Повышение эффективности процессов очистки сточных вод на базе мембранных аэраторов

• Автор: Смоляниченко, Алла Сергеевна
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 157 с. : ил.

1. Системы аэрации в очистке сточных вод.

1.1. Режимы барботажной аэрации

1.2. Поверхность контакта газовой и жидкостной фаз.

1.3. Объемный коэффициент массопередачи

1.4. Классификация пневматических аэраторов

1.4.1. Типы пневматических аэраторов.

1.4.2. Аэраторы тонкого диспергирования

1.4.3. Обзорная оценка эксплуатационных характеристик мембранных аэраторов КАиВЮХОИ фирмы ЯеЬаи.
1.4.4. Эксплуатационная характеристика мелкопузырчатых мембранных аэраторов фирмы РОЮГЕХ, представленная фирмойизготовителем
1.4.5. Средне и крупнопузырчатые аэраторы. Характеристика аэраторов ЭКОПОЛИМЕР, представленная фирмой изготовителем

1.5. Сорбционная технология как один из способов интенсификации процесса

аэрирования.
Выводы по первой главе и постановка задач исследований.
2. Теория и экологоэкономическая оценка процессов
аэрации.
2.1 Механизм протекания массообменных процессов
2.1.1. Образование капель и пузырей при истечении диспергируемой среды
из одиночных отверстий и сопел.
2.2. Критерии оценки массообменных процессов
ТЕ, а , Рфакторы.
Выводы по второй главе.
3. Материалы и методы исследований эффективности аэрационного процесса.
3.1.Методика переменного дефицита кислорода
3.2. Описание схем экспериментальных установок при исследовании аэраторов различных производителей.
3.2.1. Описание схемы установки при исследовании массообменных характеристик на водопроводной воде на глубине 0,5 м.
3.2.2. Схема установки при проведении экспериментальной проверки применения аэраторов КаиЫохоп на сточных водах на модели аэротенка глубиной 3,8 м.
3.3. Исследование и оценка эксплуатационных характеристик современных мембранных аэраторов.
3.3.1. Определение коэффициента массопередачи кислорода для аэратора КЕНАИ КаиЫохоп на водопроводной воде на глубине 0,5м.
3.3.2. Исследование показателей аэраторов КЕНАИ КаиЫохоп по высоте слоя сточной жидкости
3.4. Исследование распределения концентраций биомассы по высоте
3.5. Сравнительный анализ видового разнообразия микроорганизмов активного ила при разных режимах работы очистных сооружений
3.5.1. Показатели режима очистки сточных вод.
Выводы по третьей главе
4. Проведение анализа результатов экспериментального определения технологических параметров аэраторов различных производителей в лабораторных и производственных условиях.
4.1. Исследование факела струи аэраторов КаиЫохоп
4.1.1. Исследование распределения воздуха по длине аэратора КаиЫохоп.
4.2. Исследование окислительной способности пневматических аэраторов в статических и проточных условиях.
4.3. Анализ экспериментальных данных, полученных в ходе испытаний аэраторов КЕНАИ КаиЫохоп на водопроводной и сточной воде.
4.4. Регенерирующая способность мембранных аэраторов ШШАи КаиЫохоп и средне 1узырчатых аэраторов
ЭКОПОЛИМЕР
4.5. Исследование методов оптимизации аэрационного процесса на базе
мембранных аэраторов ix
4.5.1. Оптимизация аэрационного процесса на основе сорбционной технологии.
4.5.2. Оценка массообменных показателей при аэрации в импульсном
Выводы по четвертой главе
5. Комплексная сравнительная оценка аэраторов и определение экономического эффекта применения мембранных аэраторов ix на основе расчета затрат жизненного цикла очистных сооружений
5.1. Проведение сравнительной аналогии эффективности аэраторов по методу ранжирования
5.2. Расчет затрат жизненного цикла.
Выводы по пятой главе.
. Общие выводы.
Литература


