Исследование и оптимизация процессов удаления биогенных элементов из городских сточных вод

Исследование и оптимизация процессов удаления биогенных элементов из городских сточных вод

Автор: Степанов, Антон Сергеевич

Шифр специальности: 05.23.04

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2009

Место защиты: Самара

Количество страниц: 141 с. ил.

Артикул: 4355753

Автор: Степанов, Антон Сергеевич

Стоимость: 250 руб.

Исследование и оптимизация процессов удаления биогенных элементов из городских сточных вод  Исследование и оптимизация процессов удаления биогенных элементов из городских сточных вод 

ВВЕДЕНИЕ
Интенсивное воздействие человека на природную среду привело к такому загрязнению водных ресурсов Земли, что эта проблема стала глобальной и требующей безотлагательного решения на пути развития мирового сообщества. Значительным источником загрязнения окружающей среды являются городские сточные воды, содержащие высокие концентрации органических и минеральных веществ 1. Практически повсеместное распространение для очистки сточных вод получил биологический метод, обладающий рядом несомненных экологических достоинств. В процессе биологической очистки происходит деструкция органических загрязнений до углекислого газа и воды. Образующиеся при этом органические осадки и избыточный активный ил могут использоваться в качестве удобрений или источника энергии 2.
За более чем столетие метод биологической очистки непрерывносовершенствовался. За последние лет технологии очистки сточных вод сделали огромный шаг вперед. Были разработаны новые технологические схемы сооружений биологической очистки, методы их инженерного оформления и оборудование. Успешно решаются проблемы удаления из городских и производственных сточных вод биогенных элементов 3. Наиболее важными биогенными элементами для физиологического развития активного ила следует признать азот и фосфор, в значительных количествах накапливающиеся в биомассе активного ила, до азота и 2 фосфора в сухой массе ила 4.
Попадая в водоемы, биогенные элементы в определенных концентрациях и в сочетании друг с другом способствуют развитию условий, угнетающих отдельные виды гидробионтов, а в некоторых случаях вызывают их гибель. Поступление большого количества азота и фосфора в водные объекты приводит к их эвтрофикации. В результате происходит нарушение процессов саморегуляции в биоценозах, в них начинают доминировать виды, наиболее приспособленные к изменившимся условиям хлорококковые водоросли и
цианобактерии, вызывая цветение воды. В период цветения в водоеме повышается , падает содержание растворенного кислорода, появляются различные яды, продуцируемые цианобактериями, возникают заморные явления у рыб, затрудняется процесс очистки воды из водохранилищ и ухудшается качество питьевой воды 5. Кроме того, аммонийный азот токсичен для рыб и требует для своего окисления в водоеме большого количества растворенного кислорода. При взаимодействии аммонийного азота с активным хлором в процессе хлорирования очищенных .сточных вод и питьевой воды образуются хлорамины токсичные и мутагенные соединения 6. Нитраты, попадая в желудочнокишечный тракт с питьевой водой и продуктами питания, редуцируют в нитриты, быстро всасываются в кровь, концентрируясь в эритроцитах, обладают выраженной способностью окислять гемоглобин эритроцитов с образованием метгемоглобина, не способного снабжать ткани кислородом, в результате чего развивается гипоксия у человека и рыб. Фосфаты мало токсичны, однако именно фосфатам принадлежит решающая роль в процессе возникновения цветения природных водоемов 1,
Существенным источником поступления биогенных элементов являются бытовые сточные воды. Согласно таблице СНиП 2 на одного жителя приходится г БПКПОлн в осветленной и неосвещенной жидкости соответственно, 8 г азота аммонийного и 1,4 г фосфатов по фосфору 8. Вместе с тем при расчете сооружений биологической очистки используют известное соотношение удельного количества соединений азота и фосфора, удаляемого в результате прироста биомассы микроорганизмов. Это соотношение составляет 1 9.
Таким образом, в процессе традиционной биологической очистки максимально возможно изъять 2 3,8 г азота и 0,4 0, г фосфора в пересчете на загрязнения, поступающие от одного жителя. В очищаемой сточной воде при полной биологической очистке останется 4,2 6 г азота и 0, 1 г фосфора на одного жителя. При норме водопотребления 0 0 лчелсут, суммарная
концентрация соединений азота и фосфора в очищенных сточных водах составит и 2,2 4 мгл соответственно. Практика расчетов нормативов допустимых сбросов показывает, что фактические концентрации соединений азота и фосфора на выпуске канализационных очистных сооружений оказываются в 2 раз выше предельно допустимых .
Для удаления из воды соединений азота известны физикохимические способы хлорирование, озонирование, отдувка аммиака воздухом, ионный обмен, электролиз, элсктродиализ, обратный осмос и дистилляция, а для удаления фосфора физикохимические и биологические методы. Все физикохимические способы требуют применения реагентов или сложного оборудования, малоэффективны и технически не приемлемы для больших объемов сточных вод .
Наибольший практический интерес представляет биологический метод удаления биогенных элементов. Он не требует дорогостоящих и дефицитных реагентов, не приводит к увеличению солесодержания стоков, а объемы осадков при этом не увеличиваются . Для биологического удаления азота и фосфора разработан ряд широко известных технологических схем. Практическое осуществление таких технологий в Российской Федерации осложняется низкой концентрацией органических веществ. Кроме того, крупные города имеют сооружения биологической очистки, рассчитанные только на удаление органических и взвешенных веществ. Их реконструкция в соответствии с современными требованиями, предусматривающими очистку от биогенных элементов, требует проведения дальнейших исследований с целью создания оптимальных для российских условий технологий .
АКТУАЛЬНОСТЬ


РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ осуществлена в проектной практике научнопроизводственной фирмы ЭКОС, г. Самара. По результатам данной работы разработан рабочий проект и проведена реконструкцияканализационных очистных сооружений с. ЧелноВершины Самарской области, выполнен рабочий проект канализационных очистных сооружений с. Курумоч Самарской области, разработаны рекомендации и техническое задание на реконструкцию сооружений биологической очистки канализационных очистных сооружений г. Самары. СТРУКТУРА И ОБЪМ РАБОТЫ Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Библиография включает 0 источников, в том числе зарубежных. Общий объм диссертации 1 страница, из них рисунков и таблицы. Автор выражает искреннюю благодарностьнаучному руководителю д. Стрелкову А. К. за помощь в организации исследований и редактировании рукописи, а также директору МП СамараВодоканал Романико А. Н., начальнику ГОКС Губе И. Г., заведующей лабораторией городских очистных канализационных сооружений Давыдкиной . Особую признательность автор выражает вдохновителю данной работы Степанову С. Перед сооружениями биологической очистки ставится задача глубокого удаления всех форм азотосодержащих веществ, что осуществляется всложных многостадийных процессах, которые требуют обеспечения различных условий среды . Всточных водах азот представлен в основном в виде минеральной ИНД ИОг, ИОз и органической аминокислоты, белок тканей организмов и другие органические соединения составляющей. В бытовых сточных водах азот представляет конечные продукты метаболизма, азота в организме человека. В виде аммиака или мочевины в бытовых сточных водах присутствует . Трансформация азотсодержащих соединений протекает в аэротенках в результате процесса нитрификации. ЫН4 1,2ТШ2Н 1. Процесс нитрификации осуществляется в результате жизнедеятельности и функциональной активности нитрифицирующих бактерий, которые относятся к хемосинтезирующим автотрофам и, следовательно, в качестве источника углерода используют диоксид углерода. Для нитрифицирующих бактерий характерны низкие скорости роста, что связано с низким энергетическим выходом реакций окисления аммиака и нитрита. Ряд авторов считает , что присутствие в среде органических соединений пагубно отражается на росте нитрифицирующих микроорганизмов, поэтому нитрификация аммонийного азота в аэротенках начинается только после практически полного окисления углеродосодержащих соединений. Тем не менее, известно, что нитрификация может проходить в аэротенках при достаточно высоком содержании загрязняющих веществ, характеризуемых показателем БПК. Это может объясняться влиянием на процессы нитрификации не только бактерий, но и их ферментов в условиях подавления нитрификаторов процесс может продолжаться некоторое время ферментативно . Угнетение нитрификаторов происходит в большей степени не самими органическими соединениями, а процессом их активного окисления гетеротрофными микроорганизмами, которым нитрификаторы значительно проигрывают в борьбе за растворенный кислород . Еще более чувствительны нитрификаторы к неприродной органике пестицидам и гербицидам, а также к токсикантам цианидам, фенолам, анилину, окиси углерода, метану, цинку, меди,, никелю, ртути, хрому. Практически все тяжелые металлы являются угнетающими нитрификаторов токсикантами в концентрациях, превышающих 5 мгл . После того как органические вещества минерализуются, создаются условия для развития бактерий первой фазы нитрификации, которуюосуществляют бактерии нескольких родов, в основном это МйгоБотопаз, МкгоБОсузйв, МвоБососсиБ, ШгоэоЬЬиз . Бактерии первой фазы нитрификации в качестве окисляемого субстрата способны использовать аммиак, мочевую кислоту, гуанин. При этом органическую часть молекулы бактерии не потребляют, всю энергию, необходимую для их жизнедеятельности они получают, окисляя соли аммония, выступающие при этом в качестве донора водорода , . Вторая фаза нитрификации образование нитратов начинается при успешном завершении первой, т. Кт 2Ж3 1.

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: 0.254, запросов: 241