автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Биологическая очистка высококонцентрированных сточных вод спиртовых заводов

На правах рукописи

Аронова Татьяна Александровна

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ СТОЧНЫХ ВОД СПИРТОВЫХ ЗАВОДОВ

05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

-6 ОКТ 2011

Москва-2011

4855317

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Астраханский государственный технический университет» (ФГОУ ВПО «АГТУ»)

Научный руководитель: кандидат технических наук

Саинова Виктория Николаевна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Стрелков Александр Кузьмич, СГАСУ, г. Самара

кандидат технических наук Соколова Елена Васильевна, ОАО «НИИ ВОДГЕО», г. Москва

Ведущая организация:

ООО «Астраханьпромпроект», г. Астрахань

Защита состоится «19» октября 2011 г. в 12-00, на заседании диссертационного совет Д303.004.01 при ОАО «НИИ ВОДГЕО» по адресу: 119435, Москва, Б.Саввинский пер., д. 9, стр. 1,8 этаж.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 119435, Москва, Б.Саввинский пер., д. 9, стр. 1, В этаж, Диссертационный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «НИИ ВОДГЕО», тел. (499) 245-96-32.

Автореферат разослан " 9 " сентября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. /

техн. наук //

Ю.В.Кедров

Основные условные обозначения

Цши- максимальная удельная скорость роста микроорганизмов Ут„ - максимальная удельная скорость окисления субстрата Кт - константа Михаэлиса Б - концентрация субстрата Е - концентрация фермента ц - удельная скорость роста микроорганизмов р - удельная скорость окисления субстрата У - экономический коэффициент ф - константа ингибирования активным илом

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Преобладающая часть современных технологий производства этилового спирта до сегодняшнего дня являются незамкнутыми, и основным технологическим отходом спиртового производства, образующимся после перегонки спирта, является жидкая послеспиртовая барда Основная трудность заключается в переработке жидкой фазы барды - фугата, где содержится целый комплекс загрязняющих веществ. При сбросе неочищенных сточных вод спиртзавода на городские очистные сооружения нагрузка на них по БПК возрастает от 1 до 3 тонн в сутки в зависимости от производительности завода.

Существующие технологии очистки сточных вод спиртовых заводов, перерабатывающих крахмалсодержащее сырье, предполагают либо предварительное разбавление высококонцентрированных стоков, либо использование сложного оборудования, например, выпарных установок, что приводит к повышению энергозатрат и капиталовложений.

Вследствие ряда технологических и экономических преимуществ, биологические методы могут рассматриваться как перспективные для очистки высококонцентрированных сточных вод пищевой промышленности.

В условиях ужесточения законодательства о государственном регулировании производства и оборота этилового спирта и алкогольной продукции, и постоянно возрастающих требований к локальной очистке производственных сточных вод, разработка эффективной и экономичной технологии с применением биологических методов является актуальной задачей.

Цели и задачи работы.

Цель настоящей работы состояла в создании эффективной технологии биологической очистки концентрированных сточных вод спиртзаводов в двухступенчатых аэротенках. Достижение этой цели потребовало решения следующих задач:

- изучить особенности состава сточных вод спиртовых заводов, перерабатывающих зерновое сырье, на примере ОАО «Астраханский спиртзавод»;

определить основные закономерности и особенности процесса очистки сточных вод спиртовых производств, перерабатывающих крахмалсодержащее сырье;

- изучить зависимости удаления органических загрязнений в двухступенчатых аэротенках для определения кинетических констант и коэффициентов, необходимых для расчета и оптимизации сооружений;

- определить оптимальные технологические параметры процесса биологической очистки сточных вод спиртовых заводов на каждой ступени очистки при использовании многоступенчатых схем;

- выполнить технико-экономическую оценку разработанной схемы многоступен-ной очистки сточных вод спиртовых производств, перерабатывающих крахмалсодержащее сырье.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования для очистки сточных вод спиртовых производств двухступенчатых аэротенков с илоотделителем на каждой ступени, способствующих формированию на каждой ступени специфического биоценоза, приводящего к повышению эффективности очистки от трудноокисляемых органических загрязнений по ХПК, улучшению кинетических характеристик процесса и седиментационных свойств активного ила;

- экспериментально показано, что деление процесса по ступеням обеспечивает поддержание высоких концентраций субстрата на I ступени и высокие значения окислительной мощности, а на II ступени - проведение процесса на полное окисление органических загрязнений. Окислительная мощность по БПК на I ступени аэротенка достигает 5600 г/м3«сут и на II ступени -2500 г/м3«суг.;

- экспериментально подтверждено, что процессы биологического окисления органических соединений адекватно описываются уравнениями ферментативной кинетики; впервые экспериментально получены кинетические характеристики для первой и второй ступени биологической очистки сточных вод спирпаводов перерабатывающих зерно-картофельное сырье;

- для сточных вод спиртового производства найдены кинетические константы уравнений ферментативных реакций, необходимые для расчёта и определения оптимальных технологических параметров на каждой ступени аэротенка и оптимизации процесса в целом. Показано, что при работе двухступенчатого аэротенка в режиме полной биологической очистки (по БПК 15 мг/л), оптимальная концентрация органических загрязнений по БПК в аэротенке I ступени составляет 300-600 мг/л. В режиме предварительной очистки (после аэротенка II ступени - 250 мг/л) оптимальная степень очистки в аэротенке I ступени составляет 800-1000 мг/л.

Практическая значимость результатов работы:

- разработана технологическая схема биологической очистки сточных вод в двухступенчатых аэротенках предприятий по производству спирта, перерабатывающих зерновое сырье;

- определены и технологически аргументированы оптимальные параметры работы двухступенчатого аэротенка до показателей полной биологической очистки и до нормативов сброса сточных вод в городскую канализационную сеть;

- выданы рекомендации, по которым запроектированы очистные сооружения для спиртового завода ОАО «Астраханский спиртзавод»;

- разработанные рекомендации для проектирования очистных сооружений сточных вод спиртовых заводов могут быть использованы при строительстве новых и реконструкции действующих предприятий по производству спирта из зерно-картофельного сырья.

Достоверность и обоснованность выводов и результатов работы подтверждается большим объемом и длительностью исследований, проведенных на экспериментальной установке с реальными сточными водами спиртового завода, согласованностью между экспериментальными и расчетными данными, применением стандартизированных методов измерений и анализа.

При выполнении исследований использовались современные методы расчета параметров схем и сооружений с применением компьютерной техники.

Апробация работы и публикации:

Основные результаты данной работы докладывались на международных научно-практических конференциях: «Роль мелиорации и водного хозяйства в реализации национальных проектов» в 2008 г. и «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России» в 2009 г.

По теме выполненных исследований опубликовано 9 работ, в том числе 3 в журналах, входящих в перечень ВАК. Имеются патент на изобретение «Способ очистки сточных вод» (Яи 2320547, 27.03.2008 г.) и положительное решение (от 25.05.2011 г.) на выдачу патента на полезную модель «Устройство для очистки сточных вод» (заявка 2011111379 от 25.03.2011 г.).

Реализация результатов исследований:

По разработанньм рекомендациям составлено техническое задание на проектирование очистных сооружений и выполнен проект очистных сооружений ОАО «Астраханский спиртзавод» производительностью 162 м3/суг.

На защиту выносятся:

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению:

- основных закономерностей и зависимостей окисления органических загрязнений концентрированных сточных вод спиртового завода в двухступенчатых аэротенках;

- оптимальных технологических параметров работы двухступенчатых аэротенков;

- кинетических констант и коэффициентов уравнений ферментативных реакций, использующихся для расчета и оптимизации двухступенчатых аэротенков при очистке концентрированных сточных вод спиртового завода.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы. Библиография включает 107 источников. Общий объем диссертации 108 страниц, 37 рисунков и 19 таблиц.

Содержание работы

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

Глава 1. «Современное состояние вопроса очистки сточных вод спиртовых заводов».

На ряде предприятий спиртовой отрасли производственные сточные воды сбрасываются в водные объекты или в сети городской канализации, проходя лишь механическую очистку и разбавление. Это приводит к большому расходу свежей воды, загрязнению природных источников и к сбоям в работе сооружений станций очистки городских сточных вод. Создавшееся положение вызывает необходимость проведения мероприятий по внедрению и совершенствованию систем водоотведения на предприятиях спиртовой промышленности.

В разделе 1.1 представлен анализ литературных данных, приведены состав и источники образования сточных вод в спиртовом производстве. Показано, что сточные воды спиртовых заводов, перерабатывающих крахмалсодержащее сырье, относятся к категории высококонцентрированных по органическим загрязнениям. Их состав и количество зависят от технологии производства спирта, а необходимая эффективность очистки обусловлена условиями сброса.

В разделе 1.2 приведены существующие методы очистки сточных вод спиртовых заводов. Имеющиеся на сегодняшний день технологии очистки сточных вод этих заводов предполагают либо совместную биологическую очистку с хозяйственно-бытовыми стоками, либо использование методов с применением сложного и энергоемкого оборудования (выпарные установки, установки обратного осмоса и др.). Совершенствование технологий биологической очистки концентрированных сточных вод, а также положительный опыт, полученный с наиболее близкими по составу сточными водами ряда производств пищевой отрасли промышленности, создают основу для дальнейшего исследования и развития биологических методов в направлении использования многоступенчатых схем. Наиболее перспективен и рентабелен способ биологической очистки сточных вод спиртовых производств в двухступенчатых аэротенках, технологические параметры работы которых могут бьггь установлены только экспериментально с учетом конкретных условий основного производства.

Глава 2. «Теоретические основы процесса биологической очистки концентрированных сточных вод».

В разделе 2.1 изложены общие представления о биологической очистке концентрированных сточных вод. Показано, что процессы окисления сопровождаются выделением большого количества свободной энергии, которая может использоваться в реакциях клеточного синтеза и для энергетических нужд клетки. При аэробном окислении получение энергии более экономично, чем при анаэробном, и одинаковое количество субстрата способно поддерживать зна-

чительно больше биомассы аэробного активного ила, чем анаэробного. В связи с этим, протекание процесса окисления одних и тех же загрязнений в аэробных и анаэробных условиях существенно отличаются друг от друга.

