Диссертация (1141476)
Текст из файла
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»На правах рукописиГульшин Игорь АлексеевичРАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИСТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА В АЭРАЦИОННЫХСООРУЖЕНИЯХ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА ВНИЗКОКИСЛОРОДНЫХ УСЛОВИЯХСпециальность: 05.23.04 — Водоснабжение, канализация, строительныесистемы охраны водных ресурсовДиссертацияна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:Доцент, кандидат технических наукГогина Елена СергеевнаМосква 2018 г.2ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ........................................................................................................... 4ГЛАВА1.АНАЛИЗМЕТОДОВОЧИСТКИСТОЧНЫХВОДВАЭРАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЯХ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА .......
121.1. Определение основных направлений исследований для повышениякачества и эффективности очистки сточных вод ........................................... 121.2. Биологическая очистка сточных вод в аэрационных сооруженияхциркуляционного типа....................................................................................... 171.3.
Одновременная нитрификация и денитрификация ................................. 24Выводы по Главе 1 ............................................................................................. 352.1. Методы и материалы исследований.......................................................... 362.3. Результаты лабораторных исследований на модельной жидкости ....... 462.3.1. Первый этап эксперимента ..................................................................... 462.3.2.
Второй этап эксперимента ...................................................................... 75Выводы по Главе 2 ............................................................................................. 90ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ АЭРАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙЦИРКУЛЯЦИОННОГОТИПАВПОЛУПРОИЗВОДСТВЕННЫХУСЛОВИЯХ........................................................................................................ 91Выводы по Главе 3 ........................................................................................... 113ГЛАВА4.ПРАКТИЧЕСКОЕОДНОВРЕМЕННОЙПРИМЕНЕНИЕНИТРИФИКАЦИИИТЕХНОЛОГИИДЕНИТРИФИКАЦИИВАЭРАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЯХ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА .....
1144.1. Разработка рекомендаций для расчета аэрационных сооруженийциркуляционного типа, работающих с одновременной нитрификацией иденитрификацией ............................................................................................. 11434.2.РекомендациипореконструкцииочистныхсооруженийВсероссийского детского центра «Океан», г. Владивосток, бухта Лазурная............................................................................................................................ 1264.2.РекомендациипореконструкцииочистныхсооруженийРеабилитационного отделения Медицинского центра Центрального БанкаРоссийской Федерации, Московская Область, д. Ларюшино .....................
135Выводы по Главе 4 ........................................................................................... 140ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................ 141Список литературы .......................................................................................... 143ПРИЛОЖЕНИЕ А ............................................................................................
160Справки о внедрении результатов диссертационного исследования ......... 160ПРИЛОЖЕНИЕ Б............................................................................................. 163Список публикаций автора по теме диссертационного исследования ...... 1634ВВЕДЕНИЕРациональное природопользование в наши дни является одним изприоритетных направлений развития инженерной науки. Это связано сростом антропогенного воздействия на окружающую среду и с истощениемэнергетических и прочих природных ресурсов. При этом особое значениеимеет проблема сокращения резервов чистой пресной воды, посколькуводопользование лежит в основе практически любой хозяйственнойдеятельности человека.
Разработка и внедрение эффективных технологийочистки сточных вод необходимо для развития науки и техники.В условиях рыночной экономики ключевым вопросом при выборезакладываемых в процесс технологий становится финансовая составляющая.Капитальные и эксплуатационные затраты, необходимые для реализациитехнологических схем, характеризуют жизненный цикл технологии ивозможность ее применения при существующих условиях. Для достижениякачества очистки сточных вод, соответствующего нормативным требованиями требующего при этом минимальных ресурсов, следует стремиться кнаиболеепростымконструктивнымрешениям,стараясьреализоватьсложные биохимические процессы в простой технической форме.Одним из типов сооружений для очистки хозяйственно-бытовыхсточных вод являются аэрационные сооружения циркуляционного типа.
