Диссертация (1141476), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Перспективыустойчивого развития Москвы: практическое применение научных проектов»(15 декабря 2015 г., Москва), Х Международная межвузовская научнопрактическая конференция студентов, магистрантов, аспирантов и молодыхучёных «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» (26 – 28апреля2017г.,Москва),IXМеждународнаянаучно-практическаяконференция «Технологии очистки воды» «Техновод 2016» (5–7 октября2016 г., Ростов-на-Дону), семинар "Urbanes Infrastrukturmanagement" (28февраля—3 марта 2016 г., Веймар, Германия), XX Международнаямежвузовская научно-практическая конференция студентов, магистрантов,аспирантов и молодых ученых «Строительство - формирование средыжизнедеятельности» (26–28 апреля 2017 г., Москва), IWA 9 th EasternEuropean Young Water Professionals Conference (24—27 Мая 2017 г.,Будапешт, Венгрия), Международный Форум студентов, магистров имолодых ученых вузов-участников Российско-Киргизского консорциуматехнических университетов (21—24 сентября 2017 г., Бишкек, КиргизскаяРеспублика), XXI International Scientific Conference on Advanced In CivilEngineering «Construction — the formation of living environment» (25—27апреля 2018 г., Москва).Методические и проектные рекомендации, разработанные в результатеисследования,былииспользованыприразработкепредпроектныхрекомендаций для реконструкции действующих очистных сооруженийВсероссийского детского центра «Океан» (г.

Владивосток) и очистныхсооружений реабилитационного отделения многопрофильного медицинскогоцентра Банка России (Московская область).Личный вклад автора состоит в составлении программы и выполненииисследования,направленногонаразработкутехнологииглубокойбиологической очистки сточных вод от соединений азота.

Обоснована ипрактическидоказанавлабораторныхиполупроизводственных11исследованияхтеориявозможностипроведенияодновременнойнитрификации и денитрификации в низкокислородных условиях приповышенной горизонтальной скорости потока иловой смеси в аэрационномсооружении. К личному вкладу также относятся написание научных статей иапробация результатов исследования.Область исследования соответствует требованиям паспорта научнойспециальности05.23.04«Водоснабжение,канализация,строительныесистемы охраны водных ресурсов» пункт «Методы очистки природных источныхвод, технологические схемыиконструкциииспользуемыхсооружений, установок, аппаратов и механизмов».Публикации по результатам исследований:Основныенаучныерезультатыдиссертацииопубликованыврецензируемых изданиях.

Материалы диссертации опубликованы в 15печатных работах, в том числе 4 статьи напечатаны в журналах, входящих в«Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны бытьопубликованы основные научные результаты диссертаций на соисканиеученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук»ВАК Минобрнауки РФ, 5 работ опубликованны в журналах, входящих в Webof Science (Core Colllection), Scopus.Структура и объем работы:Диссертация изложена на 166 страницах машинописного текста,включает 70 рисунков, 34 таблицы и состоит из введения, четырех глав,заключения, списка литературы из 143 наименований, в том числе — 105 наиностранном языке, и приложений.12ГЛАВА 1.

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ВАЭРАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЯХ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА1.1. Определение основных направлений исследований для повышениякачества и эффективности очистки сточных водОсновной характеристикой любой технологической схемы очисткисточных вод является эффективность процессов, выражающаяся, в конечномитоге, в качестве очистки и соответствии показателей очищенной сточнойводыдействующимнормативнымтребованиям.Непосредственноеотношение к этому имеют также капитальные и эксплуатационные затратына реализацию выбранной технологии, формирующие стоимость очисткисточных вод и возможную инвестиционную привлекательность проекта.Очевидно,чторазвитиетехнологийочисткисточныхводдолжнопроисходить по пути снижения затрат при сохранении высокого качестваочистки, поскольку в Российской Федерации действует достаточно жесткоенормирование по очистке и сбросу сточных вод в водоемы различногоназначения, а бюджеты, закладываемые на реализацию природоохранныхмероприятий, в большинстве случаев сильно ограничены.Одним из возможных решений по достижению целевых показателейкачества очистки сточных вод при снижении общих капитальных иэксплуатационныхзатратявляетсяразвитиеимодернизацияужесуществующих решений, которые можно было бы применять как приреконструкции, так и при строительстве новых объектов.

Согласностатистическим исследованиям, приведенным, в том числе, в справочнике понаилучшим доступным технологиям [1], большинство действующих станцийочистки сточных вод на территории Российской Федерации было построено с1970 по 1980-е годы, и в отношении многих из них с тех пор не проводилосьреконструкции или капитального ремонта.

Технологии, заложенные в этиобъекты, не позволяют достичь качества очистки, требуемого современныминормативными документами, однако, сами конструкции могут обладатьмножеством удачных инженерных решений, проверенных временем и13предоставляющих широкие возможности для модернизации. Кроме того,большая часть очистных сооружений в России работают с той или инойстепенью недогруженности по принимаемым расходам сточных вод, чтотакже позволяет осуществлять реконструкцию при низких объемах новогостроительства.В части очистки хозяйственно-бытовых сточных вод основнойпроблемой при рассмотрении работы устаревших очистных сооруженийявляется несоблюдение требований по удалению биогенных элементов (вчастности, соединений азота и фосфора). Снижение концентраций биогенныхэлементов в очищенных сточных водах крайне важно для поддержаниястабильногоэкологическогоантропогеннойсостоянияэвтрофикации.водоемовУчитываяипредотвращениявозможныепоследствияэвтрофикации (полное разрушение экосистемы водоема), и в целях еепредотвращения, в настоящее время законодательством установлено строгоенормирование концентраций соединений азота и фосфора в сточных водах,сбрасываемых в водоемы различного назначения (таблица 1.1).Таблица 1.1 – Нормирование показателей сточных вод при сбросе вводоемы различного назначенияНормативное значение, мг/лПоказательКультурно-бытовойРыбохозяйственныйводоемводоемАммонийный азот—0,4Азот нитритов0,80,02Азот нитратов10,29Фосфаты (по P)—0,05-0,2Помимо этого, существенное влияние на развитие систем инженернойинфраструктуры оказывает субурбанизация населения, что заключается вразвитии пригородной зоны крупнейших городов и возникновении городскихагломераций [37].