Процесс окисления загрязнений в аэробных условиях протекает с образованием СОг и Н2О, тогда как в анаэробных условиях образуются низкомолекулярные органические соединения - метан, органические кислоты и т.д. Процесс очистки в аэробных условиях протекает более глубоко, чем в анаэробных.

В разделе 2.2 представлены теоретические основы кинетики процесса биохимической очистки сточных вод. Математическое описание кинетики ферментативных реакций основано на предположении о существовании 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 схеме:

E+S О ES О Е+Р (1)

Михаэлисом и Ментен выведено известное уравнение:

V S

у — шах"

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

Для изучения кинетических закономерностей процесса биологической очистки и исследования функционирования системы в целом, кроме уравнения кинетики распада органического вещества в аэротенках, следует использовать уравнения материального баланса органических веществ. Скорость прироста аэробных микроорганизмов, осуществляющих процесс окисления, является важной характеристикой процесса биохимической очистки. Работами Моно и Иерусалимского показано, что скорость роста биомассы (¡и) описывается уравнением, аналогичным уравнению Михаэлиса-Ментен:

и S

.._ Л" max

s+Km &

т

Известно, что скорость процесса биохимического окисления возрастает с увеличением концентрации субстрата и активного ила. В связи с этим при очистке концентрированных сточных вод для повышения производительности процесс целесообразно делить на ряд стадий. На первой стадии осуществляется очистка сточных вод с поддержанием достаточно высоких концентраций субстрата, обеспечивающих высокую скорость биохимического окисления. На второй стадии возможно более глубокое окисление оставшейся части органических веществ при меньших скоростях.

При применении многоступенчатых схем на каждой ступени аэротенка при наличии илоотделителя происходит формирование специфической микрофлоры. В популяции микроорганизмов активного ила имеется большое количество исходных медленнорастущих видов, помимо которых могут появиться виды, растущие в данных условиях быстрее исходных; замещение ими исходных форм приводит к перестройке популяции. Один вид (2) вытесняет другой (1) при условии цг5" Ць Давление отбора (а) характеризуется как разница в удельных скоростях роста рассматриваемых видов:

(4)

На I ступени (при концентрациях субстрата, не лимитирующих скорости роста) скорости роста и окисления близки к максимальным, и отбор происходит в пользу микроорганизмов, растущих с максимальной скоростью |1ш„.

При высоких концентрациях субстрата имеются виды микроорганизмов, растущих со скоростью Ц1 и Ц2> причем Ц2 > Ц1-

Согласно уравнению 1 можно записать:

М2=М2та^/(К2тЩ, (5)

На I ступени (при не лимитирующих концентрациях субстрата) скорости роста микроорганизмов и окисления близки к максимальным и отбор видов осуществляется в пользу развития микроорганизмов, растущих и окисляющих загрязнения с максимальной скоростью, на II ступени отбор видов направлен на уменьшение константы Михаэлиса, то есть на увеличение глубины окисления.

Таким образом, общие теоретические концепции закономерностей кинетики ферментативных реакций приводят к выводу, что для очистки высококонцентрированных сточных вод спиртзавода весьма перспективно применение биологической очистки в двухступенчатых аэ-ротенках с илоотделителями на каждой ступени.

Глава 3. «Экспериментальные исследования».

В разделе 3.1 изложены поставленные задачи проводимых исследований.

В разделе 3.2 приведена методика экспериментальных исследований, описана модель экспериментальной установки по очистке сточных вод спиргаавода и изложены качественные характеристики поступающей на очистку воды.

Исследования проводились на натуральной производственной сточной воде спиртзавода на экспериментальной установке аэробной биологической очистки в режиме непрерывно-проточного культивирования.

Экспериментальная установка по очистке сточных вод представляла собой модель двухступенчатого аэротенка - смесителя с промежуточными отстойниками на каждой ступени

9

(рис. 1). Эффективность процесса биологической очистки контролировалась по изменению в исходной и очищенной воде следующих показателей: БПКполн, ХПК, азот нитратов, азот нитритов, аммонийный азот, органический азот, фосфаты, рН, взвешенные вещества, доза активного ила, иловый индекс.

Сточные воды - фугат спиртового завода ОАО «Астраханский спиртзавод» - поступали в модельную установку двухступенчатой биологической очистки после предварительной механической очистки. Подача воды и циркуляция активного ила в системе осуществлялась при помощи многоканального насоса - дозатора. В аэротенки через мелкопузырчатые аэраторы подавался воздух.

Рис.1. Экспериментальная установка двухступенчатой биологической очистки сточных вод 1 - емкость для исходной воды, 2 - аэротенк I ступени, 3,5- вторичные отстойники, 4 - аэро-тенк II ступени, 6 - емкость для очищенной воды, 7 - многоканальный насос - дозатор, 8 - выпуски избыточного активного ила, 9 - компрессорная установка для подачи воздуха

В процессе исследований проводился микроскопический контроль состояния биоценоза активного ила. Очищенная вода сбрасывалась через выпуск. В ходе исследований период аэрации в аэротенках I и II ступеней изменялся от 17,3 до 27,4 часов, при изменении объемов аэро-тенков - от 8,6 до 13,6 л соответственно. Расход сточных вод оставался неизменным - 12 л/сут.

В сточной воде спиртзавода из соединений азота содержится только азот органических соединений. Аммонийный азот и фосфор отсутствуют. С целью создания необходимых условий для процессов ассимиляции, прироста биомассы, в сточную воду в течение эксперимента добавлялись биогенные элементы в виде минеральных солей: аммоний хлористый в концентрации (по азоту) до 148 мг/л и натрий фосфорнокислый однозамещенный в концентрации (по фосфору) до 30 мг/л.

Качественные характеристики поступающей на очистку воды по среднемесячным данным за период исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1

Качественные характеристики поступающей на установку воды

Месяц Показатели состава исходной воды, мг/л

ХПК а: 1 с Азот нитритов Азот нитратов Азот органический Азот ам- 1 моний-ный* К о. Взвешенные вещества Фосфор*

август 10803 4769 0,011 2,921 206 133,6 6,87 107 26

сентябрь 8505 4926 0,005 1,862 199 142,9 6,98 128 27

октябрь 10062 5047 0,002 1,433 192 122,5 7,01 167 22

ноябрь 9462 5012 0,001 1,437 205 147,9 6,51 152 30

декабрь 9846 5256 0,003 1,972 208 75,2 6,20 138 17

январь 10236 5087 0,002 2,554 211 129,0 7,37 147 15

февраль 8974 4625 0,003 2,144 204 101,0 6,84 158 21

март 9058 5182 0,017 2,432 209 112,7 6,87 146 17

апрель 10308 5051 0,018 1,968 214 124,2 6,98 152 26

май 8945 5367 0,010 2,373 208 117,6 7,01 164 22

июнь 10175 5391 0,020 2,960 216 114,4 6,51 214 30

июль 9439 4513 0,020 3,240 212 128,0 7,20 208 19

август 8111 5472 0,020 2,395 215 102,7 7,31 184 26

сентябрь 8859 5381 0,007 1,312 205 120,7 7,25 110 17

октябрь 9138 5260 0,019 0,879 207 115,8 6,74 127 21

ноябрь 9514 4952 0,014 1,192 201 125,0 7,00 101 15

(*) - после добавления в обрабатываемую воду

По данным таблицы построены графики динамики варьирования показателей качества сточных вод, поступающих на очистные сооружения за период проведения исследований (рис.2).

Рис. 2 показывает, что среднемесячная концентрация органического загрязнения по ХПК варьировала в пределах 8200 - 10800 мг/л, по БПКпш - 4500 - 5400 мг/л. Соотношение БПКП(Ш1 к ХПК изменялось от 44% до 68% и в среднем составляло 54%, что и позволило для очистки данного вида сточных вод применить биологический метод.

12000 т----П-—-----Ю0

10000

2000

80

4000

^ д^ * " о* *

Рис. 2. Динамика изменения среднемесячных значений показателей БПКполн и ХПК В разделе 3.3 представлены обобщенные данные по результатам исследований процесса очистки производственных сточных вод, эффективности очистки, найдены кинетические константы и коэффициенты. Доза ила в аэротенке I ступени поддерживалась на уровне 4-5 г/л, на II ступени - 2-2,8 г/л. Результаты работы установки за весь период испытаний по динамике снижения органического загрязнения по ХПК и БПКШЛИ представлены на рис. 3 и 4.

14000

12000

с;

^ 10000 I 8000

=г

га

ь 6000

ш

З'

§ 4000 2000

-о-исходная сточная вода -*-после I ступени очистки

после II ступени очистки

Рис. 3. Снижение показателя ХПК за период испытаний

Оценка работы установки показала высокую эффективность очистки от органических загрязнений по ХПК и БПКП0Л„ в условиях стабильной работы системы в целом. При очистке производственного стока спиртзавода до БПКп0Л„ 15 мг/л, эффективность удаления органических загрязнений составляла в аэротенке по ХПК - 69 и 93%, по БПКПОлн 88 и 96%, по ступеням соответственно. Суммарный эффект очистки по соединениям азота составил 92%.

7000 ■

С 1г

к

Я га а н х ф ах о а

6000 5000 4000 3000 2000 1000

л. а

/1 / ь л л к 11 I 4 /У \1\

11 1 т т г л У г Н 1

-«-исходные стоки после I ступени очистки

после II ступени очистки

Рис. 4. Снижение показателя БПКполн за период испытаний По полученным экспериментальным данным графоаналитическим методом найдена взаимосвязь БПКпшш и ХПК для очищенной воды каждой ступени аэротенка (рис. 5, 6).

