автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Биологическая очистка промышленных сточных вод от соединений азота

ГОССТРОИ СССР

¿ъй.

ВСЕСОЮЗНЫЙ (

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ КОМПЛЕКСНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДОСНАБЖЕНИЯ, КАНАЛИЗАЦИИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИИ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ (ВНИИ ВОДГЕО)

(05.23.04 — ¡водоснабжение, канализамия, строительные системы охраны водных ресурсов)

На правах рукописи

УДК 628.35

БОНДАРЕВ Анатолий Александрович

Биологическая очистка промышленных сточных вод от соединений азота

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва — 1990

ГОССТРОЙ СССР

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-' исследовательский и геокструкторско-технояогический институт водоснабжения!, канализации0 гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ВШИ ВОДГЕО)

На правах рукописи УДК 628.35

БОНДАРЕВ Анатолий Александрович кандидат технических наук старший научный со.рудник

• ШОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

ОТ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА

( 05.23„ 1 - водоснабжение;, канализация строительные системы охраны водных ресурсов) -

Ли А и ¿Г ЛЛ

диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1990

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском и конструкторско-технологическом институте водоснабжения, канализации» гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ВНИИ ВОДГЕО) Госстроя СССР«

Официальные оппоненты2 Доктор технических наук, профессор

РОДЗИЛЛЕР И.Д° Доктор технических наук РАЗУМОВСКИЙ Э.С, Доктор технических наук КАН1УХШ ЗЖ Ведущее предприятие - Союзводоканалпроект

Защита диссертации состоится " " ,_, 1990 г.

в 10 часов на заседании специализированного совета по присуждению ученой степени доктора технических наук Д-063.31,01 при ВНИИ ВОДГЕО,

Заверенные отзывы в 2-х экземпляра* просим посылать по адресу: 119826, г.Москва, Г-48, Комсомольский пр., 42, ВНИИ ВОДГЕО.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ ВОДГЕО.

Автореферат разослан " " _.1990 г.

Учений секретарь специализированного совета^ кавдвдат технических наук

О.В.Демидов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Технический прогресс,, вызвавший в по. сл едина десятилетия стремительный рост объема промышленного производствен с особой остротой выдвинул проблему защиты окружающей среды о® загрязнения^ Директивами ХШ съезда КПСС развития народного хозяйства СССР в 12-ой пятилетке и на период до 2000 г. и Постановлением ЦК ШСС и Совета Министров СССР "О коренной перестройке дела охраны природы в стране" в нашей стране намечает-с осуществить широкую программу социально-экономических и технических мероприятий„ в частности,, расширение строительства очистных сооружений„ увеличение мощности и повышение эффективности их работы за счет усовершенствования существукщих и создания новых технологических процессов.

Предотвращение антропогенного эвтрофирования водоемов, обусловленного е в первую очередь,, поступлением в них биогенных элементов азота и фосфора» является в настоящее время весьма актуальной проблемой® Следствием эвтрофикации является массовое развитие планктонных водорослей, приводящее к существенному ухудшению качества воды, появлению привкусов и запаховв нарушению кислородного режима и экологической обстановки в водоемах^неприем: ■)-мой для нормальной жизнедеятельности гидро.бйонтов. В результате возникают дополнительные трудности при очистке воды для хозяйст- : венно-питьевых целей и производственного водоснабжения. , Присутствие аммиака в речной воде оказывает сильное токсическое влияние на рыб, наличие нитритов.в питьевой воде вызывает'раковые заболевания^ нитраты могут быть причиной заболевания детей метгемоглобине-миейо" Наличие соединений азота в оборотной воде промышленных предприятий приводит к образованию биологических обрастаний технологических аппаратов, теплообменников и коммуникаций, осложняет эксплуатацию оборудования Практика свидетельствует.о том, что защита водоемов от поступления только соединений фосфора во многих случа-

ях но предотвращает эвтрофированил, для этого необходимо защитггь . их и от загрязнения веществами, содержащими азот»

Органические и минеральные соединения азота присутствуют в сточных водах многих отраслей промышленности; химической„ нефтехимической, медицинской, микробиологической, металлургической, коксохимической 0 пищевой 0 агропромышленного комплекса и др0 0 а также в хозяйственно-бытовых сточных водех»

Как правило» вьгпеназваннне сточные воды очищаются от присутствующих в них органических веществ биологическими методамис в то время как соединения азота практически остаются в очищенной жидкости. Доочистка биологически очищенных сточных вод от соединений азота требуется в настоящее время органами здравоохранения и рыбоохраны практически повсеместно, а для этого необходимы дополнительные капитальные вложения, что обусловливает остроту и актуальность решения проблемы».

Диссертация посвяшена разработке научных основ биологической очистки сточных вод от соединений азота, совершенствованию и со-' зданию новых технологических процессов и сооружений для их осуществления.

Широкий круг затрагиваемых в работе задач опирается на опыт и результаты исследований по биологической очистке сточннх вод0 выполненных за рубежом и в Советском Союзе,' в частности, во ВНШ ВОДГЕО под руководством Н.А.Базякиной, С.ВЛковлева, И.В.Скирдова, Ц.И.Роговской, Е.Е-Гришиной„ И.Д.Родзиллера, В.Н.Швецова, а также в других научно-исследовательских организациях Н. А. Лукиных, Т.А.Карюхиной, ЯоА.Карелиным, СоМ.Ши^риным, Л.И.Гюнтер, Б.ГоМишу-ковш„ ИоНсЧурбаноБой,, Э.С.Разумовским,, Ю.А.Феофановым, М.ДЕвиле-вичем и другими специалистами. Результаты их работ послужили основой для исследований но дальнейшему совершенствованию технологии биологической очистки сточных вод от органических веществ и соединений азота«

В основу диссертационной работы положены исследования„ выполненные автором и под его руководством в лаборатории очистных сооружений ВНИИ ВОДГЕО» Работы проводились в соответствии с комплексной целевой программой Госкомитета СССР по науке и технике по проблеме 0.85»02, планами работ совещания руководителей водохозяйственных органов стран-членов СЭВ, а также по хоздоговорам с рядом промышленных предприятий.

Цель работы« Целью работы являлось научное обоснование и разработка эффективных технологических процессов и сооружений для глубокой биологической очистки сточных вод от соединений азота на основе направленного формирования оптимальных биоценозов активных шюв, применения загрузочных материалов для прикрепления микроорганизмов, а также физических методов воздействия на активный ил.

Научная новизна исследований заключается в следующем:

- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена применимость закономерностей популяционной динамики и ферментативной кинетики для исследования, анализа и описания процессов биологической нитрификации и денитрификации (НДФ) сточных вод?

- разработана научная концепция управления процессами нитрификации и денитрификации по показателям окислительно-восстановительного потенциала и «г:^ среды и экспериментально подтверждена возможность денитрификации аммонийсодержащей жидкости в аэробных условиях без добавления органического углерода;

- теоретически обоснована целесообразность ингибирования второй фазы нитрификации с целью интенсификации процесса и проведедп$ в аэробных условиях денитрификации кислых сточных вод (рН=2-3) путем постепенной адаптации активного ила; ' ...

- установлены основные закономерности процессов нитрификации-и денитрификации в аппаратах с прикрепленными микроорганизмами ил?' на твердой загрузке

- обоснована возможность применения гидродинамических излучателей в качестве источника ультразвука для обработки части активного ила с цельи интенсификации процессов нитрификации г окисленорганических веществ. '

Научно-практическая новизна результатов исследований пронятых на их основе технических решений подтверящена 12 авторскими свидетельствами СССР на изобретение и одлим патентом в ГДР.

Практическая ценность тыботц заключаемся в разработке основ-, ных принципов к методов-расчета сооружений биологической очистки сточных вод от соединений азотг и органических веществ„ включая расчет прироста биомассы ■. активного ила. а яагске рекомендаций но проектированию технологий биологической очистки азотсодержащих сточных вод химической, нефтехимической, пищевой, микробиологической и других отраслей кромиилснаостн; в разработке конструкций, метода расчета и практически рекомендаций для проектирования новых типов сооружении ( прикропле! ьой микрофлорой и гэдродЕиаюяе— ской обработкой части активного ила, обеспечивавших современные • требования к качеству сточных вод при кг. сбросе у водоемы ¿ии при повторном использовании в оборотных системах промышленного водо~-снабжения.

Разработанные автором технологии и конструкции соорукекий находяг широкое применение в практике "проектирования и строительства очистных сооруае'-лй. Они использованы более чем в 20 проектах станций биологической очистки производственных и городских сточных вод, из которых 8 объектов находится в эксплуатации* Фактический годовой экономический эффект составляет более I млн,руб/год. ожидаемый ~ более 5 млн.руб/годо

На защиту автором выносятся: результаты теоретических и экспериментальных исследований основных закономерностей процессов нитрификации и денитрификаши,

а также прироста активного ила в одноступенных и многоступенных схемах биологической очистки сточных вод от соединений азота и органических веществ?

- результаты теоретических и экспериментальных исследований управления процессами нитрификации и денитрификации по показателя^! окислительно-восстановительного потенциала и гН^ среды8 а также по технологическому показателю ~ возрасту активного ила;

- результаты технологических исследований процессов очистки различных видов сточных вод методом биологической нитрификации и денитрификации в сооружениях со свободно плавающими микроорганизмами активного ила„ в аппаратах с различными типами стационарных-загрузочных материалов,, с использованием технического кислорода для нитрификации воды в псевдоожиженном слое песка, с осуществлением процесса денитрификации в псевдоожиженном слое активного ила, а также при использовании физических методов воздействия на активный ил путем обработки части иловой смеси ультразвуком с помощыр гидродинамических излучателей.

Результаты этих исследований обеспечили комплексное решеще вопросов биологической очистки сточных вод от соединений азота и органических веществ е а также прироста биомассы в одноступеннш.. и многоступенних схемах, вклотая применение новых сооружений л технологий - аэротеншв'с ультразвуковой обработкой активного ила, анаэробных и аэробных биореакторов с псевдоожикенным слоем песка и применением технического кислорода, денитрпфикаторов с псевдоожикенным слоем активного ила, технологии с осуществлением одновременной' нитрификации и денитрификации в присутствии растворенного кислорода без добавления органического углерода, процессов с ингиби-рованием второй фазы нитрификации, денитрификации кислнх нитратсо-деряащих сточных вод без предварительной их нейтрализации. Все эта позволяет существеио снизить капитальные, л эксплуатацжлпше затра-

ты ьа очистку сточных вод от соединений азота при обеспечении современных высоких требований на их сброс,в водоемы или ис. ользо-вание в системах оборотного водоснабжения.