Городские агломерации включают в себя сложныеинфраструктурные системы, содержащие, в том числе, большое количество14локальных очистных сооружений, стабильное функционирование которыхиграет важную роль в экологическом состоянии всего региона. Достижениецелевых показателей по удалению биогенных элементов на локальныхочистных сооружениях малой производительности требует гораздо болеевысоких удельных затрат, чем на крупных городских станциях очисткисточных вод, и во многих случаях экономически труднодостижимо. Согласноприведенным в ИТС 10-2015 данным, менее 10% очистных сооружений вРоссии производительностью более 20 000 кубических метров сточных вод всутки используют современные технологии удаления азота и фосфора, аочистные сооружения меньшей производительности, даже построенные поактуальным технологиям, в большинстве своем имеют проектные илиэксплуатационные недостатки [1].Еще одной проблемой биологической очистки сточных вод в России,связанной с удалением биогенных элементов, является состав сточных вод.

Всвязи с особенностями водопотребления (высокие допустимые расходыводопотребления,высокаястепеньинфильтрацииводоотводящихколлекторов, частые и неконтролируемые утечки) на значительную частьочистных сооружений (более одной трети от общего числа в РФ) поступаютнизкоконцентрированные сточные воды (особенно это касается содержанияорганических веществ). В итоге, при попытке внедрения современныхзарубежныхтехнологийнаотечественныхобъектах,специалистысталкиваются с принципиальной невозможностью применения многихтехнологических схем из-за низкого соотношения в сточных водахконцентраций органических веществ к концентрациям соединений азота(БПК/N). Соединения азота, содержащиеся в хозяйственно-бытовых сточныхводах, делятся на две категории: биологически разлагаемые и неразлагаемые[39]. Биологически неразлагаемый азот обычно относят к инертной фракцииХПК, не участвующей в процессах биологической очистки.

Биоразлагаемыйазот, поступающий с неочищенными сточными водами, в большинствеслучаев представлен аммонийным азотом (N–NH4), а также растворенной и15взвешеннойфракциейорганическогоазота.Взвешеннаяфракцияорганического азота может быть гидролизирована в растворенную фракциюи затем переведена в форму аммонийного азота гетеротрофными бактериями,которые используют его в качестве источника биогенных элементов, аавтотрофные нитрифицирующие бактерии используют аммонийный азот вкачестве источника энергии [118].На большинстве станций очистки городских сточных вод применяетсядвухстадийный процесс биологического удаления азота, включающий в себяаэробную нитрификацию аммонийного азота до нитритов (N–NO2) инитратов (N–NO3) и последующую денитрификацию соединений N–NOx догазообразного азота (N2).В общем случае удельная скорость нитрификации RN1 может бытьвыражена как [24]:RN =1μm1Y1⋅ XN ⋅1KLN1CN⋅⋅⋅ Ku1K N + N1 K C + C K L + L1N(1.1)Nгде μm1 — максимальная скорость роста бактерий-нитрификаторов, XN1— доза нитрифицирующего ила, N1 — концентрация аммонийного азота впоступающей сточной воде, C — концентрация растворенного кислорода,L — концентрация вещества ингибитора, KN1, KLN и KCN — константыполунасыщения по аммонийному азоту, растворенному кислороду иингибиторному веществу, Ku1 — коэффицент, учитывающий ингибированиепродуктами метаболизма.Для процесса денитрификации:RN =2μm2Y2⋅ XN ⋅2KCN2LN⋅⋅⋅ Ku2KN + N2 KL + L KC + C2N(1.2)Nгде μm2 — максимальная скорость роста бактерий-денитрификаторов,XN2 — доза денитрифицирующего ила, N2 — концентрация нитратов инитритов, C — концентрация растворенного кислорода, L — концентрациявещества ингибитора, KN2, KLN и KCN — константы полунасыщения по азоту,16органическому субстрату и кислороду, Ku2 — корректировочный параметрдля аноксидно-анаэробного процесса.Денитрификациягетеротрофнымиосуществляетсяденитрифицирующимиваноксидныхусловияхмикроорганизмами,дляжизнедеятельности которых необходим источник биоразлагаемого углерода(в качестве донора электронов).

Поэтому эффективность и скоростьденитрификации в подобных схемах строго ограничена количествомдоступных органических веществ в поступающих на очистные сооружениясточных водах.К настоящему времени достаточно подробно изучено влияние значениясоотношения БПК/N на показатели эффективности традиционных схембиологического удаления азота и определен оптимальный диапазонзначений, равный 8 — 11 гБПК/гN, при котором возможно обеспечениеденитрификации с удовлетворительной эффективностью [82, 11].

Характеристики

Список файлов диссертации