Исследование биохимической очистки сточных вод на базе флокуляционной модели

Конончук, Ростислав Михайлович

Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Исследование биохимической очистки сточных вод на базе флокуляционной модели
ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Исследование биохимической очистки сточных вод на базе флокуляционной модели"

На правах рукописи

РГВ од

* 8 ЛЕК ш

Конончукг Ростислав Михайлович

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА БАЗЕ ФЛОКУЛЯЦИОННОЙ МОДЕЛИ

1.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Казань - 2000

Работа выполнена на кафедре инженерной кибернетики Казанского энергетического института и и Казанском ■государственном технологическом университете

Научные руководители доктор технических наук,

профессор Шарнфуллин В. Н.

кандидат технических наук, доцент Зиятдинов НИ.

Официальные оппоненты

доктор химических наук, профессор Дьяконов Г.С.

кандидат технических паук, Мухачев С. Г.

Ведущая организация ОАО Научно-исследоиатсльскип

институт нефтепромысловой

химии, г. Казань

•Защита состоится " 28 " июня 2000 г. в 16 часов на 'заседании диссертационного совета Д 063.37.05 в Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, г. Казань, ул. К.Маркса, 68 (корпус "Л", зал заседаний ученого совета).

С диссертацией можно ознакомиться и библиотеке технологического университета.

Автореферат разослан "<М " _________2000 г.

Учёный секретарь диссертационного сойота.

Кандидат технических наук, ДОЦент/^^щ^Л. С. Сироткин

ИП.104 .411-1 , о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важное место среди существующих методов очистки сточных вод занимает биохимическая очистка. Для интенсификации процесса биохимической очистки воды могут быть использованы различные подходы. Эффективность исследования в данной области можно значительно повысить, применяя методы математического моделирования. Традиционно моделирование и проектирование биоочистки проводится на базе моделей, не учитывающих флокулы активного ила. В ряде исследований при разработке математических моделей рассматривались процессы, происходящие при наличии флокул активного ила. Это работы Кафарова, Винарова, Вавилина, Васильева. Однако в них активный ил рассматривался как квазитвёрдая фаза, в то время как по физико-химическим свойствам ил можно отнести ко второй жидкой фазе. Кроме того, в них рассматривались не все процессы, происходящие в отдельно взятой флокуле. Не определена также взаимосвязь между концентрациями загрязнений в сточной воде и флокуле. Используя модели, приведенные в этих работах, нельзя определить некоторые важные параметры процесса: оптимальную концентрацию активного ила в аэротенке, оптимальные размеры флокул, оптимальную концентрацию кислорода в жидкости, а также оценить количество загрязнений, которое попадает из системы биоочистки в водные ресурсы с активным илом.

Это затрудняет использование их для более точного расчёта аппаратов и моделирования системы биоочистки. Поэтому в настоящей работе проводились исследования по учёту влияния флокул на базе разработанной модели кинетики биоочистки.

Диссертационная работа выполнена в рамках НИОКР "Химия и химическая технология" республики Татарстан (1996-97 г.г.).

Цель работы. Основная цель работы - исследование свойств системы биоочистки, непосредственно связанных с флокулами активного ила, таких как, оптимальный размер флокул активного ила и концентрация растворённого кислорода в сточной воде. Для этой цели необходимо построить модель кинетики биоочистки, с учётом процессов, протекающих во флокулах активного ила и смоделировать

систему биоочистки, включающую аэротснк, вторичный отстойник, регенератор.

Научная новизна. 1. Построена флокуляционная модель кинетики биоочистки, учитывающая перенос вещества во флокулы активного ила, протекание процесса, биоокислсния в них, а также изменение активности микроорганизмов. Проведена идентификация параметров модели по результатам кинетического эксперимента.

2. Установлена равновесная зависимость между концентрациями загрязнений в сточной воде и во флокулах активного ила.

3. Предложена модифицированная модель вторичного отстойника с учетом гибели микроорганизмов и зависимости содержания активного ила в осветленном стоке от размера флокул.

4. На базе флокуляционной модели построена модель системы биохимической очистки сточных вод, включающей аэротснк, вторичный отстойник, регенератор.

Практическая значимость работы

1. Установлена зависимость содержания взвешенных веществ в осветленном стокс от размера флокул.

2. Получена зависимость суммарных загрязнений, выносимых с очищенной сточной водой (загрязнения в сточной воде и во флокулах) от размеров флокул активного ила.

3. Определены размер флокул, концентрация кислорода в жидкости, концентрация активного ила в аэротснкс, обеспечивающие минимальную сумму платежей ОАО "Казаньоргсинтез" в экофонд республики Татарстан за сброс загрязняющих веществ в водные рссурЬы.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы были доложены на Региональной научно-практической конференции "Промышленная экология и проблемы безопасного будущего" (г. Бавлы, 1997); на Республиканской научной конференции "Проблемы энергетики" (г. Казань, 1998); на 12 Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" (ММТГ-12, г. Новгород, 1999); на V- ой Международной научной конференции "Методы кибернетики химико-тсхнологичсских процессов" (КХТП-У-99 г. Казань, 1999).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения и пяти глав, выводов и библиографического указателя (141 наименований источников). Работа изложена на 117 страницах, содержит 15 таблиц, 23 рисунка.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования служили очистные сооружения ОАО "Казаньоргсинтез", как пилотные (экспериментальные) установки, так и промышленные аппараты.

Анализ проб проводили с использованием хроматографии, фотоколориметрии, комплсксометрического и кислотно-основного титрования.

Для программирования разработанных моделей использовали язык программирования - Fortran-77. Для расчетов аппаратов и системы биохимической очистки сточных вод применяли программный комплекс расчета и оптимизации химико-технологических систем, разработанный в центре "Системотехника" КГТУ.

Содержание работы

В первой главе дан обзор литературы по существующим моделям кинетики биохимической очистки сточных вод, а также моделям систем биоочистки. Наиболее подробно рассмотрены известные флокуляционные модели, процессы образования и распада флокул, указаны их недочеты и намечены основные задачи диссертационной работы.

Модель кинетики биоочистки во флокуле

Вторая глава посвящена разработке флокуляциониой модели кинетики биоокисления.

В работе было принято, что активный ил - это жизнеспособные микроорганизмы, образующие флокулы. Загрязнитель и продукты автолиза могут находиться как во флокулах, так и в сточной воде. Общая концентрация загрязнителя складывается из концентрации в сточной воде и концентрации во флокулах. Это справедливо и для продуктов автолиза.

Взаимосвязь между концентрациями активного ила, продуктов автолиза, субстрата в сточной воде и во флокуле представлена следующими уравнениями

X* = X ф • V,j, • n , (1)

Soc.u = Бж + Бф • • п , (2)

^ос.щ - • V,|, • n + Уж, (3)

где S^,,,, - общая концентрация загрязнителя, мг/дм3; -

концентрация загрязнителя в сточной воде, мг/дм3; Бф - концентрация загрязнителя во флокулах активного ила, мг/дм3; Уф - объем флокулы, дм'; л - число флокул в единице объема жидкости, 1/дм\ УоГ)11| - общая концентрация продуктов автолиза, мг/дм3; Yx - концентрация продуктов автолиза в сточной воде, мг/дм5; Уф - концентрация продуктов автолиза во флокулах, мг/дм1, Х- концентрация активного ила в сточной воде, мг/дм3; Хф - плотность сухого вещества во флокулс активного ила, мг/дм3; Хф =226000 мг/дм3.

