Биологическая очистка поверхностных сточных вод от органических загрязнений и соединений азота

Семенов, Михаил Юрьевич

Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Биологическая очистка поверхностных сточных вод от органических загрязнений и соединений азота

кандидата технических наук: Семенов, Михаил Юрьевич
город: Москва
год: 2007
специальность ВАК РФ: 05.23.04

Диссертация по строительству на тему «Биологическая очистка поверхностных сточных вод от органических загрязнений и соединений азота»

Автореферат диссертации по теме "Биологическая очистка поверхностных сточных вод от органических загрязнений и соединений азота"

На правах рукописи

Семенов Михаил Юрьевич

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И СОЕДИНЕНИЙ

АЗОТА.

05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007

003056802

Работа выполнена в Федеральном Унитарном Государственном Предприятии Ордена Трудового Красного Знамени комплексном научно-исследовательском и конструкторско-технологическом институте водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии «НИИ ВОДГЕО» (ФГУП «НИИ ВОДГЕО»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Швецов Валерий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Драгинский Виктор Львович, ОАО «НИИКВОВ», г. Москва

кандидат технических наук Верещагина Лидия Михайловна, ОАО «НИИ ВОДГЕО», г. Москва

Ведущая организация: ООО «РОСЭКОСТРОЙ»,

г. Москва

Защита состоится «25» апреля 2007 г. в 10-30, на заседании диссертационного совета Д 303.004.01 при ОАО «НИИ ВОДГЕО» по адресу: Комсомольский проспект, 42, стр. 2, г. Москва, Г-48, ГСП-2,119048.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «НИИ ВОДГЕО», тел. (495) 245-97-87, (495) 245-95-56, факс (495) 245-96-27.

Автореферат разослан '¿3" (93 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук Кедров Ю.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Сброс поверхностных стоков промышленных предприятия и селитебных зон является существенным фактором, вызвавшим серьезное загрязнение водоемов. Поверхностные сточные воды могут характеризуются значительными концентрациями нефтепродуктов до 100 мг/л (в среднем 0,5 - 2 мг/л); органических загрязнений по БПК до 300 мг/л, по ХПК до 500 мг/л; содержание биогенных элементов в этом случае составляет до 70 мг/л аммонийного азота.

Для очистки поверхностного стока применяются в основном физико-химические методы очистки, недостаточно эффективные для удаления растворенных органических веществ и соединений азота. Очистка поверхностного стока биологическими методами имеет ряд преимуществ так как практически не требует применения дорогостоящих расходных материалов.

Актуальность работы вызвана необходимостью развития технологий и эффективных сооружений для очистки поверхностных сточных вод от органических веществ и соединений азота биологическим методом, а так же создания методики расчета сооружений биологической очистки, учитывающей качественные и количественные характеристики поверхностного стока.

Вопросы биологической очистки поверхностного стока освещены недостаточно. Современная литература на тему удаления соединений азота и растворенных органических веществ из поверхностных сточных вод практически отсутствует. Из-за ряда особенностей поверхностных сточных вод отсутствуют эффективные сооружения для удаления соединений азота и специфических органических соединений из поверхностного стока.

Цели и задачи работы.

Цель настоящей работы состояла в создании эффективной технологии биологической очистки поверхностных сточных вод, в полной мере учитывающей их особенности. Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи:

- обосновать целесообразность и эффективность применения биосорбци-онной технологии для очистки поверхностного стока;

- обосновать применение наиболее эффективных загрузочных материалов в биосорберах, определить их технологические и гидравлические характеристики;

- исследовать основные закономерности очистки поверхностного стока от соединений азота и растворенных органических соединений;

- исследовать влияние температуры на интенсивность биосорбционных процессов при очистке поверхностного стока;

- определить кинетические характеристики процессов биологической очистки ливневых и талых сточных вод в проточных условиях,

- исследовать и обосновать оптимальные технологические параметры био-сорберов при очистке поверхностного стока;

- разработать методику расчета биосорберов для очистки поверхностного стока от растворенных органических соединений, в том числе и специфических (нефтепродукты, этиленгликоль и др.) и соединений азота;

- выполнить технико-экономическую оценку разработанной технологии биосорбционной очистки поверхностных сточных вод от растворенных органических соединений и азота.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и условия применения биосорберов для очистки поверхностиых сточных вод с территорий промышленных предприятий и городов от соединений азота и специфических органических загрязнений;

- показано, что в биосорберах процессы биологического окисления органических соединений (нефтепродукты, этиленгликоль, формальдегид и др.) и соединений азота адекватно описываются уравнениями ферментативной кинетики; впервые экспериментально получены кинетические характеристики для этих ингредиентов поверхностных сточных вод;

- исследована кинетика окисления нефтепродуктов, формальдегида, эти-ленгликоля и азота аммонийного, содержащихся в поверхностных сточных водах. Установлен механизм процесса окисления и кинетические константы уравнений ферментативной кинетики, описывающих эти процессы;

- получены зависимости удельной скорости окисления загрязнений и процесса нитрификации от температуры, в диапазоне от 5°С до 20°С. Экспериментально показано, что процессы нитрификации и окисления органических загрязнений на биосорберах достаточно эффективно протекают при температурах 5-6°С

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- по результатам исследований разработана методика расчета биосорберов для очистки поверхностного стока от растворенных органических соединений, в том числе и специфических (нефтепродукты, этиленгликоль и др.) и соединений азота с учетом сезонного изменения температуры сточных вод;

- на основе проведенных исследований разработан раздел "8.6. Биологическая очистка", "Рекомендаций по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий городов, промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты"

- определены оптимальные схемы очистки поверхностного стока, включающие ступень биологической очистки на биосорберах, разработано их конструктивное оформление.

- в результате исследований установлена целесообразность очистки поверхностного стока от органических соединений и азота биологическим (биосорбционным) методом. Разработанная технология позволяет отказаться от сложных и дорогостоящих физико-химических методов очистки для удаления этих загрязнений из поверхностного стока. Разработанная технология и метод расчета сооружений могут быть использованы проектными и эксплуатирующими организациями при проектировании и реконструкции систем очистки поверхностного стока с территорий городов и промпред-приятий. Внедрение разработанной технологии биологической очистки поверхностного стока существенно улучшит санитарное и экологическое состояние водоемов - приемников сточных вод.

Достоверность полученных результатов подтверждается большим объемом и длительностью экспериментальных исследований на лабораторных и пилотных установках с реальными сточными водами в различные сезоны года, сходимостью расчетных и экспериментальных результатов, применением стандартизированных методов измерений и анализа, статистической обработкой результатов.

Обоснованность предлагаемых технологических и конструктивных решений подтверждена лабораторными и полупроизводственными испытаниями с реальными сточными водами.

Апробация работы и публикации:

Основные результаты данной работы докладывались на научно-практическом семинаре НИИ «ВОДГЕО» (Москва, апрель 2004 г., май 2006г.) и на 6-ом Международном конгрессе "ЭКВАТЕК-2004" (июнь-2004г).

По теме выполненных исследований опубликовано 4 работы.

Реализация результатов исследований:

Результаты исследований использованы при разработке раздела "8.6. Биологическая очистка" новых "Рекомендаций по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий городов, промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты"

По разработанным рекомендациям выполнены проекты очистных сооружений обработки поверхностного стока с территорий аэропортов Домодедово и Шереметьево.

На защиту выносятся:

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по:

- обоснованию целесообразности и эффективность применения биосорбци-онной технологии для очистки поверхностного стока;

- обоснованию применения наиболее эффективных загрузочных материалов в биосорберах, определению их технологических и гидравлических характеристик;

- результаты исследований основных закономерностей очистки поверхностного стока от соединений азота и растворенных органических соединений биосорбционным методом;

- результаты исследований влияния температуры на интенсивность биосорб-ционных процессов при очистке поверхностного стока;

- исследования кинетических характеристик процессов биологической очистки ливневых и талых сточных вод;

- оптимальные технологические параметры биосорберов при очистке поверхностного стока;

- методика расчета биосорберов для очистки поверхностного стока от растворенных органических соединений, в том числе и специфических (нефтепродукты, этиленгликоль и др.) и соединений азота;

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 136 наименований и приложений. Общий объем диссертации 133 страницы, 54.рисунка и 13 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и задачи исследований, ее научная новизна и практическая значимость, а также основные положения диссертации, вынесенные на защиту.

В первой главе диссертации приведены характеристики поверхностного стока с территорий городов и промышленных площадок, представлен анализ литературных данных по существующим методам очистки поверхностного стока.

Показано, что поверхностный сток с селитебных территорий городов и промышленных предприятий представляет собой особый вид сточных вод с присущими только ему особенностями формирования и режима поступления в водные объекты и характеризуется крайней нестационарностью во времени как по расходам, так и по концентрациям загрязнений Особую сложность представляет удаление из поверхностного стока соединений азота, нефтепродуктов, СПАВ и других специфических растворенных органических загрязнений.

Отмечены особенности биологической очистки поверхностных сточных вод Для самостоятельной очистки поверхностного стока в России настоящее время в основном используются сооружения механической и физико-химической очистки, а для доочистки - сорбция на синтетических или природных сорбентах. Недостатком физико-химических методов очистки является и то, что они не эффективны для удаления из сточных вод соединений азота, растворенных специфических загрязнений, таких как фенол, СПАВ, нефтепродукты и др. Для этих целей перспективно применение биологических методов очистки, однако крайняя нестационарность ливневого стока по расходам, концентрациям и температуре, а также относительно низкие концентрации органических загрязнений не позволя-

ют эффективно использовать обычные сооружения биологической очистки с активным илом.

Показана перспективность и целесообразность применения для очистки поверхностных стоков биосорбционного метода, реализованного в аппаратах с псевдоожиженным слоем активированного угля или цеолитов, либо в биомембранных реакторах с порошкообразной загрузкой. Однако недостаточная теоретическая изученность вопросов, ограниченность данных по биосорбционной очистке поверхностных сточных вод, в том числе в условиях низких температур, потребовало проведения специальных исследований.

Во второй главе представлен анализ теоретических предпосылок использования биосорбционного метода для очистки поверхностного стока, а также методов их математического описания.

