Диссертация (1141490), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Для решения поставленных задачпроводились теоретические и экспериментальные исследования на модельныхрастворах и реальных сточных водах в лабораторных и натурных условиях постандартнымметодикам.Методологияисследованийвключалаизучениетеоретических основ процессов биологической очистки сточных вод, обобщениепрактического опыта и формирование на этой основе положений рабочейгипотезы. Теоретической основой исследований являлись фундаментальныеположения закономерностей биологической очистки сточных вод прикрепленнойбиопленкой в загрузке контактного биореактора.
Экспериментальной основойисследований служили лабораторные установки и действующие сооружениябиологической очистки сточных вод.Положения, выносимые на защиту:- научное обоснование создания нового типа биозагрузки для контактногобиореактора с многоуровневой поверхностью из полимерных материалов;- результаты исследований биоценоза биопленки, формирующегося напредлагаемой загрузке;- результатыэкспериментальныхисследованийработыконтактныхреакторов с новым типом биозагрузки;- рекомендации по применению петельной загрузки в контактныхбиореакторах для очистки сточных вод;- результаты технико-экономической оценки применения разработаннойпетельной загрузки из порошково-волокнистых материалов.Степень достоверности результатов исследования.Оценкадостоверностирезультатовисследованиявыявила:дляэкспериментальных исследований результаты получены на сертифицированномоборудовании,различныхпоказанаусловиях;воспроизводимостьтеориярезультатовсогласуетсясисследованийвопубликованнымиэкспериментальными данными по теме диссертации; установлено качественноесовпадениеавторскихрезультатовсрезультатами,представленнымив10независимых источниках по данной тематике; использованы современныеметодики сбора и обработки исходной информации.Апробациядокладывалосьработы.наОсновноеконференциях:содержаниеXработыобсуждалось инаучно-техническаяконференция«Яковлевские чтения» (16 марта 2015г., Москва), Конференция «Актуальныевопросысферыводоотведенияиводоочистки.Современныепроцессыпроектирования, 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«XI Ежегодная научная сессия аспирантов и молодых ученых (20-22 ноября2017г., Вологда), 8 специализированная выставка и конгресс «Чистая вода» (30ноября -2 декабря 2017г., Казань), Международная конференция «Обращение сорганическими 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.Личныйвкладавторасостоитвпостановкецелиизадачдиссертационного исследования, разработке экспериментальных стендов иустановок, разработке программ и проведении научных экспериментов, обработкеи интерпретации полученных результатов, подготовке основных публикаций повыполненной работе 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 выпускаемых11очистных 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 Приложении Л.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 и63 рисунками.12ГЛАВА 1.
ПРИМЕНЕНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНТАКТНЫХБИОРЕАКТОРОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОДРазвитие планктона и водорослей с последующей эвтрофикацией водныхобъектов является следствием поступления в них соединений азота и фосфора снедостаточноочищенными сточными водами.Это приводит изменениюкислородного режима и деградации водных экосистем [12, 19, 36].При этом доля нормативно очищенных сточных вод в общем объемеочищаемых сточных вод в РФ составляет лишь 12 %, остальные являютсянедостаточно очищенными (69 %) или сбрасываются без очистки (19 %) [20,45].Доля малых населенных пунктов, оснащенных системами централизованноговодоотведения, составляет лишь 5%.
Существующие сети и очистные сооружениянаходятся в крайне изношенном состоянии или не функционируют, что требуетих модернизации или нового строительства [15,51].Появлениеновыхматериаловисовершенствованиеавтоматизациитехнологических процессов, получившей новое качественное развитие благодаряпрограммируемым контроллерам с микропроцессорным управлением, позволяетзаново пересмотреть концепцию КОС с применением последних достиженийнаучно-технического прогресса [1,2,17,66,76]. Важным при этом остаетсяобеспечение эффективной степени очистки при экономической обоснованности идоступности применяемых решений [26,34].Для малых КОС с учетом их эксплуатационных особенностей болееперспективными являются сооружения с контактными биореакторами.1.1.