Далее рассмотрена кинетика биоочистки во флокулс. Принято, что в процессе роста микроорганизмов, концентрация активного ила внутри флокулы не изменяется (Хф= const), а прирост биомассы осуществляется через увеличение числа флокул п. Для описания кинетики роста микроорганизмов и окисления органического субстрата принята модель Герберта, учитывающая гибель микроорганизмов rIY

— = <ц-к,)-Х, (4)

(5)

где as - стсхиометрический коэффициент; И - удельная скорость роста, 1/ч.

Биохимическая очистка - это сложный процесс, включающий не только очистку стоков, но и восстановлен ис активности микроорганизмов. Изменение активности микроорганизмов в системе биоочистки можно учесть через процессы гибели, автолиза микроорганизмов и окисления автолизата. На основании этого, уравнения кинетики биоочистки должны содержать не только уравнения роста микроорганизмов и окисления субстратов, но и уравнения образования и окисления продуктов автолиза

rlY

~^ = к,-Хф-к2.Хф-Уф , (6)

где к, - константа скорости образования продуктов автолиза, 1/ч; к2 - константа скорости окисления продуктов автолиза, дм3 / (мг ч).

Удельная скорость роста М- выражается как сспарабельная функция основных факторов, влияющих на кинетику, п число которых входят концентрации субстрата , растворенного кислорода Сф и

продуктов автолиза Уф:

^ = (7)

где jim - максимальная удельная скорость роста биомассы, 1/ч;

Субстратная составляющая удельной скорости роста í i (S ф) выражалась формулой Моно

® , (8) Ks ^^Ф

где ks - константа насыщения по субстрату, мг/дм3.

Влияние концентрации растворенного кислорода ^(^ф) учитывалось также формулой Моно

^(Сф)= Ф (9)

кс "^^Ф

где к с - константа насыщения по кислороду, мг/дм3; Сф-концентрация кислорода во флокулс, мг/дм3.

Продукты автолиза, как известно, оказывают ингибирующее воздействие на кинетику ферментации. Это влияние учитывалось как и в модели Иерусалимского соотношением

<|0>

где d - константа ингибирования, дм3/мг.

Флокуляционная модель биоочистки н регенерации

В работе принята гипотеза о перераспределении концентраций загрязнений между сточной водой и флокулами активного ила, вследствие разности их физико-химических свойств. Это явление предложено рассматривать как процесс экстракции.

Далее рассмотрена модель кинетики биоочистки и регенерации в сточной воде с учетом массоперсноса и процессов во флокулах активного ила.

Изменение концентрации загрязнителя и продуктов автолиза в сточной воде и во флокулах активного ила, можно выразить следующей системой уравнений

сЦ

:-Кф -Г-(8Ж -5Ж)

сН

с1У„

С* \

Ьж)'Х

(П)

Б,,, / К

dY.

= к, • Хф - к2 ■ Хф • Уф - Кф • Г • (У15) -

х_

- Кф • Г • (Уф - Уф) <11 X

,(12)

— Уж • ку

где - равновесная концентрация загрязнителя в сточной воде, мг/дм3; У,*, - равновесная концентрация продуктов автолиза во флокулах, мг/дм3; К - константа распределения загрязнителя в системе сточная вода - флокулы; Ку - константа распределения продуктов автолиза в системе сточная вода - флокулы; Кф-коэффициент массоотдачи в системе сточная вода - флокулы, м/час; Г - удельная поверхность флокул, 1/м;

Равновесная зависимость между концентрациями загрязнений в сточкой воде и во флокуле была экспериментально проверена для

фенола и для обобщённой концентрации загрязнений сточной воды АО "Казаньоргсинтез", выраженной в ХПК. Методика эксперимента заключалась в следующем: в коническую колбу ёмкостью 1 л помещали 1 л воды с активным илом, взятой на выходе из регенератора (Х = 3,5 г/л). В такую же колбу помещали 1 л дистиллированной воды. В обе колбы добавляли равные количества фенола (от 1 до 10мг) или сточной воды, через 10 мин фильтровали и определяли концентрацию загрязнителя на фотоэлектроколориметре.

Общая концентрация загрязнителя равна его концентрации в дистиллированной воде. Из уравнений (1) - (2) можно найти концентрацию загрязнений во флокуле.

Результаты экспериментов обработаны методом наименьших квадратов в форме линейной зависимости (рис. 1, 2). Получено значение коэффициента распределения для фенола К «64,5 и для обобщённой концентрации загрязнений сточной воды К =36,25, что говорит о значительном перераспределении компонентов между сточной водой и флокулами активного ила.

ХПК». нг/дм1

25000 20000" 15000 10000 6000

ь.ш/т'

¿00 400 600 800 1000 иг,д"

Рис. 1. Распределение концентраций фенола в сточной воде и во флокуле активного ила

Рис. 2. Распределение концентраций ХПК в сточной воде и во флокуле активного ила

Для идентификации и проверки адекватности флокуляционной модели кинетики биоочистки был проведён эксперимент на сточной воде ОАО "Казаньоргсинтез". Эксперимент проводился в аппарате

барботажного типа, объёмом 6 л. В "аэротенк" заливали 2л активного ила и 4л сточной воды и подавали воздух. Через определенные промежутки времени проводились отборы проб для анализа покомпонентного состава и обобщенной концентрации, выраженной в ХПК. Полученные экспериментальные данные по ХПК (рис. 3). использованы для идентификации констант, которые приведены в таблице 1.

Таблица 1

Кинетические параметры модели _

к, к2 а «8 Ит

0.0002 0.0000015 0.001 503 1.1 0.04

С учётом этих констант проведено моделирование кинетики и получены расчётные кинетические кривые в сточной воде и во флокулах (рис. 3, 4).

ХПКж. , мгОг/Дм

Рис.3. Расчётная и экспериментальная кинетические кривые по ХПК в сточной воде с учётом флокул

ХПК«,. мгОг/Дм3

Рис. 4. Расчётная кинетическая кривая по ХПК во флокуле

Учёт флокул в процессах массопередачи и потребления кислорода в зоне аппарата с идеальным смешением потоков проводился с помощью следующей системы уравнений

а) уравнение материального баланса по кислороду в газовой фазе

о • рг • (20 - г,)=Кьа • (С* ~СУ) ■ Ур . 1СГ3 ,(13)

б) уравнение материального баланса по растворенному кислороду

Кьа-(С*-Су) = Кг£.(Су-Сп), (14)

в) уравнение диффузии во флокуле с учетом потребления кислорода клетками

(15)

дг т дг и

(1С

(при граничных условиях: г = Я: Сф = Сп ; г = 0 : —— = 0 )

<3г

где С*- равновесная концентрация кислорода в сточной воде, мг/дм3; Су — концентрация кислорода в объеме жидкости, мг/дм3; в-расход газа, м3/час; Кьа - коэффициент массопередачи в системе газ -жидкость, 1/ч; мольная доля кислорода на входе воздуха в аппарат; Ъх - мольная доля кислорода на выходе воздуха из аппарата; Ур- объём аппарата, м3; рг- плотность газа, кг/м3;Сп- концентрация кислорода на поверхности флокулы, мг/дм3; Сф- концентрация кислорода во флокуле, мг/дм3; Кг- коэффициент массоотдачи в системе сточная вода - флокулы, м/час; Г - удельная поверхность флокул, 1/м; О - коэффициент диффузии кислорода во флокуле, м2/час.

Моделирование аппаратов и системы биоочистки на базе флокуляционной модели

Для математического описания гидродинамической структуры потока в аэротенке канального типа проведён эксперимент с использованием индикаторного метода. В результате обработки кривой отклика на импульсное возмущение по концентрации индикатора установлено, что моделью структуры потока в аппарате является ячеечная модель с обратными потоками и застойными зонами.

