Автореферат диссертации (1141489), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Основное содержание работы обсуждалось идокладывалось на конференциях: X научно-техническая конференция«Яковлевские чтения» (16 марта 2015г., Москва), Конференция «Актуальныевопросы сферы водоотведения и водоочистки. Современные процессыпроектирования, строительства и эксплуатации очистных сооружений» (9 февраля2016, Симферополь), XII Международная научно-техническая конференция«Яковлевские чтения» (16 марта 2017г., Москва), Российская конференция «Обопыте модернизации систем водоснабжения и водоотведения в ЖКХ ипромышленности» (9-10 октября 2017г., Ялта), Межрегиональная конференция «XIЕжегодная научная сессия аспирантов и молодых ученых (20-22 ноября 2017г.,Вологда), 8 специализированная выставка и конгресс «Чистая вода» (30 ноября -2декабря 2017г., Казань), Международная конференция «Обращение с7органическими отходами: опыт и перспективы» (16 февраля 2018г., Москва),Международная конференция «Водоснабжение и водоотведение населенных мести промышленных предприятий: эффективные решения и технологии» (25-27сентября 2018г., Москва) и другие.Личный вклад автора состоит в постановке цели и задач диссертационногоисследования, разработке экспериментальных стендов и установок, разработкепрограмм и проведении научных экспериментов, обработке и интерпретацииполученных результатов, подготовке основных публикаций по выполненнойработе и апробации результатов исследования.Область исследования соответствует требованиям паспорта научнойспециальности 05.23.04 – «Водоснабжение, канализация, строительные системыохраны водных ресурсов» пункт 3 – «Методы очистки природных и сточных вод,технологические схемы и конструкции используемых сооружений, установок,аппаратов и механизмов».Внедрение результатов работы.
По результатам работы разработаннаяполимерная петельная загрузка внедрена в ряд типов серийно выпускаемыхочистных сооружений для индивидуальной жилой застройки и коттеджныхпоселков.Публикации по результатам исследований: По результатам выполненныхисследований опубликовано 12 работ, в том числе 3 работы опубликованы вжурналах, входящих в «Перечень рецензируемых научных изданий, в которыхдолжны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций насоискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени докторанаук», патент РФ на полезную модель №152194 «Биологическая загрузка длябиореактора», патент РФ на изобретение № 2620974 «Биореактор для очисткисточных вод».
В диссертации использованы результаты научных работ,выполненных автором - соискателем ученой степени кандидата технических наук– лично и в соавторстве. Список опубликованных научных работ М.М. Пукемо(лично и в соавторстве) приведен в списке работ, опубликованных автором потеме диссертации.Структура и объем диссертации.
Диссертация изложена на 160 страницахмашинописного текста и состоит из введения, шести глав, заключения, спискалитературы, включающего 121 наименование, в том числе отечественных изарубежных литературных источников. Работа иллюстрирована 20 таблицами и 63рисунками.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность диссертационной работы,сформулированы цель и задачи исследования, определены объект и предметисследования, представлены положения, выносимые на защиту, научная новизна,8теоретическая и практическая значимость исследования, представлены основныерезультаты, публикации по теме, объем и структура работы.В первой главе показана принципиальная возможность интенсификацииработы сооружений биологической очистки за счет применения загрузочныхматериалов, что позволяет использовать преимущества свободноплавающих иприкрепленных биоценозов.Контактные биореакторы классифицируются по типу аэрации, типузагрузочного материала и принципу его контакта с очищаемой водой.
Наиболееперспективным загрузочным материалом для контактных биореакторов являетсяплоскостная жесткозакрепленная загрузка, которая обладает развитой удельнойконтактной поверхностью, удобством монтажа и демонтажа при строительстве иобслуживании сооружений.Ершовая загрузка является одной из самых распространенных загрузок дляконтактных биореакторов в РФ. Она обладает высокой удельной поверхностью,удобством монтажа и демонтажа, однако в ее составе есть корродирующиеэлементы, а структура щетин может приводить к заиливанию поверхности.Несмотря на широкий спектр видов биозагрузок малоизученным остаетсяисследование влияния условий для многоуровневого роста и развитыхповерхностей иммобилизации на разнообразие биоценоза. Актуальным такжеявляется оценка технологической устойчивости сооружений с контактнымибиореакторами к неравномерности массовой и гидравлической нагрузок.Во второй главе приведены результаты разработки новой многоуровневойпетельной загрузки из порошково-волокнистых полимерных материалов, методыисследований, ход и результаты экспериментальных исследований формированиябиопленки на загрузках петельного и ершового типов.Разработка и конструирование биозагрузки основывались на оптимизацииформирования многовидового биоценоза за счет создаваемой многоуровневойповерхности для прикрепления микроорганизмов.