Классификация очистных сооружений с прикрепленной биомассойМетоды биологической деструкции растворенных органических веществразделяются по присутствию кислорода на анаэробные и аэробные [2,3,19,72,73].Процессы аэробной биологической очистки могут протекать в реакторах сбиопленками и/или активным илом, а также в биопрудах [83]. Все эти процессы13основаны на способности микроорганизмов трансформировать органическиевещества в стабилизированные, низкоэнергетические соединения [80,86].Наиболее распространенным технологическим решением для малых КОСявляется биологическая очистка в аэротенках с активным илом. Данное решениеуспешно зарекомендовало себя в компактных установках типа КУ работающих врежиме продленной аэрации [52].Однако резкое повышение гидравлической нагрузки на сооружения сактивным илом при низком уровне технологического контроля приводит квымыванию активного ила из аэротенков и вторичных отстойников, снижениюего рабочей дозы, нарушению технологического процесса, изменению массовогобаланса.
Подобные сложности могут возникать и в условиях обильноговыпадения атмосферных осадков и снеготаяния с последующей инфильтрациейвод в изношенные канализационные сети. Отсутствие или недостаточныйтехнологический контроль также может приводить к снижению эффективностиочистки сточных вод. Такие сложности характерны для большинства малых КОС,на которых зачастую применяются технологии биологической очистки сосвободноплавающим активным илом.Технологические решения с прикрепленным на поверхности загрузкибиоценозом позволяют решить перечисленные выше сложности, в сравнении сактивным илом он обладает рядом преимуществ: устойчив к вымыванию изреактора, адаптивен к работе с низкоконцентрированными сточными водами,более стабильный видовой состав, увеличенные концентрации биомассы[5,7,38,70,74].При этом биопленки могут переносить повышение массовой органическойнагрузки, воздействия токсинов за счет защиты биоценоза матриксом биопленки.Выстраивание многоуровневых трофных цепочек и сложная структура биопленкипозволяет обеспечить более глубокое окисление органических соединений,подавить влияние факторов внешней среды, обеспечить стабильную работусооружений [49].14Процессы окисления, проходящие в контактном биореакторе, аналогичныпроцессам естественной биологической очистки (поля орошения и поляфильтрации),контактногонозначительнобиореактораинтенсифицированы.определяетсяплощадьюПроизводительностьповерхности,занятойбиопленкой, и возможностью свободного доступа кислорода к ней.
Увеличениеактивной удельной поверхности приводит улучшенному доступу кислорода иповышению окислительной мощности. Скорость деструкции трудно-окисляемыхорганических соединений в биофильтрах может превышать аналогичныепараметры работы аэротенков [16]. Биопленка может быть сформирована как нанеподвижном, так и на подвижном носителе [18,46,58,76,78,99,118,119].При этом реализация технологических схем с биозагрузкой позволяетприменять ее как на уже существующих сооружениях, так и на вновь строящихся.Возможно комбинирование биомасс при монтаже биозагруки в аэротенки, втаком случае формируется два вида биоценоза: свободно плавающий илаэротенка и прикрепленная биомасса, сформировавшаяся на биозагрузке.
В такихсхемахможнорегулироватьсоотношение«ил/биопленка»,чтодаетдополнительный технологический инструмент для повышения эффективностиочисти хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод.Типы контактных биореакторов [6,11,14,65,70,74,79,96] с прикрепленнымбиоценозом приведены на рисунке 1.1.15Рисунок 1.1 – Классификация контактных биореакторов по типу аэрации исвойствам носителей прикрепленной биомассы1.1.1. Контактные реакторы с незатопленной загрузкойК реакторам данного типа относят следующие реакторы:1. С естественной аэрацией:• капельные биофильтры,• биофильтры-стабилизаторы,• башенные биофильтры;2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