В 3-ей главе на основании установленных гидродинамических особенностей, построены математические модели аэротенка и регенератора, с учетом флокуляционной модели кинетики.

4-ая глава посвящена построению модели вторичного отстойника. Для моделирования вторичного отстойника использован метод Дика. Суть метода заключается в том, чт;о суммарный поток активного ила, направленный ко дну отстойника, складывается из нисходящего потока придонных слоев и потока, возникающего в результате .осаждения частиц под действием силы тяжести.

Модель позволяет установить взаимосвязь между площадью поперечного сечения вторичного отстойника и концентрацией возвратного ила и дополнена уравнениями, учитывающими процессы изменения активности микроорганизмов и зависимость концентрации активного ила в осветленном стоке от нагрузки на отстойник.

"Ху-сь-1)"

ду=А-и0(ь-1).

(16)

х^-ь

0У • ¥Оу = 0ВХ . ¥Овх + К, • Ху • УО - <}вых • ¥Овых, (17)

Чог =4,5-у.Н0'8 /(ОД.;.Хвх)0'15-0'001^ ,(18)

где Хвых - концентрация активного ила в осветлённом стоке,

мг/дм3; Н - глубина проточной части вторичного отстойника, м; V -коэффициент для вторичного отстойника (для радиального равен 0,4), I - иловый индекс, смЗ/г; qOI - нагрузка на вторичный отстойник, мЗ/(м2 ч); УОвх, УОвых, УОу - общая концентрация продуктов автолиза во входном, выходном и уплотнённом потоке отстойника, мг/дм"; К, - константа гибели микроорганизмов, 1/ч; УО - объём отстойника, мЗ; С!вх, <3ВЬ1Х, 0У - расходы сточной воды во входном, выходном и уплотнённом потоках отстойника, мЗ/ч; Хвх, Хвых, Ху - концентрации активного ила во входном, выходном и уплотнённом потоках отстойника, мг/дм3.

X ом V

340

Экспериментально установлено, что начальная скорость осаждения

флокул активного ила и „и иловым индекс Л зависят от

I 11(1. МЛ: 6

300

2?0

0.8

0.2 0.4 0.6

Рис. 5. Зависимость начальной скорости осаждения флокул активного ила и илового индекса от размера флокул

размеров флокул (рис. 5).

В' 5-ой главе разработанные математические модели аппаратов системы биохимической очистки сточных вод использованы для моделирования системы биоочистки.

По результатам работы промышленного объекта была проведена повторная идентификация математических моделей аппаратов. Результаты идентификации аппаратов приведены в таблицах 2, 3.

Таблица 2

Кинетические параметры модели для системы биохимической очистки сточных вод

к, к2 а аК

аэротенк 0.0047 0.0000015 0.001 503 1.1 0.042

регенератор 0.0002 0.0000015 0.001 543 1.2 0.01

Таблица 3

Константы вторичного отстойника_

к, ь ио

Вторичный отстойник 0,016 6,53 1,75

В результате моделирования системы биоочистки, получены профили концентраций субстрата, биомассы активного ила и продуктов автолиза, по времени пребывания в системе биоочистки при сосредоточенной подаче сточной воды п аэротенк (рис. 6).

м.-ог/дм3

еэропнк

«тор. отстойник

Х.г/дм3 р»г»шратор ,_^

200

ПО

100

Рис. 6. Изменение концентрации активного ила X, иродукто» аптолнза У и загризмсиий Б но цремеин пребывании потока I в системе

В соответствии с результатами моделирования в системе происходят следующие процессы:

1) Концентрация активного ила снижается в начале аэротенка за счёт разбавления сточной водой. Затем она увеличивается сначала в результате роста биомассы (в аэротенке), а потом за счет сгущения в потоке возвратного ила из вторичного отстойника. В регенераторе прирост биомассы происходит слабо;

2) Концентрация субстрата резко увеличивается в начале аэротенка, в результате сосредоточенной подачи сточной воды, затем падает последовательно в аэротенке и регенераторе. Во вторичном отстойнике процесса очистки не происходит;

3) Концентрация продуктов автолиза сначала снижается в аэротенке за счёт разбавления сточной водой, затем постепенно увеличивается по всей длине аппарата и достигает пика в потоке уплотненного ила из вторичного отстойника, в результате интенсивной гибели микроорганизмов в нём. В регенераторе происходит восстановление активности биомассы, связанное с доокислснием загрязнений и окислением продуктов автолиза.

Построенная модель позволяет анализировать состояние системы в любой точке системы, что в дальнейшем позволит регулировать основные параметры регенерации.

Скорость окисления субстрата зависит от размеров флокул. С уменьшением размеров флокул происходит увеличение коэффициента массопередачи кислорода во флокулу, и концентрация кислорода во флокулс увеличивается. Это обеспечивает нормальное протекание

жизнедеятельности микроорганизмов. Зависимость концентрации кислорода в сточной воде и во флокулах активного ила от размеров флокул приведена на рис. 7.

Низкая концентрация кислорода во флокулах активного ила приводит к лимитированию скорости роста микроорганизмов, и степень очистки в системе биохимической очистки сточных вод снижается. Высокая степень очистки достигается при малых размерах флокул. Однако флокулы малых размеров уносятся из вторичного отстойника в виде взвешенных веществ, что в конечном итоге приводит к загрязнению водоёмов. И хотя концентрация взвешенных веществ в очищенном стоке не очень велика, превышение сё выше ПДК (15 мг/л) недопустимо. Это обусловлено также тем, что в связи со сложным рельефом дна водоёмов, флокулы активного ила способны накапливаться на некоторых участках, вызывая очаги поражения остаточными загрязнениями, содержащимися во флокулах активного ила в виде трудноокисляемых соединений и тяжелых металлов.

Разработанная флокуляционная модель позволяет определять концентрацию загрязнителя как в сточной воде, так и во флокулах активного ила, а также определять количество загрязнений, которое попадает вместе с активным илом из вторичных отстойников в

•\<д»-гут»

Рис.7. Зависимость концентрации кислорода и жидкости н по флокулс активного ила от размена Флокул

ХПК* ХПКж. мг02ЛмЗмгОДаЛ

600С

«00

3000

2000

1000

мг/амз Р.гхпкл

600

«в

300

200

100

о 0.2 0.4 ОЛ 0,8 I dg-MM

Рис. 8. Заш1Снмоси> качества очистки н содержании 51КТШШОГО ила » осветлённой поде от размера флокул

водоёмы. Влияние размера флокул на концентрацию активного ила, в виде взвешенных веществ, и основные расчётные

параметры для очищенного стока на выходе из вторичного отстойника показано на рис. 8.

Из графиков следует, что с увеличением размера флокул снижается количество активного ила, выносимого из вторичных отстойников, однако при этом увеличивается содержание загрязнений в очищенной воде и во

П. тыс.руб/год

флокулах активного ила. Определение оптимального размера флокул. при котором сумма платежей ОАО "Казаньоргеинтез" в экофонд республики Татарстан будет минимальной, было проведено по двум показателям - БПК (полное) и взвешенным веществам. Все расчеты

проведены в соответствии с нормативами Кабинета Министров республики Татарстан №814 от 10.12.1999г.

