Технологические модели процессов биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах

• Автор: Фролов, Илья Юрьевич
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Щёлково
• Количество страниц: 174 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 Проблема повышения эффективности биологической доочистки сточных вод, сбрасываемых в открытые водоемы .
1.2 Общая характеристика и систематизация водорослевых культур открытых природных водоемов.
1.3 Интенсификация природных процессов самоочищения в биологических прудах
1.4 Биологические пруды в системе очистных сооружений
1.5 Транспорт загрязнителей и бактериальной массы через фильтрующий почвенных слой подложки биологических прудов
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Глава 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Культивирование бактериальноводорослевой микрофлоры в аэрационных сооружениях.
2.1.1 Лабораторные испытания первый этап.
2.1.2 Пилотные испытания второй этан.
2.2 Управление ростом водорослей в культуральной среде в установках непрерывного культивирования водорослевой биомассы.
2.2.1 Водорослевая культура и культуральная среда
2.2.2 Методы культивирования водорослевой биомассы.
2.2.3 Управление культивированием водорослей и анализы образцов водорослевых культур.
2.3 Доочистка сточных вод от биогенных элементов в моделях проточных биопрудов
2.4 Транспорт загрязнений и бактериальной массы через трансмембранные межфазовые поверхности прудов
Глава 3. УСЛОВИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАСТИТЕЛЬНОГО И ЖИВОТНОГО МИРА В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ.
3.1 Условия протекания биохимических процессов в прудах.
3.2 Бактериальноводорослевая микрофлора биологических прудов. Глава 4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ.
4.1 Потоки солнечной радиации Пя
4.2 Потоки поверхностного испарения.
4.3 Потоки теплопроводной и конвекционной теплопередачи.
4.4 Лучистые потоки с поверхности прудов
Глава 5. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА
МАССОПЕРЕНОСА КИСЛОРОДА В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ
5.1 Массоперенос кислорода через поверхность раздела фаз газжидкость
5.2 Поступление кислорода вследствие фитосинтетической активности водорослей.
Глава 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛАМИНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ ВОД В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ.
6.1 Классические уравнения механики жидкости в применении к поверхностным водам
6.2 Математические модели течения поверхностных вод.
Глава 7. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ ВОД В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ
7.1 Уравнения течения турбулентных потоков в средних переменных
7.2 Баланс кинетической энергии турбулентных потоков.
7.3 Модель турбулентного течения в среднеарифметических переменных
Глава 8. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ
8.1 Выбор переменных параметров биохимических процессов
8.2 Модели биохимических процессов очистки стоков.
Глава 9. ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПРОТЕКАНИЯ
ПРОЦЕССОВ БИОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ.
9.1 Локальные модели абсорбции
9.2 Модель межфазовой турбулентности на поверхности раздела фаз
Глава . МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТРАНСПОРТА ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ И БИОМАССЫ БАКТЕРИЙ ЧЕРЕЗ ФИЛЬТРУЮЩИЙ СЛОЙ ПОЧВЫ ПРУДА.
.1 Модели транспорта загрязнителей и бактерий.
.1.1 Транспорт загрязнителей через водную среду.
.1.2 Транспорт загрязнителей через пористую почвенную среду.
.1.3 Транспорт бактерий через пористую почвенную среду
.2 Биологическая потребность в кислородеконцентрация растворенного кислорода
.3 Растворенные органические вещества.
.3.1 Транспорт бактерий в присутствии ДОВ
.3.2 Транспорт загрязнителей в присутствии ДОВ
.4 Численные решения уравнений
.4.1 Уравнение транспорта второго порядка
.4.2 Уравнение транспорта первого порядка
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


На основании проведенных исследований разработаны Технологический регламент формирования биоценозов фитопланктона в биологических прудах объектов очистных сооружений предприятий АПК на этапах глубокой доочистки жидких стоков Утв. Россельхозакадемией Методические рекомендации по созданию систем биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах Утв. Россельхозакадемией. Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУП Мосводоканал 1ИИпроект при разработке проектов Благоустройство, восстановление и реабилитация пруда по адресу г. Москва, ЮЗАО, МП Сев. Бутово, ул. Феодосийская, д. Капремонт Нижнего Мещерского пруда г. Москва, ОАО Лизинг экологических проектов г. Москва при разработке проекта реконструкции очистных сооружений животноводческого комплекса по откорму тыс. Коноши Архангельской обл, г. МУП ПавловоСлободское РЭП ЖКХ на действующих сооружениях аэробной биологической очистки п. Павловская Слобода Московской обл. Пенза Международной научнопрактической конференции Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов, декабрь г. Щелково. Глава 1. Практика применения широко распространенных сооружений аэробной биологической очистки промышленных и коммунальных стоков показывает, что очищенные в них и сбрасываемые в открытые водоемы и водотоки сточные воды не удовлетворяют требованиям природоохранных органов по своим физикохимическим и санитарноэпидемиологическим показателям. В результате этого имеет место прогрессирующее загрязнение природных водных бассейнов органическими и минеральными веществами, которое опасно для здоровья людей и сельскохозяйственных животных. Поэтому в настоящее время, наряду с широким использованием в практике современных индустриальных методов очистки с применением сложных аэрационных сооружений, все большее внимание специалистов привлекает способ очищения стоков в открытых водоемах биологических прудах как наиболее надежный и дешевый способ глубокой биологической очистки. Существуют литературные источники по созданию и разработке технологических моделей процессов биологической доочистки сточных вод в биологических прудах и транспорта загрязнителей и бактерий путем их фильтрации через почвенные массивы размещения биологических прудов. Биологические пруды служат ярким примером естественных биологических систем самоочищения, использующих даровую энергию солнца. Неограниченная возможность эффективного сочетания искусственных и естественных способов очистки стоков позволяет прогнозировать создание гибких и рациональных систем с одновременной утилизацией биогенных элементов. Из многих возможных направлений целесообразного использования биологических прудов в практике очистки сточных вод следует назвать доочистку стоков после станции аэрации, сочетание биологических прудов с нолями орошения или рыбными прудами. Различные формы использования биологических прудов поднимают много еще не решенных вопросов относительно условий, обеспечивающих наибольшую эффективность и техникоэкономическую целесообразность очистки. Решение этих проблем требует дальнейших углубленных исследований в области биологии, санитарии, гигиены, гидрохимии и охраны водных бассейнов. В прудах в массовом количестве развиваются планктонные водоросли, которые играют роль важнейшего агента самоочищения. Благодаря интенсивному развитию фитопланктона в биологических прудах только фотосинтезная, а не атмосферная аэрация доставляет кислород, необходимый для бактериального окисления нестабильных органических веществ загрязнений. В начале прошлою века на Люблинских полях орошения были проведены в большом масштабе исследования, показавшие возможность эффективной очистки городских стоков в проточных серийных прудах 2, , . Позднее было показано, что четвертая и последующие секции этих прудов могут служить для выращивания карпа , . В Белоруссии с прошлого века ведутся исследования условий и эффективности самоочищения сточных вод в одиночных непроточных прудах, заполняемых неочищенной сточной водой. В прудах в массовом количестве развиваются планктонные водоросли, которые играют роль важнейшего агента самоочищения , , , , , , , .