2000

1600

1400

1200 1000 800

о

О 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 ХПК, мг/л

Рис. 5. Зависимость БПКп0ОТ от ХПК для I ступени по ступеням очистки

80 70 60

ь«: с

ш 30 20 10 0

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 ХПК, мг/л

Рис. 6. Зависимость БПКполн от ХПК для II ступени по ступеням очистки

Остаточная предельная концентрация органических загрязнений на I ступени по ХПК составляет 1700 мг/л, на II ступени - 192 мг/л при БПКШЛН - до 20 мг/л. На второй ступени аэ-ротенка процесс очистки от органических загрязнений идет глубже, происходит окисление консервативных и трудноокисляемых веществ.

В результате процесса аммонификации, органический азот переходит в азот аммонийный, который в процессе нитрификации трансформируется в азот нитритов и нитратов и используется в процессах ассимиляции на прирост биомассы. Выполненный материальный баланс по азотсодержащим веществам показывает, что при очистке сточных вод в двухступенчатом аэротенке со сточной водой поступало азота 3,96 г/сут, с очищенной водой выходило 0,36 г/сут и тогда 3,3 г/сут использовалось в процессе ассимиляции, потреблялось на прирост активного ила. При этом в сутки удалялось органических загрязнений по БПК 61,2 г. Следовательно, на 100 мг снятого БПК требуется 5,4 мг азота, включая органической азот, присутствующий в исходной сточной воде.

Материальный баланс по соединениям фосфора показывает, что при очистке сточных вод в сутки поступало 336 мг фосфора, а 312 мг/сут использовалось на прирост активного ила, то есть на 100 мг снятого БПК потреблялось 0,5 мг фосфора.

В результате проведенных исследований для аэротенков I и II ступеней получены зависимости окислительной мощности и удельной скорости окисления от концентрации загрязнений в очищенной воде (рис.7-9). С увеличением концентрации органических загрязнений, окислительная мощность возрастает и на первой ступени по БПКполн достигает значений 5600

г/м3«сут, на второй ступени - 2500 г/м3«сут. Наличие промежуточного отстойника на первой

14

БПК = 0,26*ХПК - 30 Я2 = 0,85

» 4

/ *

ступени позволяет повысить окислительную мощность аэротенка (его производительность) за счет увеличения дозы активного ила (на первой ступени до 5 г/л) и изменений условий селекции микроорганизмов. 10000 •

с

о £

О

9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

= 0,45 '

ОМ по ХПК ____"

♦ ---♦ ♦

♦ ♦ ♦

А А ♦ V, *

ОМ по БГ К д / ♦

Д

К2 = 0,43

1000

2000 3000 4000

ХПК, БПК выходящей воды, мг/л

5000

6000

Рис. 7. Зависимость окислительной мощности по ХПК и БПКП0ЛН от качества очистки на I ступени

о

"е к.

л"

5

о

X

3

о

г

с

о

м О

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

А А А * А ^^ ОМ по ХГЖ_

А 1 А Я2 = 0,47

У- А А

-0-—р! О сгу^'^ </ь « ОМ по БПК

х> о Р12 = 0,41

0 100 200 300 400

ХПК, БПК выходящей воды, мг/л

Рис. 8. Зависимость окислительной мощности по ХПК и БПКполн от качества

очистки на II ступени

500

При высокой концентрации субстрата скорость реакции максимальна, становится постоянной и не зависящей от концентрации субстрата. В этом случае реакция целиком определяется концентрацией фермента (т.е. концентрацией активного ила).

Зависимость удельной скорости окисления от концентрации загрязнений в очищенной воде может быть описана уравнением кинетики ферментативных реакций (уравнение (2)). Значения кинетических констант определены графоаналитическим методом двойных обратных величин (рис. 10,11).

70

т

г.

| 60

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 ВПК очищенной воды, мг/л

Рис. 9. Зависимость удельной скорости окисления в аэротенках от концентрации органических веществ в очищенной воде

Получено, что скорость процесса возрастает с увеличением концентрации субстрата. В связи с этим при полной биологической очистке, когда в сооружении поддерживается низкая концентрация субстрата, нельзя достичь высоких скоростей окисления. Деление процесса на ступени позволяет увеличить производительность процесса за счет перераспределения скоростей по ступеням.

Максимальная удельная скорость окисления (Утах) по БПКпол„ в аэротенке I ступени составляет 59,5 мг/г*час, а в аэротенке II ступени - 32,3 мг/г*час. Тем самым на первой ступени аэротенка осуществляется неполная очистка с высокой концентрацией органических загрязнений по БПК, обеспечивающей максимальную скорость биохимической реакции, а на второй ступени - полное окисление оставшейся части органических веществ.

Наличие вторичного отстойника на первой ступени приводит к существенному снижению величины константы Кт Константа Кт для аэротенка I ступени составляет 280 мг/л, для аэро-

тенка II ступени -15,5 мг/л. Поскольку константа Кт характеризует селективность фермента по отношению к субстрату, можно сделать вывод, что на первой ступени селективность фермента меньше, чем на второй, что и приводит к увеличению глубины очистки от трудноокисляемых органических веществ по ХПК.

1/р МО"2, г*час/мг

-Зт5-

1 /V™ © © Фу ©

® €

-1'К™ /

/ ^

у ,4 -0 ,3 -0 ,2 -0 ,1 0 —-е.5^ 0 0 1 0 2 0 3 0

1/5*10"2, л/мг

Рис. 10. График двойных обратных величин зависимости уд. скорости окисления (по БПКп0ЛН) от качества очищенной воды в аэротенке I ступени

1/р*10"2, г *час/мг

1 ■ ® • • 9

© ® • ^^й в в

1/Утах N • в

® в

-1/Кш /

/ ;

,0 -4 .0 -2 ,0 0 --4^9- 0 2 0 4 0 6 0 8

1/в*10"2, л/мг

Рис. 11. График двойных обратных величин зависимости уд. скорости окисления (по БПКполв) от качества очищенной воды в аэротенке II ступени

Найденные кинетические константы позволяют произвести расчет аэротенков для любой заданной степени очистки и тем самым оптимизировать двухступенчатую схему и обоснованно выявить рациональные соотношения ступеней с определенной степенью очистки на первой ступени и заданной - на второй.

Активный ил из обеих ступеней характеризуется хорошими седиментационными свойствами, так как иловый индекс в широком диапазоне нагрузок на превышал 140 см3/г. На II ступени очистки седиментационные свойства активного ила лучше, иловый индекс не превышал 100 см3/г, оптимальная нагрузка на II ступени составляла 350-400 мгБПК/(г*сут). Оптимальная нагрузка на ил на I ступени (при величине илового индекса до 110 см3/г) - 900-1050 мгБПК/(г*сут).

На рис. 12 представлена зависимость окислительной мощности и удельной скорости окисления от дозы активного ила в аэротенке.

При возрастании концентрации активного ила наблюдается увеличение окислительной мощности аэротенка. В то же время с увеличением концентрации активного ила снижается удельная скорость окисления.

Снижение активности ила объясняется Иерусалимским Н.Д. и Скирдовым И.В. выделением продуктов метаболизма, ингибирующих процесс биохимического окисления. Найденный графоаналитическим путем коэффициент ингибирования продуктами метаболизма активного ила (р по ступеням очистки составляет 0,41 и 1,42.

5,0 -------г 80

к2 = 0.43

70

4,0

о

X

о 5, з,о

5 О

к -V

Я 2

£ с

§ Щ 2,0

Ь «

1,0

0,0

З2 = 0,43

ОМ -1 с тупень А / р-' ступень *

{ 1Ч2 = 0,48

к А А 1*2 = 0 ступень ' — Р 57

ОМ - II с ■тупень _, р-1 2 = 0,58

Л 1 К *

,„ о га 40 о С О. х

30

20 ё

[-10 0

§

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Доза ила, г/л

Рис. 12. Зависимость окислительной мощности и удельной скорости окисления от дозы активного ила

Таким образом, проведенные экспериментальные исследования подтвердили перспективность двухступенчатых аэротенков для очистки высококонцентрированных сточных вод спиртовых производств. При этом реализуется очистка стоков как до нормативов сброса в горкол-лектор, так и до показателей полной биологической очистки, до БПКполн 15 мг/л.

В разделе 3.4 приведены данные гидробиологических и микробиологических исследований активного ила в аэротенках I и II ступеней. Выявлено, что активный ил из аэротенка II ступени характеризуется большим видовым разнообразием микроорганизмов по сравнению с активным илом из I ступени. В первую очередь, это связано с концентрацией поступающих органических загрязнений и высокими нагрузками на ил на I ступени очистки.

Глава 4. «Расчет очистных сооружений и технике - экономическая оценка технологии».

Раздел 4.1 посвящен выбору исходных данных для расчета и оптимизации схемы. Для этого по экспериментальным данным выполнен статистический анализ показателей сточной воды, поступающей на очистку. Полученные на основании статистического анализа качественные показатели состава сточной воды ОАО «Астраханский спиртзавод» по диктующим ингредиентам представлены в таблице 2.

Таблица 2

Показатели качества сточных вод ОАО «Астраханский спиртзавод»

Показатели Концентрация, мг/л

среднестатистическая при обеспеченности 90%

ХПК 9465 11000

БПКп0ЛН 5100 6000

Органический азот 207 230

Взвешенные вещества 150 200

БПКп0л„ /ХПК 0,54 0,55

рН 6,9

В разделе 4.2 представлен расчет оптимального технологического режима двухступенчатой схемы биологической очистки производственных сточных вод спиртзавода.

Цель оптимизации процесса биологической очистки в аэротенке состоит в том, чтобы при известных характеристиках стоков и заданных ограничениях на качество очищенной воды определить значения технологических параметров, при которых сумма объемов (или время обработки) аэротенка и вторичного отстойника будет минимальной.