Зависимость суммы платежей от размера флокул активного ила в системе биохимической очистки сточных вод. приведена на рис. 9. Определен оптимальный размер флокул, который для данных условий оказался равным 0,7 мм. При этом

0 0.2 0.4 Г"о,8 I 12"

Рис. 9. Влияние размера флокул на сумму

НИПТСЧчЧЧ!

do, мм

размере не происходит излишнего выноса активного ила из вторичного отстойника, и будет обеспечиваться оптимальная степень очистки стоков при фиксированных затратах энергии и нагрузках на очистные сооружения.

Из графика, приведенного на рис. 7, следует, что оптимальная концентрация кислорода в сточной воде, соответствующая оптимальному размеру флокул активного ила равна 4 мг/дм\ Снижение этого значения не допустимо, так как это скажется в ухудшении качества очистки. Превышение оптимальной концентрации кислорода также не желательно, так как это связано с увеличением энергозатрат, а также может привести к разрушению флокул активного ила за счёт усиления перемешивания, что в конечном итоге приведет к выносу активного ила из вторичных отстойников.

Основные выводы и результаты

1. Процессы роста биомассы и окисления субстрата рассмотрены на уровне флокул активного ила. в которых учтены также процессы изменения активности микроорганизмов, через образование и окисление продуктов автолиза.

2. Исследовано явление перераспределения растворённых органических соединений между сточной водой и биомассой. Получена зависимость между концентрациями загрязнений в жидкости и во флокулах активного ила.

3. Построена флокуляционная модель кинетики биоочистки, учитывающая перенос вещества во флокулы активного ила и протекание процесса биоокислсния, а также изменение активности микроорганизмов. Проведена идентификация параметров модели по результатам кинетического эксперимента.

4. Предложена модифицированная модель вторичного отстойника, учитывающая гибель микроорганизмов и зависимость содержания активного ила в осветлённом стоке от размера флокул.

5. Проведено моделирование системы биохимической очистки сточных вод с учетом флокуляционной модели. Проведена идентификация модели по результатам работы промышленного объекта.

6. Полупены кривые распределения концентраций субстрата, биомассы активного ила и продуктов автолиза, в аппаратах системы биочистки.

7. Установлена зависимость содержания взвешенных веществ в осветлённом стоке от размера флокул.

8. Получена зависимость суммарных загрязнений, выносимых с очищенной сточной водой (загрязнения в сточной воде и флокулах) от размеров флокул активного ила.

9. Получена зависимость суммы платежей в экофонд республики Татарстан за сброс загрязняющих веществ в водные ресурсы от размера флокул активного ила.

10. Определены и рекомендованы оптимальные размер флокул, концентрация кислорода в жидкости, концентрация активного ила в аэротенке, при которых расходы АО "Казаньоргсинтез", связанные с компенсацией вреда, наносимого окружающей среде в результате неполной очистки сточной воды на очистных сооружениях будут минимальными.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Шарифуллин В. Н., Конончук Р. М., Зиятдинов Н. Н. Интенсификация биологической очистки стоков. / Тезисы докладов региональной научно-практической конференции "Промышленная экология и проблемы безопасного будущего", Бавлы, 1997, С. 101-102.

2. Шарифуллин В. Н., Конончук Р. М., Зиятдинов Н. Н. Оптимизация биологической очистки стоков. / Материалы докладов республиканской научной конференции "Проблемы энергетики", Казань, 1998 ч.З, С. 28-29.

3. Конончук Р. М., Шарифуллин В. Н., Зиятдинов Н. Н. Математическое моделирование биохимической очистки сточных вод от нефтепродуктов. / Материалы докладов республиканской научной конференции "Проблемы энергетики", Казань, 1998, ч.З, С. 29-30.

4. Шарифуллин В. Н., Зиятдинов Н. Н., Конончук Р. М. Иерархический анализ кислородного питания процесса биологической очистки сточных вод. / Сборник трудов Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях ММТТ-12:", т.. 2. Секции 3, 8, Новгород, 1999, С. 43-45.

5. Конончук Р. М., Шарифуллин В. Н., Зиятдинов Н. Н. Моделирование системы очистки аэротенк-вторичный отстойник-регенератор. // "Проблемы энергетики", 1999, №1-2, С. 102-105.

6. Шарифуллин В. Н., Зиятдинов Н. Н., Конончук Р. М. Моделирование кинетики роста и регенерации активного ила в процессе биоочистки сточных вод. / У-ая Международная научная конференция (КХТП-У-99) "Методы кибернетики химико-тсхнологичсских процессов", Казань, 1999, С. 156-157.

7. Шарифуллин В. Н., Зиятдинов Н. Н., Конончук Р. М. Моделирование системы аэробной биоочистки сточных вод. // "Биотехнология", 1999, №5, С. 55-60.

8. Шарифуллин В. Н., Конончук Р. М., Зиятдинов Н. Н. Флокуляционная модель кинетики биоочистки. // "Проблемы энергетики", 1999, № 11-12, С. 97-101.

ЛР № 020058 от 20.12.95. Подписано к печати 22.05.2000г. Формат 60х84\16. Бумага офсетная, усл. печат. лист. 1.0. Заказ № . Тираж 100 экз.

Типография КГЭИ 420066, Казань, Красносельская, 51.

Соискатель

Р. М. Конончук

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Конончук, Ростислав Михайлович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Существующие модели кинетики кинетики биохимической очистки сточных вод

1.2. Основные аппараты системы биохимической очистки сточных вод

1.3. Флокуляционные модели биохимической очистки

1.3.1. Механизмы образования и распада флокул

1.3.2. Процессы массопереноса в ферментационной среде

1.3.3. Сорбционная модель

1.3.4. Диффузионная модель 31 Выводы

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ФЛОКУЛЯЦИОННОЙ МОДЕЛИ БИООКИСЛЕНИЯ

2.1. Механизм процесса

2.2. Разработка модели кинетики для одной флокулы

2.3. Флокуляционная модель кинетики биоочистки и регенерации

2.4. Исследование распределения загрязнений между сточной водой и флокулами активного ила

2.5. Исследование кинетики биоокисления

2.5.1. Кинетический эксперимент

2.5.2. Идентификация флокуляционной модели

ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ АЭРОТЕНКА И РЕГЕНЕРАТОРА

3.1. Исследование гидродинамической структуры потока

3.2. Описание математических моделей аэротенка и регенератора

3.3. Описание алгоритма расчёта

ГЛАВА 4. МОДЕЛЬ ВТОРИЧНОГО ОТСТОЙНИКА

4.1. Построение модели вторичного отстойника

4.2. Исследование седиментационных характеристик активного ила

4.3. Описание алгоритма расчёта вторичного отстойника

ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ

БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

5.1. Назначение программного комплекса РОХТС

5.2. Подготовка технологической схемы БОСВ к моделированию

5.3. Идентификация моделей системы биохимической очистки сточных вод

5.4. Моделирование системы БОСВ

5.4.1. Исследование профилей концентраций субстрата, активного ила, продуктов автолиза в системе биоочистки

5.4.2. Исследование зависимости концентрации кислорода в сточной воде и во флокулах активного ила от размера флокул

5.4.3. Исследование влияния флокул на качество очистки сточных вод

5.4.4. Исследование зависимости платы в экофонд за неполную очистки стоков от размера флокул

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение Диссертация по географии, на тему "Исследование биохимической очистки сточных вод на базе флокуляционной модели"

В результате деятельности промышленного и сельскохозяйственного производства происходит загрязнение водного бассейна сточными водами. Большие расходы сбрасываемых стоков выдвигают задачу сохранения чистоты водоемов в ряд наиболее актуальных народно-хозяйственных проблем.