Личный вклад диссертанта. Определены основные направления исследований, разработка которых обеспеч5Ла коренное совершенствование технологий и сооружений биологической очистки сточных вод от соединений азота. На основе этих исследований„ проведенных под руководством диссертанта и при его непосредственном участиис установлены основные закономерности процессов нитрификации и деиитрь-фикашш, разработаны новые высокоэффективные технологии и конструкции очистных сооружений, предусматривающие оптимальное проведение процессов очистки воды от соединений азота*

Ллробания работы» Основные положьннк диссертации опубликованы в 26 статьях в сборншсах грудов иютатута В0ДП50. лурнале 'Водоснабжение к санитарная техника'-' :-г другах изданиях0 а ттюяо 2 книге "Биологическая очистка производственных стсчных вод.'Процессы, аппараты и сооружения". . Стройиодат, 1905 г. Результаты работы • докладывались на научно-технкческих Всесоюзные и Республиканских конференциях. симпозгумах. семинарах б г-Гс'&сква (1986,, IS89 лг»). Чирчкк (1979)о Пущино (19?Э„ 1935. IS8S)„ Красноярск (1982)0 Каунас (1984, 1985. I98S0 1987) „ Тбилиси (1935). а также на скжо-эиумах СЭВ "Разработка новых методов и технологий очз:стки и доочи-стки сточных вод. включая обработку и использование, осадков" (1983 к. 1935 t, 1986 тт„) а ка советско-американскихсимпозиумах (1987, 1988 „ 1939 Сто) и ка встречах со специалистами США. Япониир Фин-лявдии„ ФРГс ГДР.

Структура работы. Работа состоит из введения„ семи гдав, общих выводов (250 странщ машинописного текста,, 142 иллюстрации, 73 таблицы, библиография из 186 наименования) и приложений.

Вся научная деятельность автора проходила при сотрудничестве с академиком С.В.Яковлевш, д„тоноИеВоСкщзд0вн, дотоназ.НоШвевдвым. При разработке отдельных вопросов автор сотрудничал с к.б.н.Н.В.За-хватаевой„ КоТаИ.МоАЛироговой. КоТ.НоЕоВеСоколовой, к.т.НоА.С.Шатом-ковым„ к0б.НоОсС»Троян, с аспирантами Н.М.Ильинской, М.Т.С.Членской,' К.К„БыковымР квт<>н.Е<>А.Корнеевой,

Автор благодарен сотрудникам лаборатории очистных сооружений за помощь в проведении экспериментальных исследований и внедрении т результатов»

Автор также выражает глубокую признательность главному инженеру Щекинского ПО отАзот" Лурье Б«,Ио и начальнику цеха очистки вод-е Березклной НЛГо за активную помощь в реализации промышленных испы-, таний ряд,а разработок автора на очистных сооружениях Объединения; .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ '

Во' введении диссертации обосновывается- актуальность и значи—.. мость постановки настоящей научно-исследовательской работы» -сфер- -мулироваяы цели и задачи» дана ее общая характеристика.'

В первой главе анализируется современное состояние •равкгайя-й«»-методов очистки сточных вод от соединений азота и тенденций рарчи*^.--тия современной биотехнологии, а также сформулирована цель .иссле--дований 0 -которая сводится к научному обоснованию и разработке эффективных технологий и сооружений для глубокой и интенсивной биологической очистки азотсодержащих сточных вод на основе "оптимального сочетания и использования нитрифицирующих, дешгариЗпщирующих' и гетеротрофных биоценозов актизных илов в одно- и многоступенчатых схемах, применения различных загрузочных материалов для при- • крепления микроорганизмов, а.также физических методов воздействия на активный ил.

Сточные воды большинства промышленных предприятий и населенных пунктов содержат в своем составе, наряду с органические за-

грязнениями, различные соединения азота как в окисленной*„ так г восстановленной формах. К ним относятся органические азотоздержа-щие соединения (белки, аминокислоты, пурины„ мочевина и др0) „ аммонийные соли, аммиак„ нитриты н нитраты» Если в уродских стотаых водах содержится относительно небольшое количество соединений азота (около 30-60 мг/л) 5 то в ироиашешшх - ж содержание может? превышать 1000 мг/ло Встречаются также трудноокисляемые органические и неорганические то;<яичныв для микроорганизмов ееединения0 3 некоторых случаях сточные воды не содержат органических- загрязнений или имеют незначительное их количество„ что определяет специфику их очистки os соединений азота. Азотсодержащие сточные воды представляют серьезную опасность для водных объектов;, методы их аффективной очистки еще до ksiffla не разработаны ж являются сложной технической проблемойо

Известные методы химического удаления из води соел женкй asóte (хлорирование, озонирование, ультрафиолетовое облучение ж да») и.физико-химические способы (отдувка амлиако, воздухом, ионный об- • мен, электролиз, деминерализация) требуют применения дорогостоящих реагентов и оборудования. сложны в эксплуатации, являются малоэффективными» В связи с этим разработка эффективных процессов глубокой и интенсивной очистки азотсодержащих сточных вод с использованием методов биологической нитриленитрификации (Щ№), как более простых и надежных, является перспективной и имеет большое народнохозяйственное значечие«

Биологическая очистка. азотсодержащих сточных вод - процесс многостадийный? при наличии в воде органического азота в результате ферментативного гидролиза образуются более простые органические соединения и коны аммония0 затем осуществляется двухстадийная нитрификация при аэробном окислении аммонийного азота до нитритов (Хфаза) и нитратом (П. фаза). после этого - денитрификаиия в анаэробных ус-

лрзшх при восстановлении нитратов до нитритов и далее до газооб-рвзьаго esotb-, Наадый процесс - оккслянке углеродсодержзткс зе- ■ щеста» нитрификация & декитрификация, осущесталяется с использованием специфкчвьк микроорганизмов. которна для своей жизнодеятелй-яоеяи -гребут различных условий,' Так для роста к развития нитрифи-щъуяяви: микрсоргзяи )мов необходим источник углекислота, для де~ нагряфэднрунздюс - не^йжсзрвативные органические соединения.

Дкалиа применяемых методов биологической очистки ctothhä вод о™ соадлн.'-.я;-л азо?а показал, чте на созремзчвом этапе неиик Jrapo-яо<з распр^тоакезие (особенно на рубеком) 3-х, 2-х к одноступенчатое схемы Ш(Ззрсбко-азробной биологической НГ.&, В последнее врет,я на»летиласг> зснцекокя ксзольеования на стадии дешгсрифякация шесто ктедазда оргаыгсвсккс веяеств неочищониЛ! сточкой жидкости« Причем биологическая ИДО осущес-твлястся сиешш биоценозом при различных .сочетаниях процессов ялтркфлкадяи я дешггрификации во времени и-прострзкстве- Зипеиазвагпше схемы позволили существенно повысить лфрэктквноеть к степень очкетки води от создшении азота. Однако прл их разработка н расчете сооруяешй не учитываются в достаточной степени особенности кинетики процесса динамики роста популяция смешанных аэтогрофных и' гетеротрофных микроорганизмов, условия оптимального их развития, возможности а закономерности формирования физюлогических,' ¿шяшических л седчменташошшх свойств активных илов, природа сопутствующих загрязнений и требуемая степень очисткив Это яв позволяет полностью использовать потенциальные воз-■ моккоста процессов очистки води от соединений азота»

Большой вклад в развитие интенсивных процессов к сооружении биологической очистки внесли зарубежные и советские ученые» Значительные успехи в. данном направлении были достигнуты путем увеличения з биор^акторах разных конструкций концентрации активного ила, растворзнлого кислорода и субстрата* Это позволило существенно повысить окислительную мощность сооружен™ по органическим загряз-

нениям. Однако качественные характеристики сточных вод но содержанию в них различных форм азота ке претерпели существенного изменения.

Анализ тенденций развития методов разделения иловых смесей показал, что преимущественное развитие имеет традиционное грезч- • тационное отстаивание» Однако более широко используются в практике методы тонкослойного и флотационного отстаивания, а также зо взвешенном слое ак: га ко го ило, включая двухстедийные процессн то~ отделения. Для расчета скорости процесса используется предложенный ранее автором безразмерный параметр З'Л«

Для повышения эффективности и удельной производительности сооружений для очистки сточных вод от соединений азота з настоящее время получили распространение, аппараты. снабженные различнтя! на-содочнши материалами для прикрепления нитрифюшрувдих и денитрифицирующих мшфооргшпзмов» Интенсификация процесса достигается как за счет увеличения общей биомассы микроорганизмов,, так и в результате улучшения гидродинамической обстановки и увеличения ско~-ростей диффузии реагирующих компонентов. Были выполнены теоретпче-екпе и экспериментальные исследования по осуществлению раздельных процессов нитрификации и денктрификации в аппаратах разных конструкций: каркасно-засыпных и гравийных фильтрах, биофильтрах и био-тенках, на установках с псевдоотеженным' слоем песка, в том числе с применением технического кислорода, а также в сооружениях с псев-доожиженным слоем активного ила<» Целью этих исследований было'оценка и обобщение литературных Материалов и результатов, собственных исследований, создание математических моделей для расчета подобных сооружений«, основанных на закономерностях ферментативной кинетики, определение области применения различных конструкций и совершенствование процессов с прикрепленной микрофлорой.

Одним из возможных путей интенсификации процесса биологичес-

кой очистки сточных вод от соедюшшй азота является использование физических методов воздействия (в частности ультразвука) на" микроорганизмы активного ила» В отечественной и зарубежной литературе отсутствуют данные о практическом опыте применения подобной технологии,, однако,, положительное влияние ультразвука на различные Аяпфооы отмечает ряд исследователей^ Отсутствует единая точная зрения га механизм действия ультразвука на биохимические процессы и не решены вопросы конструктивного оформления технологического процесса» Это обусловило необходимость проведения специальных исследований в указанных: направлениях»

Вторая глава посвящена анализу современного состояния развития теоретических основ технологии и проектирования сооружений биологической очистки сточных вод от соединений азота и органических веществ»

В основе процессов биологической очистки сточных вод от органических веществ и соединений азота лежат ферментативные реакции , и динамика роста оиомассы« Поэтому для исследования^ анализа и описания процессов НДФ как з свободном объемеJ так и на поверхности загрузочных материалов рационально использовать модели; основанные па фундаментальных закономерностях биохимии, широко используемых* в современной биотехнологии - уравнениях ферментативной кинетики и динамики роста популяций микроорганизмов•

■ Для простейшей ферментативной реакции Михаалисом и Ментен теоретически получено известное уравнение:

' VM * ¿/(Vi!), •'. ;у .(i)

где У~ скорость реакции при концентрации субстрата ^ Ум - максимальная скорость реакции без лимитирования субстратом? ~кон~. .станта насыщения.-' -.- ' ,

Работами .Мою и Иерусалимского '•И^'Д;'- было показано;' что удельная скорость роста биомассы м описывается аналогичным уравнением

С учетом уравнения 2 зависимость для скорости.потреблений суб трата записывается в Ц}щв

где У - экономический коэффициент характеризующий выход биомассы на одгашцу потребленного субстрата,,

Для описания более слошых ферментативная рзшщий Скярдовш/ ИсЗ,о Швецовым В.Н0 и др. на основании многочисленных экспериментов доказана применимость вдпузщирошшых уравнений к процессам биологической очистки сточных вод, отражающих механизм вьачиодей-' ствия фермента, субстрата, ингибиторов и дру:е5К компонентов реакций.