На первом этапе графоаналитическим путем определена оптимальная доза активного ила по ступеням аэротенка, при которой будет достигаться минимальное суммарное время обработки воды в аэротенке и отстойнике. При расчете концентрация органических загрязнений по БПКполн в исходном стоке принята 6000 мг/л ОВД (табл. 2), в очищенной воде после первой ступени - 500 мг/л, после второй ступени - 15 мг/л. Скорость окисления и окислительная мощ-

ность аэротенка в данном случае определялась для каждого значения дозы ила при их варьировании. Гидравлическая нагрузка на илоотделители при разных дозах активного ила и илового индекса определена через безразмерный параметр а,/, по таблице 45 СНиП 2.04.03-85.

Полученные данные представлены графически зависимостью величины суммарного объема аэротенка и вторичного отстойника от дозы активного ила (рис. 13,14).

Доза активного ила на I ступени, г/л

Рис. 13. Зависимость суммарного объема аэротенка и вторичного отстойника от дозы активного ила в аэротенке I ступени

Доза активного ила на II ступени, г/л

Рис. 14. Зависимость суммарного объема аэротенка и вторичного отстойника от дозы активного ила в аэротенке II ступени

Оптимальная концентрация активного ила в аэротенке I ступени составляет 4,5 г/л (рис. 13), во II ступени -2,8 г/л (рис. 14).

Согласно полученным данным, с увеличением дозы активного ила окислительная мощность возрастает. При этом объем аэротенка уменьшается, но увеличивается объем вторичного отстойника, что приводит к увеличению суммарного времени обработки сточных вод.

Полученные величины оптимальной дозы ила по ступеням очистки позволяют произвести оптимизацию аэротенков. С этой целью произведен ряд последовательных расчетов сооружений первой и второй ступени, при которых качество исходной и очищенной воды остаются без изменений, а качество очистки после первой ступени последовательно изменяется с определенным шагом. При этом на второй ступени качество очистки регламентируется величиной установленных нормативов.

Технологические параметры работы сооружений при различном соотношении ступеней (при варьировании объемов аэротенков I и II ступеней) представлены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3

Технологический расчет (схема 1 — предварительная очистка до сброса в горколлектор)

Вариант мгБПК/л I ступень II ступень £Т,час

Г-ех, мгБПК/л Р. мгБПК г.ила»час Т, час 1-СХ) мгБПК/л Р, мгБПК г.ила.час Т, час

1 6000 500 38,14 37,26 250 30,41 3,67 40,93

2 6000 600 40,57 34,40 250 30,41 5,14 39,53

3 6000 650 41,59 33,24 250 30,41 5,87 39,11

4 6000 800 44,07 30,49 250 30,41 8,07 38,56

5 6000 900 45,38 29,04 250 30,41 9,54 38,58

6 6000 1000 46,48 27,79 250 30,41 11,01 38,80

7 6000 1250 48,61 25,25 250 30,41 14,68 39,93

8 6000 1500 50,14 23,19 250 30,41 18,35 41,54

Таблица 4

Технологический расчет (схема 2 - полная биологическая очистка до БПК 15 мг/л)

Вариант мгБПК/л I ступень 11 ступень ХТ.час

мгБПК/л Р. мгБПК Т, час 1-ех> мгБПК/л Р. мгБПК Т, час

г.ила.час г.ила.час

1 6000 200 24,79 60,45 15 15,89 5,20 65,65

2 6000 250 28,07 52,94 15 15,89 6,60 59,54

3 6000 500 38,14 37,26 15 15,89 13,63 50,89

4 ■ 6000 750 43,33 31,31 15 15,89 20,66 51,97

5 6000 1000 46,48 27,79 15 15,89 27,68 55,48

6 6000 1250 48,61 25,25 15 15,89 34,71 59,96

7 6000 1500 50,14 23,19 15 15,89 41,73 64,92

Вследствие того, что концентрация субстрата в аэротенке II ступени принята как постоянная величина, окислительная мощность во всех вариантах для разных режимов очистки не изменяется. Полученные данные можно представить графически зависимостью величины времени аэрации в двухступенчатом аэротенке от качества очистки по БПК после каждой ступени

Качество очистки на I ступени, мгБПК/л

Рис. 15. Зависимость суммарного времени пребывания сточных вод в системе очистки от качества очистки на I ступени

Из рис. 15 следует, что оптимальная степень очистки на I ступени при полной биологической очистке по БПК составляет 500 мг/л. При эксплуатации сооружений в режиме предварительной очистки, оптимальная степень очистки после аэротенка I ступени составляет 800 мг/л. Полученные результаты подтверждают, что в многоступенчатых аэротенках происходит перераспределение скоростей окисления по ступеням. На первой ступени очистка протекает с поддержанием высоких концентраций субстрата, обеспечивающих максимальную скорость биохимической реакции, на второй - происходит процесс глубокого окисления органических веществ с низкими скоростями окисления. Перераспределение скоростей позволяет снизить время пребывания воды в аэротенках, что отражается на снижении общего объема очистных сооружений.

Проведенные оптимизационные расчеты позволяют определить не только оптимальное соотношение ступеней и соответствующее качество очистки на первой ступени по всем нормируемым компонентам, но и произвести расчет технико-экономического обоснования схемы очистки.

В разделе 4.3 произведена технико - экономическая оценка двухступенчатой биологической очистки сточных вод спиртовых заводов, перерабатывающих зерно-картофельное сырье. Технико - экономический расчет представлен для схемы, приведенной на рис. 16.

34

Рис. 16. Схема очистки сточных вод

1-подающий насос, 2-циркуляционные насосы, 3 - дозатор хлористого аммония, 4 - дозатор натрия фосфорнокислого, 5 - емкость исходной воды, 6 - аэротенк I ступени, 7,9 - вторичные отстойники, 8 - аэротенк II ступени, 10 - емкость очищенной воды, 11 - компрессорная установка для подачи воздуха, 12 - выпуск очищенных стоков, 13 - выпуск избыточного активного ила, 14 - илоуплотнитель

Обобщенные технологические параметры для расчета очистных сооружений при полной биологической очистке приведены в таблице 5. Расчет экономических показателей произведен на основании технико-экономического сравнения двух вариантов.

Критерием сравнительной экономической эффективности является годовой экономический эффект, рассчитанный через показатель приведенных затрат. Расчёт-обоснование необходимого объёма инвестиций для реализации схемы двухступенчатой биологической очистки произведен на основании сметно - финансового расчета (в текущих ценах), составленного по территориальным единичным расценкам на строительные и монтажные работы в Астраханской области, и представлен в таблице 6.

Расчет эксплуатационных затрат произведен укрупнено и по элементам представлен в таблице 7.

В качестве альтернативного варианта очистки производственных сточных вод рассмотрена установка упаривания фугата послеспиртовой барды, предложенная ООО «Фирма ПромСтрой» (г. Новочебоксарск). Технические характеристики установки в номинальном режиме работы приведены в таблице 8.

Данные технологического расчета сооружений

Показатель I ступень II ступень

БПКполн очищенной воды, мг/л 500 15

Удельная скорость окисления, мгБПК/г.без.ч.ила »час 38,14 15,89

Окислительная мощность, г/м3>сут 3542 854

Концентрация ила, г/л 4,5 2,8

Иловый индекс, мл/г до 140 до 100

Зольность, доли ед. 0,14 0,2

Степень рециркуляции активного ила в аэротенках, доли ед. 0,82 0,39

Удельный расход воздуха, м3/м3 сточной воды 135,9 21,8

Гидравлическая нагрузка на вторичные отстойники после аэротенков, м /м2>час 0,8 1,2

Требуемое время обработки в аэротенке, час 37,3 13,6

Объем аэротенков, м3 252 92

Требуемая площадь отстойника, м2 8,4 5,6

Диаметр отстойников, м 3 3

Циркуляционный расход, м3/час 5,5 2,6

Таблица 6

Объем капиталовложений

№п/п Наименование затрат Сумма, тыс.руб.

1 Оборудование и материалы, в том числе:

• насосные агрегаты: - ОНЦ 6,3/10К-0,75/2 (2 рабочих, 1 резервный); - ОНЦ 3,5/ЮК-0,55/2(3 рабочих, 1 резервный); 7708,74

• компрессорные установки: - БРАПОВ Винтовой компрессор (1 рабочий, 1 резервный); - БР18.5В Винтовой компрессор (1 рабочий).

2 Эксплуатация машин и механизмов 338,75

3 Накладные расходы 1235,3

4 Фонд оплаты труда 1291,89

5 Сметная прибыль 832,6

6 Непредвиденные затраты (2%) 228,15

ИТОГО (с НДС 18%) 13501,73

Расчет стоимости эксплуатационных затрат

Наименование эксплуатационных затрат Стоимость ежегодных эксплуатационных затрат, тыс. руб.

Содержание обслуживающего персонала 299,1

Амортизационные отчисления на полное восстановление 270,04

Отчисления на текущий ремонт 54,01

Стоимость электроэнергии 4250,18

Стоимость реагентов 2305,65

Прочие расходы 93,47

ИТОГО: 7275,45

В таблице 9 приведены общие данные по капитальным, эксплуатационным, приведенным затратам для сравниваемых вариантов. Технико-экономическая оценка предлагаемой технологии очистки производственных сточных вод спиртзавода, по сравнению с технологией упаривания фугата послеспиртовой барды, показала, что размер капиталовложений по первому варианту в 2 раза ниже, чем по второму варианту.

Экономический эффект в размере 7541,35 тыс. руб. достигается также за счет снижения ежегодных эксплуатационных затрат.