Проблема очистки сточных вод при современных масштабах производства является сложной научно-технической задачей, так как сточные воды содержат множество примесей, подлежащих обезвреживанию. В связи с этим, становится актуальной задача по отысканию достаточно экономичных и эффективных методов очистки сточных вод, позволяющих производить их сброс в водоемы при полном соответствии требованиям действующих санитарных норм.

Важное место среди существующих методов очистки занимает биологическая очистка, которая широко используется при обработке промышленных и бытовых стоков.

Наряду с преимуществами данный метод характеризуется нестабильностью в случае непостоянства расхода и состава очищаемых сточных вод; на качество очистки влияют такие факторы как температура поступающих стоков, наличие в них различных токсикантов и ксенобиотиков. В связи с этим возникает проблема усовершенствования биологической очистки сточных вод. При этом могут быть использованы различные подходы при решении вопроса интенсификации процесса биологической очистки воды. Экстенсивное направление требует проведения большого количества испытаний на различных уровнях масштабирования процесса водоочистки, что в целом влияет на суммарные затраты в подготовительный период и сроки внедрения предлагаемых научно-технических решений. Эффективность исследования в данной области можно значительно повысить, применяя методы математического моделирования [1].

Традиционно моделирование и проектирование биоочистки проводится на базе моделей, не учитывающих флокулы активного ила. В ряде исследований при разработке математических моделей рассматривались процессы, происходящие при наличии флокул активного ила. Это работы Кафарова, Винарова, Вавилина, Васильева. Однако в них активный ил рассматривался как квазитвёрдая фаза, в то время как по некоторым физико-химическим свойствам ил можно отнести ко второй жидкой фазе. Кроме того, в них рассматривались не все процессы, происходящие в отдельно взятой флокуле. Не определена также взаимосвязь между концентрациями загрязнений в сточной воде и флокуле. Используя модели, приведенные в этих работах, нельзя определить некоторые важные параметры процесса: оптимальную концентрацию активного ила в аэротенке, оптимальные размеры флокул, оптимальную концентрацию кислорода в жидкости, а также оценить количество загрязнений, которое попадает из системы биоочистки в водные ресурсы с активным илом.

Работа включала в себя три этапа:

1. Построение флокуляционной модели кинетики биоокисления.

2. Разработку моделей аэротенка, регенератора, вторичного отстойника с учётом флокул активного ила.

3. Моделирование и исследование системы биохимической очистки сточных вод на базе флокуляционной модели.

Заключение Диссертация по теме "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", Конончук, Ростислав Михайлович

выводы

1. Процессы роста биомассы и окисления субстрата рассмотрены на уровне флокул активного ила, в которых учтены также процессы изменения активности микроорганизмов, через образование и окисление продуктов автолиза.

2. Исследовано явление перераспределения растворённых органических соединений между сточной водой и биомассой. Получена равновесная зависимость между концентрациями загрязнений в сточной воде и во флокулах активного ила.

3. Построена флокуляционная модель кинетики биоочистки, учитывающая перенос вещества во флокулы активного ила и протекание процесса биоокисления, а также изменение активности микроорганизмов. Проведена идентификация параметров модели по результатам кинетического эксперимента.

5. Проведена идентификация модели по результатам работы промышленного объекта. Проведено моделирование системы биохимической очистки сточных вод с учётом флокуляционной модели.

6. Получены кривые распределения концентраций субстрата, биомассы активного ила и продуктов автолиза в аппаратах системы биочистки.

7. Установлена зависимость содержания взвешенных веществ в осветлённом стоке от размера флокул.

102

10. Определены и рекомендованы оптимальные размер флокул, концентрация растворённого кислорода в сточной воде, концентрация активного ила в аэротенке, при которых расходы АО "Казаньоргсинтез", связанные с компенсацией вреда, наносимого окружающей среде в результате неполной очистки сточной воды на очистных сооружениях будут минимальными.

Библиография Диссертация по географии, кандидата технических наук, Конончук, Ростислав Михайлович, Казань

1. Кафаров В.В., Винаров А.Ю., Гордеев Л.С. Моделирование и системный анализ биохимических производств. М.: Лесная промышленность, 1985. - 278 с.

2. Яковлев C.B. и др. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1979. - 320 с.

3. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств. М.: Химия, 1982. - 287 с.

4. Нормы технологического проектирования производственного водоснабжения, канализации и очистки сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности / ВНТП 25 79. - М.: Миннефтехимпром СССР, 1979. - 66 с.

5. Карелин Я. А. и др. Очистка производственных сточных вод (опыт Ново-Горьковского НПЗ). М.: - Стройиздат, 1970. - 152 с.

6. Гербер В. Я., Лукьянов В. П., Попова И. А. // Химия и технология топлив и масел, 1979. № 4. - С. 19 - 23.

7. Роговская Ц. И. Биохимический метод очистки производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1967. - 140 с.

8. Розанова Е. П. // Успехи микробиологии. М.: Наука, 1967 -вып.4.-С. 61-96.

9. Готшалк Г. Метаболизм бактерий / Пер. с англ. М.: Мир, 1982. -310 с.

10. Баснакьян И. А., Бирюков В. В., Крылов Ю. М. Математическое описание основных кинетических закономерностей процесса культивирования микроорганизмов // Итоги науки и техники. Сер. Микробиология. М.: ВИНИТИ, 1976. - № 5. - С. 5 - 75.

11. Бирюков В. В. Нетрадиционные задачи управления процессами культивирования микроорганизмов с применением ЭВМ // Теория ипрактика непрерывного культивирования микроорганизмов. М.: Наука, 1980.-С. 139 - 188.

12. Блохина И. Н., Попов В. Г., Угодчиков Г. А. Моделирование процессов культивирования микроорганизмов / ЖВХО им. Д. И. Менделеева, 1982. т. XXVII. - № 6. - С. 44-48.

13. Васильев H. Н., Амбросов В. А., Складнев А. А. Моделирование процессов микробиологического синтеза. М.: Лесная промышленность, 1975.-340 с.

14. Печуркин И. С., Терсков И. А. Анализ кинетики роста и эволюции микробных популяций. Новосибирск: Наука, 1973. - 63 с.

15. Уолтерн. Кинетика ферментативных реакций. М.: Мир, 1976. -200 с.

16. Степанова Н. В. Математические модели непрерывной культуры микроорганизмов, распределенных по возрастам и размерам // Математические модели в экологии. Горький, 1980. - С. 95 - 113.

17. Победимский Д. Г., Ахмадуллина Ф. Ю., Александровский С. А. Экологическая биотехнология. Казань, КХТИ, 1992. - 43 с.

18. Modelovanie procesu biologickeno cistenia odpadovych vods vyuzitiin aktivovanlho kalu / Derco Jan, Kralik Milan, Gubova Perla, Hutman Miroslav // Chem. Prüm. 1989. - 39, № 5. - P. 258 - 261. - Слов.

19. Quirk Thomas P., Eckenfelder W.Wesley. Active massin activated sludge analysis and design // J.Water Pollut Contr Fed. 1986. - 58, № 9. - P. 932 - 936.-Англ.

20. Первушин Ю.В., Куликов H.A. Анализ работы сооружений биоочистки с сообществом прикрепленных микроорганизмов // Биотехнология, 1990. № 4. - С. 64 - 68.

21. Алещенкова 3. М., Самонова А. С., Сёмочкина Н. Ф. Интенсификация биологической очистки сточных вод производствалавсана микроорганизмами-деструкторами, внесёнными в активный ил // Биотехнология. -1997. № 3. - С. 48 - 52.

22. Алещенкова 3. М., Самонова А. С., Сёмочкина Н. Ф. Микробная очистка сточных вод производства пластификаторов // Биотехнология.-1997. -№ 5. -С. 39-42.