Процессы биологической очистки сточных вод, протекающие в свободном объеме или на поверхности носителя, являются результатом метаболической деятельности микроорганизмов, основу которых составляют реакции, катализируемые ферментами как внутри клетки, так и за ее пределами. Математическое описание кинетики ферментативных реакций основано на предположении существования комплекса фермента с субстратом и зависимости скорости реакции от скорости распада этого комплекса с образованием продукта реакции и свободного фермента. Согласно этой гипотезе для ферментативных реакций, протекающих по схеме1:

Е+Б <=> Е Б Е +Р (2-1)

Михаэлисом и Ментен выведено известное уравнение:

(«>

Согласно этому уравнению зависимость скорости реакции от концентрации органического вещества выражается гиперболической функцией.

Для описания более сложных ферментативных реакций было разработано множество соответствующих модификаций этого уравнения, отражающих механизмы взаимодействия фермента, субстрата, ингибиторов и других компонентов реакции.

Показана важная роль отбора видов микроорганизмов в процессе формирования биопленки в зависимости от качественного состава субстрата и условий проведения процесса очистки. Важнейшей характеристикой процесса биологической очистки является скорость прироста микроорганизмов.

В популяции микроорганизмов имеется целый спектр исходных медленнорастущих видов. Замещение ими исходных форм приводит к перестройке популяции Согласно анализу Мозера, один вид (А) вытесняет другой (В) при условии |да> IV Давление отбора (ст) характеризуется как разница в удельных скоростях роста рассматриваемых видов:

О = На "Ив, (2-15)

1 Нумерация таблиц, рисунков и формул принята в соответствии с диссертацией

При отсутствии лимитирования процесса концентрацией субстрата, скорости роста и скорости окисления близки к максимальным и отбор происходит в пользу микроорганизмов, растущих с максимальной скоростью (цтах).

При окислении трудноокисляемых органических веществ или при работе реактора в режиме глубокой очистки автоселекция и отбор видов направлен на уменьшение константы К„, на снижение концентрации субстрата, лимитирующего рост.

Сущность биосорбционного метода состоит в совмещении в пространстве и во времени процессов адсорбции органических загрязнений из обрабатываемой воды с их биологическим окислением микроорганизмами и их экзоферментами, иммобилизованными на поверхности и в микропористой структуре пористого гранулированного носителя. Это позволяет непрерывно осуществлять эффективную и глубокую очистку воды от органических трудноокисляемых и токсичных соединений без необходимости термической регенерации или замены сорбента. Принципы данного метода защищены патентами Разработана концептуальная модель процесса биосорбционного окисления.

В зависимости от качественного состава окисляемых субстратов и физико-химических свойств материалов-носителей форма кинетических зависимостей в соответствии с этой моделью имеют различный характер. При одновременном присутствии в составе субстрата биоразлагаемых и биорезистентных компонент и использовании в качестве материала-носителя гранулированного активированного угля эта зависимость должна иметь Б - образный характер, отражающий кинетику окисления биорезистентных веществ в стадии глубокой доочистки (зона 1) при минимальной толщине биопленки и питании ее с внутренней стороны. Кинетика окисления в этой зоне должна описываться (в простейшем случае) уравнением типа Михаэлиса-Ментен с кинетическими параметрами, зависящими о природы экзоферментов, иммобилизованных в микропористой структуре активированного угля, с учетом влияния на эти параметры специфических сорбционных взаимодействий и диффузионных ограничений.

В зоне 3 этой кривой, характеризующей окисление биоразлагаемых компонент, окисление протекает по механизму, характерному для биофильтров или аэ-ротенков, а кинетика аналогична модели Ритмана и Мак-Карти.

В переходной зоны 2 происходит резкое изменение толщины биопленки, а также другие сложные явления, связанные с возможными переходами системы от диффузионного режима к кинетического и наоборот.

Основным механизмом удаления биорезистентных компонентов сточных вод является их модификация в биоразлагаемую форму в адсорбированном состоянии экзоферментами микроорганизмов, иммобилизованными в микропористой структуре сорбента с последующей десорбцией биоразлагаемых продуктов в биопленку и окислением.

Одним из существенных факторов, влияющих на кинетику ферментативных реакций, является температура. Изменение температуры влияет на ферментативную реакцию или на торможение потому, что при этом изменяются константы скорости отдельных стадий, например константы образования и диссоциации

комплексов. Процесс биологической очистки сточных вод, как регулируемая ферментами реакция достаточно четко описывается уравнением Аррениуса, определяющим зависимость скорости химической реакции от температуры.

к = Ае~1 (2-47)

где: А:-константа скорости реакции;

А - константа специфическая для данной реакции;

Еа -энергия активации;

Л -газовая постоянная;

Г-абсолютная температура.

Величину энергии активации можно определить для систем с любой степенью сложности. Для упрощенной оценки влияния температуры на процесс биологической очистки сточных вод часто используют уравнение Ван-Гоффа:

^ = С ехР(Г-;!"), (2-56)

где х - константа в уравнении Ван-Гоффа, характеризующая вид субстрата.

Анализ теоретических закономерностей технологии биологической очистки применительно к особенностям поверхностных сточных вод показал, что фундаментальные закономерности ферментативной кинетики наиболее полно отражают физическую сущность процессов биологической очистки. Использование этих закономерностей для исследования, описания и анализа процессов биологической очистки может дать необходимую информацию для разработки на научной основе технологических схем очистки поверхностного стока и методики расчета сооружений с иммобилизованной микрофлорой. Процессы автоселекции играют существенную роль в формировании биохимических и кинетических характеристик биоценозов. Температура оказывает существенное влияние на процессы биохимического окисления. Учет этого фактора крайне важен при очистке поверхностного стока в условиях сезонных изменений температуры.

В третьей главе изложены результаты исследований основных закономерностей процессов очистки разных типов поверхностных сточных вод.

Исследования проводилась в непрерывно-проточных условиях на лабораторных и пилотной установках биосорберов и на мембранном биореакторе с реальными поверхностными стоками с территорий аэропортов Шереметьево и Домодедово, мебельной фабрики, третьего транспортного кольца г. Москвы. Были разработаны и испытаны три вида лабораторных установок: биосорбер с гранулированной загрузкой (БС); мембранные биореакторы со свободноплавающей микрофлорой (МБ) и с порошкообразным углем марки (МБ с ПА У), оборудованные по-ловолоконными микрофильтрационными мембранами с размером пор 0,22 мкм.

Длительность экспериментов составляла от 50 до 250 дней, что обеспечивало необходимые промежутки времени для формирования на поверхности загрузки устойчивых биоценозов и исключало влияние на результаты экспериментов начальной сорбционной емкости загрузки. Контроль за работой установок осущест-

влялся на Основе стандартных методов анализа, результаты которых подвергались статистической обработке. Кинетические параметры зависимостей определялись графоаналитическим методом.

Приведены характеристики экспериментальных установок. Установки работали Е1ри температуре 20"С, и исключением специальны* исследований мри исследовании влияния на процесс очистки низких температур,

В холе исследований контролировалось качество исходной и очищенной воды по следующим показателям: ХПК, ВПК, азот аммонийный, нитриты, нитраты, фосфор, нефте продукте и.

Процесс ёносорбционной очистки основан на совмещении процессов сорбции и биологического окисления загрязнений на поверхности загрузки. Поэтому для подбора загрузочного материала биосорберов были проведены исследования, направленные на определение сорбниоппых и гидравлических характеристик различных марок цеолитов и гранулированного активирован но го угля, выпускаемых промышленностью.

В качестве исследуемых материалов были выбраны синтетический цеолит марки Ъ)аА, природные цеолиты Чанканайского (Сев. Казакстан) и Приморского месторождений.

Технологическая оценка применения биосорбциолиой технологи для очистки поверхностных сточпых вод.

Особенностью поверхностного стока с территории аэропорта «Домодедово» является значительное загрязнение органическими веществами (по XI1К)- до 220 мг/л, Нефтепродуктами до 15 мг/л, этиле и гликолем. Соотношение БП К/ХПК исходной воды составляло 0,55 мг/л. Концентрация азота аммонийного в стоке составляла до 8 мг/л, рН воды 7,7.

В процессе работы биосорбера в четырех режимах с постепенным увеличением нагрузки по нефтепродуктам с 0,1 до 1 мг/г.сут (рис 3.2.4.) снижение эффективности удаления нефтепродуктов было незначительным: с 98 до 96 % . При этом при нагрузках менее 0,5 мг/г.сут очистка производилась с 1,54 -3,7 мг/л до 0,03 -0.04 мг/л (ПДКр.х. - 0,05 мг/л).

Рис 3.2.4. Снижите концентрации нефтепродукте на бносорСерс с ГАУ ("Домодедово"),

| ,

Рис.3,2.6. Снижении *они£нт}>.щии азота аммонийного на биосорбере с ГАУ {"Домодвдоно"),

3 1С

Е * з

Нвгруш» 0.1 Нагру ил 0,4 0.7

мг/гГсут мг1Псут ытЮеут

| О И*, юди ак вода '2 Очи.иг к наш «>д 11

' Нмр^и» НлгрукаИ

м«Л/сут_ _ МП ПсуЧ иг.' Т, Очн1цснк.|Д ■'-'Ди

НаличИё нефтепродуктов в сточной воде не сказывалась неблагоприятным образом на эффективности процессов нитрификации. При работе с наг рузкой 0.2 мгМ/г.сут (рис. 3.2.6) концентрация азота аммонийного снижалась с 4.8 до 0,27 мг/л (ПДКр.х. - 0,39мг/л).

Исследования на реальном поверхностном стоке с территории юр о по рта «Домодедово» показали возможность глубокой очистки поверхностного стока в

аппаратах с псевлоожижеиным слоем загрузочного материала от органических веществ, соединений азота и специфических загрязнений, в том числе нефтепродуктов, до нормативов ПДК рыбохозяйственного назначения.

Поверхностный сток с территории аэропорта «Шереметьево» содержит азот аммонийный в Концентрациях до 30 мг/л {в весенний период), органические вещества по ХПК ДО 500 мг/л. В стоке присутствовали нефтепродукты, эгиленгли-коль. Соотношение БПК/ХПК исходной воды составляло 0,6 мг'л, рН - 7,5. На лабораторных биосорберах, загруженных цеолитом и активированным углем, были проведены сравнительные исследования эффективности материалов-носителей.

Снижение концентраций органических загрязнений по ХПК при различных нагрузках представлено на рис. 3,2.8. Эффективность удаления органических загрязнений по ХПК, при одинаковых нагрузках, составляет для биосорбера с цеолитом 30 - 70 %, для биосорбера с активированным углем 48-76 % (рис. 3.2.9.).