Большой теоретический интерес и практическое значение алеот идентификация механизма тор-/огкнпя (конкурентного. нв:ют«урентно-го, субстратного,. прредзюеми метаболизма активного жиг к др.) но экспериментально найденным значениям коэффициентов модифицирован-» шк уравнений.

Торможение продуктами метаболизма активного ила выражается уравнением

где коэффициент ^ отражает изменение степени сродства фермента -к субстрату (Км) б результате присоединения второй молекулы субстрата к ферменту ж изменяется от I до с».

При конкурентном механизме (о( >I) торможение мокко уменьшить сниаением концентрации субстрата в реакторе, увеличением дозы ак-

к

(5)

тивного ила юги длительной его адаптацией, результатом которой . может быть снижение величины Км«

В присутствии токсичных компонентов, не являющихся субстратами „ конкурентное торможение описывается уравнением

У= -:-Км( I -Ж-] • (I+ТХ), (6)

а неконкурентное - уравнением

У-У££кг/(кг+:о (к„+£) а+*х); (?)

где С' - концентрация ингибитора5 К^ - коэффициент-; учитивакцго! прл-роду ингибитора.

При конкурентном пкгкбированщ торможение может бйть снижено увеличением концентрации субстрата или уменьшением концентрации ингибитора, при неконкурентном торможении степень шггибирования связана ж с природоГ ингибитора (величиной К^) и его концентрацией

В процессе НДФ соединения азота удаляются из воды как в ре-, зудьтате окяслжелыю-восстгиюзительннх решений, так л при их ассимиляции прирастающей биомассой активного ила» Однако', при раз-. райотке технологий биологической очистки сточных вод зачастую не учитывают в достаточной степени закономерности роста популяций микроорганизмов (прироста активного ила)о что существенно не только для удаления соединений азота из боды'г но я для расчета сооружений по обработке избыточного ила,' УдельныЧ прирост'ила .Шр) зависит от фазы физиологического ■ развития' шпсрсоргавизмов', которая определяется возрастом юга Т (временем'пребывания¡ила в.системе биорэмстор-илс-оэделитель'о сут}^' и 'Может,быть определен с исполь- • аовашем уравнения баланса твердой 'фазы' в системе ; Пр = 4Ц7°хЧ/($ о-$) ? ±\/{$о -#/»' мг/мг (8) где ? -продолжительность обработки воды', ч* Х^ - содержание взвешенных веществ в воде после вторичных отстойников^ мг/л; $0~ начальная конг зтрация субстрата, мг/л» . .

При окислении загрязнений утилизируемый субстрат расходуемся микроорганизмами как на прирост биомассы, так и на энергетические потребности, Изменяя возраст активного ила путем соответствующего удаления из системы аэротенк-илоотделитель заранее определенного количества иловой смеси, мс.пю управлять как соотношением долей утилизируемого субстрата, так и видовым составом микроорганизмов активного ила. Каэдому значению возраста активного ила в установившемся режиме соответствуем вполне определенная удельная скорость утилизации субстрата (как органического, так и азотсодержащего)о Взаимосвязь мевду этими параметрами определяется уравнением!

кэ+ 0,0417 -Кр/Г , (9)

где Кэ - энергетический физиологический коэффициент, мг ¿>/гоЧо? Кр - физиологический коэффициент роста,, равный Ю00/У;мг^/г.

Возраст ила является обратной величиной удельной скорости роста микроорганизмов (Т=1^#), поэтому уравнение 9 целесообразно рассмотреть с позиций опуляционной динамики,

С увеличением возраста ила при неизменных качественных и ко--личественных характеристик воды удельная скорость утилизации субстрата уменьшается из-за увеличения дозы ила и снижения доли быстрорастущих высоко' тивных видов в общей биомассе. В результате увеличивается глубина очистки, повышается степень аэробной стабилизации и снижается прирост ила, улучшаются его седимеьтационные и водоотдающие свойст: И наоборот„ при небольшом возрасте в микрофлоре активного ¡¡ла и биопленке преобладают быстрорастущие виды, потребляющие в основном легкоокисляемые соединения» Медленнорастущие группы„ потргбляющие трудноусваиваемые соединения„ вытесняются из реакторао При этом трудноразлагаемые субстраты и продукты метаболизма проходят через сооружение транзитом, не разгагаясь. В результате эффект очистки воды снижается, увеличивается прирост ила0 В реактрре с прикрепленной биомассой по ходу движения очищаемой жидкости происходит гзрераспределение популяции от быстрорас

тущих к медленнорастущим микроорганизмам. Легкость управления условиями роста и развития автотрофных (нитрифицирующих) и гетеротрофных (в том числе и денитрифицирующих) микроорганизмов в проточном реакторе-смесителе путем изменения возраста ила позволяет использовать эти микроорганизмы как объект теоретического и экс-перимен.ально.о изучения с применением методов популяционных исследований»

Процесс удаления соединений азота из воды лимитируется самой медленной стадией - нитрификацией, поэтому необходимо;, чтобы возраст актишого ила превышал обратную величину скорости роста нитрифицирующих микроорганизмов (Х//^н), которая определяется для случаев без ингибнрования по уравнению;

Л 'К "Крн * V ^ + С10)

где Крц, К^, - коэффициенты, учитывающие влияние на скорость роста соответственно величины рН, ,и температуры? 'N - концентрация М- да/л; - коэффициент полунасыщения, мг N/л¿

Определение конкретных численных значений кинетических параметров Ум, Н„, К^ , ^ и физиологических коэффициентов Кр и Кэ ~ имеет большое теоретическое и практическое значение, т«к. они характеризуют качественный состав загрязнений сточных вод, способность.их к биохимическому окислению в тех или иных условиях, степень адаптации активных шюв, прирост ила и позволяют наметить технологическую схему и режим биологической очистки сточных вод как от'органических веществ„ так и соединений азота с учетом минимального прироста биомассы. . ".

В литературных источниках показано, что окислительно-восстановительный потенциал среды. (еН) и величина рН: оказывают существенное влияние на все стороны обмена и жизнедеятельности микроорганизмов» В основе размножения микроорганизмов лежит совокупность последовательно протзкащих ферментативных реакции» ДЛЛ каадоя из

которых характерно свое оптимальное значение еН» Учитывая, что ? процессе ВДФ участвует несколько различных групп микроорганизмов, отличающихся по характеру метаболизма,, (гетеротрофные, нитрифицирующие 1 и П фазы и денитрифицирующие), становится очевидным, сколь большое значение могут оказывать на эффективность и скорость шх>-цесса окислительно-восстановительные условия и рН среды» В микробиологии окислительно-восстановительные условия выражают через степень аэробности среды - взаимосвязь которой с рН и еН

представлена зависимостью

гН2 = 34,5еН + 2рН, (II)

где гЯ2 - характеризует концентрацию молекул водорода в среде и представляет собой отрицательный логарифм молекулярного давления газа. Ч'м больше величина" т'^р тем больше окислительная способность среды и, наоборот, чем выше восстановительная способность среды, тем ниже При полном насыщении среди кислородом или водородоц значение равно соответственно 41 к 0о Поскольку известно, что денитрифицирующие микроорганизмы жизнеспособны в широком диапазоне среды и могут использовать в качество конечного акцептора электронов как нитриты и нитраты, так и кислород, целесообразно было экспериментально установить закономерности изъягия нитритов и. нитратов в условиях аэраши-в зависимости от

среды.

Совершенствование процессов удаления из воды соединений азота должно базироваться на более углубленных представлениях о влиянии на скорость процесс: величины рН и еН.

Можно предпологать, что одним из возможных путей интенсификации процесса удаления из воды соединений азота, сокращений. энергозатрат на аэрадиюс снижения потребности з органическом субстрате и уменьшения прироста биомассы является обеспечение такого значения х.Н2 системы8 при*котором процесс П .фазы нитрификации будет за-

торможен или полностью прекращен» Это приведет к упрощению процесса, увеличению его скорости за счет исключения П фазы нитрификации и-к сокращению в 1,4 раза потребного расхода кислорода, что следует из уравнения нитрификации,, При последующем проведении де-нитрификации нитритов (вместо нитратов) потребный расход оргшш-ческого субстрата может бить снижен в 1,5 раза, при этом одновременно возрастет скорость денитрификации и уменьшится прирост активного ила„ Поэтому для управлешуг процессами I и П фазы нитри-с,0<ацшг и денитрификации при очистке сточных вид необходима эксце« рименталыюе определение области оптимальных значений ёН и рН срццу.

Анализ уравнения денитрификации при использовании метанола АЮ з + 1ГС8СН30Н + 0024Н2С03 = 0,,056С5Н702А/+ 0,47А,'2 + Г,68Н20 + НСОд показывает, что при восстановлена*. 1000 мг/л азота нитратов ввде-т Ляется 7, М-10-2г-ион/л НСОд» В реакции нейтрализации Н^НСС^Ч^СЯ, на каждый г-ион ¡Г расходуется I г-шн НСОд,- При рН=2 в растворе содержится 10"^ г-ион Н4". Яля нейтрализации этоТ:о раствора требует*-.

о —

ся 10"*; г-ион НСО30 Таким образом 0 при денитрификации 1000 мт/У/д-! количество выделяющихся щелочных компонентов превышает требуевде.. для нейтрализации раствора с рН=2„ Поэтому, используя высокую приспособительную реакцию микроорганизмов в ответ на неблагоприятные,; условия, одной из задач исследований являлось экспериментальное подтверждение осуществления процесса денитрификации кислых вод без. предварительной их нейтрализации, -

Таким образом, анализ имеющейся информации показал перепек-., тивность совершенствования технологии биологической очистки стопных вод от соединений азота, на основе сбалансированного сочетания, процессов нптрификации и денитрификации во време'ни и пространстве, путем создания оптимального сообщества популяции автотрофных и гетеротрофных (в том числе и денитрифицирующих) микроорганизмов, применения аппаратов с насадкаш для иммобилизации микробов, а также

использования физических методов воздействия на активный ил ультразвуком.