23. Илялетдинов А.И., Авшева P.M. Микробиология и биотехнология очистки промышленных сточных вод. Алма-ата: Гылым, 1990. - 224 с.

24. Афанасьева А. Ф., Ловцов А. Е., Иванов А. Г. Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод индивидуальных жилых домов // Водоснабжение и санитарная техника. 1998,- № 12,- С. 10.

25. Вавилин В. А. Обобщенная модель разложения многокомпонентных загрязнений // Химия и технология воды. 1988. - № 4.-С. 361 -364.

26. Вавилин В.А. Макроуравнения биоочистки // Водные ресурсы.-1988.-№ 1.-С. 91-98.

27. Васильев В.Б., Вавилин В.А. Модель биологической очистки сложного органического вещества активным илом // Водные ресурсы. -1988.-№ 5.-С. 423 -426.

28. Kunitake Mikio, Touge Hiroyuki, Horikoshi Hideo // Aromatics. -1988. 40, № 9. - P. 273 - 276. - Яп.

29. Телитченко M. M., Шаталаев И. Ф., Волгина Т. Б. Энзимоиндикация биологической очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1993. - № 6. - С. 10.

30. Costa С., Marquez M.С. Matematical models of substrute degradation rate for activated sludge processes // Chem. and Biochem. Eng. Quart. 1994. - 8, №3,-P. Ill-117.-Англ.

31. Zur Modellierung und optimierenden Steuerung eines fed-batch Reactors zum mikrobiellen Phenolabbau in Abwassern / Brack G., Volk N., Roser m., Neuking F. // Chem. Techn. 1994. - 46, № 4. p. 186. - Нем.

32. Сорокин M. Я., Онуфриенко И. Я., Шишова С. А., Юрченко JI. И., Коптева М. А. Очистка промышленныхсточных вод от фенола // Водоснабжение и санитарная техника. 1993. - № 10. - С. 16.

33. Morgeli В., Hofer H. Die dynamische Simulation von Belebtschlammsystemen: Beispiele aus der Praxis // 7 Eur. Abwasser- und Abfallsymp. EWPCA, München, 19-22 Mai, 1987: Doc. Pt.l.-St. Augustin, 1987.-P. 155 -171.-Нем.

34. Яковлев С. В., Скирдов И. В., Швецов В. Н. Биологическая очистка производственных сточных вод. Процессы, аппараты и сооружения. М.: Стройиздат, 1985. - 208 е., ил.

35. Морозова К. М., Стонин Я. 3. Комплектные сооружения для глубокой очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. -1993. № 1. - С. 20.

36. Моделирование аэрационных сооружений для очистки сточных вод / Л. Н. Брагинский, М. А. Евилевич, В. И. Бегачев и др. Л.: Стройиздат, 1980. - 144 с.

37. Евилевич М. А., Брагинский Л. Н. Аэрационное оборудование для биологической очистки сточных вод в аэротенках. М.: ВНИИПЭИЛеспром, 1969. - 45 с.

38. Очистка производственных сточных вод в аэротенках / Я. А. Карелин, Д. Д. Жуков, В. Н. Журов и др. М.: Стройиздат, 1973. - 223 с.

39. Совершенствование методов биологической и физико-механической очистки производственных сточных вод: Сборник научных трудов / Истомина Л. П., Ушаковская Л. Н., Нетюхайло А. П., Шеренков И. А. -М.: ВНИИВОДГЕО, 1990.

40. Абдуганиев Н. К. Пневмопульсирующие аэраторы и методика их расчёта // Водоснабжение и санитарная техника. 1991. - № 11. - С. 9.

41. Очистка производственных сточных вод в аэротенках / Под ред. Я. А. Карелина, Д. Д. Жукова, В. Н. Журова, Б. Н. Репина. М.: Стройиздат, 1973. - 223 с.

42. Цыганков С.П., Коваленко В.А. Анализ процесса биохимической очистки в многоступенчатом аэротенке // Химия и технология воды. -1986,- № 1,-С. 67 -70.

43. Дядовски И. Многоступенчатый аэротенк с рассредоточенным впуском сточной воды и рециркуляцией активного ила в зонах перемешивания // Химия и технология воды. 1989. - № 11. - С. 541 -543.

44. Серпокрылов И. С., Вильсон Е. В., Колесников В. П. и др. Технология комбинированной очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника.-1995. № 9. - С. 7.

45. Паркомец А. П., Сергиенко В. И. Биологическая очистка сточных вод сахарных заводов // Лёгкая и пищевая промышленность. 1984.

46. Баженов В. И. Оборудование фирмы Flygt для биологической очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1995. -№9.-С. 26.

47. Саидаминов И. А., Бобоев Л. Г., Амраф Мухамед Ибрагим Рефаат. Моделирование очистки сточных вод в компактной установке // Водоснабжение и санитарная техника. 1993. - № 10. - С. 12.

48. McHarg W.H. A steady-state model for aerobic biological treatment. // Chem. Eng. (USA). 1993. - 100, № 12. - P. 133 - 134. - Англ.

49. Найденко В. В., Колесов Ю. Ф., Мущников М. П. Биологическая очистка трудноокисляемых соединений // Водоснабжение и санитарная техника.-1991.-№ 6.-С. 22.

50. Святенко Т. А., Скирдов И. В. Усовершенствование технологии биологической очистки сточных вод ■// Водоснабжение и санитарная техника-1991. № 4. - С. 21.

51. Разумовский Э. С. Глубокая очистка сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1991. - № 6. - С. 5.

52. Найденко В. В., Колесов Ю. Ф. Биосорбционная очистка высококонцентрированных сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1991. - № 10. - С. 27.

53. Репин Б. Н., Баженов В. И. Моделирование кислородного режима в аэротенках-вытеснителях // Водные ресурсы. 1991. -№ 1. - С. 12 - 15.

54. Буцева Jl. Н., Гандурина JI. В., Штондина В. С. Усовершенствованная технология очистки нефтесодержащих сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1997. - № б. - С. 30.

55. Демидов О. В., Скирдов И. В. Интенсификация процесса биологической очистки // Водоснабжение и санитарная техника. 1996. -№ 3. - С. 16.

56. Смирнов В. Б., Гецина Г. И. Интенсификация работы аэротенков на станциии биологической очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1995. - № 12. - С. 24.

57. Швецов В. Н., Морозова К. М., Подрезов С. В. Биохимическая очистка сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1993. - № 1.-С. 10.

58. Dynamishe Simulution von klaranlagen. Ein Hilfsmittel für den Planenden Ingenieur / Hoch K., Schuhen M., Kohne M. // Korrespond. Abwasser.- 1994. 41, № 5 - P. 760 - 762, 764, 769 - 771. - Нем., рез., англ., фр.

59. Shill Petr. Matematicky model regeneratom. // Silikaty. 1988. - 32, № 1,- P. 29 -55.-Чешек.

60. В. И. Батуров, M. Г. Лейбовский. Современные отстойники для систем водоочистки // Химическое и нефтеперерабатывающее машиностроение. 1974.

61. Скирдов И. В. Кинетика отстаивания взвешенных веществ // Водоснабжение и санитарная техника. 1993. - № 6. - С. 4.

62. Технологический расчет современных сооружений биологической очистки сточных вод / C.B. Яковлев, В.Н. Швецов, И.В. Скирдов, A.A. Бондарев//Водоснабжение и санитарная техника. 1994. - № 2. - С. 2-5.

63. Ковалева Н.Г., Ковалев В.Г. Биохимическая очистка сточных вод предприятий химической промышленности. М.: Химия, 1987. - 160 с.