Всвоем классическом виде эти сооружения зачастую не обеспечиваютэффективного удаления биогенных элементов из сточных вод и имеют рядэксплуатационныхограничений.Однако,стоимостьстроительстваиэксплуатации таких сооружений близка к минимальным значениям. При этомособенность гидравлического режима подобных сооружений позволяетприменять в них биотехнологические решения, еще больше снижающиеэксплуатационные затраты, по сравнению с наиболее распространеннымиметодами биологической очистки в аэротенках-вытеснителях коридорноготипа, и обеспечивающие качество очистки на нормативном уровне.5Актуальность темы исследования:На данный момент в мире ведутся исследования аэрационныхсооруженийциркуляционноготипа,втомчислециркуляционныхокислительных каналов, направленные на повышение качества очисткисточных вод. В России изучение современных методов очистки сточных водв сооружениях подобного типа представлено слабо, хотя подобныесооружения могут обладать рядом серьезных конструктивных преимуществ всравнениистрадиционнымисооружениямибиологическойочистки.Принимая во внимание отечественный и зарубежный опыт, одним изперспективных направлений исследований, подходящих для реализации вусловияхРоссийскойодновременнойФедерации,нитрификациииявляетсяразвитиеденитрификациивтехнологииаэрационныхсооружениях циркуляционного типа в низкокислородных условиях.
Этатехнология позволит эффективно удалять соединения азота при низкихконцентрациях органических веществ в поступающих сточных водах инизких эксплуатационных затратах. Для успешной реализации процессаодновременной нитрификации и денитрификации необходимо определитьоптимальные технологические параметры (скорость потока, концентрациюрастворенного кислорода, возраст ила, удельные нагрузки и т.д.) исходя изсоставапоступающихсточныхвод,гидравлическийрежимработысооружения для поддержания крупных флоккул активного ила и системуконтроля технологических параметров.Степень разработанности темы исследования:Теме одновременной нитрификации и денитрификации в сооруженияхразличного типа в наибольшей степени посвящены работы учёных: LindamJ., Abusam A., Bertanza G., Pochana K., Liu Y.
В сооруженияхциркуляционного типа, этот процесс отдельно упоминался в работах Zhao H.W, Zhang P., Sun S-P. В России существенный вклад в изучение данной темывнесли работы Баженова В.И., Козлова М. Н., Даниловича Д. А., Эпова А. Н.Однако единого метода расчета аэрационных сооружений циркуляционного6типа, обеспечивающих глубокую биологическую очистку сточных вод отсоединений азота при низких концентрациях растворенного кислорода внастоящее время не предложено.Объект исследования:Городские канализационные очистные сооружения биологическойочистки.Предмет исследования:Процесс очистки сточных вод от соединений азота в аэрационныхсооруженияхциркуляционноготипапринизкихконцентрацияхрастворенного кислорода.Цель исследования:Разработка технологии глубокой биологической очистки сточных водот соединений азота с определением технологических параметров процессаодновременнойсооруженияхнитрификацииициркуляционногоденитрификациитипаприваэрационныхнизкихконцентрацияхрастворенного кислорода.Задачи исследования:—Разработка технологии глубокой биологической очистки сточныхвод от соединений азота в аэрационных сооружениях циркуляционного типав условиях пониженного содержания растворенного кислорода;—Определение основных технологических параметров работыаэрационныхсооруженийциркуляционноготипадляреализацииэффективного процесса одновременной нитрификации и денитрификациисточных вод;—Математическоеописаниепроцессаодновременнойнитрификации и денитрификации сточных вод в аэрационных сооруженияхциркуляционного типа в условиях пониженного содержания кислорода;—Разработкаметодикирасчетааэрационныхсооруженийциркуляционного типа, работающих в низкокислородных условиях содновременной нитрификацией и денитрификацией;7— Технико-экономическое обоснование разработанной технологии.Научная новизна:— Научно доказана и экспериментально подтверждена реализацияпроцесса глубокой биологической очистки сточных вод – одновременнойнитрификациииденитрификацииваэрационныхсооруженияхциркуляционного типа в условиях пониженного содержания кислорода свысокой степенью внутренней рециркуляции для очистки сточных вод отсоединений азота;— Установлены математические зависимости, описывающие процессочистки сточных вод при одновременной нитрификации и денитрификации,в том числе седиментационные характеристики биомассы, при различныхтехнологическихпараметрахработыаэрационныхсооруженийциркуляционного типа в условиях пониженного содержания кислорода;— Показано наличие достаточного количества и распределениенитрифицирующих и денитрифицирующих микроорганизмов во флокулахактивного ила, осуществляющих в единых низкокислородных макроусловияхпроцессы нитрификации и денитрификации.