При содержании аммонийного азота в исходной воде от 5,2 до 16,7 мг/л (рис.

ПЬВи. 1..1,- , ртылн .,-.< I |■ 1 ь■ 11'и -,..

биосорбера к с ГЛУ и цеолитом ("Шереметьево").

РИС.3.2-&. Эффективность удалении органически* загрязнении по ХПК на оиосо(>1^грДА с ГДУ и цеонитом ("Шереметьево").

гь___

,1 ШШГЗ

Нагружа1.1 ммисуг и^гружл г,» мг/нсут м»гру«а 5.® мс(У«ут ¡ИИс*одиЛи вода и &ыжод-1коп«т и' В*Л">Л.угоПЬ)

Нагру»иа1.8 мгМсут Нагружд 2.5 м*Мсут Нагрузка 5,» игМеут Эффмгтипмост». неолит О Эффективность угопь;

3.2.10.) его содержание в очищенном стоке при нагрузке 0,15 мг/г.сут. составляло 0,1 и 0,2 мг/л для биосорбера с цеолитом и углем соответственно (ПДК„Л- 0,39 мг/л). Эффективность очистки составляла соответственно 95 - 96 %, и 93-94% (рис. 3.2.1 ]).

Таким образом, при очистке поверхностного стока от аммонийного азота не-

Рие .3,2,10. Снижение концентрации азот* аммонийного на биосорберах с ГАУ и цеолитом

| "Шереметьево").

... " . 1«,г

—-ва ПДК|

________-н -

Ри«.3 2,11 Эффективность удалей** лкял аммонийного на бмосорЬердх с ГАу и цопнто** Г'Ш*р*м*тмм")

—;— и Щ. _

—|. . ЩЦ

Л"

>".■■, 1, .< 0,13 V1 ►" >, с Г ; "' мгТ^сут

[а ИСХОДИ** ВОА^ 11 Вмимюяи О ВыКдд^ГДл*,:

-I ,'(,[,- I V ' : h4r.Tir.yT н ,1грул., 0,41 и,,</!

! . ■ ЦГЙ^ИТ . УГОЛ*

сколько более эффективны биосорберы с цеолитом, а от органических загрязнений - с активированным углем.

Поверхностный сток с территории мебельной фабрики «С ходня мебель» характеризуется содержанием органических веществ по ЬПК с максимальными Значениями осенью и зимой до 42 мг/л, и средних значениях в зимний период 20 мг/л. В стоке содержатся нефтепродукты в концентрациях до 2,5 мг/л, формаль-

дегид до 0,5 мг/л, фенол. Средняя концентрация азота аммонийного 7 мг/л., рН -8.

Исследования по очистке поверхностного стока с территории мебельной фабрики были проведены в условиях промышленного предприятия на пилотных биосорберах, загруженных цеолитом и активированным углем. Время пребывания воды в активной зоне биосорберов составляло 25-90 минут.

При нагрузке на цеолит 0,6 мг/г.сут, нагрузке на уголь 1 мг/г/сут и концентрации органических веществ в исходной воде 16,7 мг/л (по БПК) концентрация загрязнений в очищенной воде составляла 2,2-2,4 мг/л (ПДКр.х.- 3 мг/л), эффективность очистки при этом составляла 84-85 %♦ Во втором режиме при нагрузках на неолит 2,4 мг/л и на уголь 3,8 мг/л эффективность очистки составляла, соответственно, 72 и 80 % (рис. 3.2.12.}.

Рис.3.2.12. Снижение органических злгряанении БПК на биосорберзх с ГАУ и цеолитом ("Сходня").

Рнс,1.г.и. Скнжиии* концентрации и*фтепродуктов на биосорбера* с ГАУ и цеопто*.) ("Сходня").

шШгст~-"7 ■.т.;:-,.-;-" -' _

Идгруз.м ка цеолит 0.« н(№су1

Иагруш ил цеолит ?_4 ыг.т/еут

|Н Иеюдн.тя шодл Г1 Нытод цеолит Л Вылоа угйпь '

Н.чгр узг.л Н-агруиса

0.025 0,0«

мтГг.Чут ыйг'сут

Нлфуачд Ниррм Нигр/ж^ 0,01« 0.063

мгМеут ыгМсут ыгшсут

[к иССОДИ.М воа-1 ЦВМИТ ПВы.од уголь.

Как видно ич графика (рис.3,2.13.), при нагрузках менее 0,03 мг/г/сут концентрация нефтепродуктов снижается с 0.41 мг/л до 0,04 - 0,06 мг/л (ПДКр.х,- 0,05 мг/л). Эффективность очистки при этом составляет порядка 87 % для биосорбера с углем и 82 % для биосорбера с цеолитом.

Концентрация азота аммонийного в очищенном стоке при нагрузке 0,1 мг/г.сут составляла 0,29 и 0,32 мг/л для биосорбера с цеолитом и углем (ПДКр.х.-0,39 мг/л), а эффективность очистки 81 - 94 % и 80-91% соответственно (рис, 3.2.15).

Рис,3.2-15. Снижение концентрации азота дмчонийного на бкоеорберах с ГАУ и цеолитом

("Сходне").

0.1 мгМсут 0,5 ЫГЛЛу»

[писяоожи «одл 0ыл<щч|«5пяг Выжед-утоп^]

1»ие.3,2,1$. Снижение концентрации формальдегида на йиосорберлх с ГАУ и цеолитом ("С*одня"}.

Би«1ро*р е БвФССфОДр с (ПГО6 -

---- 1— __

О.АМ :"_— —_ _.. с; 0.4» гЬ

---

Нагру»** НиГруЖЙ НафуЖВ Нагружп Нлгружл

ОДОН 0.004? 0,024 0,0084 0.009 0.1)48

мткут нглцут НГНКУТ Ш»куя Кггсгсут мЛНСут

| Е?Негодная пода П Вы •од>и*опиг |

При нагрузках по формальдегиду менее 0,005 мг/г/сут. (рис. 3.2.16.) его концентрация снижается с 0.121 мг/л до 0,064 0,056 мг/л (ПДКр.х,- 0,05 мг/л)- Эффективность очистки при этом составляет 63 % для биосорбера с углем и 57 % для биосорбера с цеолитом.

Таким образом, исследования с поверхностным стоком с территории мебельной фабрики подтвердили возможность глубокой очистки данного стока био-сорбционным методом от органических веществ, соединений азота и специфических загрязнений, на примере нефтепродуктов и формальдегида, до нормативов ПДК рыбохозяйственного водоема. Сравнение двух загрузочных материалов в биосорберах выявило преимущества активированного угля для удаления трудно-окисляемых органических веществ и специфических загрязнений, а цеолита - для процесса нитрификации

Кинетика окисления загрязняющих веществ в биосорберах.

Основой технологического расчета любого сооружения биологической очистки является кинетика процесса, определяющая взаимосвязь удельной скорости окисленНя примесей сточных вод с их концентрацией в реакторе (очищенной воде).

На рисунке 3.3.1 представлена кинетика окисления органических загрязнений поверхностного стока аэропорта «Домодедово» по ХПК, которые демонстрируют работу биосорбера в двух различных режимах. Зависимости удельной скорости окисления от концентрации субстрата в очищенной воде имеют Б-образный характер. На графиках можно выделить 3 зоны, отражающие работу биосорбера в режиме глубокой очистки, переходном, и режиме очистки воды.

Рис.3 3 1 Кинетика окисления органических загрязнений, по ХПК в биосорбере с активированным углем ("Домодедово")

Рис 3 3 3 Зависимость ХПК/БПК для очищенной воды из биосорбера при работе в режиме очистки и глубокой очистки

_.]_

, |

з /

\ / >

1 -1-

ХПК очищенной воды, мг'л

Режим первой зоны поддерживается при ХПК до 40 мг/л и по БПК до 5 мг/л, соотношение БПК/ХПК составляет от 0,15 до 0,24, что соответствует максимальной степени окисления как биоразлагаемых, так и биорезистентных соединений. Зона 2 характеризует переходный режим, с нестабильным состоянием биопленки, соответствует режиму очистки. При переходе порогового значения (зона 3) происходит качественное изменение процессов в биопленке и в структуре сорбента. По мере увеличения нагрузки соотношение БПК/ХПК изменяется от 0,25 до 0,5 и происходит переход в режим очистки и удаления в основном легкоокисляемых органических веществ.

Различия режимов очистки и глубокой доочистки представлены на рис З.З.З., демонстрирующем изменение соотношений БПК/ХПК при смене режимов.

Методом двойных обратных величин определены кинетические константы: К„ и Ущах, приведенные в табл. 3.1. В режиме глубокой очистки скорость окисления органических загрязнений в стоке с территорий аэропортов Шереметьево и

Домодедово практически идентичны. Удельная скорость окисления в биосорбере с цеолитом ниже и составляет 1,2 мг/г.сут. при Кт=18,2 мг/л.

График (рис 3.3.6.) показывает, что удельная скорость окисления аммонийного азота в биосорберах с цеолитом (У1ШХ~0,4 мг/г/сут) несколько больше, чем в биосорберах с активированным углем (У1ШХ=0,34 - 0,35 мг/г/сут).

Рис 3 3.6 Кинетика нитрификации в биосорберах

о во

0.50 0,40 0,30 0,20 010 0.00

_______ -2.--1-- - --- - --- -----

Л-'- -

1 Шереметьеве (угол — 1 Шереметьево (ц«<и 3 Домодедово (уголь ь) Ут«х«0 1 тт) Ут»х»о.4 ) Утах*0 34 Ш п*0 13мг'п I гОНМГГЛ в 0 1 МГ'Л

Азот аммонийный, мг/л

г Шереметьево БС с цеолитом

Рис.3 3.9 Кинетика окисления нефтепродуктов в биосорберах{"Сходня")

0.1 0 2 0.} 0.4 0,5 0,6 0.7 0 8 0.9 1

__Нефтепродукты, мг/л

« Сходняь БС с углем • Сходня БС с цеолитом I

Поверхностный сток с мебельной фабрики «Сходнямебель» значительно отличается от стока с территорий аэропортов, однако, несмотря на сложный состав и наличие в нем смол и формальдегида общая скорость окисления органических загрязнений остается достаточно высокой (табл. З.1.). Максимальные скорости окисления (по БПК) составляют для цеолита 1,17 и для угля 2,63 мг/г.сут.

