Исследование биохимической очистки сточных вод на базе флокуляционной модели

• Автор: Конончук, Ростислав Михайлович
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Существующие модели кинетики кинетики биохимической очистки сточных вод

1.2. Основные аппараты системы биохимической очистки сточных вод

1.3. Флокуляционные модели биохимической очистки

1.3.1. Механизмы образования и распада флокул

1.3.2. Процессы массопереноса в ферментационной среде

1.3.3. Сорбционная модель

1.3.4. Диффузионная модель

Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ФЛОКУЛЯЦИОННОЙ МОДЕЛИ БИООКИСЛЕНИЯ
2.1. Механизм процесса
2.2. Разработка модели кинетики для одной флокулы
2.3. Флокуляционная модель кинетики биоочистки и регенерации
2.4. Исследование распределения загрязнений между
сточной водой и флокулами активного ила
2.5. Исследование кинетики биоокисления
2.5.1. Кинетический эксперимент
2.5.2. Идентификация флокуляционной модели
ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ АЭРОТЕНКА И РЕГЕНЕРАТОРА
3.1. Исследование гидродинамической структуры потока
3.2. Описание математических моделей аэротенка и регенератора
3.3. Описание алгоритма расчта
ГЛАВА 4. МОДЕЛЬ ВТОРИЧНОГО ОТСТОЙНИКА
4.1. Построение модели вторичного отстойника
4.2. Исследование седиментационных характеристик активного ила
4.3. Описание алгоритма расчта вторичного отстойника
ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
5.1. Назначение программного комплекса РОХТС
5.2. Подготовка технологической схемы БОСВ к моделированию
5.3. Идентификация моделей системы биохимической
очистки сточных вод
5.4. Моделирование системы БОСВ
5.4.1. Исследование профилей концентраций субстрата, активного ила, продуктов автолиза в системе биоочистки
5.4.2. Исследование зависимости концентрации кислорода в сточной воде и во флокулах активного ила от размера флокул
5.4.3. Исследование влияния флокул на качество очистки сточных вод
5.4.4. Исследование зависимости платы в экофонд за
неполную очистки стоков от размера флокул
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


Считается, что микроорганизмы способны окислять все органические вещества, за исключением тех искусственно синтезированных, которым нет аналогов в природе 7. Интенсивность и последовательность окисления микроорганизмами того или иного вещества зависят от многих факторов, но решающее влияние на эти процессы оказывает химическое строение вещества. Наименее доступными источниками углерода являются вещества, не содержащие атомов кислорода, углеводороды. Тем не менее, углеводороды в отсутствие в сточных водах в достаточном количестве других легко разлагаемых источников питания также расщепляются микроорганизмами активного ила. Микроорганизмы способны использовать углеводороды разных классов простого и сложного строения 8. Известно, что ни одно из органических соединений, образующихся в результате жизнедеятельности различных организмов не накапливается на Земле. Многообразие биохимических функций микроорганизмов привело к формированию доктрины катабол и ческой безоотказности микробов, так как любое органическое соединение, имеющееся в природе, используется какимилибо микроорганизмами 9. Многие из загрязнений, присутствующих в производственных сточных водах, могут нарушать в той или иной степени нормальную жизнедеятельность микроорганизмов, ведущих процесс биохимической очистки, а в некоторых случаях даже оказывать на них токсичное действие. Токсичными для микроорганизмов активного ила могут оказаться не только ионы тяжелых металлов, но и некоторые органические вещества. Однако в отличие от первых, органические вещества в концентрациях ниже предельно допустимых
могут усваиваться бактериями и служить источником углерода и энергии. Отрицательное воздействие на процесс очистки сточных вод в аэротенках может оказать повышенная минерализация, хотя исследования показывают, что биохимическая очистка успешно протекает и при концентрации солей более гл, считаемой верхним пределом минерализации. Математические модели кинетики роста микроорганизмов, образования продуктов биосинтеза и утилизации субстратов отличаются от известных моделей химической кинетики. В основу большинства используемых моделей роста микроорганизмов положены уравнения ферментативной кинетики микробиологических процессов . Однако, учитывая значительное число протекающих в клетках стадий биохимических ферментативных реакций, применение законов ферментативной кинетики носит в большинстве случаев формальный характер. Отличительной особенностью большинства моделей является использование в качестве основного параметра модели численности или концентрации микробной популяции. Именно большая численность микробных популяций позволяет широко применять при моделировании кинетики роста детерминистический подход, опирающийся на хорошо развитый аппарат дифференциальных уравнений. В то же время известны работы, в которых используются стохастические модели кинетики . В настоящее время наметились три направления разработки математических моделей для описания кинетики процесса биологической очистки. Первое направление связано с применением для описания опытных данных простых моделей, аналогичных уравнениям химической кинетики нулевого порядка и пго порядка. Экхенфельдера 1. Согласно данным моделям, процесс роста микроорганизмов имеет две характерные фазы в первой рост клеток не зависит от концентрации субстрата, так как его величина превышает лимитирующее значение, во второй скорость роста клеток активного ила снижается по мере утилизации субстрата. Iфаза сХск к, X , 1. IIфаза бХсг к2Ь, 1. Iч X, Ь концентрации биомассы и загрязнителя, мгдм3. Ь сИ кЬЬ0п Ь, 1. И7ск скорость изъятия органических загрязнений, мгч коэффициент изъятия загрязнителя, 1ч Ь0, Ь начальная и конечная концентрация загрязнителя, мгдм3 п показатель степени. При отношении БПК к количеству активного ила меньше 2, порядок реакции нулевой. Учитывая многокомпонентный состав загрязнений, для описания результирующего процесса утилизации субстрата активным илом, используют зависимость потребления отдельных компонентов П сЬ1ск к. Ь1, 1. Ь, концентрация отдельного компонента, мгдм3 к коэффициент потребления компонента, 1ч. Ь1ск1. Ц1кЬ1, 1.