автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Интенсификация работы канализационных очистных сооружений с использованием диспергированных водовоздушных смесей

На правах рукописи

Андреев Сергей Юрьевнч

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ РАБОТЫ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСПЕРГИРОВАННЫХ ВОДОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ

Специальность 05 23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Пенза 2007

003177056

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Гришин Борис Михайлович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Стрелков Александр Кузьмич,

доктор технических наук, профессор Журба Михаил Григорьевич,

доктор технических наук, профессор Залётова Нина Анатольевна

Ведущее предприятие: ЗАО «Экополимер-М» (г. Москва)

Защита состоится « » Дсл&ОРЯ 2007 г. в О) часов на заседании диссертационного совета Дм 212.184.02 при ГОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства» по адресу: 440028, г. Пенза, ул Г Титова, 28, корпус 1, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

Автореферат разослан «19» НОЯБРЯ 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

ТВ Алексеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Сброс бытовых и промышленных сточных вод в открытые водоемы является существенным фактором, приводящим к ухудшению их состояния Масштабы антропогенного воздействия в настоящее время превысили допустимые границы, обусловленные способностью водоемов к самоочищению Это привело к увеличению в водоисточниках фоновых значений как общего содержания органических веществ, так и отдельных токсичных компонентов Актуальность проблемы загрязнения поверхностных водоемов сточными водами связана не только с природоохранными и рыбохо-зяйственными целями, но и с необходимостью преодоления больших трудностей, возникающих в процессе водоподготовки для питьевого и промышленного водоснабжения из загрязненных и эвтрофированных водоемов

Российские требования к качеству сточных вод, сбрасываемых в водоем, являются одними из наиботее жестких в мире Так, например, требования к качеству сточных вод, сбрасываемых в открытые водоемы, стран членов ЕС по БПК и взвешенным веществам составляют 15-20 и 20-30 мг/л, а для России соответственно 3-6 и 6-15 мг/л Жесткие требования, предъявляемые к качеству сточных вод, существуют на фоне ограниченных финансовых возможностей предприятий, имеющих на своем балансе очистные сооружения Все это обусловливает необходимость применения новых технологических и конструкторских решений в области очистки сточных вод

Во многих технологических схемах очистки хозяйственно-бьгговых и производственных сточных вод, связанных с процессами перемешивания, аэрации и флотации используются гетерогенные динамические системы вода-воздух

В настоящее время назрела необходимость применения энергосберегающих технологий и аппаратов для получения гетерогенных водовоздушных систем, которые не требуют существенных затрат при реконструкции очистных сооружений и позволяют значительно интенсифицировать процессы механической и биологической очистки сточных вод Новое технологическое оборудование должно быть простым в изготовлении, встраиваться в существующие типовые решения очистных станций без значительных капитальных и эксплуатационных затрат

Таким образом, разработка высокоэффективных и экономичных технологий интенсификации работы канализационных очистных сооружений с использованием диспергированных водовоздушных смесей является весьма актуальной проблемой

Как показали исследования, такие технологии могут быть реализованы с помощью вихревых аппаратов, в которых предусматривается обработка турбулентного потока водовоздушной смеси в неоднородном электрическом поле

Работа проводилась в соответствии с комплексной Федеральной целевой программой «Экология и природные ресурсы России» (2002-2010 гг) и «Программой социально-экономического развития Пензенской области на 2002-2010 гг »

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - научное обоснование и разработка энергосберегающих технологий интенсификации работы сооружений очистки производственных и бытовых сточных вод с использованием диспергированых водовоздушных смесей, полученных в вихревых аппаратах

Для достижения поставленной цели оказалось необходимо решить следующие основные задачи

• теоретическое обоснование эффективности использования диспергированных водовоздушных смесей, полученных при воздействии на них повышенной турбулентности и неоднородного электрического поля в вихревых аппаратах для интенсификации механической и биологической очистки сточных вод,

• проведение экспериментальных исследований и анализ работы вихревых аппаратов различных конструкций, предназначенных для получения диспергированных водовоздушных смесей;

• проведение экспериментальных исследований технологий интенсификации работы канализационных очистных сооружений с использованием диспергированных водовоздушных смесей, полученных в вихревых аппаратах;

• промышленное внедрение новых энергосберегающих технологий интенсификации работы канализационных очистных сооружений с использованием диспергированных водовоздушных смесей,

• разработка научно обоснованных методик расчета и рекомендаций по проектированию предлагаемого аппаратурного оформления новых технологий интенсификации работы канализационных очистных сооружений,

• расчет технико-экономического обоснования эффективности предлагаемых технологий с использованием аппаратов для создания диспергированных водовоздушных смесей

НАУЧНАЯ НОВИЗНА исследований заключается в следующем.

- разработаны теоретические модели, описывающие процессы диффузии кислорода в воду из всплывающих воздушных пузырьков, установлены термодинамические условия, определяющие их устойчивость и дробление,

- на основе термодинамического подхода получены теоретические модели, описывающие процессы работы водовоздушных перемешивающих устройств;

- теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность использования вихревых аппаратов с наложением электрического потенциала для получения водовоздушной смеси необходимого дисперсного состава и газонасыщения с целью интенсификации процессов механической и биологической очистки сточных вод,

- определены оптимальные условия проведения процесса флотационной очистки производственных сточных вод с использованием диспергированных в неоднородном электрическом поле турбулентных водовоздушных смесей,

- разработан новый метод интенсификации работы мелкопузырчатой пневматической системы аэрации, предусматривающий дополнительное перемешивание аэрационного объема и создание эффекта противотока за счет вихревых эрлифтных потоков,

- получены эмпирические зависимости, адекватно описывающие повышение эффективности механической и биологической очистки сточных вод в результате предварительной обработки вихревого потока их смеси с воздухом и активным илом,

- определены закономерности повышения ферментативной активности возвратного ила аэротенков в результате обработки его смеси с воздухом в неоднородном электрическом поле,

- разработаны технологические и конструктивные решения энергосберегающего оборудования, используемого для получения диспергированных во-довоздушных смесей, обеспечивающих интенсификацию работы сооружений очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы заключается в создании, апробировании и внедрении в Поволжском регионе технологий и оборудования для получения диспергированных водовоздушных смесей, используемых в целях интенсификации работы канализационных очистных сооружений, отличающихся, экономичностью, простотой изготовления и эксплуатации

Предложена и апробирована в промышленных условиях новая высокоэффективная технология флотационной очистки мазутосодержащих сточных вод ТЭЦ с использованием тонкодиспергированных водовоздушных смесей

Предложена и апробирована в промышленных условиях комбинированная технология аэрирования иловой смеси аэротенков, предусматривающая совместное использование мелкопузырчатых пневматических аэраторов и перемешивающих вихревых эрлифтных устройств (ВЭУ)

Разработана и доведена до стадии практической реализации технология предварительной обработки городских сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах (ВГДУ)

Предложена и апробирована на промышленных очистных сооружениях технология активации потока возвратного ила аэротенков путем утилизации его избыточной энергии при последовательной обработке в эжекторе и электрогидродинамическом устройстве (ЭГДУ)

Разработаны рекомендации по проектированию и расчету аппаратурного оформления технологических схем интенсификации работы канализационных очистных сооружений, предусматривающих использование диспергированных водовоздушных смесей

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ. Разработанные автором новые технологии интенсификации работы канализационных очистных сооружений внедрены на ряде объектов в Пензенской и Самарской областях В частности

• Технология тонкого диспергирования водовоздушной смеси внедрена на участке флотационной очистки замазученного стока ТЭЦ-1 г Пензы производительностью 1200 м3/сут Среднегодовой экономический эффект от внедрения предлагаемой технологии составил 1,9 млн. руб в ценах 2007 года.

• Комбинированная технология аэрирования иловой смеси аэротенков внедрена на канализационных очистных сооружениях г Каменка Пензенской области, производительностью 8700 м3/сут Среднегодовой экономический эффект от внедрения составил 0,22 млн руб в ценах 2007 года

• Технология предварительной обработки городских сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах с добавлением избыточного активного ила внедрена на канализационных очистных сооружениях г Сердобска

Пензенской области, производительностью 17000 м3/сут. Среднегодовой экономический эффект от внедрения составил 0,5 млн. руб в ценах 2007 года.

• Технология активации потока возвратного ила аэротенков путем утилизации его избыточной энергии внедрена.

- на канализационных очистных сооружениях г. Тольятти Самарской области производительностью 290000 мэ/сут Среднегодовой экономический эффект от внедрения составил 13,5 млн руб. в ценах 2007 года,

- на канализационных очистных сооружениях г Заречного Пензенской области производительностью 30000 м'/сут Среднегодовой экономический эффект от внедрения составил 2,2 млн руб в ценах 2007 года

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований технологических процессов получения диспергированных водовоздушных смесей и их использования для интенсификации работы канализационных очистных сооружений,

- энергосберегающие технологии интенсификации работы очистных сооружений с использованием процесса диспергирования водовоздушных смесей в вихревых аппаратах,

- конструктивные решения аппаратов и оборудования для предлагаемых технологий получения водовоздушных смесей,

- методики расчета и рекомендации по проектированию аппаратурного оформления предлагаемых технологий интенсификации работы канализационных очистных сооружений;

- технико-экономический анализ предлагаемых технических решений, позволяющих интенсифицировать работу канализационных очистных сооружений.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 16 международных и всероссийских конференциях в гг Пензе, Томске, Кемерово, Тюмени

По теме диссертации опубликованы семь монографий, более 80 работ в научно-технических журналах и трудах конференций, (в том числе 12 статей в журналах, рекомендованных ВАК). Получены 3 патента, подтверждающих новизну научно-технических решений

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Вклад автора в получение научных результатов состоял в непосредственном руководстве всеми этапами работ (постановка задачи, проведение исследований и производственных испытаний, обработка, анализ и обсуждение полученных результатов).

Диссертант участвовал во внедрении всех разработанных им технологий интенсификации очистки сточных вод на объектах коммунального хозяйства и промышленности на стадии проектирования, изготовления оборудования, монтажа и проведения пуско-наладочных работ

Под руководством автора по теме диссертационной работы были подготовлены и успешно защищены девять диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук.

ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ. Достоверность полученных результатов оценена с помощью современных математических методов

обработки экспериментов Научные положения работы построены на результатах анализа обширных технологических экспериментов, проведенных в лабораторных и промышленных условиях При постановке экспериментов были использованы современные общепринятые методики, оборудование и приборы Экспериментальные данные, полученные на моделях, соответствуют результатам, полученным при промышленном внедрении

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация изложена на 320 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 117 рисунков и состоит из введения, 7 глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 241 название и приложений.

Автор выражает благодарность и глубокую признательность заведующему кафедрой информационно-вычислительных технологий Пензенского ГУАС доктору химических наук, профессору А Н Кошеву за полезные советы и помощь, оказанную при выполнении диссертационной работы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность проведения исследований по теме диссертационной работы, сформулирована цель и дана общая характеристика работы

В первой главе представлен аналитический обзор современных технологий очистки сточных вод, предусматривающих использование водовоздуш-ных смесей Анализ экспериментальных данных, полученных отечественными и зарубежными исследователями, показал, что наличие и характер процессов перемешивания сточных вод оказывают значительное влияние на эффективность их последующей механической и биологической очистки

Показано, что из многих применяемых способов макромасштабного и микромасштабного перемешивания сточных вод наиболее экономичным, технологически эффективным и универсальным является гидропневматический способ, при котором перемешивание стоков осуществляется заранее подготовленной водовоздушной смесью с заданным дисперсным составом воздушных пузырьков

Так как на большинстве сооружений очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод применяется низконапорное оборудование (насосы, воздуходувки), то для получения водовоздушных смесей требуемой дисперсности и газонасыщения наиболее целесообразным является использование компактных и простых в изготовлении вихревых аппаратов, обеспечивающих наибольшую степень утилизации энергии при турбулизации водовоздушных потоков

Приведены рекомендуемые значения критериев Фруда и Кемпа при работе вихревых аппаратов для создания диспергированных водовоздушных смесей, а также обоснованы конструктивные решения при проектировании таких устройств

Рассмотрено влияние электрического потенциала на процесс диспергирования водовоздушных смесей

Показано, что в ряде случаев при механической и биологической очистке сточных вод воздействие постоянного электрического потенциала на предварительно создаваемую водовоздушную смесь приводит к существенному увеличению эффекта очистки сточных вод

Во второй главе приводится анализ теоретических основ процессов очистки сточных вод с использованием водовоздушных смесей. На основании полученных уравнений энергетического баланса дается определение условий обеспечения устойчивости и диспергирования водовоздушных пузырьков в водной среде. Использование данных условий на стадиях расчета и проектирования вихревых аппаратов позволяет создавать конструкции, обеспечивающие получение водовоздушных смесей требуемого дисперсного состава и газонасыщения Рассматриваются режимы всплывания одиночного пузырька в жидкости с учетом изменения его основных геометрических характеристик

Одним из основных свойств пузырька воздуха является дисперсность (раздробленность) - признак, связанный с его размерами и геометрией Вводятся следующие показатели, характеризующие степень дисперсности пузырька

1. Линейный размер пузырька ¡4- Поскольку поперечный разрез пузырька всегда представляет собой круг, за его линейный размер принимается диаметр поперечного сечения ¿4, имеющего наибольшую площадь^

2 Дисперсный размер пузырька 8„ - отношение объема пузырька 1¥п к площади его поверхности 5П

3. Коэффициент дисперсности Ка - отношение линейного размера пузырька ¿4 к его дисперсному размеру 5П

4 Коэффициент формы пузырька - отношение площади поверхности пузырька 5П к площади его поперечного сечения/,

Анализ зависимости скорости свободного всплывания г>в воздушного пузырька от его диаметра (линейного размера) ¿4 позволил выделить следующие режимы

1 Режим ламинарного всплывания пузырька воздуха. Пузырек воздуха при данном режиме всплывания сохраняет шарообразную форму Диаметр пузырька воздуха на верхней границе ламинарного режима всплывания имеет значение ¿4=0,132 10~3 м, скорость всплывания при этом г>П = 0,0082 м/с

2. Режим ламинарного вспаивания пузырька воздуха со скользящим пристеночным слоем В отличие от твердой сферы в рассматриваемом режиме для пузырька воздуха сохраняется закон Стокса, наблюдается эффект проскальзывания, обусловленный подвижностью наружных слоев поверхности пузырька Диаметр пузырька воздуха на верхней границе рассматриваемого режима <4= 0,5 10~3 м, скорость всплывания vn = 0,135 м/с (точка2 рис 1)

3 Переходный режим всплывания пузырька воздуха со скользящим пристеночным слоем

Диаметр пузырька воздуха на верхней границе переходного режима всплывания <4= 1,37 10~3 м, скорость всплывания ип= 0,37 м/с В рассматриваемом режиме скорость всплывания пузырька воздуха может быть определена по уравнению £>„ = 273,34., м/с

4 Турбулентный режим всплы-вания пузырька воздуха При турбулентном режиме равенство действующих на пузырек воздуха сил сохраняется, но равномерное сжатие его поверхности уже не может скомпенсировать действие увеличивающейся силы Архимеда, вследствие чего происходит деформация пузырька, сфера сплющивается и превращается в сфероид Изменение формы пузырька приводит к увеличению коэффициента гидравлического сопротивления £ Возросшее сопротивление изменившейся формы сплющенного пузырька воздуха обусловливает уменьшение скорости всплывания v„ Анализ фотографий всплывающих пузырьков в воде при температуре воды Т= 20 °С позволил получить зависимости изменения коэффициентов дисперсности /<"л и формы Кф от их диаметров приведенные на рис 1 При турбулентном режиме всплывания скорость пузырька воздуха может быть определена по уравнению va = 0,021 438,м/с, коэффициент дисперсности - по уравнению Ка = 162,2с/п05, коэффициент формы - по уравнению Л"ф = 0,22аГ044 Диаметр пузырька воздуха на верхней границе турбулентного режима всплывания ¿fn = 510"3 м, скорость всплывания vn = 0,21 м/с (точки 4, рис 1)

5 Турбулентное всплывание пузырька воздуха в области автомодельнос-ти режима движения В рассматриваемом режиме всплывания пузырька воздуха прекращается его деформация, что обусловливает постоянство значений коэффициента формы /<"ф = 2,27 = const (см рис 1) и коэффициента гидравлического сопротивления Q = 0,44 = const Изменение коэффициента дисперсности в соответствии с уравнением А~д = 162,2d"' обусловливает отклонение от квадратичного закона изменения скорости всплывания пузырька воздуха В рассматриваемом режиме всплывания скорость пузырька воздуха может быть определена по уравнению vu =0,8с/п025

Анализ закономерностей изменения скоростей всплывания пузырьков при увеличении их диаметров позволил выдвинуть предположение о взаимосвязи режимов всплывания пузырьков с режимами массопередачи кислорода воздуха в жидкость В общем виде кинетику массопередачи кислорода воздуха в воду из всплывающего пузырька принято описывать уравнением

dm/dt = KlA(C^ - С), (1)

где dm/dt- скорость массопередачи, кг/с, Kl — коэффициент массопередачи границы раздела фаз газ-жидкость (пленочный коэффициент массопере-

Рис 1 Зависимость коэффициента дисперсности Кл (А) и коэффициента формы А'Ф (Б) пузырька воздуха от его диаметра

дачи), м/с, А - площадь раздела фаз газ - жидкость, м2, С„ - концентрация насыщения газом жидкости, кг/м3, С - концентрация растворенного газа в жидкости, кг/м3

Теория псевдостационарной молекулярной диффузии Льюиса - Уитмена рассматривает процесс массопередачи с поверхности псевдотвердого сферического пузырька воздуха, что соответствует ламинарному режиму всплыва-ния пузырьков диаметром менее с1„ = 0,123 10~3 м В соответствии с теорией Льюиса - Уитмена пленочный коэффициент массопередачи может быть определен по формуле К[с = Цд/у, м/с, где /)сд - коэффициент псевдостационарной диффузии, м2/с, у - толщина границы раздела фаз газ - жидкость, м

Пленочная теория Хигби (теория «пенетрации» теория «проницания») рассматривает процесс нестационарной молекулярной диффузии через скользящую «обновляющуюся» в процессе всплывания пузырька границу раздела фаз Условия, положенные в основу теории Хигби, обеспечиваются при ламинарном режиме всплывания пузырьков воздуха со скользящим пристеночным слоем и при переходном режиме всплывания пузырьков воздуха, имеющих диаметры = 0,123 10"3 .1,37 10"3 м

В соответствии с теорией Хигби пленочный коэффициент массопередачи может быть определен по формуле КЬя =2^0ияъ\/п<1а , где Оид - коэффициент нестационарной молекулярной диффузии, значение которого отлично от значения йсд, м2/с

В теории П В Данквертса рассматривается процесс непрерывного обновления поверхности деформированного воздушного пузырька под действием образующихся на ней турбулентных вихрей Активное образование турбулентных вихрей возможно лишь в режимах турбулентного всплывания деформированных пузырьков воздуха, имеющих диаметр более 1,37 10~3 м В соответствии с теорией П В Данквертса пленочный коэффициент массопередачи может быть определен по формуле КГг - ^1)тд 5, где Отя — коэффициент турбулентной диффузии, значение которого отлично от значений £>сл и Д,д, используемых Льюисом-Уитменом и Хигби, м2/с, 5 - фактор обновления, величина, обратная времени полного обновления поверхности пузырька воздуха, с"1

В своей теории П В Данквертс не приводит какого-либо конкретного подхода для определения величины фактора обновления поверхности границы раздела фаз

Было предложено определять 5 как отношение секундной работы, совершаемой силами гидродинамического сопротивления Ат к поверхностной энергии пузырька воздуха Е&а

= = = РгЛ = Ш&Ъ = Ейа = ов50,

V2

где = р - сила гидродинамического сопротивления, Н, ДI - расстояние, м, на которое перемещается пузырек воздуха за время АТ, с, стп - коэффициент поверхностного натяжения, Дж/м2

Тогда

-,з „з

л с 2 5„ 2 стп 2а „Кф

Поскольку при турбулентном всплывании пузырька воздуха устанавливается режим динамического равновесия действующих на него сил силы Архимеда силы гидродинамического сопротивления /V, сипы поверхностного натяжения (Рдр = /'ге = то по аналогии с выражением (2) фактор 5 также может быть определен по формулам

