенной культуры приводит к практически полной остановке роста.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.200, запросов: 145