64. Вавилин В.А., Васильев В.Б. Математическое моделирование процессов биологической очистки сточных вод активным илом. М.: Наука, 1979.- 118 с.

65. Dupont R., Henze M. Modelling of the secondary clarifier combined with the activated sludge model № 1 // Water Sei. and Teclmol. 1992. - 25, №6.-p. 285 -300. -Англ.

66. Härtel L., Popel H.L. A dinamic secondary, cbarificr model including processes of sludge thickening // Water Sei. and Technol. 1992. - 25, № 6. -P. 267 -284.-Англ.

67. Саидаминов И. А., Усмонов К. И. Биотермическое обеззараживание осадков сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1993. -№ 10. - С. 12

68. Саидаминов И. А., Липатов В. А. Интенсификация биотермического обеззараживания осадков сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1992. - № 4. - С. 21.

69. Rodrigez M.G., Bencomo S.D. Sedimentation of activated Sludge // J. Environ. Sci. and Health. A. 1994. - 29, № 5. - P. 899 - 907. - Англ.

70. Kuznik Jersy. Model matematycszny wlaciwoski statycznych i dynamicznych biologicznej oczyszczalni sciecow // Arch. ochr. srodow. 1988. -№ 1-2. -P. 21 -37. -Пол.

71. Jenkins David. Towards a comprehensive model of activated sludge bulking and foaming // Water Sci. and Technol. 1992. - 25, № 6. - P. 215 -230. - Англ.

72. Seckler Ferreira Filho Sidney. Dimensionamento de decantadores secundarios de sistemas de lodos ativados: lima aborgadem computacional // Rev DAE. 1993. - 53, № 171.-P. 1 -8.-Порт.

73. Вавилин В. А., Васильев В. Б., Рытов С. В. Моделирование деструкции органического вещества сообществом микроорганизмов. М.: Наука, 1993.-208 с.

74. Вавилин В. А. Нелинейные модели биологической очистки и процессов самоочищения в реках М.: Наука, 1983.

75. Богомол Г. М. Некоторые особенности эксплуатации сооружений биологической очистки сточных вод// Бумажная промышленность.- 1966. -№11.

76. Pipes W. О. Types of activated sludge which separate poorly // WPGF 1969.-41, №5.

77. Argaman Y., Kaufman W. I. Turbulence and flocculation // J. Sanit. Eng. Div. ASCE. 1970. - 96, № 2.

78. Delichatsios M. A., Probstein R. F. Scaling laws for coagulation and sedimentation // WPCF.- 1975. 47, № 5.

79. Parker D. C., Kaufman W. I., Jenkins D. Physical conditioning of activated sludge floe // WPCF.- 1971.- 43, № 9.

80. Parker D. С., Kaufman W. I., Jenkins D. Floe breakup in turbulent flocculation processes // J. Sanit. Eng. Div. ASCE. 1972. - 98, № 1.

81. Bush P. L., Stumm W. Chemical interactions in aggregation of bacteria bioflocculation in waste treatment // Environmental Science and Technology. -1968.-2, № 1.

82. Бейли Дж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии: Пер. с англ. в 2-х частях. Ч. 1. М.: Мир, 1989. - 692 с.

83. Найденко В. В., Кулакова А. П., Шеренков И.А. Оптимизация процессов очистки природных и сточных вод. М.: Стройиздат, 1984. -165 с.

84. Linek V. Measurement of aeration Capicity of Fermenters. Adv. in Microbiol. Eng. - 1973,- № 4, P. 429 - 453.

85. Аваев А. А., Блинов A. E., Янковский А. А. Математическая модель потребления кислорода при очистке жидкости в объёмах заданной геометрии // Химия и технология воды. 1989. - № 8. - С. 684 - 687.

86. Parker D. С., Merill М. С. Oxygen and air activated sludge: another view// WPCF.- 1976.-48, № 11.

87. Kalinske A. A. Comparison of air and oxygen activated sludge systems // WPCF.- 1976.-48, №11.

88. Chapman T. D., Matsch L. C., Zander E. M. Effect of high dissolved oxygen concentration in activated sludge systems // WPCF. 1976. - 48, № 11.

89. Вавилин В. А., Васильев В. Б. Математическая модель процесса биологической очистки на хлопьях активного ила // ДАН СССР. 1977. -233, №5.

90. Busby J. В., Andrews J. Е. Dynamic modelling and control strategies for activated sludge process // WPCF. 1975. - 47, № 5.

91. Baillod R. С., Boyle W. C. Mass transfer limitation in substrate removal // J. Sanit. Eng. Div. ASCE . 1970. - 96, № 4.

92. Bennet C. F., Kempe L. L. Oxygen transfer mechanism in the gluconic acid fermentation by pseudomonas ovalis // Biotech. Bioeng. 1964. - 6, № 3.

93. Mueller J. A., Voelkel K. G., Boyle W. C. Nominal floe diameter related to oxygen transfer // J. Sanit. Eng. Div. ASCE. 1966. - 92, № 2.

94. Бирюков В. В., Штоффер JI. Д. Влияние перемешивания на распределение питательных веществ и метаболитов в суспензии микроорганизмов при их культивировании // Прикладная биохимия и микробиология. 1971. - 7,№1.

95. Grady С. P., Roper R. Е. A model for the bio-oxidation process which incorporates the viability consept // Water Research. 1974. - 8, № 7.

96. Шарифуллин В. H., Конончук Р. М., Зиятдинов Н. Н. Флокуляционная модель кинетики биоочистки //Проблемы энергетики. -1999.-№Ц-12, С. 97-101.

97. Шарифуллин В. Н., Зиятдинов Н. Н., Конончук Р. М. Моделирование системы аэробной биоочистки сточных вод // Биотехнология. 1999. -№5- С. 55 - 60.

98. Шарифуллин В. Н., Зиятдинов Н. Н., Борисевич Т. В., Валеев Н.Н. Моделирование и оптимизация биоочистки сточных вод // Тезисы докладов межрегиональной научно-практической конференции "Пищевая промышленность ". Казань, 1996. - С. 101.

99. Шарифуллин В. Н., Зиятдинов Н. Н., Валеев H.H., Борисевич Т. В. Моделирование системы биоочистки сточных вод // Тезисы докладов международной конференции "Математические методы в химии и химической технологии ММХ-10". -Тула, 1996. С. 128.

100. Кафаров В.В., Гордеев Л.С., Винаров А.Ю. Моделирование биохимических реакторов. М.: Лесная промышленность, 1979. - 341 с.

101. Изучение процесса массопередачи по кислороду в различных условиях турбулизации среды / Селга С. Э., Краузе И. Я., Виестур У. Э. и др. // Управляемый микробный синтез. Рига, 1973. - С. 25 - 36.

102. Гельфонд А. С., Ахмадуллина Ф. Ю. Рекуперация вторичных материалов промышленности. Сточные воды. Анализ: Методические указания к лабораторным работам. Казань, Изд - во КХТИ, 1987. - 35 с.

103. Гиндин Л. М. Экстракционные процессы и их применение М.: Наука, 1984, 192 с.

104. Основы жидкостной экстракции / В. В. Сергиевский, А. В. Очкин, Г. А. Ягодин и др. / Под ред. Г. А. Ягодина. М.: Химия, 1981. -399 с.

105. Фомин В. В. Кинетика экстракции. М.: Атомиздат, 1978 г. -120 с.