3 = Аш- = 1К Ев. (4)

Е*, 3<Ч

Таким образом, с учетом формулы (4), пленочный коэффициент массо-передачи для турбулентных режимов всплывания деформированных пузырьков воздуха может быть определен по формуле

= \icjb- (5)

4П V

В отличие от формулы Хигби К1п = —^, описывающей процесс мас-

V

сопередачи в режимах всплывания сферических пузырьков воздуха со скользящим приграничным слоем, формула (5) учитывает изменение геометрии поверхности пузырьков воздуха в процессе их деформации (дополнительно учитывается коэффициент дисперсности Л"д), вследствие чего ее использование будет более корректно при описании массопередачи в турбулентных режимах всплывания деформированных пузырьков воздуха

Во второй главе приводится вывод уравнений для определения коэффициента истощения концентрации кислорода в воздухе внутри пузырька в процессе его всплывания Кп, и коэффициента использования кислорода Л",,

КП1=\-^АТпе » , (6)

Ки = = Кш ЛТПКП, (7)

КВ К(1

где —— объемный коэффициент массопередачи одиночного пу-

зырька воздуха, с-1, VI/ - абсорбционная константа Бунзена, ДТ„ - продолжительность всплывания пузырька воздуха, с, ДС„ - изменение концентрации кислорода в воздухе внутри пузырька за время его всплывания, кг/м3, Скв - концентрация кислорода в воздухе, кг/м3

Во второй главе также дается анализ процесса барботирования как способа перемешивания жидкости Приводится вывод системы уравнений, описывающих работу перемешивающих эрлифтных устройств Рассматривается по-

ложительное влияние, которое оказывает пневматическое перемешивание на различные технологические процессы очистки воды Достигаемый эффект объясняется одновременным протеканием по крайней мере четырех процессов 1) специфическим механическим перемешиванием воды всплывающими пузырьками воздуха, 2) образованием границы раздела фаз (газ - жидкость), обладающей избыточной поверхностной энергией и выступающей в роли катализатора происходящих процессов, 3) десорбцией (отдувкой) из воды летучих соединений, 4) насыщением воды кислородом воздуха, приводящим к повышению уровня ЕЬ и снижению электрокинетического потенциала содержащихся в воде примесей

Специфические процессы, связанные с барботированием жидкости, позволяют получить усреднение ее характеристик не только на макроуровне (процесс макросмешения), но и достичь выравнивания концентраций реагирующих веществ на микроуровне (процесс микросмешения)

Приводится анализ теоретических основ очистки сточных вод методом напорной флотации Рассматриваются теоретические модели процесса флотации инерционных и безынерционных дисперсных частиц, полученные с использованием термодинамического и кинетического подходов Выводится критерий флотируемое™ дисперсной частицы всплывающим пузырьком воздуха, позволяющий предсказать возможность образования флотокомплекса «дисперсная частица - пузырек воздуха» в «дальнем» или «ближнем» энергетическом минимуме

Анализируется процесс выделения пузырьков из пересыщенной газом жидкости, имеющий две стадии 1) возникновение зародышей пузырьков газа, 2) рост образовавшихся зародышей Первая стадия протекает с увеличением энергии Гиббса системы и поэтому термодинамически затруднена. Вторая стадия проходит самопроизвольно со значительным убыванием энергии Гиббса. С ростом величины пересыщения жидкости газом происходит не только увеличение количества зародышей, но и существенное увеличение диаметра образовавшихся пузырьков, вследствие их изотермического расширения за счет диффузии газа из пересыщенного раствора. При увеличении пересыщения жидкости степень дисперсности водовоздушной смеси снижается Уменьшение отношения диаметра флотируемой частицы с/ч к диаметру образовавшегося пузырька воздуха ¡4 приводит к уменьшению коэффициента эффективности захвата Е и снижению эффекта очистки методом напорной флотации

Повышение степени газонасыщения флотационного объема положительно влияет на процесс флотации, а увеличение среднего радиуса образующихся пузырьков воздуха—отрицательно Противоположное влияние этих двух факторов приводит к тому, что эффективность процесса напорной флотации будет иметь максимум при некотором определенном значении пересыщения жидкости.

Технология диспергирования водовоздушной смеси в процессе ее обработки в неоднородном электрическом поле позволяет устранить противоречия, присущие методу напорной безреагентной флотации, получить мелкодисперсную водовоздушную смесь при высоком коэффициенте газонасыщения и повысить эффективность флотационной очистки сточных вод

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям технологии получения тонкодиспергированной водовоздушной смеси

Рассматриваются теоретические основы процесса диспергирования газожидкостной смеси под действием турбулентных пульсаций в трубчатом гидродинамическом устройстве с закрученным потоком

Поскольку энергия турбулентных пульсаций (диссипация энергии) имеет минимальное значение в ядре потока, возрастает при удалении от него и достигает максимального значения в пристеночных областях потока, трубчатые гидродинамические устройства, в которых создаются потоки жидкости, имеющие большие значения окружных скоростей в пристеночных областях, должны позволить получить более тонкодисперсные водовоздушные смеси

Были изучены два способа создания вращательно-поступательного движения жидкости 1) закручивание потока за счет тангенциальной подачи жидкости в вихревую камеру через прямоугольную щель, 2) закручивание потока за счет подачи жидкости в камеру входа (соосно устанавливаемую на вихревой камере и имеющую больший диаметр) через тангенциально присоединенный к ней патрубок, имеющий диаметр, равный диаметру вихревой камеры

Для создания вращательно-поступательного движения жидкости по первому способу использовались вихревые гидродинамические устройства № 1 с геометрическим коэффициентом К™ = 3 (геометрический коэффициент К^ = ~ отношение площади входного патрубка Рвп к площади тан-

генциальной щели Г-пп), № 2 с = 5, № 3 с =7

Для создания вращательно-поступательного движения жидкости по второму способу использовались вихревые гидродинамические устройства №1 с геометрическим коэффициентом — 3 (геометрический коэффициент К* = Оп/с1вк - отношение диаметра камеры входа к диаметру вихревой камеры <4,), № 2 с А'гт2 = 5, № 3 с А'гт3 = 7

Изучалось влияние параметров потока во входном патрубке (средняя скорость потока Уж и давление рвя) на параметры потока в вихревой камере: напор в пристеночной Н„ и осевой На областях, угол закрутки потока а

Угол закрутки потока а, определяющий соотношение окружной скорости аок и осевой (поступательной) скорости иос в пристеночной области а =агс1§(с0к/у0С), в соответствии с рекомендациями профессора С С Кутате-ладзе принимался равным углу, образующемуся на выходе из вихревой камеры линиями распыления с осью потока

В гидродинамических устройствах с щелевым тангенциальным входом наблюдалось значительно большее вакуумметрическое давление на оси потока (Рю до 0,72 104 Па), чем в гидродинамических устройствах с камерой входа (Рм до 0,2 104 Па) Гидродинамические устройства с камерой входа позволили получить большее вакуумметрическое давление в пристеночной области (Рт до 0,16 104 Па), чем гидродинамические устройства с тангенциальным щелевым входом (Рт до 0,1 104 Па) Величина отношения вакуумметрических давлений в приосевой и пристеночной областях в вихревых камерах гидродинамических устройств с щелевым тангенциальным входом (Р = Рво/Рвп =4 8) значитель-

но превышает аналогичный показатель гидродинамических устройств с камерой входа (Р = Рв0/Рт = 1,2 .1,4) При увеличении осевой скорости vx с 1 до 3 м/с разряжение в осевой области вихревых камер гидродинамических устройств с щелевым входом увеличивается в 2,1-2,4 раза, а в вихревых камерах гидродинамических устройств с камерой входа в 1,1-1,2 раза. При повышении осевой скорости voc в вихревых камерах гидродинамических устройств с щелевым тангенциальным входом с 1 до 3 м/с угол закрутки потока а увеличивается с 16 до 39°, а в вихревых камерах гидродинамических устройств с камерой входа с 31 до 43°

Проведенные исследования показали, что гидродинамические устройства с камерой входа позволяют достичь больших значений окружных скоростей vOK в пристеночных областях вихревых камер, чем устройства с тангенциальным щелевым входом

Обработка экспериментальных данных позволила получить следующие уравнения, описывающие изменение угла закрутки потока а при увеличении осевой

О 651 1194

скорости vx от 1 до 3 м/с, tga = 0,284иос г - для гидродинамических устройств с тангенциальным щелевым входом и tga = 0,495К°]*6ю^37К*Л -для гидродинамических устройств с камерой входа.

Экспериментальные исследования технологии диспергирования водовоз-душной смеси, образующейся после высоконапорного газожидкостного эжектора, проводились с использованием гидродинамических устройств № 2 с тангенциальным щелевым входом и камерой входа Вихревая камера (ствол ЭГДУ) в обоих случаях имела общую длину 1 м и была разделена диэлектрическими муфтами на катодные и анодные участки Диаметр вихревой камеры dBX = 20 мм Коэффициент газосодержания водовоздушной смеси - отношение объема, занимаемого воздухом Wa, м3, к общему объему смеси Wc, м3, поддерживался на уровне ср = 0,4 Средняя осевая скорость движения водовоздушной смеси по стволу ЭГДУ поддерживалась на уровне voc = 1,4 м/с К изолированным участкам ствола ЭГДУ от выпрямительного устройства подводился электропотенциал 12 В Обработанная в ЭГДУ водовоздушная смесь пропускалась через две воздухоотделительные колонны Из нисходящего потока водовоздушной смеси, проходящего первую воздухоотделительную колонну, имеющую диаметр 50 мм, отделялись пузырьки воздуха диаметром более ¿4 = 0,5 10~3 м, на второй воздухоотделительной колонне, имеющей диаметр 300 мм, отделялись пузырьки воздуха диаметром более d„ — 0,1-10~3 м

При отсутствии поляризации ствола ЭГДУ в водовоздушной смеси на выходе из устройства с тангенциальным щелевым входом суммарный объем пузырьков диаметром менее 0,5 10~3 м составляет около 1%, а в устройстве с камерой входа около 3 % от общего объема водовоздушной смеси Пузырьки диаметром менее 0,1 10~3 м на ЭГДУ без электрической поляризации ствола получить не удалось. Наложение электрического потенциала 12 В на ствол ЭГДУ позволило существенно повысить степень дисперсности водовоздушной смеси При положительной поляризации двух участков ствола ЭГДУ длиной 400 мм каждый суммарный объем пузырьков диаметром менее 0,1-10"3 м в