Для практической реализации поставленных целей необходимо проведение специальных исследований, задачи которых мояно сформулировать следующим образом1:

- исследовшшо основных закономерностей процессов нитрификации и денитрификации сточных вод, исполе^уя методические подходы с позиций популяцисыюй динакпш и уравнения ферментативной кинетики,, исследование в контактных условиях л на проточных аэротен-ках-смесителях условий существования и развития нитрифицирующих и денитрифицирующих микроорганизмов в зависимости от окислительно-восстановительного потенциала .и рН среды., оценка эффективности одновременно протекающих в "аэробных условиях процессов нитрификации и денитрификации с проверкой и уточнением полученных результатов на конкретных видах сточных вод, исследование донитркфлкадии з аэробных условиях кислых (рН=2-3) азотсодержащих сточных вод?

- исследование основных закономерностей прироста нитрифици- ' рующих, денитрифищфузощих к гетеротрофных мпкрооргаш;г.\:оз и обоснование необходимости глубокой биологической очистки кошентриро-' ванных сточных вод от аммонийного азота к органических веществ (до остаточной ЕШ^ОЛ11=6-8 мг/л). обеспечивающей мшзагалышй прирост ил<? в условиях модифицированной стабилизации активного ила и улучшение его седкментгшюшшх и водоотдазощих свойств?

- исследование закономерностей очистки сточных вод от соединений азота в аппарата:: различных конструкций с прикрепленными микроорганизмами ;

- исследование и разработка конструктивного оформления процесса нитрификации с применением ультразвука;

- разработка новых конструкций и технологических схем. методов расчета и практических рекомендаций по проскткровашпо для pea-

лизации интенсивных процессов нитртденитрификации производственны* сточных вод предприятий различных отраслей промышленности.

В третьей главе приводятся результаты исследований основных закономерностей процессов очистки сточных вод от соединений азота в реакторах с активным илом.

На лб'олее существенными специфическими особенностями процессов, с активным илом или биопленкой являются биологическая инерция и адаптация. .> и

Биологическая инерция проявляется в том, что популяция микрд-организмов постепенно приспосабливается к любым (даже незначительным) изменениям внешней окружающей среды. Адаптация микроорганизм-, мов к внешним условиям среды осуществляется путем перестройки ферментной системы клеткид а также в резу^.тате естественного отбора и мутаций, приводящих к изменению видового состава биоценоза активного ила и биопленки, что вызывает соответствующие изменения биохимических свойств культуры.

Поэтому методические вопросы экспериментальных исследований потребовали специальной проработки.' Теоретические исследования отдельных аспектов процессов нитрификации и денитрификации основывались на проведении опытов в контактных условиях с целью оценки кинетики процесса, влияния на нее отдельных компонентов сточных вод, окислительно-восстановительных условий и рН среды, а также определения типа ингибирования процесса.

Учитывая многокомпонентный состав азотсодержащих сточных вод» а также присутствие в активном иле различных физиологических групп микроорганизмов', включая медленно растущие нитрификаторы'с значительный объем исследований был выполнен с использованием метода-непрерывно-проточного культивирования микроорганизмов активного ила при длигельном (от 2 до 6 месяцев) поддержании системы в заданном равновесном состоянии. Этот метод наиболее"полно позволяет

приблизить результаты исследований к реальным условиям прозеде'утя процесса и получить необходимые расчетные-технологические ггараыет-рц. В качестве управляющего и стабилизирующего процесс фактора был использован обобщении;; параметр физиологического состояния активного ила - его возраст (вргмя пребывания ила в системе аэротеик-илоотделктелу, При соблюдении заранее заданного возраста кла в результате естественного отбора тех ми îthhx микроорганизмов в системе устанавливается оптимальный для данных условий вадовой состав микроорганизмов, обесиечиваваий необходзглую эффективность очистки жкдтюсти от лимитирующего загряз1ителя. При оценке удельной скорости нитрификации в процессе с активным илом определяется ее кажущееся значение. Для установления истгаших значений скоростей нитрифг.кацкп, а такке с целью изучения основнщ закономерностей процесса на протоке били проведены специальные исследования lu окислению алмонийного азота в аэротенке-смеснтсле при усл^кл отсутствия посторонни органических приглесей, с легюльзовшшегл "монокультуры" шгсрифшвдупцего iла- Дополняя друг друга, использование обоих методов исследований позволяет пиболсе полно оценить сложные явления, которые происходит при биологической очистке азотсодержащих сточнчх вод смешанным сообществом микроорганизмов активного ила, состоящим из ¡тарифицирующих (автотрофнкх), денитрифицирующих и других гетеротрофных микроорганизмов.

Лабораторные ¡исследования проводились на специально кзготов-ленных моделях секционированных и несекгмонированнкх аэротенкЬв0 тарификаторов и денитрпфикг.торова установленных в необходимой последовательности, автоматизированном по величине еН ж рН аэробном нитридеыитрификаторе с использованием в качестве единственного энергетического субстрата конов аммония» респирометрах, с использованием чистых веществ и на реальных сточных водах от различных производств ¿иохго.здческих заводов, предприятий химической премш-

ленности, картонно-бумажного комбината и других,, Контроль за работой сооружений осуществлялся по стандартным методикам проведения анализов „ кинетические и физиологические коэффициенты определялись графоаналитическим методом»

Исследования по динамике нитрификации'и денитрификации с использованием активного ила двухступенчатых аэротенков, адаптированного к имитату городских сточных вод, приготовленных на основе пептона,показали,, что процессы нитрификации и окисления органических веществ протекают одновременно в широком диапазоне начальных концентраций пептона«, Это положение изменило существовавшее ранее представление о том, что процесс нитрификации в аэротенке-вытесни-теле ни начинается, пока не оглслена основная часть органических соединений» Процессы НДФ подчинаются закономерностям (ферментативных реакций» При этом, удельные скорости денитрификации нитритов значительно выше, чем нитратов» Это подтверадает целесообразность ост31 • 1вливать процесс нитрификации на I фазе,, т.е. вести окисление аммонийного азота не до нитратов, а до нитритов.

Большой цикл специальных исследований, выполненных-в контактных условиях, показал, что оптимальные диапазоны значений среды для денитрификаторов и нитрификаторов I и П фазы значительно различаются (рис.1). Полученные зависимости интенсивности процессов ВДФ от значений еН и рН показывают, что максимальную интенсивность процессов можно получить в широком диапазоне рН„ создавая необходимое значение оН среды. Определяющим условием для про— ведения денитрификации является оптимальное значение еН, а не отсутствие кислорода. Этот процесс успешно может протекать при кон~-центрации растворенного кислорода в жидкости 4-6 мг/л.

Анализ графитов показывает, что в определенной области 'сЛ^ среды процессы ЦДФ могут вдти одновременно в условиях аэрации, а также с ингибированием П фазы нитрификации. Это позволяет направ-

ощ/ои, % 6.

ленно регулировать процессы НДФ. Полученные дашше позволяют пред-полг-ить „ что подход к решению задачи одновременного удаления цз воды всех форм азота найден и осуществление процессов ВДФ в аэробных условиях представляется весьма перспективным.

Изменение величины окислительно-восстановительного потенциала (ОНГ сред$ можно осуществлять добавлением иловой воды из ме-тантенков или отдельных концентрированных потоков промышленных сточных вод с низким значением еК, в частности, после предварительной их анаэробной обработки. Кроме того, это возможно осуществить путем поддержания на определенном уровне физиологического со г-стояния активного ила.

Исследования процесса в аэротенке-смесителе с использованием аммонийного азота в качестве единственного энергетического ксточ-¡гака подтвердили результаты исследований в контактных условиях по ингибированию второй фазы нитрификации при создании определенных значений ОШ и рН среды. Кроме того, результаты данного цикла доследований впервые экспериментально подтвердили возможность я .целесообразность проведения одновременно с нитрификацией биологической денитрификации окисленных соединений азота не только в аэробных условиях, но и без дополнительного органического субстрата,. Наличие в иловой смеси денитрифицирующих микроорганизмов подтверждено данными микробиологических исследований. Эффективность .-зздсс параллельно протекающих процессов зависит от рН и еН среды, прр этом степень аэробной денитрификации имеет минимальное значение при рН=8-8,4 и значительно возрастает при других величинах рН и снижении ОШ, достигая 80% (рис.2).

Последующие исследования очистки азотсодержащих сточных вод различных отраслей промышленности показали, что эффективность денитрификации в аэробных условиях возрастает, а в некоторых случаях (при пониженных значениях ОВП и г. Н2 среды) приближается к 1С0Й

при условии присутствия в сточных водах неконсервативных оргшш-ческих вещество

Для эффективной очистки воды от аммонийного агота непременным условием являезся поддержание строго постоянным физиологического состояния микроорганизмов активного ила0 Для снижения торможения нитрификации аммонийным азотом следует соблюдать неингибирупцие концентрации свободного аммиака в очищенной жидкости»

При соблюдении вышеназванных условий высокая степень удале-ш'Л из воды еммонЕйного азота (до 9905-99,8Й) может быть достигнута при его начальных концентрациях до 1000 мг/л. При начальном содержании /У-А/Н^» 130-150 мг/л практически полное окисление азота было проведено при продоляштельности аэрации от 205 до 77 ч„

Установлено {рйс03»-5} „ что равновесная доза ила в сооружении : зависит от физиологического состояния активного ила и ее изменение Ш985 сннусовдалышй характере Аналогично изменяется удельная скорость нитрификации при постоянном времени аэрации. Удельный прирос® нла уменьшается с увеличением возраста ила по закону зату-хавщ гаршнических колебаний«, Интенсивность аэробной денитрифи-кащщ без добавления извне органического субстрата зависела от возраста т& ш достигала экстремальных значений на спадах кривой зависимости дозы нла от его возраста® Максимальный эффект денитри-фшеацин (около 60%) наблюдался при возрасте ила 50 и 70 сут0

Исследования по окислению аммотшйного мота с использованием монокультуры нитрифицирующих микроорганизмов позволили определись их кондентоашт и удельную скорость нитрификации в зависимости ох количества окисленного аммонийного азота» продолжительности аарацш и возраста ила»

Приняв допущение что при длительной адаптации закономерности'скорости роста тарификаторов в присутствии гетеротрофного ила изменяется незначительно, можно рассчитать количество нитри-

10 20 30 40 50 60

Возраст ай^ЕВШГО Ж№0су£<,

РисоЗе Зависимость доз и тггркфнпкрувдвго жяв, о? аго В08растао

10 20 30 40 50 <50 90 .