Таблица 8

Технические характеристики установки упаривания фугата

Параметр Номинальное значение

Фугат послеспиртовой барды: - производительность по исходному фугату 5 т/час

Дистиллят: - производительность - показатель БПК5 - температура на выходе 4,6 т/час не более 180,0 мг/л 40-45 °С

Греющая среда: - требуемое давление на входе - расход пар не менее 3 bar (абс.) -1,2 т/ч

Охлаждающая вода: - расход (температура на входе до 30 °С, Д1=8 °С, сброс в канализацию) -100 м'/ч

Потребляемая электрическая мощность -20 кВт

Режим работы постоянный

Необходимое количество установок 3 ед. (2 рабочие, 1 резервная)

Основные технико-экономические показатели по сравниваемым вариантам

Показатели Двухступенчатая биологическая очистка Установка упаривания фугата послеспиртовой барды

Капитальные затраты, тыс. руб. 13501,73 27000

Капитальные вложения, приведенные к годовой размерности (Е„= 0,12), тыс.руб. 1620,2 3240

Эксплуатационные затраты, тыс. руб. 7275,45 13197

Приведенные затраты, тыс.руб. 8895,65 16437

Экономический эффект 7541,35

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основании проведенного аналитического обзора и данных экспериментальных исследований установлено, что сточные воды спиртовых заводов относятся к категории высококонцентрированных. Анализ тенденций развития способов биологической очистки сточных вод спиртовых заводов показал, что на современном этапе для данных сточных вод перспективно использование аэробных многоступенчатых схем очистки.

2. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили перспективность двухступенчатой схемы биологической очистки для очистки высококонцентрированных сточных вод спиртовых производств. При этом возможна очистка стоков как до нормативов сброса в горколлектор, так и до показателей полной биологической очистки, до БПК 15 мг/л.

3. Показана высокая эффективность очистки от органических загрязнений по ХПК и БПК, при очистке производственного стока спиртзавода до БПК 15 мг/л, эффективность удаления органических загрязнений составляет в двухступенчатом аэротенке по ХПК - 69 и 93%, по БПК 88 и 96%, по ступеням соответственно.

4. Деление процесса по ступеням позволяет осуществлять очистку сточных вод с поддержанием высоких концентраций субстрата на I ступени, обеспечивающих высокие значения окислительной мощности, а на II ступени - вести процесс на полное окисление органических загрязнений. Окислительная мощность по БПК на I ступени аэротенка достигает 5600 г/м3.суг и на IIступени-2500г/м3«сут.

5. Теоретически и экспериментально установлено, что процесс окисления органических веществ сточных вод спиртовых заводов в аэробных условиях подчиняется закономерностям ферментативной кинетики. Максимальная удельная скорость окисления (Утах) по БПК в аэротенке I ступени составляет 59,5 мг/г*час, а в аэротенке II ступени -32,3 мг/г*час. Константа Кга для аэротенка I ступени и II ступени составляет соответственно, 280 и 15,5 мг/л. Для сточных вод спиртового производства при их очистке в аэробных условиях полученные коэффициенты ингибирования продуктами метаболизма активного ила ф по ступеням очистки составляют 0,41 и 1,42.

6. Найденные кинетические константы и коэффициенты позволяют оптимизировать аэробную схему очистки, найти оптимальную степень очистки на каждой ступени и, соответственно, соотношение объемов ступеней. При работе двухступенчатого аэротенка до показателей полной биологической очистки (по БПК 15 мг/л), оптимальная концентрация органических загрязнений по БПК в очищенной воде после аэротенка I ступени составляет 300-600 мг/л. При эксплуатации сооружений в режиме предварительной очистки (после аэ-

ротенка II ступени - 250 мг/л) оптимальная степень очистки после аэротенка I ступени составляет 800-1000 мг/л.

7. Установлены оптимальные технологические параметры работы двухступенчатого аэротенка: концентрация активного ила в аэротенке I ступени составляет 4,5 г/л, в аэротен-ке II ступени - 2,8 г/л. Оптимальная нагрузка на ил 1 ступени аэротенка (при величине илового индекса до 110 см3/г) составляет 900-1050 мгБПК/(г*сут), на II ступени - 350-400 мгБПК/(г*сут).

8. Наличие вторичного отстойника на первой ступени приводит к существенному снижению величины константы Кт и, следовательно, к увеличению глубины очистки от трудноокисляемых органических веществ по ХПК. При очистке сточной воды спиртзавода в одноступенчатом аэротенке предельная степень очистки по ХПК составляет 1600-1700 мг/л, а в двухступенчатом аэротенке - 150-170 мг/л. Активный ил из аэротенка II ступени характеризуется большим видовым разнообразием микроорганизмов по сравнению с активным илом из I ступени.

9. Выполнена технико-экономическая оценка двухступенчатой биологической очистки производственных сточных вод спиртзавода, по сравнению с технологией упаривания. Внедрение предлагаемого метода очистки позволит получить годовой экономический эффект 7541,35 тыс.руб.

10. На основании результатов проведенных исследований выданы рекомендации, по которым запроектированы очистные сооружения для спиртового завода ОАО «Астраханский спиртзавод». Разработанные рекомендации могут бьггь использованы при строительстве новых и реконструкции очистных сооружений действующих предприятий по производству спирта из зерно-картофельного сырья.

Публикации по теме диссертации:

1. Вилявина (Аронова) Т.А. Скрининг способа очистки сточных вод спиртовых заводов, перерабатывающих зернокартофельное сырье//Наука: поиск 2003: Сб.науч.ст. Вып.2: в 2 т. Т2/АГТУ. - Астрахань: Изд. АГТУ, 2004 г.

2. Саинова В.Н., Саинов Д.И., Аронова Т.А. Исследование многоступенчатой схемы биологической очистки сточных вод спиртовых заводов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Экология и безопасность жизнедеятельности». №2(12) 2005 г. -М.: Изд. РУДН, с. 100-102.

3. Саинова В.Н. Саинов Д.И. Аронова Т.А. Скрининг оптимального способа очистки сточных вод спиртовых заводов // Вестник АГТУ. Специальное приложение к №5(28) 2005г сентябрь-октябрь. - Астрахань: Изд. АГТУ, с.19-21.

4. Саинова В.Н., Аронова Т.А., Саинов Д.И. Оптимизация процесса биологической очистки сточных вод спиртового завода// Вестник АГТУ. №3(32) 2006г. - Астрахань: Изд. АГТУ, с.228-232.

5. Аронова Т.А., Костров А.Н. Исследование процесса изъятия загрязнений активным илом при биологической очистке сточных вод ОАО «Астраханский спир-тзавод»//51-я научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета: тез. докл. В 2 т./ АГТУ. - Астрахань: Изд. АГТУ, 2007 г.

6. Аронова Т.А. Биологическая очистка сточных вод спиртовых заво-дов//Водоснабжение и санитарная техника. №10, часть 2,2010 г.

7. Аронова Т.А. Технико-экономическая оценка схемы биологической очистки высококонцентрированных сточных вод спиртовых заводов//Научная перспектива. №2,2011г., с.79-81.

8. Саинова В.Н., Аронова Т.А. Способ очистки сточных вод. Патент на изобретение RU 2320547 Решение о выдаче патента на изобретение от 27.03.2008 г. Заявка №2006126927 от 24.07.2006 г.

9. Аронова Т.А. Устройство для очистки сточных вод. Положительное решение на выдачу патента на полезную модель от 25.05.2011 г. Заявка №2011111379 от 25.03.2011г.

Автор с уважением выражает благодарность за помощь, оказанную при работе над диссертацией, к-т.н. Морозовой K.M. и признательность за помошь в проведении исследований к.б.н. Саинову Д.И., Маркиной В.П.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ СТОЧНЫХ ВОД СПИРТОВЫХ ЗАВОДОВ

Аронова Татьяна Александровна 05.23.04. Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано к печати 08.09.2011 г. Заказ №

Бумага офсетная. Тираж: 100 экз.

Печать офсетная.

ВВЕДЕНИЕ.

1 .СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД СПИРТОВЫХ ЗАВОДОВ

1.1. Состав и источники образования сточных вод в спиртовом производстве.

1.2. Существующие методы очистки сточных вод спиртовых заводов.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ СТОЧНЫХ ВОД.

2.1. Общее представление о биологической очистке концентрированных сточных вод.

2.2. Кинетика процесса биохимической очистки сточных вод.

2.2.1. Общие положения.

2.2.2. Многоступенчатая очистка сточных вод.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Задачи проводимых исследований.

3.2. Методика проведения исследований.

3.3. Результаты экспериментальных исследований.

3.4. Гидробиологические и микробиологические исследования активного ила.

4. РАСЧЕТ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИИ.

4.1. Выбор исходных данных для расчета и оптимизации схемы.

4.2. Оптимизация процесса очистки сточных вод в аэротенках.

4.3 Технико — экономическая оценка схемы.

В соответствии с Федеральным законом №171-ФЗ «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции» с 1 марта 2010 года «.производство этилового спирта, технологией производства которого предусматривается получение барды (основного отхода спиртового производства), допускается только при условии ее полной переработки и (или) утилизации на очистных сооружениях» [ 1 ]. Данные обстоятельства повлияли на ужесточение требований к производителям этилового спирта.

Преобладающая часть современных технологий производства этилового спирта до сегодняшнего дня являются незамкнутыми, и основным технологическим отходом спиртового производства, образующимся после перегонки спирта, является жидкая послеспиртовая барда, объем которой в более чем в 12 раз превышает объем основного продукта.

Существующие технологии, переработки барды ориентированы, главным образом, на выделение основной массы- сухих веществ. Поэтому первым этапом переработки является центрифугирование или фильтрование барды. В результате происходит разделение на твердую фракцию - кек и, жидкую фазу - фугат или фильтрат (сточные воды). Взвешенные вещества от общей массы барды составляют 6 - 8%, однако в оставшемся фильтрате после первичной переработки содержатся мелкодисперсные взвеси и все растворенные вещества.

Кек далее перерабатывается и используется в качестве кормового продукта для целей животноводства, либо в качестве удобрения для сельскохозяйственных целей.

Основная трудность заключается в переработке жидкой среды - фугата, где содержится целый комплекс загрязняющих веществ. Существующие технологии переработки фугата путем упаривания с получением сухого остатка для смешивания его с кеком и получения кормового продукта не находят широкого применения по причине высокой капитальной стоимости и значительной энергоемкости.