водовоздушной смеси на выходе из устройства с тангенциальным щелевым входом составлял 3 %, а на выходе из устройства с камерой входа 5 % от общего объема водовоздушной смеси

При отрицательной поляризации двух участков ствола ЭГДУ длиной 400 мм каждый суммарный объем пузырьков диаметром менее 0,1 10~3 м в водовоздушной смеси на выходе из устройства с тангенциальным щелевым входом составлял 5 %, а на выходе из устройства с камерой входа 9 % от общего объема водовоздушной смеси

Проведенные исследования показали, что ЭГДУ с камерой входа и отрицательной поляризацией участков ствола, имеющих большую длину, является эффективным устройством, позволяющим получить тонкодисперсную водовоздушную смесь для флотационной очистки сточных вод

В четвертой главе приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований комбинированной системы аэрации аэротенков с перемешиванием аэрационного объема вихревым эрлифтным устройством (ВЭУ) Рассматриваются теоретические основы процесса перемешивания жидкости эрлифтными устройствами Анализируются характеристики эрлифтных устройств, работающих в статическом режиме, при котором пузырьки воздуха всплывают в неподвижном слое жидкости и в динамическом режиме, предусматривающем всплывание пузырьков в движущемся слое жидкости

Основными характеристиками режима работы эрлифтного устройства являются коэффициент газосодержания водовоздушной смеси <р, определяемый как отношение объема эрлифтной зоны, занимаемой газом м3, к общему объему эрлифтной зоны IV„ м3; приведенная скорость 1аза, или интенсивность барботирования ^, м/с, определяемая как отношение расхода подаваемого в эрлифт воздуха м3/с, к площади поперечного сечения эрлифтной зоны м2, относительное время Т - отношение времени пребывания в эрлифтной зоне газа Тп с, к времени пребывания в эрлифтной зоне жидкости Тж, с, относительный расход () - отношение объемного расхода проходящего через эрлифт газа ()„ м3/с, к расходу перекачиваемой через эрлифт жидкости Qж, м3/с

В четвертой главе приводится вывод замкнутых систем уравнений, описывающих работу эрлифтного устройства в статическом и динамическом режимах В результате экспериментальных исследований процесса работы перемешивающего эрлифтного устройства было установлено, что приведенная скорость движения жидкости иж и коэффициент газосодержания водовоздушной смеси ф могут быть определены по эмпирическим уравнениям

=0,6227э04, ф = 1,2587^846 (8)

Экспериментальные исследования процессов перемешивания и аэрации воды, с использованием ВЭУ, проводились на установке, включающей в себя компрессор, ротаметр, запорную арматуру, трубчатый аэратор «Аква-лайн», ВЭУ, бак с водой

Тангенциально присоединенные к стволу ВЭУ впускные патрубки обеспечивали создание вращательного движения жидкости Окружные скорости потока жидкости в придонных слоях при приведенной скорости подачи

газовой фазы в ствол эрлифта Л, = 0,16 м/с имели значения г>од= 0,05-0,11 м/с, скорость нисходящего потока жидкости в пристеночных областях достигала величины ояп= 0,14 м/с

Определение зависимости величины объемного коэффициента массопере-дачи кислорода Кц, от интенсивности аэрации осуществлялось по стандартному методу переменного дефицита кислорода в воде

Производилось обескислороживание воды с последующим повышением концентрации растворенного кислорода в процессе аэрации с заданной интенсивностью аэрирования J, м3/(м2 с). Для обескислороживание воды использовался сульфат натрия с добавлением катализатора - хлористого кобальта Концентрация кислорода, растворенного в воде, определялась с помощью кислородомера марки АЖА-101.1 М Доля воздуха, поступающего на ВЭУ, контролировалась ротаметрами и определялась как отношение расхода воздуха, подаваемого на ВЭУ, Qю к общему расходу воздуха, подаваемого на трубчатый аэратор «Аква-лайн» и ВЭУ 0м (в ~ 6Ю/£?В0 )

Результаты экспериментальных исследований процесса массопередачи кислорода воздуха, представлены в виде графиков, изображенных на рис 2

Проведенные исследования показали, что ВЭУ является эффективным перемешивающим устройством, позволяющим получить эффект противотока и повысить степень перемешивания аэрационного бассейна. Оптимальный режим работы комбинированной системы аэрации наблюдался при доле воздуха подаваемого на ВЭУ, =0,1 При подаче 10 % от общего расхода сжатого воздуха на ВЭУ и 90% от общего расхода - на мелкопузырчатый аэратор эффективность системы аэрации увеличивается в 1,6 раза.

Рис 2 Зависимость величины объемного коэффициента массопередачи кислорода Ки, от интенсивности аэрации У и доли воздуха, подаваемого на вихревое

ЭрЛИфтНОе УСТРОЙСТВО, Q = бвэ/бво

1-а =0,2- а =0,05,3- ё, -«.«м - а =°.2

Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям технологии предварительной обработки городских сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах (ВГДУ) Приводится теоретическое обоснование метода предварительной обработки сточных вод в ВГДУ с целью интенсификации работы городских очистных сооружений

Предложенная технология предусматривает утилизацию избыточной энергии потока сточных вод, перекачиваемых на городские очистные сооружения путем подачи их под остаточным напором в ВГДУ, устанавливаемое над камерой гашения напора Технология предварительной обработки сточных вод позволяет реализовать следующие методы воздействия на дисперсные системы сточных вод

1 Воздействие на сточные воды повышенной турбулентности, приводящее к ортокинетической коагуляции мелкодисперсных частиц и отмывке мелких минеральных частиц от налипших на них органических загрязнений

2 Насыщение сточных вод кислородом воздуха и повышение их ЕЬ-по-тенциала

3 Биокоагуляционная обработка сточных вод с использованием избыточного активного ила

Отмывка мелких фракций песка от налипших на них органических загрязнений позволяет интенсифицировать работу песколовок, существенно повысить эффективность задержания мелких фракций песка, снизить зольность осадка песколовок, устранить его загнивание

Снижение концентрации взвешенных частиц минерального состава в сточных водах, поступающих в аэротенк, приводит к существенному сокращению прироста ила, так как минеральные частицы практически полностью переходят в массу избыточного ила Сокращение прироста активного ила позволяет не только снизить затраты, связанные с его утилизацией, но и увеличить возраст активного ила. Увеличение возраста активного ила до определенного значения (как правило, более 5-7 суток) обусловливает существенное интенсифицирование процессов биохимического окисления аммонийного азота

На основе анализа соотношения удельной массы нитрифицирующего активного ила, прирастающей в единице объема аэрационного сооружения за единицу времени, к удельной массе нитрифицирующего ила, выносимого из этого объема в единицу времени, был выведен технологический критериальный комплекс, характеризующий возможность протекания процесса биологической нитрификации

Исследования проводились на опытной установке, смонтированной на территории КОС г Сердобска Пензенской области, в состав которой входили ВГДУ с диаметром вихревой камеры <1т - 50 мм, бак-делитель потока, модель песколовки и модель отстойника Схема ВГДУ представлена на рис 3

Рис 4. Зависимости изменения зольности Рис 3 Схема вихревого осадка 3, задерживаемого в модельной

гидродинамического песколовке (1), и процентного содержания в нем

устройства 1 - патрубок входа, фракций песка диаметром менее 0,25 мм (2) 2 - камера входа, 3 - воздушный от средней осевой скорости жидкости патрубок, 4 - вихревая камера, в вихревой камере ВГДУ

5 - камера смешения, 6 - тело обтекания

ВГДУ включает в себя цилиндрическую камеру входа с тангенциально присоединенным к ней патрубком входа 1, вихревую камеру 4 и камеру смешения 5 За счет тангенциальной подачи жидкости под остаточным напором по патрубку 1 в камере входа 2 создается поток с вихревым движением При переходе из камеры входа, имеющей диаметр 0К1, в соосно присоединенную к ней вихревую камеру, имеющую диаметр с/вк, угловая скорость вращения потока увеличивается В приосевой зоне ВГДУ создается область с пониженным давлением, куда по воздушному патрубку 3 засасывается атмосферный воздух и подается избыточный активный ил

Зависимости изменения зольности осадка, задерживаемого в модельной песколовке, и процентного содержания в нем фракций песка диаметром менее 0,25 мм от средней осевой скорости жидкости в вихревой камере ВГДУ представлены на рис 4

Зависимости изменения эффекта очистки сточных вод по БПК5 в модельном отстойнике Эыж и концентрации органических веществ (БПК5) на выходе из модельного отстойника Сбпк от значения средней осевой скорости г>к в вихревой камере ВГДУ и от концентрации избыточного активного ила в смеси со сточными водами С„л при средней скорости = 0,7 м/с представлены на рис 5,6

Сбпк. мг/л

150

IV)"

140-

1<0

1:0

110

100

Эбпк,%

/

Г-"

ого» о 4 о4 обо4 о80*> ю II 1: ¡4

Рис 5 Зависимости изменения эффекта очистки сточных вод по БПК5 в модельном отстойнике ЭщкО) и

концентрации органических загрязнений (БПК5) на выходе из отстойника Сбпк (2) от средней осевой скорости жидкости в вихревой камере ВГДУ

мг/л

Рис 6 Зависимости изменения эффекта очистки сточных вод по БПК5 в модельном отстойнике ЭЕпк (1) и концентрации

органических загрязнений (БПК5) на выходе из отстойника СБпк (2) при средней осевой скорости жидкости в вихревой камере ВГДУ и^ = 0,7 м/с от концентрации избыточного ила в смеси со сточными водами Ст

Обработка опытных данных позволила получить следующие эмпирические уравнения, описывающие изменение эффективности снижения БПК5 в процессе первичного отстаивания городских сточных вод после ВГДУ

ЭП0=А'0^Э, Я>1 + 0,83оо°'7Ю, Я>1+0,023С622, (9)

