Анаэробные методы обработки высоконагруженных органосодержащих отходов

• Автор: Кадысева, Анастасия Александровна
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Щелково
• Количество страниц: 220 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

Цель и задачи.

Научная новизна.

Практическая значимость.

Апробация работы.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Общая характеристика процессов обработки органосодержащих отходов

1.2 Характеристики и закономерности анаэробных процессов обработки
1.2.1 Характеристики субстратов, поступающих на анаэробную обработку
1.2.2 Этапы анаэробного сбраживания субстратов и требования к стабильности процессов.
1.3 Технологические процессы сбраживания отходов.
1.3.1 Окислительновосстановительные процессы разложения органических веществ.
1.3.2. Основные параметры технологического процесса сбраживания.ЗО
1.3.3. Управление процессами сбраживания в промышленных условиях.
1.4. Микробиологические характеристики биоценоза анаэробного ила и последовательность протекания биохимических процессов сбраживания.
1.5. Кинетика и моделирование процессов анаэробного сбраживания
1.6. Применение анаэробных реакторов с иммобилизованной
микрофлорой
Глава 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ . Глава 3. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАБИЛИЗАЦИИ АКТИВНОГО ИЛА ПРИ АЭРОБНЫХ И АНОКСИЧЕСКИХ
УСЛОВИЯХ.
3.1. Стабилизация ила при аэробных и аноксических условиях.
3.2. Результаты испытаний
3.2.1 Аэробная обработка.
3.2.2 Аноксическая обработка.
3.2.3. Практическое применение.
Глава 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИТРАТОВ И СУЛЬФАТОВ ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ.
4.1. Удаление органических загрязнений с помощью нитратов денитрификация.
4.1.1. Денитрификация как средство удаления азотсодержащих загрязнений
4.1.2. Влияние условий среды на процесс
денитрификации.
4.2. Удаление органических загрязнений с помощью сульфатов.
4.2.1. Углеродные загрязнения
4.2.2. Азотные загрязнения.
4.2.3. Сульфаты
Глава 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АНАЭРОБНОГО
СБРАЖИВАНИЯ.
5.1. Влияние условий среды на процессы анаэробного сбраживания
5.1.1. Активная реакция среды
5.1.2. Редокспотенциал среды ЕЬ
5.1.3. Температура среды
5.1.4. Токсичные вещества и ингибиторы
5.1.5. Интенсивность перемешивания среды
5.2. Моделирование анаэробных процессов.
5.2.1. Модель анаэробного процесса на основе биологической модели Герберта.
5.2.2. Модель ингибирующих процессов на основе модели ингибирования
Андреу
Глава 6. АНАЭРОБНОЕ СБРАЖИВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В РЕАКТОРАХ С ИММОБИЛИЗОВАННОЙ МИКРОФЛОРОЙ.
6.1. Реакторы с расширяющимся слоем.
6.2. Реакторы с псевдоожиженным слоем.
Глава 7. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АНАЭРОБНЫХ ПРОЦЕССОВ
7.1. Последовательность процессов анаэробного сбраживания.
7.2. Морфология и структура бактериальной микрофлоры
Глава 8. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АНАЭРОБНЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД И
ОСАДКОВ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Развитие в области анаэробной очистки сточных вод направлено на разработку систем с большей биологической активностью, проектирование более компактных энергоемких аппаратов, а также на изучение микробиологического и биохимического механизмов этих процессов. Используемые для улучшения качества выводимого из очистных сооружений ила уменьшения его массы и количества патогенной микрофлоры в нем, метантенки эксплуатируются обычно при температуре около С и с большим временем пребывания больше сут. Для того чтобы уменьшить размеры аппарата, необходимо оптимизировать его эксплуатационные характеристики , температуру, концентрацию питательных веществ др. Внедрение интенсивных анаэробных процессов требует не только оптимизации условий анаэробной биодеградации, но и поддержания высокой концентрации активной биомассы в аппарате. Для лучшего удерживания биомассы используется два подхода. Обеспечиваются условия для рециркуляции ила или реактор проектируется так, чтобы ил удалялся с меньшей скоростью, чем жидкость. Сточные воды из вторичного отстойника, в котором образуется плотный зернистый ил, удаляются со скоростью, которая не вызывает уноса иловых частиц из системы очистки. Применяется твердый носитель, на котором может расти анаэробная биомасса и, следовательно, практически постоянно удерживаться в реакторе. Для систем с восходящим током жидкости скорость потока через реактор часто определяет тип процесса например, использование в качестве носителя песка при низких скоростях потока обеспечивает работу аппарата в режиме расширенного слоя, в то время как большие скорости потока приводят к работе в режиме псевдоожиженного слоя. Аноксическая обработка отходов Активный ил биологически может стабилизироваться только аэробными или анаэробными методами. При аэробных условиях обработки микроорганизмы поглощают собственную протоплазму, чтобы получить энергию для строительства клеток. В результате углеродистая часть ила аэробно окисляется в С и Н, а азотные компоненты окисляются в МН4 и нитраты. При анаэробных же условиях органические вещества ила превращаются в СН4, С, НН4 и жирные сульфонаты с малым молекулярным весом. Характерными особенностями этих двух процессов являются большие затраты энергии для аэробной обработки и нестабильность и высокие капитальные затраты на анаэробную обработку. В связи с этим становится бесспорной необходимость разработки других биологических альтернативных методов стабилизации ила , , , , , ,,,1, 9,3, 6, 7,0. Дальнейшим развитием этой концепции является включение в технологию обработки аноксическоаэробного цикла для генерации нитратов в аэробном процессе и их последующего использования в аноксическом процессе. В этом случае в аноксическом реакторе реализуются денитрификационные процессы, подробно рассмотренные в работах 3, , ,,, , ,, 3, 3. Денитрификация это микробиологический процесс окисления органических веществ при помощи кислорода нитратов, использующих освободившуюся при нитратном окислении энергию для осуществления процесса синтеза денитрифицирующих организмов. При поступлении органосодержащего стока в аэрируемую емкость аэротенк с находящейся в ней биомассой активного ила имеет место процесс нитрификации, при которой аммонийный азот трансформируется в нитриты, а затем в нитраты. После подачи аэробно обработанного стока, содержащего нитраты, частично нитриты и оставшиеся органические вещества, в неаэрируемую емкость аноксический реактор, находящаяся в нем биомасса путем эндогенного дыхания поглощает остатки растворенного кислорода и его концентрация будет быстро уменьшаться. После полного исчерпания растворенного кислорода биомасса начнет потреблять кислород нитратов и нитритов, что приведет к снижению их концентрации. Важным обстоятельством, установленным к настоящему времени рядом авторов, является исключительная роль сероводорода как аксептора электронов в процессах усвоения органических загрязнений без доступа кислорода. Окислительновосстановительные превращения соединений серы реализуются бактериями, представляющими адаптированное сообщество, которое позволяет в различных биологических циклах способствовать очистке от углеродсодержащих веществ.