В зависимости от вида перерабатываемого сырья спиртовые заводы делятся на две группы: перерабатывающие крахмалсодержащее сырье (картофель и зерновые культуры) и перерабатывающие отходы свеклосахарного производства — мелассу [2]. На заводах, перерабатывающих крахмалсодержащее сырье, образуется в 10 раз больше производственных загрязненных сточных вод, чем на заводах, перерабатывающих мелассу, при одинаковой их производительности. Кроме того, спиртовые заводы, производящие продукцию на основе крахмалсодержащего сырья, являются наиболее распространенными в России.

Сточные воды одного спиртзавода, производящего до 1000 дал спирта из крахмалсодержащего сырья, эквивалентны расходу сточных вод города с населением 25 тыс. жителей, поскольку содержание органических загрязнений по ХГЖ достигает в этих стоках до 12000 мг/л и по БПК - до 6500 мг/л.

При сбросе неочищенных сточных вод спиртзавода на городские очистные сооружения нагрузка на них по БПК возрастает от 1 до 3 тонн в сутки в зависимости от производительности завода. В этом случае на централизованных очистных сооружениях, претерпевающих значительное превышение пиковых нагрузок по органическим загрязнениям, происходит гибель активного ила в аэротенках, в результате чего их нормальное функционирование становится невозможным.

Однако имеющиеся на сегодняшний день технологии очистки предполагают либо предварительное разбавление высококонцентрированных стоков спиртзаводов, либо использование сложного оборудования (например, выпарные установки), что приводит к повышению не только энергозатрат, но и капиталовложений.

Среди методов обезвреживания стоков пищевой промышленности лидирующее положение занимают методы биологической очистки, являясь более дешевыми и эффективными, по сравнению с физико-химическими методами, требующими большого расхода дефицитных и дорогостоящих реагентов. Кроме того, при применении физико-химических методов образуются осадки, не используемые в качестве удобрений, и из-за высокого содержания в очищенных водах солей и повышенной жесткости, связанных с добавлением реагентов, затруднено их использование для повторного водоснабжения. Биологические же методы очистки лишены этих недостатков.

Поэтому вследствие ряда технологических и экономических преимуществ, биологические методы по сравнению с физико-химическими могут рассматриваться как перспективные для очистки высококонцентрированных сточных вод пищевой промышленности.

В условиях ужесточения законодательства о государственном регулировании производства и оборота этилового спирта и алкогольной продукции, и постоянно возрастающих требований к локальной очистке* производственных сточных вод, разработка эффективной и экономичной технологии с применением биологических методов является актуальной задачей.

Цель настоящей работы состояла в создании эффективной технологии биологической очистки концентрированных сточных вод спиртзаводов, в" двухступенчатых аэротенках.

Научная новизна работы заключается в том, что: - научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования для очистки сточных вод спиртовых производств двухступенчатых аэротенков с илоотделителем на каждой ступени, способствующих формированию на каждой ступени специфического биоценоза, приводящего к повышению эффективности очистки от трудноокисляемых органических загрязнений по ХПК, улучшению кинетических характеристик процесса и седиментационных свойств активного ила; экспериментально показано, что деление процесса по ступеням обеспечивает поддержание высоких концентраций субстрата на I ступени и высокие значения окислительной мощности, а на II ступени -проведение процесса на полное окисление органических загрязнений. Окислительная мощность по БПК на I ступени аэротенка достигает 5600 г/м3* сут и на П ступени - 2500 г/м3*сут; экспериментально подтверждено, что процессы биологического окисления органических соединений адекватно описываются уравнениями ферментативной кинетики; впервые экспериментально получены кинетические характеристики для первой и второй ступени биологической очистки сточных вод спиртзаводов, перерабатывающих зерно-картофельное сырье; для сточных вод спиртового производства найдены кинетические константы уравнений ферментативных реакций, необходимые для расчёта и определения оптимальных технологических параметров на каждой ступени аэротенка и оптимизации процесса в целом: Показано, что при работе двухступенчатого аэротенка в режиме полной биологической очистки (по БПК 15 мг/л), оптимальная концентрация органических загрязнений по БПК в аэротенке I ступени составляет 300-600 мг/л. В ' режиме предварительной очистки (после аэротенка II ступени - 250 мг/л) оптимальная степень очистки в аэротенке I ступени составляет 8001000 мг/л.

Практическая значимость результатов работы: разработана технологическая схема биологической очистки сточных вод в двухступенчатых аэротенках предприятий по производству спирта, перерабатывающих зерновое сырье,; определены и технологически аргументированы оптимальные параметры работы двухступенчатого аэротенка до показателей полной биологической очистки и до нормативов сброса сточных вод в городскую канализационную сеть;

- выданы рекомендации, по которым запроектированы очистные сооружения для спиртового завода ОАО «Астраханский спиртзавод»;

- разработанные рекомендации для проектирования очистных сооружений сточных вод спиртовых заводов могут быть использованы при строительстве новых и реконструкции действующих предприятий по производству спирта из зерно-картофельного сырья.

Достоверность и обоснованность выводов и результатов работы подтверждается большим объемом и длительностью исследований, проведенных на экспериментальной установке с реальными сточными водами спиртового завода, согласованностью между экспериментальными и расчетными данными, применением стандартизированных методов измерений и анализа.

При выполнении исследований использовались современные методы расчета технологических параметров, схем и сооружений с применением компьютерной техники.

Апробация работы и публикации:

Основные результаты данной работы докладывались на международных научно-практических конференциях: «Роль мелиорации и водного хозяйства в реализации национальных проектов» в 2008 г. и «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России» в 2009 г.

По теме выполненных исследований опубликовано 9 работ, в том числе 3 в журналах, входящих в перечень ВАК. Имеются патент на изобретение «Способ очистки сточных вод» (1Ш 2320547, 27.03.2008 г.) и положительное решение (от 25.05.2011 г.) на выдачу патента на полезную модель «Устройство для очистки сточных вод» (заявка 2011111379 от 25.03.2011 г.).

Реализация результатов исследований:

По разработанным рекомендациям составлено техническое задание на проектирование очистных сооружений и выполнен проект очистных сооружений ОАО «Астраханский спиртзавод» производительностью 162 м3/сут. На защиту выносятся:

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению:

- основных закономерностей и зависимостей окисления органических загрязнений концентрированных сточных вод спиртового завода в двухступенчатых аэротенках;

- оптимальных технологических параметров работы двухступенчатых аэротенков;

- кинетических констант и коэффициентов уравнений ферментативных реакций, использующихся для расчета и оптимизации двухступенчатых, • аэротенков при очистке концентрированных сточных вод спиртового завода.

Структура и объём работы.

- Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы. Библиография включает 107 источников. Общий объем диссертации 108 страниц, 37 рисунков и 19 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основании проведенного аналитического обзора и данных экспериментальных исследований установлено, что сточные воды спиртовых заводов относятся к категории высококонцентрированных. Анализ тенденций развития способов биологической очистки сточных вод спиртовых заводов показал, что на современном этапе для данных сточных вод перспективно использование аэробных многоступенчатых схем очистки.

2. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили перспективность двухступенчатой схемы биологической очистки для очистки высококонцентрированных сточных вод спиртовых производств. При этом возможна очистка стоков как до нормативов сброса в горколлектор, так и до показателей полной биологической очистки, до БПК 15 мг/л.

3. Показана высокая эффективность очистки от органических загрязнений по ХПК и БПК, при очистке производственного стока спиртзавода до БПК 15 мг/л, эффективность удаления органических загрязнений составляет в двухступенчатом аэротенке по ХПК - 69 и 93%, по БПК 88 и 96%, по ступеням соответственно.

4. Деление процесса по ступеням позволяет осуществлять очистку сточных вод с поддержанием высоких концентраций субстрата на I ступени, обеспечивающих высокие значения окислительной мощности, а на II ступени - вести процесс на полное окисление органических загрязнений. Окислительная мощность по БПК на I ступени аэротенка достигает 5600 г/м *сут и на II ступени - 2500 г/м *сут.

5. Теоретически и экспериментально установлено, что процесс окисления органических веществ сточных вод спиртовых заводов в аэробных условиях подчиняется закономерностям ферментативной кинетики. Максимальная удельная скорость окисления (Утах) по БПК в аэротенке I ступени составляет 59,5 мг/г*час, а в аэротенке II ступени - 32,3 мг/г*час. Константа Кт для аэротенка I ступени и II ступени составляет соответственно, 280 и 15,5 мг/л. Для сточных вод спиртового производства при их очистке в аэробных условиях полученные коэффициенты ингибирования продуктами метаболизма активного ила ф по ступеням очистки составляют 0,41 и 1,42.

6. Найденные кинетические константы и коэффициенты позволяют оптимизировать аэробную схему очистки, найти оптимальную степень очистки на каждой ступени и, соответственно, соотношение объемов ступеней. При работе двухступенчатого аэротенка до показателей полной биологической очистки (по БПК 15 мг/л), оптимальная концентрация, органических загрязнений по БПК в очищенной воде после аэротенка I ступени составляет 300-600 мг/л. При эксплуатации сооружений в режиме предварительной очистки (после аэротенка II ступени - 250- мг/л) оптимальная степень очистки после аэротенка I ступени составляет 800-1000 мг/л.

7. Установлены оптимальные технологические параметры работы двухступенчатого аэротенка: концентрация активного ила в аэротенке I ступени составляет 4,5 г/л, в аэротенке II ступени - 2,8 г/л. Оптимальная нагрузка на ил 1 ступени аэротенка (при величине илового индекса до о

110 см/г) составляет 900-1050 мгБПК/(г*сут), на II ступени - 350400 мгБПК/(г*сут).

