Оценка эффективности режимов очистки сточных вод на основе эмиссии газов

• Автор: Каменев, Ярослав Юрьевич
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Методические основы и оптимизация техники снижения выбросов парниковых газов в водном комплексе жилищно-коммунального хозяйства
1.1 Экологическая оценка водного комплекса жилищно-коммунального хозяйства с позиций парникового эффекта
1.2 Структурный подход в оценке эмиссии парниковых газов в водном
комплексе жилищно-коммунального хозяйства
Выводы по 1 главе, постановка цели и задач исследований
2 Теоретические основы выделения диоксида углерода в водных технологиях
2.1 Алгоритм определения эмиссии углекислого газа в атмосферу при реагентной обработке вод
2.2 Особенности процесса эмиссии СОг в атмосферу при очистке сточных вод
2.3 Микробиологические процессы, происходящие при очистке сточных вод
2.3.1 Деазотазация сточных вод как составная часть биологического круговорота азота
2.3.2 Восстановление оксидов в процессе денитрификации
2.3.3 Биологическая азотфиксация
2.3.4 Дефосфатизация сточных вод
Выводы по 2 главе
3 Техника и результаты оценки выбросов диоксида углерода в водном комплексе ЖКХ
3.1 Методика и результаты исследований эмиссии С02 при очистке сточных вод
3.2 Влияние процессов нитрификации на величину эмиссии СОг в атмосферу
3.3 Анаэробное «дыхание» денитрификаторов
Выводы по 3 главе
4 Определение выбросов диоксида углерода в отдельных элементах водного
комплекса ЖКХ
4.1 Эмиссия диоксида углерода при транспортировании сточных вод
4.2 Эмиссия диоксида углерода при утилизации осадков сточных вод
4.2.1 Эмиссия диоксида углерода при утилизации осадков сточных вод в процессе компостирования
4.2.2 Эмиссия диоксида углерода при утилизации осадков сточных вод в сельском хозяйстве
4.2.3 Использование нетрадиционных источников органического углерода в сельском хозяйстве
4.3 Эмиссия диоксида углерода при сбросе сточных вод в водоем
4.4 Контроль режимов очистки сточных вод по эмиссии газов
Выводы по 4 главе
5 Методика и программный комплекс расчета эмиссии диоксида углерода в водных технологиях
5.1 Оперативно — менеджерская оценка режима очистки сточных вод по эмиссии диоксида углерода
5.2 Ранжировочные ряды водных технологий с позиций эмиссии парниковых
газов
5. 3 Программный комплекс для расчета эмиссии СОг от объектов водного
комплекса жилищно-коммунального комплекса
Выводы по 5 главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Литература
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В России в настоящее время основная масса очистных сооружений построены и эксплуатируются несколько десятилетий. На таких сооружениях системы автоматизированного управления режимами очистки отсутствуют. На современных очистных крупных сооружениях имеются такие системы управления, как правило, зарубежного производства. Для малых населенных мест в связи с недостатком финансирования такие системы являются недостижимыми в ближайшие годы.
Классические аналитические методы контроля состава вод и, соответственно, корректировки по их данным процессов очистки разделены во времени на 3-6 часов. Поэтому разработка безынерционных опосредованных методов контроля, когда между измерением и управляющим воздействием время составляет 5-10 минут, представляет собой важную технологическую задачу очистки сточных вод, улучшающую при этом и экологическую, и экономическую составляющие. Перспективным направлением исследований является разработка методики оценки и регулирования режимов очистки сточных вод по эмиссии газов.
Диссертация посвящена научному обоснованию и внедрению в практику методики регулирования работы очистных сооружений сточных вод по эмиссии парниковых газов, а также разработке программного комплекса для расчета эмиссии диоксида углерода, что является задачей весьма актуальной и своевременной.
Цель исследования настоящей работы заключается в теоретическом обосновании, разработке и внедрении в практику методики экспресс-контроля и управления режимами очистки сточных вод на очистных сооружениях по косвенному показателю процессов деструкции загрязнений - выделению газов: углекислоты, аммиака, сероводорода и метана.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

трация свободной углекислоты в этом случае составит 277 мг/л, равновесная концентрация будет соответствовать 259 мг/л. Следовательно, выделение углекислоты в атмосферу возможно, оно составит 18 мг/л, или 0,41мМ (п). Парциальное давление СО2 в этом случае составит: Р = пЯТ= 0,41- 10'3- 0,082- 297,75 = 0,010 атм или 1,0 %. В данном случае расчетная концентрация СОг, поступающего в атмосферу близка к фактической.
Следовательно, ход рассуждения следует принять достоверным, несмотря на некоторые расхождения в первом случае. Эти расхождения, по-видимому, можно объяснить, тем, что в каждом конкретном случае следует точно определять процентное содержание органических веществ, окисление которых приводит к образованию свободной углекислоты. Кроме того, следует учитывать зольность и дозу ила, так как при возрасте ила более 10-15 сут, в сооружениях биологической очистки происходит также и биоокисление органической части ила.
В зависимости от возраста ила и температуры, биоокислению подвергается от 5 до 40% органики и, следовательно, количество поступившей углекислоты в воду увеличивается. По-видимому, этот факт играет свою роль в том, что в первом примере по расчету не должна иметь место наблюдаемая эмиссия СОг. Объяснение тому факту, что на очистных сооружениях города один из объектов является значительно более интенсивным «поставщиком» СОг, можно объяснить тем, что в на данных КОС проходят процессы нитрификации, что приводит к значительному снижению значений pH и Щ в аэротенке, что в свою очередь приводит к смещению углекислотного равновесия влево, то есть в сторону образования свободной СОг, при этом величина равновесной концентрации углекислоты, также уменьшается.
С учетом вышеизложенного можно заключить, что при очистке сточных вод, как и при очистке природных, величина эмиссии углекислого газа в атмосферу зависит от разницы между свободной углекислотой и равновесной.
Известно, что в процессе очистки сточных вод при нитрификации происходит понижение pH воды (за счет появления в системе азотистой и азотной