где Э„0 — эффект удаления БПК5 в процессе первичного отстаивания сточных вод, прошедших предварительную обработку в ВГДУ, %, Э - эффект удаления БПК5 в процессе первичного отстаивания из сточных вод, не прошедших предварительную обработку, %, Ка - коэффициент, учитывающий влияние средней осевой скорости жидкости в стволе ВГДУ, Кс - коэффициент, учитывающий влияние концентрации добавляемого в сточные воды избыточного активного ила, - среднеосевая скорость жидкости в стволе ВГДУ, м/с, Сил ~ концентрация активного ила в смеси со сточными водами, мг/л

На втором этапе исследований проводилось изучение процесса биологической очистки городских сточных вод, прошедших предварительную обработку в ВГДУ В состав экспериментальной установки входили контрольный и опытный аэротенки емкостью по 0,12 м3 каждый

В опытный аэротенк подавались предварительно обработанные в ВГДУ сточные воды, прошедшие механическую очистку в модельной песколовке и отстойнике, в контрольный - сточные воды после песколовки и отстойника, не прошедшие предварительную обработку в ВГДУ. Общая продолжительность обработки в модельном и контрольном аэротенках соответствовала периоду аэрации в натурном аэротенке-вытеснителе Анализы качества сточных вод проводились в отфильтрованных пробах, отбираемых из аэротенков через каждый час

Зависимости изменения концентрации органических загрязнений (БПК5) в процессе биологической очистки в опытном и контрольном аэротенках предстале-ны на рис 7

Проведенные исследования показывают, что предварительная обработка сточных вод в ВГДУ позволяет повысить эффективность работы первичных отстойников, в результате чего нагрузка на аэротенк снижается в 1,5 раза. Концентрация загрязняющих веществ на выходе из аэротенка уменьшается по показателям БПК5 - в 2 раза, ХПК-в 1,7 раза; ИН; -в 1,4 раза, РО4" - в 1,14 раза. Прирост активного ила уменьшается в 2 раза.

Шестая глава посвящена экспериментальным исследованиям технологии активации потока возвратного ила аэро-тенков путем утилизации его избыточной энергии при обработке в эжекторе и электрогидродинамическом устройстве (ЭГДУ) Приводится теоретический анализ предпосылок к выбору основных направлений исследований.

Перекачивание возвратного ила в голову аэротенков на станциях биологической очистки сточных вод, как правило, производится эрлифтными установками или центробежными насосами При перекачивании активного ила центробежными насосами избыточная энергия потока не используется и безвозвратно теряется Это обстоятельство позволило предложить новую технологию, предусматривающую утилизацию избыточной энергии потока возвратного активного ила путем последовательной его обработки в эжекторе и в ЭГДУ Предложенная технология позволяет реализовать следующие методы воздействия на иловую смесь 1) насыщение активного ила кислородом воздуха, 2) воздействие на активный ил повышенной турбулентности, 3) электрообработка активного ила

При перекачивании через эжектор потока возвратного ила происходит подсасывание атмосферного воздуха, в результате чего на выходе из эжектора образуется иловоздушная смесь Для интенсификации процессов насыщения иловой смеси кислородом воздуха и реализации технологии ее электроактивации была разработана конструкция электрогидродинамического устройства, состоящего из двух соосно соединенных камер камеры входа (диаметром £>) и ствота (диаметром с1)

В стволе ЭГДУ создается интенсивное вращательно-поступательное движение иловоздушной смеси, характеризуемое повышенным уровнем тур-

■ БПК5, мг/л

2

1 '

Рис 7 Зависимости изменения концентрации органических загрязнений (БПК5) в процессе биологической очистки в опытном (1) и контрольном (2) аэротенках

булентности. ЭГДУ можно рассматривать как весьма совершенный смеситель, позволяющий существенно интенсифицировать процесс массообмена юго-воздушной смеси, образующейся после эжектора. С целью интенсификации процесса активации иловой смеси ствол ЭГДУ разделен диэлектрическими муфтами на катодные и анодные участки, к которым подводится электрический потенциал. В отличие от использовавшихся ранее технологий электроактивации иловой смеси в электролизерах с традиционной плоскопараллельной системой электродов, обработка иловоздушной смеси в стволе ЭГДУ, представляющем собой систему из соосных трубчатых электродов, не предполагает одновременного нахождения ее в катодной и анодной областях. Иловоздушная смесь, имеющая вращательно-поступательное движение, поочередно проходит катодные и анодные зоны, что существенно изменяет режимы ее обработки.

Все многообразие воздействий электрического поля и электрического тока на бактериальные клетки сводится к следующим последствиям: 1) увеличение активности микроорганизмов вследствие повышения проницаемости мембран; 2) активация микроорганизмов вследствие повышения активности внеклеточных ферментов и ряда поверхностно расположенных рецепторов клеток; 3) интенсификация процессов внутриклеточного метаболизма.

Исследования проводились на опытной установке, смонтированной на территории КОС г. Заречный Пензенской области. Установка включала в себя опытный и два контрольных аэротенка периодического действия, емкостью по 0,1 м3 каждый. Иловая смесь из вторичных отстойников насосом перекачивалась в опытный и контрольные азротенки. Перед подачей в опытный аэротенк иловая смесь проходила обработку в эжекторе и ЭГДУ. Иловая смесь, поступающая в первый контрольный аэротенк, проходила обработку только в эжекторе, во второй контрольный аэротенк поступала необработанная иловая смесь. В качестве критерия, определяющего общее состояние иловой смеси и ее способности окислять органические загрязнения сточных вод, был принят показатель общей дегидро-геназной активности. Дегидрогеназная активность определялась по стандартной методике, основанной на восстановлении бесцветного 2-,3-,5-трифенилтетра-золия хлористого (ТТХ) дегидрогеназа-ми в окрашенный трифенилформазан.

Зависимости изменения дегидроге-назной активности (ДГ'А) обработанной в ЭГДУ иловой смеси от напряжения поляризации V, В, и типа электродной системы представлены на рис. 8.

-- . . 4

1

—.—■—кг

// —""

—1—1—1—1—1—1— —1—1—1—

О 5 10 15 20 25 30 35 40 № 50 К В

Рис. 8. Зависимости изменения дегидрогеназной активности обработанной в ЭГДУ иловой смеси от напряжения поляризации и типа электродной системы при V = 1,5 м/ч: 1 - блок электродов (катод-анод), 4 = 0,2, 4 = 0,4 м; 2 - блок электродов (катод-

анод), 4 = 0,4, 4 = 0,2 м; 3 - блок электродов (анод-катод-анод), 4 = 0,2,4 = 0,4 м;

4 - блок электродов (катод-анод-катод), 4 = 0,4, 4 = 0,2 м

Проведение первого этапа исследований позволило установить, что 1) наиболее оптимальной является электродная система ствола ЭГДУ «катод-анод-катод» с отношением длин катода к аноду 2 1,2) скорость протока ило-воздушной смеси через ствол ЭГДУ из условия обеспечения максимальных значений ДГА необходимо принимать в пределах V ~ 1,5-2,5 м/с, 3) наиболее значимое повышение ферментативной активности обработанной в ЭГДУ иловой смеси происходит при повышении значений напряжения поляризации соосной системы электродов ствола ЭГДУ от 0 до 30 В

При проведении второго этапа исследований пробы из опытного и контрольного аэротенков отфильтровывались и проводился анализ следующих показателей качества сточных вод ХПК, БПК5, азот аммонийный, фосфаты Зависимости изменения концентрации органических загрязнений в процессе биологической очистки в опытном и контрольных аэротенках от продолжительности аэрации представлены на рис 9

БПК, ю/п 11010090 ВО-70 бОбО-40 30 20100

1

у

\

и

V

1

& 11"

1

3

Т,

Т, ч

Рис 9 Зависимости изменения а-БПК5, б-ХПК сточных вод в процессе биологической очистки в опытном и контрольных аэротенках от продолжительности аэрации 1 — необработанная иловая смесь, 2 — иловая смесь, обработанная в эжекторе, 3 — иловая смесь, обработанная в эжекторе и ЭГДУ

Проведенные исследования показали, что 1) последовательная обработка иловой смеси в эжекторе и ЭГДУ позволяет существенно повысить ее активность, 2) концентрация загрязняющих веществ в сточных водах, прошедших биологическую очистку в течение 5 ч с использованием иловой смеси, обработанной по предлагаемой технологии, уменьшается по сравнению с концентрацией загрязнений сточных вод, прошедших очистку неактивированной иловой смесью, по показателям- ХПК - в 2,3 раза, БПК5 - в 1,7 раза, Ш; - в 1,2 раза, РО3" - в 1,6 раза

В седьмой главе приводятся результаты производственного внедрения технологий диспергирования водовоздушных смесей.

Производственное внедрение технологии диспергирования водовоздуш-ной смеси, образующейся после эжектора, при ее обработке в электрогидродинамическом устройстве проводилось на участке очистки замазученных сточных вод ТЭЦ г. Пензы производительностью 1200 м3/сут.

В состав участка очистки замазученных сточных вод входят два флотатора расчетной производительностью 25 м3/ч каждый, фильтры механической очистки, фильтры глубокой доочистки сточных вод с загрузкой из активированного угля.

До проведения реконструкции флотаторы работали по схеме, предусматривающей пересыщение всего объема поступающих на очистку сточных вод воздухом, подаваемым эжектором, установленным на линии, соединяющей напорный и всасывающий патрубки перекачивающего насоса. Объем эжекти-руемого воздуха не превышал 2-^1 % от объема перекачиваемых сточных вод, так как избыточное количество воздуха, поступающего в центробежный насос, приводило к срыву режима его работы. Низкое газонасыщение рабочего объема флотатора определяло невысокий эффект очистки сточных вод. В результате проведения реконструкции эжектор на байпасной линии насоса и сатуратор были отключены. На напорной линии насосов, перекачивающих сточные воды во флотатор, были установлены высоконапорный эжектор, электрогидродинамическое устройство и классификатор фракций водовоз-душной смеси. Общий вид узла обработки водовоздушной смеси представлен на рис. 10.

В качестве классификатора фракций водовоздушной смеси использовался вертикальный стояк. Крупные пузырьки воздуха, имеющие диаметр более 0,5 мм, всплывали на поверхность, а мелкодисперсная водовоздушная смесь поступала во флотатор.