Вэвресг актеакого жка»су?о Рас.4. Кагенвннв Ектексивноств процесса де¡Петркфгкагпта в аэро'бннх условию: а завЕсэаэста о?.возраста ак-гкгного гиа»

30 40 50 60 70 - ' Возраст активного классу?., Ркс<.5о Зависимость удельной скорости нитрщгосашга о® возраста

фикаторов в ялсзой смеси. Знание значений кинетических коне.ант

К,,,, "Р и физиологических коэффициентов . а и Кр позволяет определить необходимые технол гическис параметры параллельных процессов очистки сточных вод от органических веществ и соединений азота при задшшой степени очистки оды и выполнить соответствующие оптимизационные расчеты очистных сооружений с учетом обработки из» быточного активного ила.

Следующий этап исследований был посвящен разработке технологически процессов очистки от соединений азота разных категорий сточных вод в присутствии органических веществ. Эти исследования включали технологии раздельной и совместной нитрификации и дени-трификации сточных вод. с различным чередованием аэробных и анаэробных зон, с изменением степени рециркуляции нитрифицированной явдкости в анаэробные зоны,, с изменешгеы соотношения концентраций органических веществ и соединений азота, в присутствии токсичных, компонентов сточных вод, при моделировании залповых поступлений концентрированных потоадв сточных вод.

При исследовании эффективности технологических схем биологической очистки сточных вод от органических •зеществ и соединений азота лимитирующей стадией является процесс окисления амиэнийно-го и органического азотр. осуществляемый медленно растущими нитрифицирующими микроорганизмами.

При разработке технологий очистки сточных вод от соединений азота следует оптимизировать процесс таким образом, чтобы обеспечить' глубокую нитрификацию, очистку от органических веществ, высокую эффективность денитрификадии в аэробных условиях, а также минимальный прирост биомассы с благоприятными седиментационными свойствами, с целью облегчения последующего разделения иловой смеси и обработки избыточного ила.

Проведенные исследования показали, что одноступенчатая очи-

стка воду при поддержашга высокого возраста активного ила (более 15-20 суток) и повышзшой продолжительное! аэрашп: (по сражении . с традиционной очисткой води от оргакпческюс веществ) обеспечивает глубокую ее очистку от соединений азота и оргшг.:ческ::х веществ (до остаточной ЕПК^^.^С-в ;,т/л). При это:.: улучшаются седтаента-цконные свойства активного ила и сниглстся его вынос из отсто;:;гл-коз. Кроме того, значительно „ .1ен.ьпаетсл прирост акцизного ила и улучшается его зодоотдаюцке свойства, что ¡гсклвч^ст .еобхо~иулс?ь его аэробной стабилизации и позволяет производить уплотнение и обезвоживание избыточного ма на сооружениях л аппаратам: с повышенной удельной нагрузкой по гвер;--/'. фазе. Такие одноступенчатые сиете?.:ы очистки более устойчивы к залповым поступлен::я:.'. концепт-риров-ишцх потоков сточных вод. Подобии:1. подход к очкетие сточних ' зод биохаспесгсяс заводов позволяет отказаться от одно/. из ступеней двухступенчатой биологической очистки, усреднителе;':, первич--ных отстойников и стабилизировать работу очнетшг: сооругеннй.

Исследования нптрвденптрификации концентрироальных сточных вод производства энтомофтор::на (КК=3855-5785 :.т/л) показали, что для данных сгоч;шх вод характерны.: являготся практически полная'ВДФ в одноступенчатом аэротенке-смесителс. Ктетика скисле'пух ззгряз-ненай и дина'сжа роста популяции гетеротрофных. ннтри^пнфуащязс и деиитриФицируодих г.-.!кроорганиз:.!оз описываются соответствующими

к

уравнениями (4 л 9) со следующими значетшми гдоф^зшентов: У;л= 272:.т БШС0ЛН/гоЧ, К, = 80 их/л, ^ = 0,132 л/г. Кэ = 3,5 мг НШ^/г.ч. Кр = 3840 кг/г. 1§ = 0,18 кг/г.ч. К^ = 2504 кг/г, К^ = 0,06 .\т/г.ч, К* = 31,8 кг/г.

При невозможности эффективного проведения одновременной нитрификации и деннтрн^икалин з присутствии растворенного кислорода в случаях повышенного окислктелло-восстановптсльного потенциала -( г Н? > 23) одно:УЮвуго систем следует оргаш:зовать раздельно во

времени н пространстве в одно« биореакторе без промежуточных отстойников,, При благоприятном соотношении ШКЦ0ЛН/Л'(более 4) анаэробную зону денитркфикашш следует располагать в начале биореак-тора0 а степень рециркуляции возвратного ила увеличить до 300-1000% в зависимости от требуемого содержания нитратов в очищенной воде« Расчет объемов анаэробных и аэробных аоч, а также степени рециркуляция следует производить с использованием уравнений материального баланса,, ферментативной кинетики и популяционной динамики»

Расчет объемов зон нитрификации и денитрификаши осуществляете.'! исходя из удельных скоростей, определяемых по уравнениям Тер-ментативной кинетики» При заданном содержании Ы- ^Н^ в очищенной воде по уравнению 10 находится у«н и затем минимальный возраст ила в системе ЦД® (Тииц= 1//*н)о Поело определения по уравнению 9 удельной скорости оглслення органических веществ в зоне нитрификации рассчитывается расочая доза активного ила в ней по формуле:

л г/л у (12)

где К - константа скорости 0 л/хче в уравлении первого порядка при глубокой окислении органических веществ.

На основании уравнения материального баланса продолжительность пребывания ® воне нитрификации -¿н определяется по формуле

¿Н = ¿0 - Р -К^г^-т/^ -у. (13)

где 2 „ ЪЫ- суммарное содержание всех форм азота до и после очистки,, мг N /л„ кг - коэффициент утилизации субстрата в зоне денитрифнкадии, мг £/мг/У<> '

На основании уравнения материального баланса продолжительность, пребывания в зоне деыитрификации определяется по формуле ¿д <^0бщ + ~ АГобщ - N - 5 + у о ХДЗ/ Уд • \ (14) Степень рециркуляции нитрифицированной иловой смеси в зону денитрифакации следует определять по уравнению

Р = ( Уд.Хд-£д-/У0)/Л<, (15)

где A' j, А'- содержать азота ¡ктратов соответственно п нсочэден-ной и очищенной воде,А/°(< Л,'^ ~ cyv.a органического и а^моний-ного азота до к после остатки, мг N/л»

При существенном влкяшк присутстзртта: в сточшзс водах ингибиторов процессов ЦК> или пру соотнс1;:с!п:л ЕПК^^/уУ менее 4 следует применять отогоступе-^гатиэ схемы очисгк:;. Анализ д::чдагки роста шяфифянирукщпх .чккрооргашямов при оч::ст:<е етпчшг-: вод Доо-щченског-о ЕХЗ показал гшгиб1!руг^оа вл:М'н;е на н;:тр:: 1чяса:!:по ает/-;-. оиоткка тклоз:ма при его хо;а»ек?пац:гл около 10 кг/л. После прекращения подача этого токсина кггри^ясакяя не вооста^длзза-.-гсь з ?е-•JCinie периода более 3 месянлт». Отдельна1" {5::олсг::чсскля очистка от органических веществ токсичного по-ока с концентрацией тилозпна i'0-30 га/л после длительной эдоптацки '"-та позволила угденмкггь со-дер.тлгс:<з тг."оз;ша до 0.5 кг/л, что Dfipcncvsirn благоприятные условия для последугггей Ш10 основного поток!..

При соотнэз&'здо ЕПК/// колее 4 на I ступе:п: азросой очистки процесс следует проводить при возрасте г„~з. более 20 суток, с цель» , .осткжекзш максимально возможного зтеекта аэросиой декптриЗ/лксихп, на второй - осуществлять декктри^гяашз) з анаэробных услов:их с дополнительном добавлением неконссрватизных оргаг-лчоекк веществ«

Пр5г очистке некоторых вет.ов высококоннснтркровияйк сточных зод (по ЕПК около 7000 мг/л) в воде могут находиться такие компоненты 0 которые независимо от технологического рс-ж?,;а ее обработки резко изменяют седкменташошше характеристики активных йлов (ко-оседамщил кл)» В таком случае на первой стадии процесса целесообразно использование ие/трершшо проточной культуры микроорганизмов без вторичного отстаивания„ на второй стадии - осуществление ни-триденитрификаши в секционированных бнореакторах с подачей з секции анаэробно!! денктрифккацки уозяйстветю-бытовых или некоторых потоков производственных сточных вод« преимущественно не содержа-

них с. данений ¿.Зота. В случае необходимости (при Ы1К//У менее 4) требуется искусственная подача на П ступень органического субстрата (например, метанола).

В настоящее время кислые (рН =1-2) нитрат- и нитритсодеряа-щие стсчнцо воды от предприятий т> прстзводству азотных удобрений после нейтрализации "плавом" соды направляются в общий поток сточ-них вод ко?/б;:натов или обрабатываются в денитрификаторах после соответствующего разбавления городскими сточными водами и дополнительно;: добавкой метанола, что услозйнгет схему очистки и ухудшает техшпсо-эконогдгческие показатели процесса»

Выполненные исследования позволили осуществить денитрифика-иио юютых сточных вод без предварительной их нейтрализации как £ бескислородных условиях„ так и при аэрации» Используя явления регуляции рН в бактериальных культурах при изменении внешних условий денитрификашю провог'-ии при постепенной адаптации активного ила к заданному рН поступающей воды» При постепенном снижении вели чины рН исходной жидкости с 7 до 2 в денитрификаторе устанавливается рН ^в-в^бс Данный способ был осуществлен при использовании в качестве органического субстрата метанола и уплатных стоков« Де-нитрификацию следует проводить при высоком возрасте ила 30-60 суток,, что стабилизирует процесс и обеспечивает снижение добавляемо» го органического субстрата на 30-50Й,

Изучение кинетики показало положительное влияние аммонийного-°зота на скорость денитрифщсации. При исследованиях на проточной • устало дке установлено„ что небольшие концентрации аммонийного азота (Я) мг/л) при соблюдении постоянного возраста ила вызывают значительные качественные изменения ввдового состава денитрифицирующего ила» При этом удельные скорости процесса денитрификации возрастает в 107 раза, прирост ила снижается на 70Й, В случае добавки в денитрификатор аммонийного азота увеличивается глубина очистки

воды о? органических веществ»

В четвертой гл^е приводятся результаты исследований процессов нитрификации и дештрификапки в аппаратах разных конструкций с прикрепленными микроорганизмами активного ила.

