Оптимизация технологического процесса в системе аэротенк-отстойник для минимизации сброса органических веществ и биогенных элементов

• Автор: Большаков, Николай Юрьевич
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 183 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

1. Аналитический обзор.

1.1. Принципы биологической очистки сточных вод

1.1.1. Биологическая очистка от органических веществ.

1.1.2. Биологическая очистка от азота

1.1.2.1. Очистка от органического азота.

1.1.2.2. Очистка от аммонийного азота.

1 1.1.2.3. Очистка от нитритов и нитратов

1.1.3. Биологическая очистка от фосфора.

1.3. Биотехнологии очистки городских сточных вод

1.4. Известные методики расчетов
1.4.1. Методики расчета роста чистых культур
1.4.2. Методики расчета роста активного ила.
1.4.3. Методика расчета Байотрит.
1.4.4. Методика расчета АБМ.
1.4.5. Расчет сооружений глубокой биологической очистки методом компьютерной имитации.
1.4.6. Расчет гидродинамического режима в аэротенке.
1.4.7. Управление возрастом ила в аэротенке.
1.5. Выводы и постановка задач исследований.
2. Разработка методики проектирования биологической очистки городских сточных вод в системе аэротенквторичный отстойник
2.1. Список обозначений
2.1.1. Константы методики.
2.1.2. Параметры методики.
2.2. Расчет прироста и возраста активного ила.
2.3. Зависимость скорости эндогенного дыхания от возраста
активного ила.
2.4. Очистка по БПК в аэротенке.
2.5. Расчет потребления кислорода в аэротенке.
2.6. Нитрификация.
2.7. Дснитрификация.
2.8. Биологическая дефосфотация.
2.9. Процессы во вторичном отстойнике.
3. Экспериментальные исследования.
3.1. Методики анализов
3.2. Исследования на лабораторной установке.
3.2.1. Определение характера зависимости скорости потребления кислорода на окисление растворенных органических веществ от времени очистки в аэротенке.
3.2.2. Определение константы скорости самоокисления биодеградируемых взвешенных веществ.
3.2.3. Очистка от фосфора
3.2.3.1. Концепция эксперимента
3.2.3.2. Определение критической концентрации ацетата и удельного потребления кислорода на его окисление.
3.2.3.3. Определение количества ацетата, образующегося в анаэробных условиях.
3.3. Исследования на очистных сооружениях.
3.3.1. Определение фактической зависимости ас Г тупд
4. Обобщение экспериментальных и теоретических исследований
м 4.1. Кинетика потребления кислорода на окисление растворенных
органических веществ в аэротенкевытеснителе.
4.2. Расчет денитрификации.
4.2.1. Расчет периода очистки в зоне денитрификации без аэрации
4.2.2. Расчет периода очистки в зоне денитрификации с аэрацией.
4.3. Расчет биологической дефосфотации.
4.4. Расчет процессов во вторичном отстойнике
4.5. Алгоритм методики расчетов и ее практическое применение.
Ф Выводы.
Литература


В бытовые сточные воды фосфора поступает из выделений человека ежедневное выделение составляет 1,52,8 г на душу населения, а из синтетических моющих средств их фосфатных компонентов и сточных вод различных промышленных производств, таких как мясокомбинаты мгл, молокозаводы 5 мгл, пивоваренные, винодельческие заводы. В поступающих на очистку бытовых водах фосфатов в среднем не более мгл. В сточных водах, поступающих на городские сооружения биологической очистки, общего фосфора содержится от 6 до мгдм3. В канализацию с бытовыми сточными водами поступают минеральные и органические соединения фосфора, причем до в них составляют ортофосфаты, до нерастворимый фосфор на взвешенных частицах, большая часть которого улавливается в первичных отстойниках. В аэробных условиях аэротенков полифосфаты и ортофосфаты усваиваются организмами активного ила, а растворенные формы органического фосфора минерализуются в ортофосфаты при помощи бактерий x, , i ii и т. Определенные группы бактерий активного ила обладают способностью накапливать в своих клетках в полифосфатных гранулах, так называемых зернах волютина растворенные формы фосфора, т. Таким образом, эти бактерии способны потреблять фосфора больше, чем его требуется на прирост биомассы и энергетические потребности. В литературе в основном при описании фосфорнакапливающих бактерий упоминается i 70, 5, 70, однако таких бактерий в активном иле довольно много, это широко распространенные роды , . i, . . i, так и реже встречающиеся i, , x, i и многие другие 3, 4. Кроме того, установлено, что нитрифицирующие бактерии также способны накапливать полифосфаты в составе метахроматиновых гранул. Все указанные бактерии отличаются от других микроорганизмов активного ила тем, что накопление соединений фосфора в их клетках составляет довольно значительную величину 13 сухой массы тела. Так, i i накапливает в аэробных условиях 0,40,5 ммольг сухой массы клетки за I час и в анаэробных условиях выделяет за 1 час 0,5 ммольг сухой массы клетки 6,7. Протем, в обычных условиях полной биологической очистки с последующей нитрификацией, если нитрификация не глубокая, за счет потребления фосфатов бактериями в аэротенках удаляется растворенных форм фосфора. При понижении сточных вод повышается растворимость фосфатов, и усиливаются оба процесса изъятие и накопление в иле и осаждение на нем в результате биофлокуляции, что позволяет достичь в процессе биологической очистки удаления соединений фосфора , 3. Однако если в аэробных условиях аэротенков эти бактерии накапливают фосфор, то в анаэробных условиях вторичных отстойников активно выделяют его в воду см. Способностью фосфорнакапливающих бактерий выделять фосфор в полуанаэробных условиях вторичных отстойников объясняется практически всегда присутствующее увеличение содержания фосфатов в очищенных водах на тех сооружениях, где обеспечивается хорошая нитрификация, а, следовательно, удовлетворительная аэробная стадия, которая способствует накоплению в клетках ила фосфора. Причем, чем эффективнее нитрификация в аэротенках, тем больше накапливается фосфатов в клетках активного ила, и тем больше они его отдадут во вторичных отстойниках. Остальное количество нерастворимых соединений фосфора улавливается активным илом в результате биосорбции, накапливаясь в избыточном активном иле и с выносом взвешенных веществ из вторичных отстойников попадает в природный водоем, депонируясь в донных осадках. В процессе биологической очистки в аэротенках при определенных значениях и при наличии ионов Са2, Г2, Ие , А происходит процесс дополнительного изъятия фосфора, путем образования нерастворимых компонентов СаРО4бОН. РеРО,2 8Н1, А1Р2Н2о Механизм накопления фосфора в клетках бактерий и последующей его отдачи в воду сложен, но его понимание чрезвычайно важно для управления процессом удаления соединений фосфора из сточных вод при сочетании анаэробных и аэробных условий в биологических реакторах. Поэтому одной из задач работы являлось экспериментальное исследование процесса и его последующее математическое описание.