Скорость окисления нефтепродуктов в биосорбере с углем в 2,2 раза выше, чем в биосорбере с цеолитом (рис. 3.3.9). Можно отметить, что удельная скорость окисления нефтепродуктов с территории аэропортов и мебельной фабрики отличается практически на порядок, что обусловлено, вероятно, тем, что на каждом из объектов преобладают различные фракции нефтепродуктов обладающие, соответственно, различными свойствами.

Скорость окисления формальдегида (Рис. 3.3.10.) в биосорбере с углем в 1,3 раза выше, чем в биосорбере с цеолитом.

0 014

0 012 0.010 £ 0 008

0 002 0 000

Рис 3 310 Кинетика окисления формальдегида в биосорберах("Сходня")

Бмосорбср Бносарбер с угемы Ут1»<<}]тКу1 Юпч.м с Н«отгом Цеетгт Ушам 04 тШсуг МГМ [

"1 "

[ * Сходня БС с углем " сходня БС с цеолитом]

Рис 3 4 2. Зависимость удельной скорости окисления органических загрязнении по БПК оттемперачуры

[■ - - 1--- - - -

Г" ' -- 1 г . 1 VI » • СХР(»'(» 201) |«0 0526 1

--- . |К(Т). А- ЕХР(-6»*Т) Еа«19 к4'то1. „

®ормапьд.™д. «

Температура, гр С

Полученные значения кинетических констант в уравнении Михаэлиса-Ментен для различных видов поверхностного стока в биосорберах загруженных углем АГМ и цеолитом представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

Значение кинетических констант окисления веществ-загрязнителей поверх_ностного стока в биосорберах_

Объект исследования и тип загрузки биосорбера V * тах> мг/г.сут Кто, мг/л

Органические загрязнения по ХПК

Аэропорт Шереметьево- уголь (доочист-ка) 2,43 17,7

Аэропорт Шереметьево- цеолит (доочи-стка) 1,2 18,2

Аэропорт Домодедово- уголь (доочист-ка) 2,27 11,2

Аэропорт Домодедово- уголь (очистка) 32,7 10,7

Органические загрязнения по БПК

Аэропорт Домодедово- уголь (доочист-ка) 2,15 1,83

Аэропорт Домодедово- уголь (очистка) 29,9 6

Фабрика Сходнямебель - уголь (доочи-стка) 2,63 3,9

Фабрика Сходнямебель - цеолит (доочи-стка) 1,17 2,03

Нефтепродукты

Аэропорт Домодедово- уголь 2,4 0,35

Фабрика Сходнямебель- уголь 0,18 0,21

Фабрика Сходнямебель- цеолит 0,15 0,24

Формальдегид

Фабрика Сходнямебель- уголь 0,053 0,14

Фабрика Сходнямебель- цеолит 0,04 0,1

Нитрификация

Аэропорт Шереметьево- уголь 0,35 0,15

Аэропорт Шереметьево- цеолит 0,4 0,15

Аэропорт Домодедово- уголь 0,34 0,1

Нестационарность температуры поверхностного стока по сезонам потребовала проведения исследований влияния температуры на интенсивность процессов биологической очистки в биосорберах.

Кинетика окисления органических загрязнений по БПК при температурах от 5 до 17 °С представлена на рис 3.4.2. Температурная характеристика Еа (энергия активации) были определены графическим методом.

Влияние температуры на скорость окисления органических веществ в био-сорбере приведено на рис. 3.4.2., который показывает что при снижении температуры с 18 °С до 8 °С значения Еа в выражении (2-26) составляет - 39 - Ы/то!, что соответствует температурному коэффициенту % =0,053 в уравнении Ван-Гоффа

(2-35). Для процесса нитрификации значения Еа составляет - 41 - Ы/то1, коэффициенту - 0,055.

В результате поведенных исследований подтверждено, что биосорбционный процесс протекает достаточно эффективно при температурах до 5°С, полученные данные обеспечивают учет температуры поверхностного стока при технологическом расчете биосорберов. Полученные коэффициенты и константы позволяют рассчитать биосорбер на очистку воды от органических загрязнений, соединений азота и специфических ингредиентов (нефтепродуктов, формальдегида и др.) до нормативов, предъявляемых к воде, сбрасываемой в водоемы рыбохозяйственно-го назначения, с учетом температуры обрабатываемой воды.

Исследования очистка поверхностного стока проведены на установке с порошкообразным активированным углем с отстойником.

Работа биореактора с порошкообразным углем (при отделении угольной смеси в отстойнике) продемонстрировала, что максимальная удельная скорость окисления (\'|пах) по ХПК составляла для биореактора с ПАУ 13 мг/г.сут, в то время как биосорберах с ГАУ в режиме доочистки составляла 2,27-2,43 мг/г.сут (таблица З.1.).

Кинетика нитрификации также демонстрирует значительное увеличение скорости окисления загрязнений на порошкообразном активированном угле. Максимальная удельная скорость нитрификации (Утах) составляет для ПАУ 1,84 мг/г.сут; в то время как на биосорберах с углем в режиме доочистки (таблица 3.1.) она составляла 0,35 мг/г.сут.

Эти данные продемонстрировали перспективность применения порошкообразных носителей для интенсификации процесса биосорбции, удельная скорость окисления органических веществ и скорость нитрификации на порошкообразной загрузке в 5-6 раз выше, чем на гранулированной. В то же время возможность выноса ПАУ из отстойника ограничивает применение метода для очистки поверхностного стока, решением этой проблемы может быть применение полово-локонных мембран для разделения очищенной воды и суспензии ПАУ.

Мембранная технология, совмещенная с адсорбционной очисткой на порошкообразном угле, может рассматриваться как дальнейшее развитее биосорбцион-ного метода. На поверхностном стоке с территории аэропорта Домодедово параллельно с биосорбционной установкой были запущены два мембранных биореактора.

Из рис. 3.5.3 видно, что самый высокий эффект очистки по ХПК до 70 % получен на мембранном биореакторе с ПАУ. Эффективность очистки по БПК в мембранном биореакторе с ПАУ достигала 97% и в среднем БПК снижалось с 41,5 мг/л до 1,4 мг/л. (рис. 3.5.4.)

Эффективность очистки поверхностного стока от нефтепродуктов достигала 98-99% (рис. 3.5.5.) в МБР с активированным углем и концентрация нефтепродуктов в очищенной воде не превышала 0,05мг/л, т.е. ПДК. Концентрация азота аммонийного в мембранном биореакторе с ПАУ снижалась с 7, 5 мг/л до 0,4 мг/л, на 96% (рис. З.5.6.).

Рис 3.5.3 Снижение органических загрязнений по ХПК, эффективность снижения ХПК

Рис 3 5 4 Снижение органических загрязнений по ВПК, эффективность снижения ВПК

(ЭффёГ

1 »4

фективиость

Биосорбер

Рис 3 5 5 Снижение нефтепродуктов

rtw

0.5 н—ЩШ-00--

[ I 40 t # 30

Рис.3 5 6 Снижение аммонийного «йота, эффеюмвность снижения аммониного азота

Биосорбер мвм реактор

Рис 3 5 7 Кинетика окисления органических загрязнений, оцененых по БПК в мембранном Рис 3 5 8 Кинетика окисления нефтепродуктов,

реакторе с ПАУ

БПК очищенной воды, мг/л

Нефтепродукты ■ очищенной воде мгГл

Удельная скорость окисления органических загрязнений по БПК на порошкообразном активированном угле в 5-6 раз (рис З.5.7.), нефтепродуктов в 2-3 раза выше, чем на ГАУ (рис. 3.5.8.).

Проведенные исследования с реальным поверхностным стоком продемонстрировали, что в мембранных биореакторах практически полностью удаляются взвешенные вещества, а в присутствии порошкообразного активированного угля нефтепродукты снижаются до нормативом ПДК (0,05 мг/л) и ниже, снижение ХПК достигает 70%, а БПК -98%, удельная скорость окисления субстрата в биореакторах с порошкообразной загрузкой в 2-8 раза выше, чем в биореакторах с гранулированной загрузкой.

Глава 4 посвящена разработке технологической схемы очистки поверхностного стока на биосорберах и методике расчета очистных сооружений, технико-экономическому обоснованию применения биосорбционной технологии.

В технологической схеме очистных сооружений поверхностного стока стадию биологической очистки следует включать после механической очистки. При этом содержание взвешенных веществ при их поступлении на биосорберы не

должно превышать 25-30 мг/л, нефтепродуктов - 5,0 мг/л, других специфических загрязнений - в концентрациях, не превышающих максимально допустимые для сооружений биологической очистки. В случае превышения этих показателей, технологическая схема очистки поверхностного стока должна включать другие сооружения предварительной физико-химической очистки.

При удалении органических загрязнений (СПАВ, нефтепродукты и т.д.) в качестве загрузочного материала целесообразно использовать активированный угль (гранулированный фракцией 1-3 мм или порошкообразный

Технологическая схема рассчитана на очистку поверхностного стока от растворенных органических примесей, нефтепродуктов и соединений азота до нормативов на сброс в водоем рыбохозяйственного назначения.

Основу технологического расчета биосорбера составляет определение требуемого количества активированного угля (или клиноптилолита) на основе экспериментально определенной или рассчитанной удельной скорости окисления (р ) по заданному лимитирующему показателю (БПК, азот аммонийный или другие лимитирующие компоненты) в зависимости от требований, предъявляемых к качеству очищенной воды.

Необходимое количество загрузочного материла Р (т) определяется по формуле:

рхехрх(Г-20)1 ООО ^ (41)

Где: Бо и Б, - расчетная концентрация загрязнений в исходной и очищенной воде (г/мЗ);

<3 - расход очищаемой воды (м3/сут.)

Р20 - удельная скорость окисления загрязнения при температуре стока 20 °С (г загрязнения/кг угля (цеолита) в сут.). X - константа уравнения Ван-Гоффа I - температура поверхностного стока °С Величина р для любой степени очистки рассчитывается на основе кинетики окисления для каждого компонента загрязнений сточных вод. Кинетические параметры уравнения ферментативной кинетики (2-2) полученные в процессе исследований приведены в таблице 3.1.