Работа флотатора отслеживалась в течение периода между регенерациями фильтров сорбционной доочистки сточных вод. Фильтры выводились на регенерацию при повышении концентрации нефтепродуктов в фильтрате до 0,3 мг/л. Повышение газонасыщения рабочего объема флотатора с 1,5-2,8 до 8-12% в результате проведения реконструкции позволило увеличить эффект очистки сточных вод с 40-55 до 60-71 % и продлить рабочий цикл фильтров сорбционной доочистки с 11 до 21 суток.

С целью дальнейшего повышения эффективности флотационной очистки сточ-

Рис. 10. Общий вид узла обработки водовоздушной смеси ТЭЦ-1 г. Пензы

ных вод перед классификатором фракции была установлена камера с коа-лесцируюшей загрузкой В качестве коалесцируюицей загрузки использовались кольца Рашига диаметром 50 мм Стабилизированная в результате электрообработки в ЭГДУ водовоздушная эмульсия не изменяла своего дисперсного состава при пропускании через камеру с коалесцирующей загрузкой Использование камеры с коалесцирующей загрузкой за счет дополнительного слипания частиц мазута позволило увеличить эффект очистки стоков до 65-77 % и продлить фильтроцикл сорбционных фильтров до 26 суток

Результаты, полученные о г внедрения технологии диспергирования водо-воздушной смеси на участке очистки замазучгнных сточных вод ТЭЦ-1 г Пензы, представлены в табл 1

Таблица 1

Результаты внедрения технологии диспергирования водовоздушной смеси на участке очистки замазученных сточных вод ТЭЦ-1 г Пензы

Показатели

Режим работы участка флотационной предочистки сточных вод I азонасыщение флотационного объема ф, % Концентрация нефтепродуктов на входе во флотатор С,х, мг/л Концентрация нефтепродуктов на выходе с флотатора Свых, мг/л 1 Эффект очистки Э, % Продолжительность фильтро- 1 цикла фильтров участка фильтрационной до-очистки сточных вод Т, сут

До реконструкции 1,5-2,8 24-48 15-22 40-55 И

После реконструкции без камеры коалесценции 8-12 26-42 10-12 60-71 21

После реконструкции с камерой коалесценции 8-12 22-46 7-11 65-77 26

Производственное внедрение технологии перемешивания аэрационного объема аэротенков вихревыми эрлифтными устройствами проводилось на канализационных очистных сооружениях г Каменки Пензенской области производительностью 8700 м3/сут Входящие в состав очистных сооружений два двух-коридорных аэротенка оснащены пневматической мелкопузырчатой системой аэрации

С целью интенсификации работы аэрационной системы и обеспечения эффективного перемешивания аэрационного объема в аэротенках были установлены вихревые эрлифтные устройства (ВЭУ)

Общий вид вихревых эрлифтных устройств представлен на рис 11

Рис. 11. Общий вид вихревых эрлифтных устройств в аэротенке

Основной расход сжатого воздуха (90 %) от общего расхода подавался на штатную систему тонкого диспергирования воздуха. Подача 10 % от общего расхода сжатого воздуха на ВЭУ позволила организовать интенсивное перемешивание аэрационного объема и повысить эффективность работы пневматической системы аэрации. Внедрение технологии дополнительного перемешивания иловой смеси вихревыми эрлифтньгми устройствами обеспечило снижение удельного расхода воздуха, подаваемого в аэротенк, с 8,1 до 6,3 м3/м3. Показатели массообменных характеристик систем аэрации до и после реконструкции представлены в табл. 2.

Таблица 2

Показатели массообменных характеристик систем аэрации до и после

проведении реконструкции

Вид системы аэрации Объемный коэффициент массопереда-чи кислорода в жидкость Ки, ч"1 Интенсивность аэрации J, м3/(м2-ч) Удельный расход воздуха, подаваемого в систему аэрации <2Ув, м3/м3 Коэффициент использования кислорода воздуха К„ Эффективность системы аэрации Э, кг/(кВт-ч)

Пневматическая система аэрации до реконструкции 3,7 5,3 ВД 0,085 1,8

Комбинированная система аэрации после реконструкции 3,9 4,1 6,3 0,11 2,5

Результаты, полученные от внедрения технологии перемешивания иловой смеси аэротенков на КОС г. Каменки Пензенской области, представлены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты внедрения технологии перемешивания иловой смеси вихревыми эрлифтными устройствами на КОС г. Каменки

№ п/п Среднемесячные показатели Концентрация загрязнений в сточных водах, поступающих на КОС, мг/л Концентрация загрязнений в сточных водах на выходе с КОС до реконструкции, мг/л Концентрация загрязнений в сточных водах на выходе с КОС после реконструкции, мг/л

1 Взвешенные вещества 215 17 10

2 БПКпол 230 14 9

3 ХПК 300 42 34

4 N11* 20 9 4,4

5 РОГ 9 б 2,5

6 Иловый индекс 190 130

Производственное внедрение технологии предварительной обработки сточных вод в вихревом гидродинамическом устройстве проводились на канализационных очистных сооружениях г. Сердобска Пензенской области производительностью 17000 м3/суг.

В состав очистных сооружений входит блок емкостей ТП 902-2-206, включающий в себя три двухкоридорных аэротенка, оснащенных мелкопузырчатой системой аэрации. Аэротенки работали в режиме 50 %-й регенерации активного ила.

С целью утилизации избыточной энергии потока сточных вод, перекачиваемых на территорию КОС г. Сердобска, и интенсификации работы песколовок и первичных отстойников над приемной камерой было смонтировано вихревое гидродинамическое устройство. Общий вид вихревого гидродинамического устройства представлен на рис. 12.

В течение четырех месяцев после проведения реконструкции блок аэротен-ков работал в прежнем режиме 50 %-й регенерации возвратного ила. Затем блок аэротенков был переведен на режим работы без регенерации возвратного ила, в результате чего качество сточных вод на выходе с аэротенка несколь-

Рис. 12. Общий вид вихревого гидродинамического устройства на КОС г. Сердобска Пензенской области

ко улучшилось Внедрение технологии предварительной обработки сточных вод позволило увеличить объем песка, задерживаемого в песколовках, в 1,3-1,4 раза и повысить его зольность до 90-92%, увеличить эффект задержания органических загрязнений (БПК) в первичных отстойниках до 30-39%, повысить возраст активного ича с 6-8 до 12-14 суток, сократить количество избыточного ила и повысить эффект очистки

Результаты, полученные от внедрения технологии предварительной обработки сточных вод на КОС г Сердобска, представлены в табл 4

Таблица 4

Результаты внедрения технологии предварительной обработки сточных вод на КОС г Сердобска

X Концентрация загрязнений в сточных водах на выходе из первичных отстойников мг/л Концентрация загрязнений

те х ■5 х в сточных водах на выходе

Концентрация загрязнен в сточных водах, поступают КОС, Св, мг/л из вторичного отстойника Саьгх, мг/л

№ 1%1 Показатели до реконструкции | после реконструкции до реконструкции | после реконструкции с 50 %-й регенерацией активного ила после реконструкции без регенерации активного ила

1 Взвешенные вещества 70-180 42-72 21-38 10-16 7-12 6-10

2 бпк5 160-220 136-179 104-132 19-25 10-14 9-12

3 хпк 300-420 264-340 228-241 78-104 58-80 55-76

4 ин; 12-28 11,5-25 10-23 2,5-5,1 0,8-2,1 0,6-1,9

5 РО43- 3,1-8,2 3,0-8 3,0-7,8 2,9-3,6 2,4-3,2 2,1-3,0

Практическое внедрение технологии активации потока возвратного активного ила проводилось на очистных сооружениях г Заречный Пензенской области производительностью 30 ООО м3/сут и г Тольятти Самарской области производительностью 290 ООО м3/сут

Общий вид узлов активации потоков возвратного ила КОС г Заречный Пензенской области и КОС г Тольятти Самарской области представлен на рис 13, 14

В состав очистных сооружений КОС г Заречный Пензенской области входит блок, состоящий из четырех трехкоридорных аэротенков, оснащенных мелкопузырчатой системой аэрации Аэротенки работали в режиме с 33 %-й регенерацией активного ила

В результате проведения реконструкции на линиях возвратного ила всех четырех аэротенков были смонтированы экспериментальные установки ЭГДУ

В течение четырех месяцев блок аэротенков работал в режиме активации потока возвратного ила с 33 %-й регенерацией Затем блок аэротенков был переведен на режим работы без регенерации активного ила. Результаты,

полученные от внедрения технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила на КОС г. Заречный, представлены в табл. 5.

Рис. 13. Общий вид узла активации потока возвратного ила КОС г. Заречный

Рис. 14. Общий вид узла активации потока возвратного ила КОС г. хольятга

Таблица 5

Результаты внедрения технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила на КОС г. Заречный Пензенской области

Показатели Концентрация загрязнений в стачных водах, поступающих на очистные сооружения, Свх, мг/л Концентрация загрязнений сточных вод на выходе с очистных сооружений Свьш мг/л

без активации потока возвратного ила, 33 %-я регенерация с активацией потока возвратного ила, 33 %-я регенерация ..... с активацией потока возвратного ила, без регенерации

Взвешенные вещества 80-120 14-20 12-16 12-16

ХПК 180-320 43-54 22,5-30 17-25

БПКШШ1 110-240 14-18 9-12 7-10

№1; 19-29 14-18 2,8-3,7 2,2-2,7

N0; 0 1,1-1,5 2,2-3,6 3,4-3,7

N0; 0-0,04 0,7-0,9 0,7-0,8 0,7-0,85

ро;3 2,2-2,8 1,3-1,7 0,7-1,2 0,4-0,9

Иловый индекс, см"/ г 140-170 100-115 100-115

Прирост активного ила, г/м3 140 80 80

Предложенная установка утилизации избыточной энергии по своей сути является самостоятельной системой гидравлической аэрации и добавляет к штатной системе аэрации дополнительную окислительную способность на начальных, наиболее нагруженных участках аэротенков, о чем свидетельствует резкое увеличение концентрации кислорода в иловой смеси

В штатную систему мелкопузырчатой пневматической аэрации блока аэротенков КОС г Заречный сжатый воздух подавался от турбовоздуходувок марки ВТ-80-11,5, мощностью 160 кВт каждая Внедрение технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила позволило отключить одну воздуходувку, при этом концентрация кислорода в аэротенках не опускалась ниже С, = 2,5 2,9 мг/л