При выборе материала и формызагрузки учитывались показатели: отношение площади иммобилизациимикроорганизмов к занимаемому биозагрузкой объему, биоинертность икоррозионная стойкость применяемых материалов, конструктивная прочность,монтажная и эксплуатационная простота.Моделирование гидравлических размеров загрузки выполнено по плануполного факторного эксперимента. В качестве параметра оптимизации был принятвес биомассы, основными входными факторами – высота петли загрузки итемпература очищаемых сточных вод в реакторе. В результате моделирования иэкспериментальных исследований получен образец биозагрузки (рисунок 1),имеющий трехслойную поверхность для прикрепления биоценоза.9а)б)Рисунок 1 – Фотографии петельной биозагрузки: а – третьего слоя загрузки;б – внешний вид загрузки: 1 – вид сбоку, 2 – общий вид, 3 – вид сверхуГеометрические и физико-механические характеристики петельной загрузки:длина – 1000 мм; пористость материала наружного слоя петельной загрузки – 96,3%; пористость материала каркаса – 74 %; удельная площадь поверхности – 1993м2/м3.Выстаиваемые биоценозом «мостики» образуют связи между волокнами иувеличивают площадь контакта микроорганизмов с очищаемой жидкостью.Для сравнения характеристик разработанной загрузки с существующими вкачестве аналога была выбрана загрузка ершового типа, являющаяся наиболеераспространенной среди загрузок блочного, жесткозакрепленного типа.Для исследования биозагрузок была изготовлена экспериментальнаяустановка (рисунок 2), включающая емкости поступающей и очищенной жидкости,а также два непрерывно аэрируемых биореактора (каждый объемом 0,8м3) скассетами ершовой и петельной биозагрузок.Подача сточных вод осуществлялась насосом производительностью 4,83м /час, работа насоса составляла 2,5 минуты в час.
Сточные воды подавались изнакопительной камеры действующих очистных сооружений, величина БПК5изменялась в пределах от 120 до 150 мгО2/л, величина ХПК – от 200 до 240 мгО/л.4510Рисунок 2 – Схема экспериментальной установки (слева) и фото биозагрузок:1 – сточные воды из первичного отстойника; 2 – подающий колодец;3 – подача сточных вод на очистку; 4 – биореактор с петельной загрузкой;5 – биореактор с ершовой загрузкой; 6 – система аэрации; 7 – подача воздуха откомпрессора; 8 – сборный колодец; 9 – отвод очищенной сточной водыВ ходе эксперимента фиксировался рост биомассы путем пятикратноговзвешивания кассет загрузки в мокром виде (начальная масса кассет составляла 5,7и 9,1 кг для петельной и ершовой загрузки, соответственно).
После статистическойобработки для расчетов принималось осредненное значение.Для оценки скорости роста биомассы на единицу объема биозагрузкирассчитан объемный вес биомассы MbM, кг/м3 загрузки:M bM =M bw2 - M bw1 ,Vm(1)где Mbw1, Mbw2 – вес биомассы (увеличение массы кассеты относительно ееначальной массы) при мокром взвешивании в начале и конце рассматриваемоговременного промежутка, кг; Vm – объем загрузки, м3.Результаты экспериментов приведены на рисунке 3.Установлено, что формированиеустойчивого количества биомассы набиозагрузках завершается к 20 суткам,после чего вес биопленки изменяетсянезначительно.Весбиомассы,отнесенный к единицеобъемапетельной загрузки, в среднем в 5,15раза превышал этот показатель дляРисунок 3 – Объемный вес биомассыершовой, принятой в качестве аналога.3Так 1 м загрузки может накопить около 250 кг биомассы по мокромувзвешиванию, что соответствует 9,5 кг по сухому веществу.
Это подтверждает, чторазработанная биозагрузка отличается развитой удельной поверхностью,препятствующей заиливанию материала, и эффективным пространственныммногоуровневым ростом биоценоза.Микробиологический анализ биопленки, развивающейся на биозагрузкахвключал изучение видового состава организмов индикаторов и исследованиеадгезивных свойств биопленки по способности микроорганизмов образовыватьфрактальные паттерны.Петельная загрузка благодаря более сложной внешней и внутреннейповерхности имеет преимущество по пространственному распределениюбиопленки, ее закрепленности, что способствует формированию фрактальных11мостиков. Биопленка, заполнившая внутренность петли, приобретаетдвухсторонний контакт с очищаемой сточной водой, что увеличивает ее рабочуюповерхность в два раза.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