Расчет требуемого количества загрузочного материала (активированный уголь или цеолит) следует проводить для каждого вида загрязнений и принимать в качестве расчетного максимальное значение.

При расчете следует рассматривать целесообразность очистки в двухступенчатых биосорберах. При этом расчет каждой ступени проводится по данным кинетики окисления компонентов загрязнений. В ряде случаев при высоких исходных концентрациях такие оптимизационные расчеты позволяют существенно снизить требуемые объемы очистных сооружений.

Полученное в результате расчетов требуемое количество и тип загрузочного материала достаточны для полного технологического расчета ступени биологической очистки. Конструктивные параметры биосорберов (диаметр реактора и его высота, высота псевдоожиженного слоя сорбента, скорость восходящего потока

жидкости в реакторе, высота и диаметр аэрационной колонны, требуемый расход воздуха на аэрацию, водораспределительные системы и др.) рассчитываются на основе гидравлических характеристик загрузочного материала - оптимальная степень расширения псевдоожиженного слоя, требуемая скорость восходящего потока в реакторе (V м/с), удельные потери напора в псевдоожиженном слое загрузочного материала (ДН, м.в.ст.).

Расчетные концентрации целесообразно определять с помощью гистограмм плотности распределения концентраций с вероятностью превышения 15 % (85 % обеспеченности).

В качестве примера приведен технологический расчет линии биосорбцион-ной очистки для ЗАО аэропорт «Домодедово». На сооружения биологической очистки сток поступает после ступени физико-химической очистки. Расчет требуемого количества загрузочного материала (т) показал, что при данных условиях наиболее эффективно осуществлять процесс в две ступени (биосорберы 1 и 2 ступени). Результаты расчетов представлены в таблице 4.2 .

Рассчитаны основные конструктивные параметры биосорберов.

Схема выполнена на базе установок полной заводской готовности и предполагает наличие двух технологических линий с биосорбером первой ступени и биосорбером второй ступени в каждой. Биосорбер первой ступени работает в режиме повышенных нагрузок и в нем происходит окисление 85 % органических загрязнений с высокой скоростью; биосорбер второй ступени работает в режиме низких нагрузок (окисление около 10 % органических загрязнений) и обеспечивает доочистку до требуемых нормативов.

Таблица 4.2.

Технологические параметры биосорберов 1 и 2 ступени для очистки поверхностного стока.

Исходные данные и технологические параметры Биосорбер 1 ступени Биосорбер 2 ступени

Расход воды на биосорберы, м3/ч 35

Количество биосорберов, шт. 2 2

Расход воды на одну линию, м3/ч. 17,5 17,5

БПК поступающей воды, мг/л. 60 8,65

БПК воды после биосорберов, мг/л. 8,65 3

Нефтепродукты в поступающей воде, мг/л. 6 0,43

Нефтепродукты в очищенной воде, мг/л. 0,43 0,015-0,05

Азот аммонийный пост, воды, мг/л. 10,6 0,65

Азот аммонийный в очищенной, воде, мг/л . 0,65 0,2-0,39

Количество угля в биосорбере, т. 2,89 2,89

Общее количество угля во всех биосорберах, т 11,58

Общее количество биосорберов, шт. 4

Технологический расчет мембранного биореактора с порошкообразным активированным углем заключается в определении количества загрузочного материала, объема биореактора и требуемой площади мембран. Количество загрузочного материала Рпау. т. определяется по формуле 4.1 ].

Объем зоны окисления \^реак, м3 определяется по формуле: _/>ту1000

^ (4.11.)

Спау - концентрация порошкообразного активированного угля г/л;

Требуемая площадь фильтрации (м2) половолоконных микрофильтрационных мембран определяется как отношение расхода воды на сооружение (м3/сут.) и оптимальной скорости фильтрования через мембраны от 0,3 до 0,5 м3/м2.сут.

Для технико-экономической оценки применения биосорбционной технологии при очистке поверхностного стока рассмотрена технологическая схема очистки поверхностных сточных вод аэропорта, включающая предварительную очистку (нефтесборное устройство, отстойник комбинированный секционный ОКС-65, флотатор ФлКС, сатуратор СФлР) и глубокую очистку стока, по одной из трех технологических схем:

- очистка на осветлительных фильтрах, сорбционных фильтрах с ГАУ, установке УФ-обеззараживания;

- очистка на биосорберах первой и второй ступени, установке УФ-обеззараживания;

- очистка в биосорбционно-мембранном биореакторе, установке УФ-обеззараживания.

Расчет производился для всей технологической схемы с альтернативными вариантами блока глубокой очистки стока. При расчете не учитывались расходы на здание, отопление и заработную плату обслуживающего персонала очистных сооружений.

Критерием сравнительной экономической эффективности является годовой экономический эффект:

э=(с1+еп*к,)-(с,+еп*к2) (5.1.)

где:

С| и Ст - годовые эксплуатационные затраты по сравниваемым вариантам;

К1 и К2 - капитальные затраты по вариантам технологии обработки поверхностного стока.

Еп - нормативный коэффициент, принимаемый 0,12.

Результаты расчетов экономической эффективности системы очистки поверхностного стока при применении различных технологий глубокой доочистки для станции, производительностью 840 м3/сут. представлены в таблице 4.6

Таблица 4.6.

Сравнительная экономическая оценка альтернативных методов очистки __поверхностного стока._ ____

Метод глубокой очистки Себестоимость 1 м3 воды*, руб. Экономический эффект, тыс.руб./год

Сорбционная доочистка 17,36 базовый вариант

Биосорбционная доочистка 13,32 1260

Биосорбционно-мембранная доочистка 13,19 1449

• при сроке эксплуатации 10 лет

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Впервые теоретически и экспериментально обоснована целесообразность и условия применения биосорбционного метода для очистки поверхностных сточных вод, характеризующихся значительной загрязненностью органическими веществами и соединениями азота, в том числе в условиях низких температур.

1. Анализ отечественных и зарубежных источников показал, что для очистки поверхностного стока от органических загрязнений и соединений азота целесообразно применять биологические методы. Наиболее эффективно реа-лизовывать биологическую очистку поверхностного стока в биологических реакторах на носителях, обладающих сорбционной активностью по отношению к удаляемым загрязнениям и не требующих регенерации.

2. Исследования с поверхностным стоком с территорий аэропортов Домодедово, Шереметьево, третьего транспортного кольца г.Москвы и мебельной фабрики подтвердили высокую эффективность биосорбционного метода для глубокой очистки поверхностного стока от растворенных органических веществ, соединений азота и специфических органических загрязнений (нефтепродуктов и формальдегида этиленгликоля и др.) до нормативов ПДК рыбохозяйственного водоема.

3. Сравнение двух загрузочных материалов в биосорберах выявило преимущества активированного угля для удаления трудноокисляемых органических веществ и специфических загрязнений, а цеолита - для процесса нитрификации.

4. Исследования влияния температуры на процесс биосорбционной очистки поверхностного стока позволили впервые определить кинетические зависимости и константы, позволяющие рассчитывать скорость окисления загрязнений в широком диапазоне температур. Получены зависимости удельной скорости окисления органических загрязнений и процесса нитрификации от температуры в диапазоне от 5 до 20 °С. Экспериментально показано, что процессы нитрификации и окисления органических загрязнений на биосорберах достаточно эффективно протекают при температурах 5-6°С.

тативной кинетики, описывающих эти процессы. Показано, что в биосорбе-рах процессы биологического окисления органических соединений (нефтепродукты,.этиленгликоль, формальдегид и др ) и соединений азота адекватно описываются уравнениями ферментативной кинетики. Впервые экспериментально получены кинетические характеристики окисления этих ингредиентов, которые позволяют рассчитывать очистные сооружения в широком диапазоне варьирования характеристик сточных вод при их очистке до нормативов ПДК.

6. Впервые в отечественной практике показана перспективность применения биореакторов с использованием порошкообразных сорбентов и половоло-конных микрофильтрационных мембран.

7. По результатам исследований разработана методика расчета биосорберов для глубокой очистки поверхностного стока от растворенных органических соединений, в том числе специфических (нефтепродукты, этиленгликоль и др.) и соединений азота с учетом сезонного изменения температуры сточных вод.

8. Экономический эффект от применения биосорберов на станциях очистки (производительностью 840 м /сут) поверхностного стока с территории аэропорта составит 1260 тыс.руб., а биосорбционно-мембранной технологии -1449 тыс.руб.по сравнению с сорбционным методом доочистки.

Публикации по теме диссертации:

1. Швецов В.Н., Пушников М.Ю., Семенов М.Ю. Очистка поверхностного стока биологическим методом. // Сборник научных трудов НИИ ВОДГЕО «Очистка сточных вод» выпуск 7, Москва 2004 г.

2. Швецов В.Н., Морозова K.M., Семенов М.Ю. Биологическая очистка поверхностного стока. // Журнал «Водоснабжение и санитарная техника», 2005 г №7.

3. Швецов В Н., Морозова K.M., Пушников М.Ю., Киристаев А.В , Семенов М.Ю. Перспективные технологии биологической очистки сточных и природных вод. // Журнал «Водоснабжение и санитарная техника», 2005 г. №12.

4. Швецов В.Н., Морозова K.M., Семенов М.Ю. Биологическая очистка поверхностного стока. // Тезисы докладов «Вода: экология и технология Ак-ватэк-2006» Москва, 2006 г

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И СОЕДИНЕНИЙ

АЗОТА.

Семенов Михаил Юрьевич

05.23.04. Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано к печати 20.03.07 г. Заказ №

Бумага офсетная. Тираж: 100 экз.

Печать офсетная.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Семенов, Михаил Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА.

1.1. Качественный состав поверхностных сточных вод с территорий городов и промышленных площадок.

1.2. Особенности биологической очистки поверхностных сточных вод.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОСОРБЦИОННОГО МЕТОДА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА.

2.1. Применение микроорганизмов для разложения трудноокисляемых органических веществ.

2.2. Иммобилизация микроорганизмов на материалах, обладающих сорбционными свойствами.

2.3. Влияние температуры на процесс биологической очистки сточных вод.

2.4. Задачи проводимых исследований.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Методика проведения исследований.

3.2. Технологическая оценка применения биосорбционной технологи для очистки поверхностных сточных вод.

3.3.Кинетика окисления загрязняющих веществ в биосорберах.

ЗА.Определение влияния температуры на процесс биологической очистки поверхностного стока.

3.5. Применение порошкообразных активированных углей (ПАУ) для очистки поверхностного стока.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА, РАСЧЕТ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БИОСОРБЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

4.1. Технологическая схема и расчет очистных сооружений.

4.2. Технико-экономическое обоснование применения биосорбционной технологии для очистки поверхностного стока.

Введение 2007 год, диссертация по строительству, Семенов, Михаил Юрьевич

Сброс поверхностных стоков промышленных предприятий и селитебных зон является существенным фактором, вызвавшим серьезное загрязнение водоемов. Самоочищающая способность водоемов в большинстве случаев не обеспечивает их восстановление. Это приводит к увеличению в водоисточнике содержания органических веществ и биогенных элементов (соединения азота и фосфора), что в конечном итоге обуславливает ухудшение общей экологической ситуации в стране. Отрицательное влияние поверхностного стока особенно сильно проявляется на небольших водотоках и водоемах, расположенных в крупных городах и промышленных центрах, т.к. до 50 % от общего числа загрязняющих веществ, поступающих в водоемы, вносится с поверхностным стоком

Поверхностные сточные воды характеризуются значительными концентрациями нефтепродуктов до 100 мг/л, органических загрязнений по БПК до 300 мг/л, по ХПК до 500 мг/л; содержание биогенных элементов в этом случае составляет до 70 мг/л по аммонийному азоту.

Для очистки поверхностного стока применяются в основном физико-химические методы очистки, однако они недостаточно эффективны для удаления растворенных органических веществ и соединений азота.

Для удаления из поверхностных сточных вод органических загрязнений и соединений азота в технологической схеме их очистки нередко применяют биологические сооружения. Однако, резкие колебания расхода и состава поверхностного стока, а также низкие температуры на протяжении длительного периода времени, не позволяют широко применять традиционные биологические методы.

В то же время очистка поверхностного стока биологическим методом представляет научный и практический интерес, поскольку имеет ряд преимуществ, так как является деструктивным методом и практически не требует применения дорогостоящих расходных материалов.

Вопросы биологической очистки поверхностного стока освещены недостаточно. Из-за ряда особенностей поверхностных сточных вод отсутствуют эффективные сооружения для удаления соединений азота и специфических органических соединений из поверхностного стока биологическим методом.

Цель настоящей работы состояла в проведении исследований и создании эффективной технологии биологической очистки поверхностных сточных вод, в полной мере учитывающей их особенности.

Научная новизна работы:

- научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и условия применения биосорбционных методов для очистки поверхностных сточных вод с территорий промышленных предприятий и городов от соединений азота и специфических органических загрязнений;

- показано, что в биосорберах процессы биологического окисления органических соединений (нефтепродукты, этиленгликоль и др.) и соединений азота адекватно описываются уравнениями ферментативной кинетики; впервые экспериментально получены кинетические характеристики окисления этих ингредиентов в поверхностных сточных водах;

- исследована кинетика окисления нефтепродуктов, формальдегида, этиленгликоля и азота аммонийного, содержащихся в поверхностных сточных водах. Установлен механизм окисления и кинетические константы уравнений ферментативной кинетики, описывающих эти процессы;

- получены зависимости удельной скорости окисления органических загрязнений и процесса нитрификации от температуры, в диапазоне от 5°С до 20°С. Экспериментально показано, что процессы нитрификации и окисления органических загрязнений на биосорберах достаточно эффективно протекают при температурах 5-6°С;

- изучен механизм биосорбционно-мембранного процесса очистки поверхностного стока с использованием порошкообразных сорбентов, позволяющего интенсифицировать процесс биосорбции.

Практическая значимость результатов работы:

- по результатам исследований разработана методика расчета био-сорберов для очистки поверхностного стока от растворенных органических соединений, в том числе и специфических (нефтепродукты, эти-ленгликоль и др.) и соединений азота с учетом сезонного изменения температуры сточных вод;

- на основе проведенных исследований разработан раздел «8.6. Биологическая очистка» «Рекомендаций по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий городов, промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты»;

- определены оптимальные схемы очистки поверхностного стока, включающие ступень биологической очистки на биосорберах, разработано их конструктивное оформление;

- в результате исследований установлена целесообразность очистки поверхностного стока от органических соединений и азота биологическим (биосорбционным) методом. Разработанная технология позволяет отказаться от сложных и дорогостоящих физико-химических методов очистки для удаления этих загрязнений из поверхностного стока. Разработанная технология и метод расчета сооружений могут быть использованы проектными и эксплуатирующими организациями при проектировании и реконструкции систем очистки поверхностного стока с территорий городов и промпредприятий. Внедрение разработанной технологии биологической очистки поверхностного стока существенно улучшит санитарное и экологическое состояние водоемов - приемников сточных вод;

- впервые в отечественной практике показана перспективность применения биореакторов с использованием порошкообразных сорбентов и половолоконных микрофильтрационных мембран. Достоверность полученных результатов подтверждается большим объемом и длительностью экспериментальных исследований на лабораторных и пилотных установках с реальными сточными водами в различные сезоны года, сходимостью расчетных и экспериментальных результатов, применением стандартизированных методов измерений и анализа, статистической обработкой результатов.

Обоснованность предлагаемых технологических и конструктивных решений подтверждена лабораторными и полупроизводственными испытаниями с реальными поверхностными стоками.

Апробация работы и публикации:

- Основные результаты данной работы докладывались на научно-практическом семинаре НИИ «ВОДГЕО» (Москва, апрель 2004 г., май 2006г.) и на 6-ом Международном конгрессе "ЭКВАТЕК-2004" (июнь-2004г).

- По теме выполненных исследований опубликовано 4 работы. Реализация результатов исследований:

- Результаты исследований использованы при разработке раздела "8.6. Биологическая очистка» «Рекомендаций по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий городов, промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты», ФГУП «НИИ ВОДГЕО», М-2006г. - По разработанным рекомендациям выполнены проекты очистных сооружений обработки поверхностного стока с территорий аэропортов Домодедово и Шереметьево. На защиту выносятся:

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по:

- обоснованию целесообразности и эффективности применения био-сорбционной технологии для очистки поверхностного стока;

- результаты исследований основных закономерностей очистки поверхностного стока от соединений азота и растворенных органических соединений;

- результаты исследований влияния температуры на интенсивность био-сорбционных процессов при очистке поверхностного стока;

- исследования кинетических характеристик процессов биологической очистки ливневых и талых сточных вод;

- оптимальные технологические параметры биосорберов и биосорбци-онно-мембранных реакторов при очистке поверхностного стока;

- методика расчета биореакторов с использованием гранулированных и порошкообразных сорбентов для очистки поверхностного стока от растворенных органических соединений, в том числе и специфических (нефтепродукты, этиленгликоль и др.) и соединений азота;

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 136 наименований. Общий объем диссертации 133 страницы, 54 рисунка и 13 таблиц.

Заключение диссертация на тему "Биологическая очистка поверхностных сточных вод от органических загрязнений и соединений азота"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ отечественных и зарубежных источников показал, что для очистки поверхностного стока от органических загрязнений и соединений азота целесообразно применять биологические методы. Наиболее эффективно реализовывать биологическую очистку поверхностного стока в биологических реакторах на носителях, обладающих сорбционной активностью по отношению к удаляемым загрязнениям и не требующих регенерации.

5. Исследована кинетика окисления нефтепродуктов, фенола, этиленгликоля и азота аммонийного, содержащихся в поверхностных сточных водах. Установлен механизм окисления и кинетические константы уравнений ферментативной кинетики, описывающих эти процессы. Показано, что в биосорберах процессы биологического окисления органических соединений (нефтепродукты, этиленгликоль, формальдегид и др.) и соединений азота адекватно описываются уравнениями ферментативной кинетики. Впервые экспериментально получены кинетические характеристики окисления этих ингредиентов, которые позволяют рассчитывать очистные сооружения в широком диапазоне варьирования характеристик сточных вод при их очистке до нормативов ПДК.

6. Впервые в отечественной практике показана перспективность применения биореакторов с использованием порошкообразных сорбентов и поло-волоконных микрофильтрационных мембран.

8. Годовой экономический эффект от применения биосорберов на станциях очистки (производительностью 840 м /сут) поверхностного стока с территории аэропорта составит 1260 тыс.руб., а биосорбционно-мембранной технологии -1449 тыс.руб.по сравнению с сорбционным методом доочи-стки.

Библиография Семенов, Михаил Юрьевич, диссертация по теме Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

1. Михеев Н.Н., Порядии А.Ф., Швецов В.Н. и др. Речной бассейн и экологические безопасное водопользование. Водоснабжение и сан. техника. №6. 2000г.

2. Кичигин В.И., П.Г. Быкова. Исследования физико-химических характеристик поверхностного стока населенных пунктов./ Водоснабжение и сан. техника. №11.2002г.

3. Алексеев М. И., Куранов А. М. Организация отведения поверхностного стока (дождевого и талого) с урбанизированных территорий. Москва Санкт-Петербург. 2000г.

4. Шеховцев А.А., Звонов В.И., Чигинов С.Г. Влияние отраслей народного хозяйства на состояние окружающей среды.- М.: Минприрода РФ.1995г.

5. Государственный доклад о состоянии окружающей среды на территории российской Федерации за 1998 год. Заключение выводы, прогнозы, рекомендации.

6. Betts K.S. Airport pollution prevention takes off. Environmental Science & Technology. 33:210A-212A.1999r.

7. American Association of Airport Executives. Glycol Usage at U.S. Airports and Storm Water Sampling. Draft Report. 1993r.

8. Воробьев Ф.П. Отечественные противогололедные реагенты для ВПП аэродромов. Аэропорты. Прогрессивные технологии. №1. 2001г.

9. Ю.Корсач В.П., Алексеев E.B. Формирование и очистка поверхностных и моечных сточных вод.Сантехника. №3. 2001г.

10. П.Казарян В.А., Залетова Н.А., Арцимович П.М. Очистка поверхностного стока с территорий больших городов. Москва. ГОСИНТИ. 1980г.

11. Halm Mark. Storm Water at Airports Developing an effective stonn water management program involves assessing site data and studying the various treatment possibilities. Pollution Engineering. September 1996r.

12. Schueler T.R. Controlling Urban Runoff—A Practical Manual for Planning and Designing Urban BMPs, Metropolitan Washington Council of Governments, Washington DC.1987r.

13. Horner R.R., Skupien J.J., Livingston E.H., Shaver H.E. Fundamentals of Urban Runoff Management. Terrene Institute, Washington DC.1994r.

14. Mudgway L.B., Duncan H.P., McMahon T.A. and Chiew F.H. Best Practice Environmental Management Guidelines for Urban Stormwater: Background Paper.Draft, Cooperative Research Centre for Catchment Hydrology, Melbourne. 1997r.

15. Ulrich Kasting, Gameh Omar, Grotehusman Diter. Bodenfilteranlagen zur Rainigung von Abflussen stark verschmutzter Verkehrsflachen./KA -Wasserwirtschaft., Abwasser. Abfall. №1.2001r.

16. Ulrich Karl, Balke Rudolph, Balke Helmut. Wirtschaftlichkeit der naturnahen Regenwasserentsorgung. KA Wasserwirtschaft., Abwasser. Abfall. №3. 2000r.

17. Agency Storm Water Technology Fact Sheet Bioretention. United States Office of Water EPA 832-F-99-012 Environmental Protection Washington, D.C. September. 1999r.

18. Bettess R. Infiltration drainage manual of good practice, CIRIA Report 156,Construction Industry Research and Information Association, London. 1996r.

19. Ferguson B.K. (1994) Stormwater Infiltration, Lewis Publishers Universiti of Florida 2004r.

20. Mikkelsen P.S., Jacobsen P. and Fujita S. Infiltration practice for control of urbanstormwater., Journal of Hydraulic Research, IAHR, Vol. 34, No. 6. 1996r.

21. White G.C. The Design of Constructed Wetlands in NSW. conference proceedings, Wetlands for Water Quality Control, Townsville. 1995r.

22. Wong T.F. & Somes N.L. Application of Stochastic Hydrology in Designing Wetlands for Stormwater Quality Control. Conference proceedings, Wetlands for Water Quality Control, Townsville. 1995r.

23. Russell R.C. & Kuginis L. Constructed Wetlands and Mosquitos—Some Problems and Some Solutions. Conference proceedings, Wetlands for Water Quality Control, Townsville. 1995r.

24. Somes N.L., Breen P.E. Hydrologic and Botanical Design Th of Stormwater Control Wetlands, Proceedings of 5 International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control, Vol 1. Vienna, Austria. 1996r.

25. Hunter G. Constructed Wetlands—Safety Issues. Conference proceedings, Wetlands for Water Quality Control, Townsville. 1995r.

26. Yaman С., Geotextiles as Biofilters in Wastewater Treatment," Ph.D. Thesis, Drexel University, 2003

27. Rabah F.K.J, Dahab M.F: Nitrate removal characteristics of high performance fluidized-bed biofilm reactors. Water Res., 38:3719-3728. 2004r.

28. Jeris JS, Owen RW, Hickey R, Flood F: Biological fluidized-bed treatment for BOD and nitrogen removal. J. Water Pollut. Control .Fed., 49:816-831. 1977r.

29. Bassam A, Thaddeus C. Biofilm reactors for industrial bioconversion proc-esses:employing potential of enhanced reaction rates Nasib Qureshi* 1, Received^ June 2005 Accepted:25 August 2005r.

30. Hancher C.W., Taylor P.A. and Napier J.M. "Operation of Fluidized Bed Bio-reactor for Denitrification," Biotechn. Bioeng. Symp., No. 8, pp. 361-378, 1978r.

31. Coelhoso I., Boaventura R. and Rodrigues A. "Biofilm Reactors: An Experimental and Modeling Study of Wastewater Denitrification in Fluidized Bed Reactors of Activated Carbon Particles," Biotechn. Bioeng., Vol. 40, pp. 625633, 1992r.

32. Boaventura R.A. and Rodrigues A.E. "Consecutive Reactions in Fluidized Bed Biological Reactors: and Experimental Study of Wastewater Denitrification," Chem. Eng. Sci., Vol. 43, No. 11, pp. 2715-2728,1988r.

33. Reilly Kirk Т. & К. Использование иммобилизованных бактерий для разложения ароматический компонентов сточных вод деревообрабатывающих производств. Water Sci.& Technol.-.-20, N 11-12.-С. 95-100. 1988(1989)г.

34. Haggblom Max M., Apajalahti Juha H.A., Salkinoja-Salonen M.S. Разложение (биологическое) хлорированных фенолов, присутствующих в сточных водах целлюлозного производства. Water Sci.& Technol.-20,N 2.-С.205-208. 1988г.

35. Foeller J.R. and Segar Jr R.L. Treatment of Trichloroethene (TCE) with a Flu-idized-Bed the Bioreactor, Proceedings of the 12 Annual Conference on Hazardous Waste Research,Kansas City, Missouri, USA. 126-139.1997r.

36. Нечаев И. А. Глубокая очистка сточных вод от трудноокисляемых органических загрязнений. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 2000г.

37. Leite J.V. АуаНа?ао da Toxicidade do Fenol em Sistemas de Lodos Ativados -Utiliza?ao do Metodo Fed-Batch-Reactor (FBR) modificado. Disserta?ao de Mestrado.Escola Politecnica da Universidade de Sao Paulo. Sao Paulo. 1997r.

38. Ph. Shawn Veltman D., Theodore Schoenberg P.E. Carmen M. Durand Environmental Engineering Program Dept of Civil and Environmental Engineering University of Massachusetts/Amherst Dean Mericas, Ph.D. Bryan Wagoner,

39. P.E. Limno-Tech, Inc. Ann Arbor. Best Management Practices for Airport De-icing Stormwater Michael S. Switzenbaum, , Michigan University of Massa-chusetts/Amherst Water Resources Research Center July 28.1999r.

40. Пушников М.Ю. Влияние температуры и гидравлического режима на эффективность очистки природных вод на биосорбере. Водоснабжение и сан.техника.№5. 2000г.

41. Швецов В.Н., Морозова К.М., Захарова О.Э. «Провести исследования и разработать технологическую схему очистки промливневых сточных вод с применением биосорберов.» Отчет ВНИИ ВОДГЕО. Москва. Арх.№10141. 1988г.

42. Швецов В.Н., Морозова К.М., Захарова О.Э. «Совершенствование системы очистки ливневых сточных вод заводов силовых конденсаторов» Отчет ВНИИ ВОДГЕО. Москва, 1990г.

43. Campos С., Baudin I., Laine J.M. Adsorption performance of powdered activated carbon ultrafiltration systems. Proceedings of the Conference on Membranes in Drinking and Industrial Water Production, vol. 1, Paris, France, 3-6 October, p. 189-95.2000r.

44. Seo G.T. Ohgaki S. Evaluation of refractory organic removal in combined biological powdered activated carbon microfiltration for advanced wastewater treatment. Vol.4 N45 Water Science Part 4 Wastewater Treatment.2002r.

45. Stephenson Т., Judd S., Jefferson B. and Brindle K. Membrane Bioreactors for Waste-waterTreatment. IWA Publishing., London. U.K. 2000r.

46. Visvanathan C., Ben Aim R. and Parameshwaran K. Membrane separation bioreactors for wastewater treatment. Crit. Rev. Environ. Sci Technol, 30(1), 1-48. 2000r.

47. Choate E.T., Houldsworth D and Butler G.A. Membrane-enhanced anaerobic digesters. Proc. 37th Industrial Waste Conf., Purdue University, Ann Arbor Science.Ann Arbor. US A661-665. 1983r.

48. Kothari D. and Corrado J.J. Application of membrane anaerobic reactor system for the treatment of industrial wastewaters. Proc. 39th Industrial Waste Conf., Purdue University, Ann Arbor Science, Ann Arbor, USA, 627-636. 1985r.

49. Ross W.R., Barnard J.P., Le Roux, J. and de Villiers, H.A. Application of Ultrafiltration membranes for solid-liquid separation in anaerobic digestion systems: the ADUF process. Water S. A. 16(2), 85-91. 1990r.

50. Minami K., Okamura 0., Ogawa, S. and Naritomi, T. Continuous anaerobic treatment of wastewater from a kraft pulp mill. J. Perm. Bioeng. 71, 270-274. 1991r.

51. Bailey A.D., Hansford, G.S. and Dold, P.L. The enhancement of upflow anaerobic sludge bed reactor performance using crossflow microfiltration. Wat. Res. 28(2), 291-295. 1994r.

52. Fakhru'l-Razi, A. Ultrafiltration membrane separation for anaerobic wastewater treatment. Wat. Sci.Technol.30(l-2), 321-327.1994r.

53. Choo K.H. and Lee C.H. Membrane fouling mechanisms in the membrane-coupled anaerobic bioreactor. Wat. Res. 30, 1771-1780. 1996r.

54. Elmaleh S.and Abdelmoumni L. Experimental test to evaluate performance of an anaerobic reactorprovided with an external membrane unit. Wat. Sci. Tech-nol. 38(8-9), 385-392. 1998r.

55. Stephenson Т., Judd S., Jefferson B. and Brindle K. Membrane Bioreactors for Waste-water Treatment. IWA Publishing., London. U.K. 2000r.

56. In-Joong Kang, Chung-Hak Lee, Kyu-Jin Kim Characteristics of microfiltration membranes in a membrane coupled sequencing batch reactor system. Water Research. 37.1192-1197.2003г.

57. EPA. Wastewater technology fact sheet sequencing batch reactor, Office of Water, United States Environmental Protection Agency, Washington DC, 1999r.

58. Pavelj N, HvalaN, Kocijan J, Ro M, Ubelj M, Mui G, Strmnik S. Experimental design of an optimal phase duration control strategy used in batch biological waste-water treatment. ISA Transactions.40(l):41-56. 2001 r.

59. Pochana K, Keller J. Study of factors affecting simultaneous nitrification and denitrification (SND). Water Sci Tech 39(6).61-8. 1999 r.

60. Yamamoto K., Hiasa M., Mahmood T. and Matsuo T. Direct solid-liquid separation using hollow fiber membrane in an activated sludge aeration tank. Wat. Sci. Tech., 21(4-5). 43-54. 1989r.

61. Ueda Т., Hata K., Kikuoka Y. and Seino O. Effects of aeration on suction pressure in a submerged membrane bioreactor. Wat. Res., 31(3), 489-494. 1997 r.

62. Chiemchaisri C. and Yamamoto K. Performance of membrane separation bioreactor at various temperatures for domestic wastewater treatment. J. Membr. Sci.,S7.119-129.1994 r.

63. Visvanathan C., Yang B.S., Muttamara S. and Maythanukhraw, R. Application of air backflushing technique in membrane bioreactor. Wat. Sci. Tech., 36(12), 259-266. 1997r.

64. Lee J.C., Kirn J.S., Kang I.J., Cho M.H., Park P.K. and Lee C.H. Potential and limitations of alum or zeolite addition to improve the performance of a submerged membrane bioreactor Water Science Tech., Vol 45 Part 4 Wastewater Treatment, 59-63, 2002r.

65. Tsuno H., Nishimura F. and Somiya I. Removal of ammonium nitrogen in bio-zeolite reactor. J. Hydraul. Coastal. Environ. Engng. No. 503/11-29,159-166.1994г.

66. Nishimura F., Somiya I., Tsuno H. and Iwabu H. Development of a combined ВАС and BZ reactor for removal of nitrogen in wastewater from sludge drying process. Wat. Sci. Tech., 34(1-2), 145-151. 1996 r.

67. Stenstrom, M.K. Nitrification in powdered-activated carbon-activated sludge process. J. Environ. Eng., 113,1285-1301.1987r.

68. Kirn, J. S., Lee, С. H. and Chun, H. D. Comparison of ultrafiltration characteristics between activated sludge and ВАС sludge. Wat. Res., 32(11), 34433451. 1998 r.

69. Cantet J., Paul E. and Clauss F. Upgrading performance of an activated sludge process through addition of talqueous powder. Wat, Sci. Tech., 34(5-6), 75-83. 1996r.

70. Wanner J. Activated Sludge Bulking and Foaming Control, Technomic, Inc. 1994 r.

71. Shimizu Y., Okuno Y.I., Uryu K., Ohtsubo S. and Watanabe A. Filtration characteristics of hollow fiber microfiltration membranes used in membrane biore-actor for domestic wastewater treatment. Wat. Res. 30(10) 2385-2392. 1996 r.

72. McEldowney S. and Fletcher M. Effect of growth conditions and surface characteristics of aquatic bacteria on their attachment to solid surfaces. J. General Microbiology. 132.513-523.1986r.

73. Sebastien Saby, Malik Djafer, Guang-Hao Chen. Feasibility of using a chlori-nation step to reduce excess sludge in activated sludge process. Water Research Volume 36 Number 15 656-666. 2002 r.

74. Rosenberger U. Kruger R. Witzig W., Manz U., Szewzyk M. Performance of a bioreactor with submerged membranes for aerobic treatment of municipal waste water. Water Research. Volume 36, Number 15. 2002r.

75. Морозова K.M. Биохимическая очистка сточных вод фабрик ПОШ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1979г.

76. Van der Meer и др Molecular mechanismus of genetic adaptation to xenobiotic compounds. Microbiological Reviews, 56(4) :677-694)1992 r.

77. В.Н.Швецов, К.М.Морозова. Особенности расчета сооружений биологической очистки. Труды института ВОДГЕО. М-1983г.

78. С.В.Яковлев, И.В. Скирдов, В.Н.Швецов, и др. Биологическая очистка производственных сточных вод. Процессы, аппараты и сооружения. Москва, Стройиздат, 1985г.

79. Mozer, М.С. An Intelligent Environment Must Be Adaptive Intelligent Systems and Their Applications, IEEE (see also IEEE Intelligent Systems) Volume 14, Issue 2, Mar/Apr Page(s):l 1 - 13. 1999r.

80. Monod D. Annual Review Microbiology. 1949, 3, 371.

81. Иерусалимский Н.Д., Неронова H.M. «Количественная зависимость между концентрацией продуктов обмена и скоростью роста микроорганизмов». Доклады АН СССР, 1965, т.161, №6

82. Скирдов И.В., Швецов В.Н. Математическая модель процесса биологической очистки сточных вод. Труды института ВОДГЕО, вып. 76, М., 1970г.

83. Швецов В.Н., Морозова К.М. и др. Использование анализа кинетики ферментативных реакций для выбора схемы и параметров процесса биологической очистки сточных вод. Труды института ВОДГЕО, вып. 76, М., 1981г.

84. Бондарев А.А. Биологическая очистка промышленных сточных вод от соединений азота. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 1990г.

85. Печуркин Н.С., Терсков И.А. Автоселекционные процессы в непрерывной культуре микроорганизмов. АН СССР, Сиб.отд., Новосибирск. 1973г.

86. Barray Т. and H.Prithard. Adaptation aquatic microbial coommunitics to pollutant stress.Microbiological Science, 5:195-169.1988 r.

87. Swindoll C.M., C.M.Aelion and F.K.Pfaender. Influence of inorganic and organic nitrients on aerobic biodegradation and on the adaptation response to subsurfase microbial communities. Applied and Environmental Microbiology, 54:212-217.1988r.

88. Фомин С.Н., Коробко М.И. Очистка бытовых сточных вод двухступенчатым фильтрованием. Уч. пособие. Хабаровск.2000г.

89. Yarremoes P. Biofilm Kinrtics. Water Pollution Microbiology. New York, , vol.2. 1978r.

90. Besik F. "High Rate Adsorption-Bio-Oxidation of Domestic Sewage" Water and Sew.Works, 120, 6, 1973r.

91. Friedman L.D. and al. "Improving Granular Carbon Treatment". U.S.Enviromental Protection Agency, Water Quality Office, GDN, Washington. 1971 r.

92. Ю1.Власенко E.B. и др. Сравнительный анализ структурных и сорбционных характеристик терморасширенных графитов и активных углей в очистке воды от органических веществ. Вестник Московского Университета. Се-рия.2.Химия. Т.46.№4. 2005г.

93. McGriff Е.С. « Wastewater Treatment Design Related to Biological Growth Supported bu Activated Carbon»,U.S. Departament of Commerce, Office of Water Reourcer Researth. Publication № PB 222172.uli, 1973r.

94. Weber W.J.Jr. " Biologically Extended Physicochemical Treatment for Reclamation of Wastewater. Ind. Water Eng., 14, 7, 1977r.

95. Calvillo, Y. M., Alexander, M. Mechanism of microbial utilization of biphenyl sobed to polyacrylic beads. Applied and Environmental Microbiology 45:383-390.1996г.

96. Harms, H., and A. J. B. Zehnder. Bioavailability of sorbed 3-chlorodibenzofuran. Appl.Environ. Microbiol. 61: 27-33. 1995r.

97. Швецов В.Н., Морозова К.М., Нечаев И.А. Способ очистки воды от хло-рорганических соединений. Патент 2005695 С1

98. Скирдов И.В., Швецов В.Н., Морозова К.М. Установка для глубокой очистки сточных вод. Патент 1045543

99. Скирдов И.В., Швецов В.Н., Морозова К.М.,Захарова О.Э. Установка для глубокой очистки сточных вод. Патент 1367376.

100. Siebel М.А. Binary population biofilms . Ph. D. Thesis,Montana, USA. 1987r.

101. Characklis W.G.and K.E. Cooksey Biofilms and microbial fouling . Advances in applied Microbiology. 29:93-139. 1983r.

102. Lazarova V.Z.and J.Manem. Biofilm characterization and activity analisis in water and wastewater treatment. Water Research. 29: 2227-2245.1995r.

103. Charackhs W.G. and K.C. Marshall Biofilms.J.Wiley&sons.New York. (USA).1990r.

104. Siebel M.A. Binary population biofilms. Ph. D. Thests. Montana. USA. 1987r.

105. Van Loosdrecht M.C.M.D. Eikelboom, A.Gjaltema,A.Mulder,L.Tijuis and S.J.Haijnen. Biofilm structures.Proceedings of the Cjnference workshop Biofilm structure, growth and duamics Noordwijkerhout,the Netyerlands. 1995r.

106. Ehrhardt HM, Rehm HJ. Phenol degradation by microorganisms adsorbed on activated carbon. Appl Microbiol Biotechnol.21:32-36. 1985r.

107. Chang H.T, Rittmann B.E. Verification of the model of biofilm on activated carbon. Environ Sci Technol.21:280-288.1987r.

108. Laor Y, Strom PF, Farmer WJ. Bioavailability of phenanthrene sorbed to mineral-associated humic acid. Water Res 33:1719-1729. 1999r.

109. Cerniglia CE. Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons. Biodegradation. 3:351-368. 1992r.

110. Scheibenbogen K, Zytner RG, Lee H, Trevors JT. Enhanced removal of selected hydrocarbons from soil by Pseudomonas aeruginosa UG2 biosurfactants and some chemical surfactants. J. Chem. Technol. Biotechnol. 1994r.

111. Chang HT, Rittmann BE. Verification of the model of biofilm on activated carbon. Environ Sci. Technol. 21:280-288 1987r.

112. Rittmann BE, Seagren E, Wrenn B, Valocci AJ, Ray C, Raskin L. In situ bioremediation, 2nd edition. Park Ridge. NJ: Noyes. 1994r.

113. Southern California. Submitted to: alifornia Energy Commission Sacramento.California January 2002r.

114. Швецов B.H. Глубокая биологическая очистка концентрированных сточных вод, Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 1988г.

115. Rittman В. Е., McCarty P. L. «Substrate Flux into Biofilms of and Thickness». Environ.End.Div.j.,Proceedings of the american Society of Civil End., ASCE, vol.107, NEE4, august, 1981r.

116. Уэбб JI. Ингибиторы ферментов и метаболизма, Издательство, «МИР»,Москва, 1966г.

117. Штиллер В. Уравнение Аррениуса и неравновесная кинетика, ред Л.С.Полака. Москва. «Мир». 2000г.

118. Henze М., Harremoes P., Arvin Е., Dahi., Е. Teortisk vandhygiejne (Water Chemistry) 4 th ed Polternisk foriad Lungbi., Denmark 1994r.

119. Калугин В И, Ласков Ю М, Воронов Ю В, Алексеев Е В Лабораторный практикум по водоснабжению и очистке сточных вод.,М Стройиздат 2001г.

120. Яковлев С. В., Карелин Я. В., Ласков Ю. М., Воронов Ю. В. Очистка производственных сточных вод, Москва, Стройиздат, 1979.

121. Директор ФГУП «НИИ ВОДГЕО» '

Похожие работы

Строительство
05.23.00