106. Программный комплекс расчета и оптимизации химико-технологических систем: Учеб. пособие / Н. Н. Зиятдинов, В. М. Емельянов, Т. Г. Назарова, Т. И. Морозова, Т. В. Борисевич. Казан, гос. технол. ун-т. Казань, Изд - во КХТИ, 1996. - 64 с.

107. Гидродинамика и конвективный теплообмен в теплообменниках // Материалы международной школы-семинара. Вильнюс, сентябрь 1981г. / Редколлегия: А. А. Жукаускос, В. А. Бородуля. Минск: НТМО, 1981. -147 с.

108. Гидродинамика и массопередача в массообменных аппаратах / МХТИ 90. - . М.: Изд - во МХТИ, 1976. - 159 с.

109. Гидродинамика и оптимальное проектирование транспортных средств: Межвузовский сборник научных трудов / Под ред. А. И. Панченкова- Горький: ГПИ, 1985. 166 с.

110. Гидродинамика и процессы переноса в биореакторах: Сборник научных трудов / Под. ред. Р. С. Горелина. Новосибирск: ИТФ, 1989 -191 с.

111. Гидродинамика и процессы тепломассобмена // АНСССР, 1989. -116 с.

112. Гидродинамика и теплообмен в однофазных и двухфазных потоках: Сборник научных трудов / Редкол.:Е. В. Аметистов (гл. ред.) и др.-М.: МЭИ, 1987.-173 с.

113. Гидродинамика и теплообмен в химической технологии: Межвузовский сборник научных трудов / Под ред. В. И. Янкова. Тверь: ТвеПИ, 1991.- 136 с.

114. Гидродинамические и тепломассообменные процессы в химическом аппарате: Сборник статей / Под ред. к.т.н. В. В. Консетова и к.х.н. Н. С. Павлушенко. JL: Машиностроение, 1967. - 108 с.

115. Математическое моделирование гидродинамических процессов загрязнения атмосферы: Сборник научных трудов / АНСССР, сибирское отделение, ВЦ; Под редакцией В. В. Пененко. Новосибирск: ВЦ СОАНСССР, 1988.- 87 с.

116. Математическое моделирование сложных биологических систем. Материалы X всесоюзной школы // Современные проблемы биосферы: Отв. редактор А. М. Молчанов. М.: Наука, 1988. - 143, 2. с.

117. Математическое моделирование химических производств / К. Кроу, А. Гамилец, Т. Хоффман. жур.: Перевод с англ. Э. П. Зимина и др. /Под редакцией проф. Г. М. Островкого. М.: Мир, 1973. - 391 с.

118. Кафаров В. В., Глебов М. Б. Математическое моделирование химических производств: Учебное пособие для вузов М.: Высшая школа, 1991.-400 с.

119. Химико-технологические процессы. Теория и эксперимент. Учебник для вузов / Ю. А. Комиссаров, М. Б. Глебов, JT. С. Гордеев, Д. П. Вент. М.: Химия, 1998. -360 с.

120. Методы анализа и очистки природных и сточных вод-Кишинёв: Штиница, 1985. 144 с.

121. Методы анализа объектов окружающей среды: Сборник научных трудов / АН СССР, Сибирское отделение, Институт катализа; Ответственный редактор В. В. Малахов. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1988. - 141, 2. с.

122. Методы анализа природных и сточных вод // Материалы всесоюзного совещания, 29 октября 1 ноября 1973 г. : Ответственный редактор проф. Сенявин. - М.: Наука, 1977 г. - 258 с.

123. Поляков Ю. Н. , Улахович Н. А. Практическое руководство по электрохимическим методам анализа. Казань : ХКТИ, 1980. - 75 с.

124. Кондуктометрический метод анализа. Руководство к лабораторным работам. Казань: КХТИ, 1981. -18 с.

125. Худякова Т. А., Крешков А. Г. Кондуктометрический метод анализа: Учебное пособие для химических и химико-гехнологичесикхспециальностей ВУЗов / Под редакцией профессора Крешкова. М.: Высшая школа, 1975. 207 с.

126. У. Ф. Пиккеринг. Современная аналитическая химия. / У. Ф. Пикеринг: Перевод с английского к.х.н. Б. Я. Стивакова, к.т.н. Г. И. Рашендипа. М.: Химия, 1977. - 559 с.

127. Руководство по аналитической химии / Перевод с немецкого к.х.н. В. В. Кузнецова, к.х.н. JI. Б. Кузнецовой: Под редакцией заслуженного деятеля науки и техники РСФСР проф. Ю. П. Клячко. М.: Мир, 1975.-462 с.

128. Основы аналитической химии / Перевод с английского Е. Н. Дороховой, Г. В. Прохоровой: Под редакцией Ю. А. Золотова. М.: Мир, 1979. -480 с.

129. Б. И. Анваер, Ю. С. Другов. Газовая хроматография неорганических веществ. М.: Химия , 1976. - 235 с.

130. Берёзкин В. Г. , Бочков А. Я. Количественная тонкослойная хроматография; инструментальные методы. М.: Наука, 1980. - 183 с.

131. Беляковская Т. А., Большова Г. А. Хроматографический анализ неорганических веществ: Практическое руководство к лабораторным работам / Ответственный редактор академик И. П. Ашемарин. М.: Издательство Московского университета, 1970. - 141 с.

132. Лаптева Т. В. Структурно-параметрическая оптимизация гибкой технологической схемы биологической очистки сточных вод. Дисс. .канд. техн. наук, Казань, 2000.

133. Кафаров В. В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1979.-440 с.

134. Dick R. I., Ewing В. В. Evaluation of activated sludge thickening theories// J. Samt. Eng. Div. ASCE- 1967/- 93, № 1.117

135. Dick R. I. Role of activated sludge final settling tanks // J. Sanit. Eng. Div. ASCE. 1970,- 96, № 2.

136. Вавилин В. А. Время оборота биомассы и деструкция органического вещества в системах биологической очистки. М.: Наука, 1976.

137. Методика технологического контроля работы очистных сооружений городской канализации. Изд-е 3-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1977. - 304 с.

138. Конончук Р. М., Шарифуллин В. Н., Зиятдинов Н. Н. Моделирование системы очистки аэротенк-вторичный отстойник-регенератор // Проблемы энергетики, 1999. -№ 1 2, С. 102 - 105.

139. Во время НИР были выполнены следующие этапы:

140. Проведено исследование кинетики процесса биоокисления загрязнений;

141. Проведено исследование явления перераспределения загрязнений между сточной водой и флокулами активного ила;

142. Проведено исследование структуры потока в аппарате канального типа (аэротенке);

143. Проведено исследование седиментационных характеристик вторичного отстойника.

144. По результатам выполненой НИР сделаны рекомендации:

145. Оптимальный размер флокул активного ила должен быть 0,7 мм;

146. Оптимальная концентрация кислорода в сточной воде для заданных размеров флокул должна быть 4 мг/л;

147. Оптимальная концентрация активного ила в аэротенке должна быть 3860 мг/л.

148. Все это позволит увеличить степень очистки стоков при фиксированных затратах энергии и нагрузках на очистные сооружения, что в конечном итоге приведёт к снижению платы в экофонд.

149. Цех нейтрализации ОАО "Казаньоргсинтез" принимает приведённые выше рекомендации НИР для дальнейшего их внедрения в производство.

150. Начальник бюро экологии С^уР7^-. Рахим<>в

151. Начальник цеха нейтрализации1. А. 3. Асадуллин

Информация о работе

Конончук, Ростислав Михайлович
кандидата технических наук
Казань, 2000
ВАК 11.00.11

Диссертация

Исследование биохимической очистки сточных вод на базе флокуляционной модели - тема диссертации по географии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы