Биологические методы подготовки питьевой воды в условиях Северо-Запада Российской Федерации : на примере Карелии

• Автор: Коряйкина, Анна Владимировна
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 230 с. : ил.

1. Особенности качества природных вод и поиск эффективных методов и средств интенсификации водоочистных процессов
1.1 Качество природных вод из поверхностных источников водоснабжения Республики Карелия.
1.2 Анализ состояния и перспективы развития методов обработки высокоцветных природных вод

1.3 Анализ опыта применения биологических методов очистки в

водоподготовке

Выводы.
2. Экспериментальные исследования биологических методов очистки высокоцветных маломутных природных вод.

2.1 Цель исследований. Методика обработки экспериментальных данных.

2.2 Постановочные эксперименты по биохимической деструкции загрязнений высокоцветных вод поверхностных водоисточников.

2.2 Лабораторные установки для обесцвечивания природных вод

в условиях медленного фильтрования и биосорбции

2.3 Результаты лабораторных исследований
Выводы.
3. Теоретическое обоснование процессов биохимического обесцвечивания природных вод
3.1 Нелинейный характер изменения удельной скорости биологического окисления органических веществ в зависимости от глубины обесцвечивания природных вод эффект насыщения фермента
3.2 Математическое моделирование процессов биохимического обесцвечивания природных вод при медленном фильтровании
и биосорбционной обработке.
3.3 Математическая идентификация параметров в модели биохимического обесцвечивания при медленном фильтровании на инертной песчаной и биосорбционной угольной загрузке
3.4 Учет поправки на термолабильность при определении
удельной скорости обесцвечивания
Выводы
4. Полупромышленные и промышленные испытания установок биосорбционной предочиегки высокоцветных природных вод
4.1 Предварительное обесцвечивание природных вод в биосорбционном префильтре.
4.2 Принципы расчета биосорбционных префильтров для предварительного обесцвечивания природных вод.
4.3 Водоснабжение группы жилых зданий в районе д. Лехнаволок озеро Лог.мозеро
4.4 Система водоснабжения спортивнотуристической базы в
урочище Ламберг, г. Сортавала
Выводы
5. Разработка теоретических методов обоснования целесообразности включения в технологические схемы обработки высокоцветных маломутных природных вод процессов биологической очистки
5.1 Стоимость жизненного цикла водопроводных очистных сооружений как критерий выбора рациональной технологии водоочистки.
5.2 Постановка задачи оптимального синтеза водоочистной станции.
5.3 Особенности параметрического моделирования элементов водоочистных станций
5.4 Определение стоимости жизненного цикла водоочистных станций.
5.5 Построение поверхности отклика стоимости жизненного цикла водоочистной станции при варьировании параметров процесса.
5.6 Программная реализация и результаты численных
экспериментов.
Выводы
Общие выводы
Библиографический список
Приложение 1. Основные понятия и определения теории
нечеткого управления
Приложение 2. Внедрение результатов диссертационных исследований.
ВВЕДЕНИЕ


Применение подобных элементов обуславливает определенные требования, предъявляемые к качеству обрабатываемой воды содержанию взвешенных веществ, коллоидов, малорастворимых солей, сильных окислителей хлора, озона. Превышение концентрации этих веществ некоторой пороговой величины приводит к образованию осадков на поверхности мембраны, разрушению структуры ее разделительного и поддерживающих слоев, и, в конечном итоге, к необратимому снижению ее селективности и прочности В связи с этим мембранной очистке воды должна предшествовать предочистка с использованием процессов коагулирования, фильтрования, умягчения. В настоящее время Нидерландской компанией ЫопЪ и английской фирмой РС1 разработаны аппараты с мембранами в виде капилляров и с трубчатыми мембранами. Трубчатые и капиллярные каналы не имеют застойных зон, поэтому при поддержании в мембранных элементах высоких скоростей потока взвешенные вещества не осаждаются на поверхности мембран, что делает возможным для очистки небольших объемов цветных северных вод использовать нанофильтрационные модульные установки, позволяющие напрямую, без применения реагентов и дополнительных систем очистки, добиться высокого качества воды. Аннотированные как самостоятельные без использования коагулянтов методы обесцвечивания природных вод на поверку таковыми не являются, поскольку позволяют получить воду приемлемого качества при сохранении экономической целесообразности очистки только в связке с коагуляционной обработкой или на сооружениях малой производительности за исключением нанофильтрации. С другой стороны в средних и малых населенных пунктах Карелии, подавляющее большинство которых не имеет водопроводных очистных сооружений, реализация традиционных технологических схем водоподготовки представляет определенные сложности. В таких условиях актуально создание конкурентоспособных малозатратных, относительно простых в эксплуатации, редкообслуживаемых сооружений. К их числу, наряду с отмеченными выше озоносорбционными, электрохимическими, мембранными методами, могут быть отнесены биологические методы, позволяющие извлечь из воды загрязнения природного и антропогенного происхождения. Большое внимание исследователей привлекает иммобилизация ферментов и бактерий путем их закрепления на фильтрующей загрузке. Иммобилизация создает условия для роста специфических микроорганизмов деструкторов трудноокисляемых органических веществ. В качестве носителей прикрепленной микрофлоры выступают различные зернистые, гранулированные, волокнистые материалы. Нам представляется перспективным применение этих методов для очистки высокоцветных природных вод как при повышении эффективности реагенгных схем на сооружениях большой производительности, так и в качестве самостоятельных сооружений для очистки природных вод на объектах малой производительности. Наиболее простыми, имеющими более чем двухсотлетнюю историю сооружениями для биологической очистки воды являются медленные фильтры, в которых реализуется процесс пленочного фильтрования 5,0. Согласно существовавшим ранее представлениям, очистка воды на медленных фильтрах достигается за счет адгезии загрязнений на поверхности загрузки. Позже было установлено, что на поверхности загрузки медленных фильтров образуется пленка из водорослей и бактерий, в которой протекают биологические процессы. На мелкозернистой фильтрующей загрузке задерживаются наиболее крупные загрязнения, которые, заклиниваясь в порах, сужают их сечение. Благодаря этому на поверхности слоя задерживаются все более и более мелкие загрязнения, коллоиды и бактерии. Задержанные пленкой бактерии и органические вещества обуславливают возникновение в ней биологических процессов, в том числе и развитие низших микроорганизмов, поглощающих бактерии. Зерна песка обрастают студенистой массой, которая является хорошим сорбентом. Массоперенос вещества у поверхности биопленки носит сорбционноадгезионный характер, определяемый биологическими особенностями системы, а также силами, связанными с электрическим зарядом взаимодействующих частиц.