Ввиду недостаточности научных данных и отсутствие технологических разработок по эффективности работы апиаратоз с загрузкой была реализована обсзфная программа исследований на специально разработанных лабораторных и полуяропзводствегшых установках« ¿доследования били проведены с несколькими видами про:.2:пленн!ПС - городски:: сточных вод разного состава, а тагсге с нзсугэкдуальшг.-/. органическими субстратам различной прззроды при использоэа'пг! их в отчестве источника углерода для дешггрифжацку и солями ам.юнил в качестве энергетического субстрата для нптрнфикщцп:, В проточнее условиях изучена работа зернистых^ гр^энйных и кар кис■ ю -з ас;" них фильтроз-декитр17фпкатороз „ затопленных глекочшис а дон;ггри1:г.сат -ров с загрузкой из стекловолокна,. денитрифнкаторов с !<~сэдоо.гияен-чым слоем леска и декитркфккатэроз со взвешенным с-таом акт.ишого ;'ла„ Исследования по !п:тр1г!.::кации били прозедены на биофильтрах с естественной и искусственной аэрациейс затопленньх гравийных фгкьт-рах„ установках с псезздоожнжекным слоем песка, в том числе с применением технического кислорода»

Кинетика процессов в аппаратах с загрузкой также подчиняется закономерностям ферментативных реакций и может быть описана модифицированными уравнениями .".Ьааэлиса-пМентен с учетом некошеурентпо-го ингибирования скорости процесса продуктами метаболизма активного ила. Значения коэффициентов полунасыцения зависят ае только от характеристики органическзос загрязнений, но и от зпда и структуры загрузо".:ного материала. Наадида значения коэффициентов для разных загрузок. Зто дает возмолюст. инженерного расчета аппаратов с ■фиксированной загрузкой., в основе которого лежат наздепные кшга-

тическис завис.„'.¡ост::.

Определена область применения исследованных конструкции! де-нитрификаторов с фнкстоованкой загрузкой в схемах очисаКл ьитрат-содер.?.;^;нх сточных вод. Установлено, что каркаснс-зао" тоше фильтры (КЗОД) эффективны при концентраций азота нитратов в поступайте!: .^-.дкостп ко более 50 мт/л, гравийные фильтры-денитркфикаторы -_до 100 мг/л. При более высоких концентрациях нитратов происходит зара'-тазпгс загрузки и резко ухудшается эффективность работы этих сооружений. КЗС£ целесообразно применять при третичной очистке сточшз: вод на станцзаас небольшой про из в од:;? ель ноет и, сочетая фунюиш де!пггр::фшсаци:; и ф:кьтрэц:Шо

¿[г,я очистки высококонцентрированных нитратсодеряащих сточне 'вод рекомендуется пр:с.:енять конструкция декитркфлкаторов непрерывного действия. Восстановительная мощность этих соорукений (в кг ///м3сут) имеет следующее значение г пленочный денитрификатор (0,35-1,12), депитришикатор с загрузкой из стекловолокна (1-1,8)»• 'донитрификгтор с псездооякяенннм слоем песка (256-7,6)0

Перспективно использование аппаратов с псевдоожияекнш слоем ■ активного ила для денитрификащга сточных ьод. В этих сооружениях поддерживается высокая концентрация активной биомассы (до 30-50 г/л) без ее закрепления,, что позволяет интенсифицировать процесс очистки» Восстановительная мощность' таких сооружений составляет 2.5-25 кг М-тум3сут (10-100 Ке БПКпслк/ м3сут) при . концентрации азота нитратов в исходной воде 60-1600 ^/л„

Окислительная мощность нитриеркаторов с загрузкой в схемах ' очистки .сточных вод от аммонийного азота возрастает в следующей очередности; биофильтр-нитрификатор с естественной асрацией, то 7° с искусственной аэрацией, затопленный гравийный нитрификатор, биореактор с псевдооаиженным слоем песка с аэрацией воздухом, то же с применением технического кислорода. Максшальные удельные

скорости читрификацик з этих сооружениях возрастают от 236 до 2035 да /У-лИ^/л сут, коэффициент полуасыкения снижается с 40 до 0,25 мгДО /лг

Перспективно использование установок с псевдоотгосегшш слоем песка и применением технического кислорода для биологической очистки сточню: вод от органичесглх ве^сств и аммонийного азота» Окислительная мощность этих аппаратов в 10-15 раз превышает аналогичный показатель аэротекков и составляет 1-107 кг Л'-Лг!ф/мэсут пр;г более низком содержании аммонийного азота в очвдетшои жидкости 0.25-1.5 от/л,

В пятой главе приводятся результаты исследований разршботан-ного нового способя интенсификации процессов и увеличетш глубгаш биологической очистки сточных вод от органических веществ и соединений азота, основанного на применении ультразвукового воздействия ж, микроорганизм« активного ила»

Результаты предварительных исследований в контактных услов:иос показали, что при обработке ила ультразвуком дегидрогечазнал активность увеличивается ка 70-1001», удельная скорость потребления кислорода на 25-5СЙ, окисление субстрата на 5-0-60,1. Оптимальная доза озвучиваемого ила составляет 0,3-0. К? от общего количества активного ила» Сравнительный анализ результатов показал, что одинаковый эффект наблюдается при различной продолжительности озвучивания вла для расних типов генераторов ультразвука»

Длительные исследования на гтроточных моделях аэротенков-сме-сктелей показали, что применение ультразвука приводит к более глубокому окислению органических веществ и аммонийного азота, ускорению процесса нитрификации, а также улучтешгл седимептациопннх свойств активного ила» По сравнению с традшкопяой очисткой ХПК очищенной 7>55Дкости снижается га 25-30Яр иловый индекс -в 1„5-2ра~ •за5 вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников в 1.3-1,9 раза0

содержание а'ллжлйного азота - в 1„4-1е7 раза0 Для реализации в практике очистки сточных вод нового метода интенсификации биологической очистки доказана л проверена на реальных водах ! ;ек"НСКого ПО "Азот" принципиальная возможность применения гидродинамических ' излучг.телей (ГДИ) в качестве ис^чним ультразвука.

Приг.1енеш:е ГДИ в процессе биологической очистки сточных вод приводит к повышению окислительной мощности сооружений по органически.! веществам и аммонийному азоту в 2,2-3,2 раза о одновременны« улучшением качества очищенной жадности. При оптимальной продолжительности аэрации сточных вод ПО "Азот"в равной 9 ч, содержание азягош&ного азота в аэротенке с применением ГДИ находилос: на урезке ЩК, чего не удавалось достигнуть в параллельно работающем контрольном лабораторном аэротенке при 20 ч периоде аэрации»

Результаты исследований показали,, что интенсификация процессов биологической очистка сточных вод ультразвуком, связана, пре-щв всего» с непосредственным воздействием ультразвуковых колебаний на микрс рганизмы активного ияав Анализ литературных источников и собственных исследований позволяет сформулировать несколько гипотез относительно положительного влияний ультразвука на микроорганизмы активного ила?

- частичное разрушена бактериальных клеток с высвобождением ряда биологически активных соединений (ферментов,, витаминов, стег-роидов, биополимеров), увеличивающих свою активность%

- активизация неразрушенных микроорганизмов в связи с повышение« ^точной проницаемости? -■

- усиление активности ферментов и рада поверхностно расположенных рецепторов клетки;

- дробление хлопьев активного ила и связанное с ним увеличение поверхности .контакта фаз ^

-изменение генетического аппарата клетки.

Проведенными исследованиями но подтвердилась гипотеза о положительном влиянии • льтразвука э результг^о дробления хлопьев активного ила по межклоно^ым прослойкам, способствующее улучшению процесса переноса к бактериальным клеткам питательных веществ и кислородао Это положение подтвержается тем. что положительный эффект был получен при ультразвуковой обработке незначительно., части активного кла9 а но всей рпссы илас

Бее вышеперечисленные факторы в реальных условиях оказываь-г совместно влияние на кшкроорган£Змы активного 1иа в ток или тгеом сочетании«, В настоящее время представляется затрудш:телы1ым кя инженерном уровне раздельно исследовать эти процессы, имеющие различную физическую £рироду. Дальнейшее накопле!ше практического материала при очистке сточных вод с применением ГДИ и дополнительных теоретических данных позволите, вероятно, дкенти'юшфовать мехазппзм положительного воздействия ультразвука на процесс биологической очистки воды с активным илом.

3 сестой главе приведены математические модел;' для нескольких технологических схем с учетом взаимодействия стадий окисления органических веществ, нитрификации, денитрификашпт, а также прироста активного ила и илоотделенкя0

В основе всех математических иоделей лежат уравнения ферментативной кинетики и динамики роста популяций микроорганизмов, а также балансы органических веществ и соединешй азота, С помощью этих моделей может быть выполнены оптимизация известных технологических схем очистки сточных вод от соединений азота и обработки избыточных плов» Приведена методика расчета трехступенчатых0 двухступенчатых и одноступенчатых схем очистки воды от соед:шений азота, а также очистки сточных-вод в аппаратах с прикрепленной биомассой. Одноступенчатая схема включает расчет одноиловой системы нитридснитрификаши с рециркуляцией нитрифицированной иЛовой сме-

сп в зону дешггрифшсации.

Полученные экспериментальные данные по удалению в аэротенке-смаситсле аммонийного азота - единственного внешнего энергического субстрата позволяют сформулиоовать концептуальную модель процессов нитрификации и денитрификашга Следующим образом»

В реакторо-смеснтеле в аэробных условиях одновременно осуществляется несколько стадии процесса с использованием различных групп лгккроорганизмов активного няа, а именно: окисление ядшкиК-еого азот5 ¡з нитриты тарифицирующими микроорганизмами I фазы (I группа), окисление нитритов в нитраты нитрк^ицирунцигди микроор-' гышамкга П фазы (2 группа), восстановление штратзв в нитриты де-нитри$:Н(7.торйми (3 группа) и восстановление нитритов-в газообразный азот денитркфикатораг.'и (4 группа) с Посколысу в-процессе изъятж соединений азота из воды участвует одновременно несколько груш микроорганизмов, для ошс~япя процесса использованы уравнения,, определяющие динамику роста популяций микроорганизмов;, котсрая характеризует«. разными максимальными удельными скоростями роста0 отмирания , константами полунасщешш и экономическими коэффициентамио Наиболее простой случай (яри уеловин отсутствия ингиб^овапкя всех стадий процесса) шхет быть описан системой .четырех дафферен-циальнше уравнений скороста изменения концентрации аммонийного азота,, нитритов0 нитратов н газообразного азота и четырех дифференциальных уравнений скорости. роста микроорганизмов соотвотстьуэсщдх спадай процесса,, . . ' ■ '

Z. ■ '

' ¿ES.-A2V3L: . - (IS)

сИ . y^'íKj + [№¡]) ' .