Достоверность обоснована применением классических положений теоретического анализа, моделированием изучаемых процессов, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворяющей сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в опытнопромышленных и промышленных условиях с расчетными зависимостями в пределах максимальной погрешности Д при доверительной вероятности 0,. Совершенствование процессов очистки природных и сточных вод южного региона страны с учетом экологических требований. Ростопнефтехимпроект, ООО Гипрошахт, г. ООО Акваграт, г. ГОУ ВПО Ростовский государственный строительный университет. Апробация работы. РГСУ РостовнаДону, гг. Техновод Казань, г. Калуга, г. Экологическая безопасность городов юга России и рациональное природопользование, РостовнаДону, , г. Новочеркасск г. Публикации. По результатам работы опубликованы печатных работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент РФ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов. Работа изложена на 2 страницах печатного текста, включает рисунка, таблиц и 4 приложения. Список литературы представлен 2 источниками. Режимы барботажной аэрации
Создание оптимальных гидродинамических условий барботажа предопределяет высокоэффективное протекание массообменных процессов диффузионного растворения кислорода, оказывает решающее влияние на кинетику этого процесса. При массовом всплывании пузырьков воздуха в аэротенках возможны следующие аэрационные режимы пузырьковый, факельный и струйный 5,6,. Пузырьковый режим, самый эффективный с точки зрения массопередачи, наблюдается при низких и умеренных расходах воздуха и характеризуется зависимостью крупности пузырьков от размеров пор или отверстий, причем образование соседних пузырьков на пористой пластине происходит независимо. Если скорость выхода воздуха из отверстия превышает скорость всплытия пузырьков, над отверстием образуется факел воздуха одновременно наблюдается дробление крупных и коалесценция мелких пузырьков. При факельном режиме истечения крупность пузырьков уже НС зависит от размера отверстий. Она определяется гидродинамическими показателями среды. Проскок воздуха через жидкость в виде сплошных струй струйный режим наблюдается, например, в аэротенках при аварии фильтросных каналов и массовом прорыве воздуха через возникшую брешь 5. Применительно к аэротенкам границы барботажных режимов ориентировочно определяются следующими удельными нагрузками по воздуху на фильтросную пластину 5,, пузырьковый до м3м2ч, факельный до 0 м3м2ч, струйный свыше 0 м3м2ч. Указанные пределы существенно зависят от качества изготовления фильтросных пластин. С увеличением расхода газа частота образования пузырьков становится постоянной с1. СУ2,8 1. V1 скорость подъема пузырьков газа, мс. Площадь поверхности контакта фаз при барботажной аэрации является наряду со временем контакта и скоростью массоиередачи кислорода из воздушных пузырьков в жидкость важнейшим показателем эффективности процесса. Очевидно, что во всех случаях конструкция аэратора должна способствовать получению более развитой поверхности контакта фаз, на. А.Пасвер 1 установил, что при сокращении большой оси эллипсоидного пузырька с 6 до 0,4 мм и соответственном уменьшении скорости его подъема с до 5,8 смс число пузырьков в 1 мл воздуха возрастает с до 0 при увеличении площади суммарной поверхности контакта фаз с ,8 до 0 см2. В реальных условиях площадь поверхности контакта фаз может изменяться в широких пределах и оказывать весьма существенное влияние на растворение кислорода. Как правило, барботажный факел в аэротенках образован пузырьками различных размеров и форм, находящимися на различном расстоянии от отверстий истечения. Сложность заключается еще и в том, что характер диспергирования газовой фазы в условиях массового барботажа, строго говоря, нестабилен. Наряду с приближенным вычислением площади поверхности контакта фаз при барботаже известны приемы экспериментального определения этой величины с помощью фотографирования, гаммапросвечивания, а также оптическими и химическими методами. Как показали исследования 3, при использовании фильтросных пластин с различными размерами пор средневзвешенный диаметр воздушных пузырьков находится в пределах 4 6 мм. Если качество изготовления и монтажа фильтросной пластины с размером пор 0 мкм хорошее, то средний диаметр воздушного пузырька равен 4 мм.