8. Наличие вторичного отстойника на первой ступени приводит к существенному снижению величины константы Кт и, следовательно, к увеличению глубины очистки от трудноокисляемых органических веществ по ХПК. При очистке сточной воды спиртзавода в одноступенчатом аэротенке предельная степень очистки по ХПК составляет 1600-1700 мг/л, а в двухступенчатом аэротенке - 150-170 мг/л. Активный ил из аэротенка II ступени характеризуется большим видовым разнообразием микроорганизмов по сравнению с активным илом из I ступени.

9. Выполнена технико-экономическая оценка двухступенчатой биологической очистки производственных сточных вод спиртзавода, по сравнению с технологией упаривания. Внедрение предлагаемого метода очистки позволит получить годовой экономический эффект 7541,35 тыс.руб.

10. На основании результатов проведенных исследований выданы рекомендации, по которым запроектированы очистные сооружения для спиртового завода ОАО «Астраханский спиртзавод». Разработанные рекомендации могут быть использованы при строительстве новых и реконструкции очистных сооружений действующих предприятий по производству спирта из зерно-картофельного сырья.

1. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест ипромышленных предприятий / Н.И. Лихачев, И.И Ларин, С.А. Хаскин и др./ Под общ. ред. В.Н.Самохина.-.2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1981.— 639с.,ил.

2. Яровенко В.Л., Маринченко В.А., Смирнов В.А. и др. Технология спирта.1. М.: Колос, 2002. 464с.

3. Яровенко В.Л., Устинников Б.А., Богданов Ю.П. и др. Справочник попроизводству спирта. Сырьё, технология и технохимконтроль. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 336с.

4. Технологические и укрупненные нормы водопотребления и водоотведенияпо видам производств спиртовых заводов, перерабатывающих крахмалистое сырьё. -М.: ЦНИИТЭИпищепром, 1981.

5. Славуцкая Н.И., Мендельсон Л.Н. Охрана окружающей среды в спиртовойзпромышленности. -М.: Агропромиздат, 1985. 88с.

6. Славуцкая Н.И. Технология ликероводочного производства. М.: Легкая ипищевая промышленность, 1982. — 214с.

7. Регламент очистки сточных вод спиртовых заводов, перерабатывающихкрахмалистое сырье. -М.: Минпищепром СССР.Упрспирт, ВНИИПрБ, 1977.-103с.

8. University, Darbari Seth Block, New Delhi 110 003, India, 2008.

9. Rajeshwari K.V., Balakrishnan M., Kansal A. et al. State-of-the-art of anaerobicdigestion technology for industrial wastewater treatment. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2000, v.4, p.135-156.

10. Манеева Э.Ш., Куприянов A.B., Попов В.П., Касперович B.JI. Комплексное решение проблем производства высококачественного спирта и утилизации послеспиртовой барды // Техника и технологии пищевых производств. Вестник ОГУ. 2000. №2. - С. 122 - 126.

11. Антипов С.Т, Журавлев А.В. Послеспиртовая зерновая барда. Технологияпереработки // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2005. №4. - С.9 -11.

12. Тихонова Г.Г, Шамуков С.И. Полный цикл переработки послеспиртовойбарды // Экология производства. 2010. №5.- С. 15-18.

13. Малышев В.В. Полная утилизация послеспиртовой барды // Экология производства.- 2007. №8.- С.21-23.

14. Римарева Л.В., Лозанская Т.И., Худякова Н.М. Получение сухих кормовых дрожжей на зерновой барде по технологии ГНУБНИИПБТ// Ликероводочное производство и виноделие. — 2007. №4. С. 18 - 19.

15. Alcohol, production and distillery effluent treatment / Inamdar Shashank //1.t.Sugar.Y.-1998,-100, .№ 1197, p 463-46817 http//www.promstroi21 .ru/barda

16. Шекета A.H. Комплексная система оптимизации технологическихпроцессов аэробной биологической очистки сточных вод: Дис.канд. техн. наук. М. 2008.

17. Биохимическая очистка спиртовой барды. "Fortschr. Wasserchem." №2, 1965.- p. 225-227.

18. Фортученко Л.А. Эксплуатация дискового биофильтра на Ковалевском спиртовом заводе // Ферментная и спиртовая промышленность. 1980. №1. - С.12-13.

19. Журавлев А.В. Совершенствование процесса сушки послеспиртовойзерновой барды в аппарате с закрученным потоком теплоносителя: Дис. канд. техн. наук. Воронеж. 2006.

20. Vinarov A., Sidorenko T. Fodder protein from alcohol production waste. In

21. Proceedings of 14 Forum for applied biotechnology. Brugge, 2000, p. 27-28.

22. Милюков П. Барда: проблемы и решения // WinTEQ. 2005. №5(11г).

23. Пат. 2128688. Способ сушки суспензии послеспиртовой барды и установка для его осуществления / Ламм Э.Л., Волчек А.М., Галкина Г.В. и др. C12F3/10; Заявл. 21.01.97; Опубл. 10.04.99.

24. Высоцкий В.Ю., Кручина-Богданов И.В., Сизов А.И. Полная переработкапослеспиртовой барды дело решенное // Ликероводочное производство и виноделие. - 2008. №1(97).

25. Минкин М.Л. Защита природы доходный бизнес.// Ликероводочное производство и виноделие. - 2009. №9.- С. 18-19.

26. Антонюк В.П. Разработка технологии физико-химической очистки концентрированных сточных вод спиртзаводов: Дис. . канд. техн.наук. Киев. 1996.- 189с.

27. Калюжный C.B., Гладченко М.А. и др. Комбинированная биологохимическая очистка сточных вод производства хлебопекарных дрожжей // Производство спирта и ликероводочных изделий.- 2004. №3.

28. Бирагова Н.Ф. Электрохимический способ очистки сточных вод спиртового завода // Экология и промышленность России. — 2004. №12. -С.18-19.

29. Бирагова Н.Ф., Бирагова С.Р. Очистка сточных вод спиртовых заводов //

30. ЭКиП: Экология и промышленность России.- 2004. №7.

31. Бирагова Н.Ф. Комплексные решения в создании современных экологически чистых промышленных технологий получения этанола из зерносырья и отходов молокозаводов: Дис.докт. техн. наук. Владикавказ. 2004.- 324 с.

32. Гандурина JI.B., Бурцева JI.H., Штондина B.C. Очистка сточных водспиртового завода // Водоснабжение и санитарная техника. 1994. №10. - С.31-32.

33. Калюжный C.B., Гладченко М.А. и др. Комбинированная биологохимическая очистка сточных вод производства хлебопекарных дрожжей // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2004. №3.

34. Данилович Д.А., Скляр В.И. Высокоэффективная анаэробно аэробная очистка концентрированных сточных вод // Экология производства.-2004. №4.

35. Маркус Эргенхарт, Чеботарева М.В. Сооружения биологической очисткисточных вод // Экология производства. 2005. №4.

36. Шустер К., Нойберт И. Анаэробная биологическая очистка , высококонцентрированных стоков молочных предприятий // Экология производства. 2007. №11.

37. Wilkie A.C., Riedesel К J., Owens J.M. Stillage characterization and anaerobictreatment of ethanol stillage from conventional and cellulosic feedstocks. //Biomass and Bioenergy, 2000, v. 19, p. 63-102.

38. Данилович Д.А. Новые достижения в области анаэробной биологическойочистки концентрированных сточных вод // Обзорная информация. — М.: Институт экономики жилищно-коммунального хозяйства АКХ им К. Д. Памфилова, 1991. 70с

39. Akunna J.C., Clark M. Performance of a granular-bed anaerobic baffled reactor

40. GRABBR), treating whisky distillery wastewater. Bioresource Technology, 2000, V.74, p.257-261.

41. Колесников В.П., Вильсон Е.В., Гордеев — Гавриков В.К. Комбинированные сооружения с биофильтрами и аэротенками -остойниками. // Жилищно коммунальное хозяйство. — 2003. №12, часть I.

42. Колесников В.П., Вильсон Е.В. Современное развитие технологическихпроцессов очистки сточных вод в комбинированных сооружениях. -Ростов на - Дону.: Издательство «Юг», 2005.- 212 с.

43. Пат. 2198853. (UA), C02F11/04, C02F11/04, C02F101:30, C02F103:04

44. Анаэробный биореактор для очистки сточных вод. / Каранов Ю. А., Кошель М. И. Украина. 2001117711/12; Заявлено 25.06.2001; Опубл. 20.02.2003.

45. Дитмар Штутцер Превращение отходов в деньги //Getraenkeindustrie.2006.-№ 10-46-47

46. A.C.van Haandel Integrated energy production and reduction of the environmental impact at alcohol distillery plants//Water Sci. Tech. Vol 52 No 1-2 pp 49-57 © IWA Publishing 2005

47. Lt Col Mantha Nagaraj, Dr Arvind Kumar. Distillery wastewater treatment anddisposal. Civil Engineering Department, Indian Institute of Technology (IIT), Roorkee 247 667, India, 2008.

48. Vlissidis A., Zouboulis A. I. Thermophilic anaerobic digestion of alcohol'distillery wastewaters. / Department of Chemical Engineering, N.T.U. Athens, GR-15773, Zografou, Greece, Elsevier Science Ltd, 2009,

49. Chaudhari P.K., Mishra I.M., Chand S. Effluent treatment for alcohol distillery:catalytic therma pretreatment with energy recovery. // Chemical Engineering Journal, Elsevier Science Publishing Company, Inc., №1*, 2009. p. 14 - 24.

50. Patent EP 1790732 Rambus Incorporated/ Germany, 02.07.2008

51. Goodwin J.A.S., Finlayson J.M., Low E.W. A further study of the anaerobicbiotreatment of malt whisky distillery pot ale using an UASB system. — Bioresource Technology, 2001, v.78, p.155-160.

52. Blonskaja V., Menert A., Vilu R. Use of two-stage anaerobic treatment fordistillery waste. Advances in Environmental Research, 2003, v.7, p.671 -678.