Канализационные очистные сооружения г Тольятти Самарской области принимают смесь хозяйственно-бытовых сточных вод, отводимых с территории автозаводского района г Тольятти, и производственных сточных вод, отводимых с территории АО «АвтоВАЗ» Биологическая очистка сточных вод осуществляется на семи трехкоридорных аэротенках объемом 10400 мэ каждый По гидравлическому режиму сооружения биологической очистки являются сооружениями с неравномерно распределенной подачей сточных вод (АНР)

В результате проведения реконструкции на линиях возвратного ила всех семи аэротенков были смонтированы экспериментальные установки ЭГДУ Результаты, полученные от внедрения технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила на КОС г Тольятти, представлены в табл 6

Таблица 6

Результаты внедрения технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила на КОС ОАО «АвтоВАЗ» г Тольятти Самарской области

Показатели Концентрация загрязнений в сточных водах, поступающих на ОС, С,*, мг/л Концентрация загрязнений в сточных водах на выходе ОС, С>ых, мг/л

до реконструкции после реконструкции

Взвешенные вещества 96-155 14-24 8-14

ХПК 250-360 34-48 28-36

БПКполн 190-260 16-19 9-12

ын; 9,4-15,2 0,8-1,4 0,12-0,32

n0; 0 6-9 9-14

n0; 0 0,4-0,8 0,11-0,26

ро;3 3,4-5,2 1,8-3,7 1,2-2,4

Иловый индекс, см3/ч 110-120 90-100

Прирост активного ила, г/м3 140-160 80-90

Внедрение технологии утилизации избыт очной энергии потока возвратного ила позволило отключить одну воздуходувку, имеющую мощность электродвигателя 1250 кВт, при этом концентрация кислорода в аэротенках не опускалась ниже Ск = 2,2 2,6 иг/л

В седьмой главе также даются методики расчета аппаратурного оформления предлагаемых технологий и рекомендации по проектированию

Приводится расчет среднегодового экономического эффекта, полученного от внедрения предлагаемых технологий, который составил 18 млн руб в ценах 2007 года

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 На основании теоретических и экспериментальных исследований, а также промышленных испытаний технологий очистки стоков с использованием нового энергосберегающего оборудования, предназначенного для получения диспергированных водовоздушных смесей, предложены научно обоснование технические решения, позволившие решить важную народнохозяйственную задачу интенсификации работы ряда канализационных очистных сооружений населенных пунктов и промышленных предприятий Поволжского региона

2 С использованием термодинамического подхода получены теоретические модели, адекватно описывающие процессы работы перемешивающих водовоздушных устройств, процессы диффузии кислорода в воду из всплывающих воздушных пузырьков, а также условия, определяющие устойчивость и дробление пузырьков

3 Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена высокая эффективность использования диспергированной водовоздушной смеси, полученной в вихревых гидродинамических устройствах различной конструкции, для интенсификации процессов механической и биологической очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод Разработанный комплекс технологических решений позволил улучшить работу канализационных очистных сооружений и снизить негативное антропогенное воздействие на открытые водоемы Волжского бассейна

4 Разработана и доведена до стадии практической реализации технология флотационной очистки мазутосодержащих сточных вод ТЭЦ с использованием диспергированной в электрогидродинамическом устройстве водовоздушной смеси, позволяющая повысить коэффициент газонасыщения флотационного объема до 8—12 % и увеличить эффект очистки стоков до 65—75 %, что в 1,5 раза превышает эффект очистки, достигаемый при традиционных безреагентных технологиях

5 Предложена и отработана на промышленных сооружениях биологической очистки сточных вод комбинированная технология аэрации иловой смеси, предусматривающая совместное использование мелкопузырчатых пневматических аэраторов и перемешивающих вихревых эрлифтных устройств, позволяющая повысить эффективность пневматической системы аэрации в 1,4 раза.

6 Разработана и доведена до стадии практической реализации технология предварительной обработки городских сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах, позволяющая увеличить объем песка, задерживаемого в песколовках, в 1,3-1,4 раза и повысить его зольность до 90-92 %, увеличить эффект задержания органических загрязнений (ВПК) в первичных отстойниках до 30-39 %, существенно снизить концентрацию загрязнений на выходе с очистных сооружений

Получены эмпирические зависимости, адекватно описывающие повышение эффективности механической и биологической очистки городских сточных вод в результате предварительной обработки их смеси с воздухом и активным илом в вихревых гидродинамических устройствах

7 Предложена и отработана на промышленных очистных сооружениях технология активации потока возвратного ила аэротенков путем утилизации его избыточной энергии при последовательной обработке в эжекторе и электрогидродинамическом устройстве, позволяющая повысить дегидрогеназную активность обработанной иловой смеси в 2,5-4 раза, увеличить окислительную способность системы аэрации в 1,2-1,3 раза, существенно снизить концентрацию загрязнений на выходе с очистных сооружений

Определены закономерности повышения ферментативной активности возвратного ила аэротенков в результате обработки его смеси с воздухом на участках соосной электродной системы ствола электрогидродинамического устройства

8 Разработаны научно обоснованные инженерные методики расчета и проектирования аппаратурного оформления предложенных технологий интенсификации работы канализационных очистных сооружений, предусматривающих использование диспергированных водовоздушных смесей, полученных в вихревых аппаратах

9. Разработанные технологические решения интенсификации работы канализационных очистных сооружений с использованием диспергированных водовоздушных смесей внедрены на ряде объектов в Пензенской и Самарской областях Суммарный экономический эффект от внедрения разработок составил 18 млн руб в ценах 2007 года

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1 Андреев, С Ю Теоретические основы процессов генерации динамических двухфазовых систем вода-воздух и их использование в технологиях очистки воды [Текст] монография /СЮ Андреев - Пенза ПГУАС, 2005

2 Андреев, С Ю Системы аэрации для сооружений биологической очистки сточных вод [Текст] /СЮ Андреев, Р И Аюкаев // сер «Проблемы современного города». - М МГЦНТИ, 1991 -Вып 8

3 Андреев, С Ю. Совершенствование очистки нефтесодержащих сточных вод ТЭЦ на флотационных установках [Текст] монография /СЮ Андреев, Б М Гришин, Н И Ишева и [др ] - Пенза ПГУАС, 2006

4 Андреев, С Ю Предварительное удаление аммонийного азота на городских канализационных очистных сооружениях [Текст]- монография / СЮ Андреев, Б.М Гришин, ТВ Алексеева -М.-Деп в ВИНИТИ, 2006.

5 Андреев, С Ю Интенсификация сооружений биологической очистки сточных вод с использованием электрогидродинамических устройств [Текст], монография / С Ю Андреев, Б М Гришин -М Деп в ВИНИТИ, 2001

6 Андреев, С Ю Малогабаритные установки очистки сточных вод станций мойки автомобилей [Текст] монография / С Ю. Андреев, Б М. Гришин — М . Деп в ВИНИТИ, 2003

7 Андреев, С Ю Высокоэффективные конструкции аэраторов пневматического типа для биологической очистки сточных вод [Текст] монография /СЮ Андреев, Б М Гришин -М Деп в ВИНИТИ, 2004

8 Андреев, С Ю Очистка нефтесодержащих сточных вод ТЭЦ методом безнапорной флотации [Текст] монография /СЮ Андреев, Б М Гришин -М • Деп в ВИНИТИ, 2005

9 Андреев, С Ю Новая технология получения тонкодиспергированной водовоздушной смеси при очистке сточных вод, содержащих нефтепродукты [Текст] /СЮ Андреев, Б М Гришин, С В Максимова // Известия вузов Нефть и газ -2005 -№6.

10 Андреев, С Ю. Электроактивационная обработка возвратного ила в системе соосных электродов как способ интенсификации работы аэротенков [Текст] /СЮ Андреев // Известия вузов. Строительство -2006 -№10

11 Андреев, С Ю Новые технологические решения в процессе биологической очистки сточных вод малых населенных пунктов на блочно-модуль-ной установке «Биофлок-50» [Текст] /СЮ Андреев // Известия вузов. Строительство - 2006 - № 8

12 Андреев, С Ю Интенсификация процесса масообмена в аэрационных сооружениях биологической очистки сточных вод как фактор, влияющий на улучшение работы вторичных отстойников [Текст] /СЮ Андреев, Б М. Гришин, С В Максимова, Е.А Титов // Известия вузов Строительство. - 2006. — № 11-12

13 Андреев, СЮ Новая технология получения тонкодисперсных водовоз-душных смесей и опыт ее использования при флотационной очистке сточных вод [Текст] /СЮ Андреев // Известия вузов Строительство - 2006. - № 9

14. Андреев, СЮ. Реконструкция мокшанского маслосырзавода [Текст] /СЮ. Андреев, О Я Маслова // Водоснабжение и санитарная техника. — 1995 -№6.

15 Андреев, С Ю Очистка замазученных сточных вод ТЭЦ методом безнапорной флотации [Текст] / СЮ. Андреев // Водоснабжение и санитарная техника. - 2005 - № 12

16 Андреев, СЮ Обработка возвратного активного ила в вихревом электрогидродинамическом устройстве [Текст] / СЮ. Андреев, Б.М.Гришин // Водоснабжение и санитарная техника. - 2006 - № 3

17 Андреев, СЮ Математическое моделирование процесса аэрирования [Текст] /СЮ Андреев // Водоснабжение и санитарная техника - 2007. - № 3.