■ cí[N02]- S4 °x2°№Q?"J

d-t Ут (KI+[fíH¡]) У2 (K2 +_ £W0g]) У4 (к4 +[Щ1) '

- 39 ~

Зо «Од—N02— ?/2? КО^ — ?/0о

с! Гг/0з I _ Н\ ° /ух5-г>^}

сИ: ~ У2 (Нз+Ш^) ~ У4(К4 + ' У3 (Кд + [Л/О^]) 4 о А/О^

(19)

'4

к^тт^тг" Ка1 • Х1 С20)

К1 + (X (11

6. е<Х2 Гл'0^1

7. е/Яд /уп ¡>'°?Г''

К^-Х,, (22)

сК " % + ;>/0з ] 3

где ипекси 10 20 3 и 4 относятся" соответственно к тарификаторам ..эрвой я второй Фазн, дсгттркфикаторзм,, восстенавлгтавдих нагреты в нитриты и нитриты в газообразный азоз?«,

СМН^] о СМ0^1 г ? [¡¿2! - концентрации соответственно азота аммонийного,, нитриткого0 нитратного „ свободного. кг М/яа

Хр Х20 Хд,, Х4 - концентрация безЕольной части нла, г/л5 Ур У2Р Уд о У4 - экокомнчесгшй коэффициент по отношении к соответствулзим субстратам?

-макс15'1алЬ'!ая удельная скорость роста0 сут"1 £ Кё20 К^до К^ - удельная скорость отмирания,, Кр Кд - константы полу насыщения для шгсрифггпфущчх микроорганизмов I и П фазь; мг. А' /л;,

Кд,, К4 - константы полуносиценкя для дегагсркфкцирущих .дак-.роорганизмов при восстановлении соответственно 'нитратов- з нитриты и нитритов в азот.

Экспериментальное определение значений кинетических коэффициентов и концентраций соответствующих групп микроорганизмов в настоящее время представляет определение трудности и требует дальнейших исследований специалистами из области биог'гмии и микробиологии.

В седьмой главе приведена технико-экономическая оценка наиболее перспективных разработок автора и на их основе даны рекомендации по реализации результатов работы. Оценка эффективности этих процессов осуществлялась по приведенным затратам» Расчет технжо-экономиче сккх показателей производился лишь по изменяемым и дополнительным элементам затрат. Капиталь»:? затраты определялись по укрупненным показателя?,;»

При определении тсхнико-эконошгческих показателей процесса нитрификации воды, не содержащей органических соединений, расчеты выполнены для двух ь^вых технологий! одна яз них; предусматривает кнгкбированне П фазы нитрификации на I ступени оч-стки двухступенчатой ¿хемы, другая - осуществление одновременной нитрвде-шттрификации на I ступени очистки в аэробных условиях с последующей денитрификацией на П ступени с добавкой органического субстрата (метанола)о Для каздой технологии расчеты выполнялись при начальной концентрации аммонийного азота в воде 1000 200^ 400„ 700 и 1000 мг/л и производительности станции 100 тыСоМ3/сут0*.

По первой технологии (с шгибированийл П фазы нитрификации) при каядой концентрации аммонийного азот" било выполнено 4 условия ккгйбфовелЕЯ; I-аммонийный азот окисляется в нитраты на 75$, в нитриты 2-то же в нитраты и нитриты по 505»? 8-то на в

нитраты на 25Й, в нитриты на УЬ%°0 4 -то же в нитриты иаХОСЙ.

По второй технологий было выполнено 4 условия степени аэробной деннтрификацииг 20 Г 40 <» 60; и 8С$о

Сравнение показало,, что при концентрации аммонийного азота, например, 100 мг/л ингнбирование П фазы нитрификации дает эконо-.

мический эффект 9805-39102 тыс„руб/год в зависимости от степе!ш ингябярования? применение технологии о одновременной денитрифика-хшей дает эконо?шческий эффект 229,7-918,8 тис.руб/год в зависимости от степени аэробной дешггрифккациио

Годовой экономический эффект от применения технологии дошг-трификеции з присутствии небстьиого количества аумонкйного йзота для станции 100 тыс0м3/су? и годержашш азота нитратов в водо 100 мг/я составляет 8906 ткс«,руб/год„

Применение технологии с де-. '.ггрификацией глслых сточных вод с содержанием азота нитратов 1200 ът/л и расходе 65 м3/ч позволяет получить годовой экономический эфете 334,2'тцс.руб/год.

. Использование денитрификации на установках со взвепешшм слоем активного ^уга по сравнении с денацификацией в псеодоожиясиком слое песка даст годовой экономический >ФФект 533.24, тыс.руб для станции производительностью 100 ?ис.м3/сут при начальном содсс.?." -нии агата нитратов 500 иг/л.

Применение технологии с обработкой активного пла в гвдроди-натаческнх излучателях даст экономический эффект 95-214 тыс .руб/год для станции производительностью 100 тис.агУсут при ШК сточных вод 200-500 кг/л и содержании аммонийного азота в воде 25-85 мг/Ло

Различные технологии очистки сточных вод от соединений азота внедрены институтом Союзводоканалпроект. его филиалами и другими организациями при разработке проектов более 20 станций очистки производственных и городских сточшх вод. Экономический эффект от их внедрения составил; фактический - более I млн.руб/год, ожидаемый - более 5 млн.руб/год»

ОБОШ ВЫВОДЫ

Результаты исследований автора по проблеме биологической очистки сточных вод от соединений азота позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Анализ ецяеншй развития методов биологической очистки сточных вод от соединений азота показал„ у.о на современном этапе перспективно развтпе дшшой технологии путем совершенст'ХГЕ'шяя . одноступенчатых к многоступенчатых схем анаэробно-аэробной очистки. включая использование прикредлетгх!: ггасрооргшызмов на различных в::дах насадок к физических методов воздействия на активный Ш-,

2. 'Теоретической основой разработки нозкх процессов эффективного .удаления соединений азота из сточн'к вод биологический? методам: является закономерность популл/локкой диналтыс? и уравнен®;; фер.ментакпшья реокцк!;. которые в отличие от эипгркчсажх зависимостей 1ггсат более общий характере Они дают возможность, устало!ить закономерности роста популяц:;й г.япфоорганцз-лов. описать кннеттсу С;;:ох;::.'.;:чсс1:о': деструкции загрязнений сточкю: вод- к на основе- этого разработать опкялзлыше технологические схемы очистг^ сточнкх вод к обработки избыточной бкомассНс '

-Зо Впервые экспериментально подтверхэдепа дею^рашжащй ем-кошйсодерЕдда вод-щв. осуществлении процесса в аэробных условиях бев дополнительной добавки извне органического субстрата, что ранее щж очистке сточных вод считаюсь неосуществимым, Эффективность денитрификанш в аэробных условиях возрастает до ЮСЙ при . понияенных значениях еН среды, что подтверждено результа-

та»® исследований очистки сточных вод ряда предприятий биохимической 5 химической и других отраслей проглшг/пнностк»

4в При очистке киотгх. СрН=3-3) концентрированных тгатратсо-деруячж сточных вод установлена практически полная денитрифкка— щ\я как "В' анаэробных, так и аэробных условиях без- предварительной нейтрализации воды путем ступенчатой адаптации активного ила к' заданному -значения рН, основанной на использовании явлений регуляции рК в бактериальных культурах при изменении внешних условий». Небольшие концентрации аммонийного азота (до 10 мг/л) оказывают

стимулирующее влияние на денитрификашпо, вызывают значительные изменения видового состава активного и/га и способствуют сш'ленюэ прироста ила.

5. Путем гагибировшпш второй фазы шггрифккашп? существенно интенсифицируется процесс ВДО при одновременном со!фпщешш пр;гоо-ста биомассы,, расхода кислот чда на ¡штрифзжашга и количеств органического субстрата при денитркфикацзпг.,

б» Полученные результаты исследований позволили пришшпиа .но по-новому подойги к решению вопросов очистки сточных вод от органических веществ и соединений азота и утгашлсння технслопгче-сю9.! процессом путем поддержания определенного возраста шсттного кла в системе азр^-генкнутоотделитель при оптимальном реж:?.'.о оо работн0

7о При оптимизации работы сооружай биологической очистки сточных вод от соединений азота и по обработке избыточного активного ила для технологического расчета следует прилотш?' уравношш популяционнок дшса'.зжи я ферментативной кинетикие копУташонты ко. орых для кошфетньс-: ввдов сточных вод определяются экспертаенталь-но на непрерьшнопроточных установках.

При очистке води с содержанием ионов амг.ганкя более 100 мг/л рекомендуется дзухступе:гчатая схема: на первой ступени в аэробных условиях при возрасте ила около 50 суток осуществлять нитрификации до остаточного содержания Ы- з воде около 10 от/л с одновременной частичной денитрификацкей, на второй ступени в анаэробных условиях с добавкой неконсервативного органического субстрата проводить денктрификацгао остаточных количеств окисленных соединений азота (около 4С$ от исходного содержания азота).

При соотношении ШК//У более 4 следует применять одноступен-ную очистку смешанна.! биоценозом с выделением в начале биоресктора анаэробной зоны для осуществления денктрификации с З-Юти кратной

рециркуляцией ¡штрифишгоовашюй иловой смеси' в эту зону» При том же соотношении ШК/Л/ и пониженных значениях еН среды и % Г^-^ 23 реко;.:е;щуется параллельная нитриденитрификация б аэротенке-члгасй-теле с возрастом активного ила более 15-20 сутс При наличии в воде токсичных соединений или отношения ВПК/А' менее 4 следует применять двухступенчатую схему анаэробно-аэробной обработки воды» Для сокращения расхода добавляемого органического субстрата на анаэробной стадии в аэробной ступени процесс следует проводить при повыичешом возрасте активного ила (более 20 сут), с целью достижение максимально-возможного эффекта денитрификации :: снижени»-прироста ила. Однако, в кагиом конкретном случае целесообразность применения той или иной схемы должна определяться только на основе технико-экономические расчетов.