53. Akunna J.C., Clark M. Performance of a granular-bed anaerobic baffled reactor

54. GRABBR) treating whisky distillery wastewater. Bioresource Technology, 2000, V.74, p.257-261.

55. Yeoh B. G. Two-phase anaerobic treatment of cane-molasses alcohol stilläge //

56. Water Science and Technology Vol 36 No 6-7 pp 441-448 © IWA Publishing 1997

57. Oliva L.C.H.V., Zaiat M., Foresti E. Anaerobic reactors for food processingwastewater treatment: established technology and new developments. Wat. Sci. Tech., 1995, v.32,No 12, p.157-163.

58. Швецов B.H., Морозова K.M., Киристаев A.B., Преимущества мембранных технологий для биологической очистки стоков // Экология производства. 2005. №11.

59. Швецов В.Н., Морозова К.М., Киристаев А.В., Биомембранные технологии для очистки сточных вод. // Экология производства. — 2006. №5.

60. Видякин М.Н. Очистка сточных вод с применением технологии мембранного биореактора. // Экология производства. 2009. №3.

61. Клименко В.Ю. Разработка интенсивных методов очистки высококонцентрированных сточных вод от производства дрожжей: Дис. . канд. техн. наук. М. 1974.

62. Гришина Е.Е., Клименко В.Ю., Галилеева Н.Б. Биохимическая очисткасточных вод дрожжевого производства на двухступенных аэротенках. Отчет ВНИИ ВОДГЕО, М., 1971 г

63. Яковлев C.B., Скирдов И.В., Швецов В.Н., Бондарев А.А, Андрианов

64. Ю.Н. Биологическая очистка производственных сточных вод. Процессы, аппараты и сооружения. — М.: Стройиздат, 1985.- 208с.

65. Швецов В.Н. Глубокая биологическая очистка концентрированных сточных вод: Дис.докт.техн.наук. М. 1988.

66. Морозова K.M. Биохимическая очистка сточных вод фабрик ПОШ:

67. Дисс. канд. техн. наук. М. 1979.

68. Скирдов И. В., Саинова В. Н. Многоступенчатая схема биологическойочистки сточных вод рыбоперерабатывающего предприятия // Водоснабжение и санитарная техника.- 2001. № 8.

69. Швецов В. Н., Морозова К. М. и др. Оптимальные схемы биологическойочистки сточных вод свинокомплексов от органических веществ // Совершенствование методов расчета сооружений по очистке сточных вод и обработке осадков: Тр. НИИ ВОДГЕО. М., 1984.

70. Протасовский Е.М. Очистка высококонцентрированных по органическимзагрязнениям сточных вод с использованием ступенчатых аэрационных систем: Автореф. дис. .канд. техн. наук. JL, 1980. 25с.

71. Саинова В.Н. Интенсификация биологической очистки и обеззараживаниясточных вод рыбоперерабатывающей промышленности: Дисс. канд. техн. наук. М. 1996.

72. Kleinert Р. Verfahren zur biologischen Abwasserreiningung Metallges. AG. Заявка ФРГ, кл. С 02 F 3/12, №3001504, заявл. 17.01.80, опубл. 23.07.81

73. Ishikawa M., Kimoto К. Activated Sludge Treatment Method of Waste Water.

74. Asaka Gas Co Ltd. . Пат. США, кл. 210/627, (С 02 А 3/26), № 4269714, заявл 4.01.80, № 109626, опубл. 6.05.81, №53 44708, Япония.

75. Способ обработки сточных вод. Тиба Каору,Такэмото Ютака, Ито Такэси,

76. Хаяси Икуси; К. к. Нисихара канкё эйсэй кэнкюсе. Заявка 58 61890, Япония. Заявл. 07.10.81, №56 - 159962, опубл. 13.04.83 МКИ С 02 F 3/12.

77. Способ биологической очистки сточных вод. Итикава Мунэхару, Кимото Кадзуо, Осака гасу к.к. Пат. 58 14834, Япония. Заявл. 12.01.77, №52 -2797, опубл. 22.03.83 МКИ C02F3/12.

78. Способ двухступенчатой биологической очистки сильно загрязненныхсточных вод. Судзук Кадзуо, Такацути Итада, Гото Тадакадзу; Курита когё к.к. Заявка 57 135088, Япония. Заявл. 17.02.81, №56 - 20865, опубл. 20.08.82 МКИ С 0 F 3/06, С 02 F 3/12.

79. Исследования работы многоступенчатого аэротенка. Шифрин С.М.,

80. Мишуков Б.Г., Протасовский Е.М. / Новые методы и сооружения для водоотведения и очистки сточных вод / Л. 1981.- С. 9-14

81. Vlies A. W., van der., Woudenberg J. С., van., Dubbeld В. Zuivering van afvalwater in een- of tweetrapsinrichtingen. "Tidschr. watervoorz. en afValwaterbehandel.", 13, №14, 1980.-313 317, 299 .

82. Воронов Ю.В., Яковлев C.B. Водоотведение и очистка сточных вод:

83. Учебник для ВУЗов: М.: Издательство Ассоциации строительных ВУЗов, 2006.- 704 е., ил

84. Очистка сточных вод: Пер с англ. / Хенце М., Армоэс П., Ля Кур - Янсен

85. Й., Арван Э. М.: Мир, 2006. - 480 е., ил.

86. Mozer, М.С. An Intelligent Environment Must Be Adaptive Intelligent

87. Systems and Their Applications, IEEE Vol. 14, Issue 2, 11 13, 1999r.

88. Kappeler J., Gujer W., Estimination of Kinetic Parameters of Heterotrophic

89. Biomass under Aerobic Conditions and Characterization of Wastewater for Activated Sludge Modelling/ Water Sci. Technol., 25,(6), 125-139 (1992)

90. Grady C.P.L., Daigger G., Lim H.C., Biological Wastewater Treatment. Theory and Applications. 2nd ed. Marcel Dekker. Inc. New York, N.Y., 1998.

91. Abson J. W., Todhunter К. H., Effluent Disposal, in Biochemical and Biolgical

92. Engineering Science, Blakebrough N. (ed.), vol. 1, chap. 9, Academic Press, London, 1967.

93. Andrews J. F., Review Paper: Dynamic Models and Control Strategies for

94. Wastewater Treatment Processes, Water Res., 8, 1974, p. 261—289.

95. Шарифуллин B.H., Зиятдинов H.H. Процессы сорбции и биоокисления вофлоккулах активного ила // Химическая промышленность.-2001 .№3 -С.11-13.

96. Морозова К. М. Принципы расчета систем биологической очисткисточных вод // Водоснабжение и санитарная техника.- 2009. № 1.

97. Швецов В. Н., Скирдов И. В., Бондарев А. А. Основы проектирования ирасчета сооружений биологической очистки сточных вод / Совершенствование методов расчета сооружений по очистке сточных вод и обработке осадков: Тр. НИИ ВОДГЕО. М., 1983.

98. Морозова К.М. Развитие технологий биологической очистки сточных води принципы их расчета. // Материалы 8-ого международного конгресса «Вода: экология и технология» «ЭКВАТЭК-2008» - М.:2008.

99. Степановских Е.И. и др. Определение параметров кинетических уравнений: Учебное пособие. -Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008.- 73с.

100. Байрамов В.М. Основы химической кинетики и катализа / В.М. Байрамов/

101. Под ред. В.В. Лунина.- М.: Академия, 2003. 256 с.

102. Monod D. Annual Review Microbiology, 3, 371, 1949 г.

103. Иерусалимский Н.Д., Неронова Н.М. Количественная зависимость междуконцентрацией продуктов обмена и скоростью роста микроорганизмов. Доклады АН СССР, т.161, №6, 1965 г.

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

105. Швецов В.Н., Морозова K.M., Петрова JI.A. Использование анализа кинетики ферментативных реакций для выбора схемы и параметров процесса биологической очистки сточных вод. Труды института ВОДГЕО, вып. 76, М., 1981 г.

106. Бондарев A.A. Биологическая очистка промышленных сточных вод от соединений азота: Дис. . докт. Техн. наук. М., 1990 г.

107. Пашацкий Н.В., Землянский А.Н., Плотников СВ. и др. Моделированиекинетики биохимической очистки промышленных сточных вод // Инженерная экология. 2000. №3. - С.30-37.

108. Гюнтер Л.И., Юдина Л.Ф. и др. Рост и развитие гетерогенной популяциимикроорганизмов активного ила в процессе очистки сточных вод // Сборник научных трудов АКХ имени Памфилова, вып.94, 1974. с.3-15.

109. Поруцкий Г.В. Биохимическая очистка сточных вод органических производств.-М., Химия, 1975.-256 с.

110. Унифицированные методы анализа сточных вод. М.: Химия, 1973. - 376с.

111. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод.- М.:1. Химия. 1984.

112. Унифицированные методики исследования качества воды. 4.1. Т.2. М., СЭВ, 1983.

113. Шарапова И.В. Структура и пространственно-временная динамика населения биоценоза активного ила (в условиях биологической очистки стоков малого города) : Автореф. дис. . канд. биол. наук. Воронеж, 2010.-21с.

114. Кутикова JI.А. Фауна аэротенков (атлас). М.: Наука. - 1984. - 264 с.

115. Большаков Н.Ю. Оптимизация технологического процесса в системе аэротенк-отстойник для минимизации сброса органических веществ и биогенных элементов: Дисс. канд.техн.наук. СПб. 2005.

116. Dupont R., Sinkjaer О. Optimisation of wasterwater treatment plants by means of computer models. Water Sci. Technol.-1994.-4(30)-181-190.

117. СНиП 2.04.03 85 Канализация. Наружные сети и сооружения. Госстрой СССР.- М. Стройиздат, 1985. - 136 с

118. Справочное пособие к СНиП 2.04.03 85 проектирование сооружений для очистки сточных вод. -М., Стройиздат, 1990.

119. Рекомендации по расчёту сравнительной экономической эффективности научно-исследовательских разработок в области очистки сточных вод и обработки осадков.- М., ВНИИ ВОДГЕО.-1987, с 342.