Теоретическая и практическая значимость исследования:—Разработанаитеоретическиобоснованатехнология,позволяющая осуществлять очистку хозяйственно-бытовых сточных вод отсоединений азота при низких концентрациях растворенного кислорода ваэрационных сооружениях циркуляционного типа;—Установленазависимостьэффективностиодновременнойнитрификации и денитрификации, а также седиментационных характеристикбиомассы от размеров и состава флокул;—Разработанациркуляционноготипа,методикарасчетаоснованнаянааэрационныхконцентрациисооруженийрастворенногокислорода, скорости потока и продолжительности пребывания сточных вод вбиореакторе;8—Определеныоптимальныережимыработыаэрационныхсооружений циркуляционного типа в условиях пониженного содержаниякислорода для обеспечения эффективной очистки сточных вод от соединенийазота;—Разработанырекомендациипоприменениюразработаннойтехнологии для строительства очистных сооружений Всероссийскогодетского центра «Океан» и реконструкции очистных сооружений вРеабилитационном отделении Многопрофильного Медицинского центраЦентрального Банка РФ.Методология и методы исследования:Методология исследования заключается в анализе научно-техническойинформации по российским и зарубежным источникам, сборе, обобщении ианализеэкспериментальныхданныхпорезультатамфизическогомоделирования, математического описания с использованием законовгидродинамики и биохимии.Методы исследования:—методы планирования эксперимента;—моделирование процессов очистки сточных вод на модельнойжидкости и реальной сточной воде;—апробациярезультатовлабораторныхисследованийвполупроизводственных условиях;—методы технологического контроля параметров активного ила;—методы математической статистики;—микроскопические методы исследования;—метод лазерной дифракции;—метод количественной полимеразной цепной реакции в реальномвремени.Положения, выносимые на защиту:—Результаты лабораторных и полупромышленных экспериментовна модельной жидкости и реальной сточной воде, выполненные при9различных технологических режимах, обеспечивающих одновременнуюнитрификацию и денитрификацию, описанные в виде математическихуравнений с эмпирически установленными коэффициентами;—Результаты исследований активного ила, работающего потехнологии одновременной нитрификации и денитрификации, эмпирическиописывающие характеристику биомассы от технологических режимов;—Оптимальныетехнологическиепараметрыдляреализациипредложенной технологии;—Рекомендациидлярасчетааэрационныхсооруженийциркуляционного типа, работающих с одновременной нитрификацией иденитрификацией.Степень достоверности полученных результатов подтверждаетсядлительностью экспериментов, сходимостью результатов, полученных влабораторныхиполупроизводственныхусловиях,применениемстандартизированных методов измерений и анализа, использованиемметодов статистической обработки результатов.Апробация результатов работы:Основные результаты исследования выносились на обсуждение наконференциях и семинарах: 13-й международный водный форум «Вода:экология и технология» ЭКВАТЭК 2018 (25–27 сентября 2018 г., Москва),ВосемнадцатаяМеждународнаямежвузовскаянаучно-практическаяконференция студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых«Строительство — формирование среды жизнедеятельности» (22—24 апреля2015г.,Москва),Международнаянаучнаяконференция"Молодыеисследователи - регионам" (21—22 марта 2015 г., Вологда), IWA 7th EasternEuropean Young Water Professionals Conference (17—19 Сентября 2015 г.,Белград, Сербия), International scientific seminar «Solutions and approaches intechnologies for water supply and wastewater treatment» (1 октября 2015 г.,Москва), Międzynarodowe Forum Studenckim w Kielcach (16—19 ноября 2015г., Кельце, Польша), Межрегиональная научная конференция «IX Ежегодная10научная сессия аспирантов и молодых ученых» (26—27 ноября 2015 г.,Вологда), Круглый стол «II Московская экорезиденция.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