8. Для глубокого окисления органкческих веществ и соединений азота процесс следует осуществлять в одноступенном аэротенке при высоком возрасте активного ила (20-30 сут) и увеличенной продолжительности аэрации (по сравнению с традиционной очисткой воды от органических веществ). При соблздении в заданном режиме постоянного возраста активного ила достигается минимальное содержание органических веществ в очищенной жидкости по НЩполн=6-8 мг/л. По сравнению с полной очисткой сточных вод в режиме глубокой биологической очистки ХПК снижается на П-ЗОй, улучшаются седимента-ционные свойства активного ила» Значительно уменьшается прирост ■ биомассы и улучшаются ее водоотдающие'свойства, что исключает необходимость аэробной стабилизации гуа и позволяет производить его уплотнение 41 обезвоживание ча сооружениях и аппаратах с повышенной удельной нагрузкой по твердой фазе. Такие системы очистки более устойчивы к залповым поступлениям концентрированных потоков сточных вод, позволяют отказаться на биохимических заводах от строительства одной из ступеней двухступенчатой биологической очистки,

первичны отстойников и усреднителей и стабилизировать работу очистных сооружений*

Эо Для интенсивной очистки сточных эод от окисленных азота перспективно применение новых аппаратов с псездоожксшпгл скоем декигрифщирувдего активного кла. В этих аппаратах можно поддерживать высокую концентрацию актив»ой биомассы без ее злкро-тшншЯо Восстановительная мощность таких сооружен!! высе, чем в аппаратах с псевдоожижсняым слоем песка и составляет 2„5-25 ¡or У- Л'Сз/?л°сут (10-109 кг НТКЕ0Ди 'л3с.ут) при концентрата азота нитратов з исходной воде 60-Х6С0 мг/лв

Окислительная мощность остановок с сссвдоожижснным слоем песка л применением чистого кислорода по а'.асшй'.но?.^ азоту а 10-15 р&з "лровигас',' аналогичный гокадатель аэротенков к составляет Х-107 К£* Ы-NHji/bPvjT яри более шкгкеч содержанки а'-мэннйного азота з очищенной яздкости 0,25-1 „5 :-.т/л,.

10о Прю'екешю ультразвука привод;'.1? к более глубогому огсгсло-шаэ органических веществ и емлонкйного азота., усглрял процесс нк-.ркфикацип, Окислительная кожость сооружений с ультразвуковой обработкой кла по органическим веществам и c.v.vnini/.Hcr.ry азоту позывается з 2 з 2-43,2 раза с одновременна улучеением качества очищенной

ЖИДКОСТКо

Но Новые технологические схемы и конструкции аппаратов испытаны в полупромышленных и промышленных условиях, по своим характеристикам существенно превосходят известные отечествешше и зарубежные аналоги0 значительно сокращают эксплуатационные расходы и строительные объемы сооружений» Эти работы защищены 12 авторскими свидетельствами на изобретения и одним патентом. Оки наши применение в более чем 20 станций очистки производствешшх ш городских сточных вод. Экономический эр^ект от их внедрения составил: фактический..- более I или.рублей огод?0 ожидаемый -более 5млн;рублей в эдь

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах;

1. Биологическая очистка производственных сточных зол« Процессы, аппараты и сооружения» Стройиздат, 1985 , 20" с»0 (соавторыг Яковлев С.В», Скирдов И.В., Швецов В.Но, Андрианов Ю»Ю.

2. Очистка сточных вод от азота путем нитрификации и денитри-фцкации. Труды института В0ДГЕ0. Научные исследования в области мехашг-еской и биологической очистки промышленных сточных вод, Мо» 1979, .117-126, (соавторы: Захватаева Н.В., Ильинская Н.М., Якунина Л.Н.).

3. Биохимическая очистка сточных вод производства жидкого, кормового лизина. Труды института В0ДГЕ0. Научные исследования в области механической и биологической очистки промышленных сточных вод, Н., 1979, со 152-158, (соавторы: Дмитриева А.А», ЧурмасоваЛ.А., !| Оболенская М»То).

4. Биохимическая нитри-денитрификашя сточных вод производства лизина и аитобактерина. Труды шетитута ВОДГЕОо Исследование • процессов механической и биологической очистки промышленных сточ-' ных вод I Mo cj 1980, с.87-97, (соавторы; Дмитриева А»А», Чурулсова Л.А.", Оболенская MoT», Холявко Н.Моо Будько Н.С.)в

5. Биологическая очистка промышленных сточных вод в аэротен-ках с флотационным илоотделителем. Труды института ВОДГЕО. Сооружения и технологические процессы механической и биологической .чистки промышленных сточных вод, М., 1981,, с.3-10, соавтор: Янчетыо К„С.).

'6„ Очистка от азота сточных-вод производства кристаллического лизина. Труды шетитута ВОДГЕОо Развитие методов механ^зской и бйлогической очистки сточных вод, М., 1982, с.30-36, (соавторы: Захватаева II.В.,.Ильинская Н.М., Якунина Jl.IL),

70 ;нозы проектирования и расчета сооружений биологической очистки сточных вод. Труды института £(?ДГК>„ Совершенствование методов расчета сооружений по очистке сточных вод и обработке осад-ков0 И». 1983 р, с о 5-15 „ (соавторы; Скирдов ИвВ»в Швецов В«Н»)<,

8о Технологический расчет сооружений для бкологстеской очкст-си сточных вод от соединений азота» Труды института ВОДГЕО. Оочер-пенствование методов расчета оорухений по очистке сточных вед и обработке осадков0 М„0 19830 с.15-180 (соавтор!.:; Зауватаева Н.Ввв Илышская НвМоо Будько НоСоЬ

9„ К вопросу снижения энергозатрат я химических добавок з процессах биологического удГгння соединений азота. Труды кнетк-тута ВОЯГЕОо Экономия энергии ж материалов в процессах очистк" сточных вод и обработал осадков,, ?.?»,, 138'.. (соавторы;

Будько НоСо0 Захватаеза НоВО0 Ияышск л НоМ«)«

Юо Глубокая биологическая очисткл промысг.ешпк сточных во; от производства трихотешкво Труда '.института ВОДГЕОо ''(-онемня энергии и материалов в процессах- очистки сточных во;; и обработки осадков„ (соавторы; Колесничего ЛоК... Сболенская М.Т<,0 Пирого-ва И.А.) о

И» Глубокая нитрификация сточных вод., Труды института БОдГЕО, Счистка сточных вод и обработка осадков замкнутых систем■водного -хозяйства-промышленных предприятий„ М0. 1985 0 с,46-510 (соавторы; Захватаева НоВо0 Будьте НоС» й Ияыщская Н» Мо) о

12, Исследование процесса биохимической очистки сточшхх вод производства витаминина«, Труды института ВОДГЕО« Очистка сточных вод и обработка осадков замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий„ М»3 1985 0 с023-275 (соавторы; Пирогова МоАор Оболенская М„Тв)<>

13. Очистка сточных вод нмсробиологических производство- Труды •института ВОДГЕО. Механическая и биологическая очистка сточнмх вод

я обработка осадков предприятий агропромышленного комплекса,, М., 1986, СоЗЗ-Збо

14« Очистка сточных вод от аммонийного азота. Труды института ВОДГЕО. Механическая и биолоптческая очистка сточнк/if вод и обработка осадков предприятий агропромышленного комплекса,, М0р 1986, 0.61-66, (соавторы: Корнеева Е.А., Троян О.С.с Шеломков А.'Со).

15. Регулирование прироста активного ила в сооружениях бйоло-гичестй очистки сточных вод. Труды института ВОДГЕО. Сооружения для очисты сточных вод и обработка осадков, М», 19870 с.50^54.

16. Интенсификация биологической очистки сточных вод с использованием гидродинамических излучателей. Труды института ВОДГЕОо Сооружения для очистки сточных вод и обработки осадков, М„„ 1987, с.42-45, (соавторы: Корнеева Е.А.0 Троян О.С«8 Шеломков А.С.)0

17. Биологическая очистка сточных вод от органических и азотсодержащих соедтенийо Труды института ВОДГЕО. Очистка сточных вод и юс использование в замкнутых системах водного хозяйст 'а промышленных предприятий„ М. 0 1988, с.86-90, (соавторы: Пирогова М.Ао0 Оболенская М.Т.).

18. Метод.расчета распределения подачи воздуха в аэротенках^ Труды института ВОДГЕО. Очистка сточяртс вод и их; использование в замкнутых системах водною хозяйства промышленных предприятий,, М.„ 1988, с.117-124, (соавтор: Винницкая A.A.);

19. Влияние окислительно-восстановительного потенциала на эффективность процесса нитри-денитрификации Труды инсти'жута ВОДГЕО. Метода повышения эффективности работ • очистных сооружений канали-эации, Mji 1989, с.66-69, (соавтор: Ильинская Н.М.'}.

20. Интенсификация процессов биологической очистк- сточных

вс ~ от соединений азота. Материалы семинара: Интенсификация действующих сооружений систем отведения, очистки сточных вод и обработки осадков, М., ВДНШ, 1986, с.65-72.

2I0 Математическая модель процесса одностадийно¡1 шпгрпфтаа-щш-денитрификашшо Труды грузинского политехнического института« Рациональное нспользова"ие водных ресурсов0 водоподготовка и обезвреживание сточных вод о Тбилиси,, 1985, с»39-45, (соавтор; Джикия 1.Ш 22о Очистка сточных вод от бшгешшх элементов. В сб.докладов стран-членов СЭВР ГоБудапеп- 19870 (соавтор; Зохватаова I!«,' ).

23„ Особешюсти очистки сточных вод0 содержащих высокие концентрации аммонийного азота,, Экспрссс-информацил,, Сттхэительств и архитектура0 IUD Г9860 (соавторы: Захватаева ILBot) Ильинская Н»М»)'

240 Новые конструкции сооружений биологической очистки сточных вод« Труды института ВОДГЕО. Совершенствование систем водо-снабжения0 очистки сточных вод и сооружении промышленной гидротехники,, №ов 1984„ (соавтор: Морозова КоМ0)о

25q Очистка сточных вод от производства лизина а энтобакте-piaia0 Водоснабжение и санитарная техника0 1984, ЗЬ 10, (соавторы; Пирогова Me А» „ Оболенская МоТо0 Дмитриева А» А»).

26. Особенности пуска сооружений нитрификации и денитрифика-Труды института ВОДГЕО. Методы повышения эффективности работы очистных сооружений канализации, Meo 1989, (соавторы;

Захватаева Н.Во„ Соколова Е.Со, Якунина Л.Н.).

0