18 Андреев, С Ю. Интенсификация флотационной очистки сточных вод от нефтепродуктов за счет использования тонкодиспергированной водовоз-душной смеси [Текст] /СЮ Андреев // Безопасность жизнедеятельности -2006 -№7

19 Андреев, С Ю Новая технология активации потока возвратного ила аэротенков городских очистных сооружений [Текст] /СЮ Андреев // Безопасность жизнедеятельности - 2006 - № 8

20 Андреев, С Ю Интенсификация работы городских канализационных очистных сооружений за счет предварительной обработки сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах [Текст] /СЮ Андреев // Безопасность жизнедеятельности - 2006 - № 5

21 Андреев, С Ю Внедрение новой технологии безнапорной флотации на участке очистки замазученных сточных вод ТЭЦ-1 г Пензы [Текст] / С Ю Андреев, Б М Гришин, Т В Алексеева // Информационный бюллетень «Строй-инфо» - 2003 - № 9

22 Андреев, С Ю Новая технология оперативного управления режима интенсивности пневматической аэрации аэротенков вытеснителей [Текст] /СЮ Андреев, Б М Гришин // Информационный бюллетень «Строй-инфо» -2002 -№ 13

23 Андреев, С Ю Использование перемешивающих вихревых эрлифтных устройств (ВЭУ) в противоточных системах аэрации аэротенков [Текст] / С.Ю Андреев, Б М Гришин // Информационный бюллетень «Строй-инфо» - 2004 - № 1-2

24 Андреев, С Ю Опыт использования приема предварительной обработки сточных вод в вихревом гидродинамическом устройстве (ВГДУ) с целью интенсификации работы канализационных очистных сооружений [Текст] / С.Ю. Андреев, Б М Гришин // Информационный бюллетень «Строй-инфо» - 2004. - № 1-2

25 Андреев, С Ю Новая конструкция компактной установки заводского изготовления для очистки сточных вод небольших населенных пунктов [Текст] /СЮ Андреев, Б М Гришин // Информационный бюллетень «Строй-инфо» -2004 -№1-2

26 Андреев, С Ю Оценка эффективности флотационной очистки сточных вод [Текст] /СЮ Андреев, Б М Гришин, Е А Савицкий // Информационный бюллетень «Строй-инфо» - 2005 - № 6

27 Андреев, С Ю Оптимизация режима добавления реагентов как способ интенсификации предварительной обработки городских сточных вод [Текст] / С Ю Андреев, Б М Гришин, В В Николаев, С М Блажко // Информационный бюллетень «Строй-инфо» - 2006 - № 11

28 Андреев, С Ю. Дробление и коалесценция пузырьков воздуха как факторы, влияющие на эффективность процесса флотации [Текст] /СЮ Андреев, Б М Гришин, Т В Алексеева // Водоснабжение и водоотведение качество и эффективность материалы междунар науч -практ конф - Кемерово ЗАО «Экспо-Сибирь», 2000

29 Андреев, С Ю Влияние дисперсного состава органических загрязнений сточных вод на скорость их биологической очистки [Текст] /СЮ Андреев, Б М Гришин, Е П Чупраков // Водоснабжение и водоотведение качество и эффективность материалы междунар науч -практ конф - Кемерово ЗАО «Экспо-Сибирь», 2000

30 Андреев, С Ю Способы повышения эффективности работы гидроструйных компрессоров, используемых в качестве гидравлических систем аэрации [Текст] /СЮ Андреев, Е П Тюкленкова // Водоснабжение и водоотведение- качество и эффективность материалы междунар науч -практ конф - Кемерово ЗАО «Экспо-Сибирь», 2000

31 Андреев, С Ю Утилизация избыточной энергии потока возвратного ила как метод повышения окислительной мощности аэротенков [Текст] /СЮ Андреев, Б М Гришин, С Н Хазов // Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов материалы II Междунар науч -техн конф - Пенза ПДЗ, 2000

32 Андреев, С Ю Новая энергосберегающая технология аэрирования сточных вод с использованием обработки возвратного ила в электрогидродинамическом устройстве [Текст] /СЮ Андреев, Б М Гришин, С Н Хазов, С А Кусакина, А А Уваров // Проблемы энерго- и ресурсосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах материалы III Междунар науч -практ конф - Пенза ПДЗ, 2002

33 Андреев, С Ю Увеличение окислительной способности системы аэрации аэротенков за счет утилизации энергии потока возвратного ила [Текст] /СЮ Андреев, Б М Гришин, С Н Хазов, А А Уваров // Комплексное использование водных ресурсов регионов материалы Всерос науч -практ конф - Пенза ПДЗ, 2001

34 Андреев, С Ю Промышленные испытания вихревого гидродинамического устройства (ВГДУ) на очистных сооружениях г Сердобска Пензенской области [Текст] /СЮ Андреев, Б М. Гришин, Е В. Чупраков // Экология и безопасность жизнедеятельности материалы Междунар науч -практ конф - Пенза ПДЗ, 2003

35 Андреев, С Ю Снижение энегрозатрат на эксплуатацию сооружений биологической очистки сточных вод за счет повышения эффективности первичного отстаивания [Текст] /СЮ Андреев, Е В Чупраков, Б М Гришин // Проблемы энерго- и ресурсосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах материалы Междунар. науч -практ конф - Пенза. ПГАСА, 2003

36 Андреев С Ю Математическое моделирование процессов массопере-дачи кислорода воздуха из всплывающего пузырька [Текст] /СЮ Андреев, Т В Малютина, С В Максимова // Энергосберегающие технологии, оборудование и материалы при строительстве объектов Западной Сибири, материалы Всерос науч -практ конф - Тюмень- Экспресс, 2005

37 Андреев С Ю Новые технологические решения при проектировании компактных установок для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод [Текст] /СЮ Андреев, Б М Гришин, Е А Титов, С В Максимова // Пробле-

мы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири материалы Всерос науч -практ конф - Тюмень, 2006.

38 Пат № 2189365 Устройство для аэрации жидкости [Текст] / С ГО Андреев, Б.М. Гришин, опуб 2002

39 Пат № 2189947 Устройство для очистки сточных вод [Текст] / С Ю Андреев, Б М Гришин опуб. 2002

40. Пат №2261755 Смеситель [Текст] / СЮ. Андреев, БМ Гришин опуб 2005

Андреев Сергей Юрьевич

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ РАБОТЫ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСПЕРГИРОВАННЫХ ВОДОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ

05 23 04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подписано в печать 01 112007 Формат 60x84/16 Бумага офсетная Печать на ризографе Уч-изд л 2,0 Тираж 100 экз Заказ № 189

Издательство ПГУАС Отпечатано в полиграфическом центре ПГУАС 440028 г Пенза, ул Г Титова, 28 E-mail postmaster@,pgasa penza com ru

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, ПРЕДУСМАТРИВАЮЩИХ СОЗДАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ.

1.1. Современные методы предварительной обработки и очистки сточных вод, предусматривающих создание и использование водовоздушных смесей.

1.1.1. Использование динамических двухфазных систем вода-воздух в процессах предварительной обработки и очистки сточных вод.

1.1.2. Аэрирование сточных вод при их биохимической очистке. Флотационная очистка сточных вод.

1.2. Перемешивание сточных вод как метод интенсификации процессов их очистки.

1.2.1. Перемешивание в технологиях очистки воды.

1.2.2. Пневматическое перемешивание жидкости.

1.2.3. Гидропневматическое перемешивание жидкости.

Выводы к главе 1.

Цели и задачи исследований.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ВОДОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ.

2.1. Теоретические основы процессов перемешивания жидкости барботированием.

2.1.1. Свободное всплывание одиночного газового пузырька в жидкости.

2.1.2. Теоретические основы процессов перемешивания сжатым воздухом.

2.2. Теоретические основы процесса аэрации воды.

2.2.1. Кинетика массопередачи кислорода в жидкость из одиночного всплывающего пузырька.

2.2.2. Математическое моделирование аэрационных сооружений.

2.3. Теоретические основы процесса флотации.

2.3.1. Методы теоретического описания процесса флотации.

2.3.2. Термодинамические модели процесса флотации.

2.3.3. Кинетические модели процесса флотации.

2.3.4. Условия флотируемости безынерционной дисперсной частицы всплывающим пузырьком воздуха.

Выводы к главе 2.

Глава 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ЗАМАЗУЧЕННЫХ

СТОЧНЫХ ВОД ТЭЦ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСПЕРГИРОВАННОЙ ВОДОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ.

3.1. Исследования режимов движения вращательно-поступательных потоков жидкости в гидродинамических устройствах различной конструкции.

3.1.1. Объект исследований, программа и методика проведения исследований.

3.1.1.1. Объект исследований.

3.1.1.2. Описание установки для проведения исследований режима движения закрученных потоков жидкости.

3.1.1.3. Программа и методика проведения исследований режимов движения закрученных потоков жидкости.

3.1.2. Результаты экспериментальных исследований режимов движения закрученных потоков жидкости в гидродинамических устройствах различной конструкции.

3.1.3. Оценка достоверности полученных экспериментальных данных. Разработка математической модели закрутки потока жидкости в гидродинамических устройствах различной конструкции.

3.2. Исследования технологии диспергирования водовоздушной смеси в электрогидродинамическом устройстве.

3.2.1. Объект исследований, программа и методика проведения испытаний технологии диспергирования водовоздушной смеси.

3.2.1.1. Объект исследований.

3.2.1.2. Описание установки для проведения исследований технологии диспергирования водовоздушной смеси

3.2.1.3. Программа и методика проведения исследований технологии диспергирования водовоздушной смеси

3.2.2. Результаты экспериментальных исследований технологии диспергирования водовоздушной смеси.

Выводы к главе 3.

Глава 4. РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АЭРАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИХРЕВЫХ

ЭРЛИФТНЫХ УСТРОЙСТВ.

4.1. Экспериментальные исследования процесса перемешивания жидкости эрлифтными устройствам.

4.1.1. Основы процесса перемешивания жидкости эрлифтными устройствами.

4.1.2. Лабораторные исследования процесса перемешивания жидкости эрлифтным устройством, работающим в статическом режиме.

4.1.2.1. Описание установки для проведения лабораторных исследований.

4.1.2.2. Программа и методика проведения лабораторных исследований.

4.1.2.3. Результаты лабораторных исследований.

4.1.3. Лабораторные исследования процесса перемешивания жидкости эрлифтным устройством, работающим в динамическом режиме.

4.1.3.1. Описание установки для проведения лабораторных исследований.

4.1.3.2. Программа и методика проведения лабораторных исследований.

4.1.3.3. Результаты лабораторных исследований.

4.2. Лабораторные исследования технологии аэрации и перемешивания жидкости с использованием вихревых эрлифтных устройств.

4.2.1. Лабораторные исследования процесса перемешивания жидкости вихревым эрлифтным устройством.

4.2.1.1. Описание установки для проведения лабораторных исследований.

4.2.1.2. Программа и методика проведения лабораторных исследований.

4.2.1.3. Результаты лабораторных исследований.

4.2.2. Лабораторные исследования массопередачи кислорода в жидкость в процессе ее аэрирования мелкопузырчатой пневматической системой и перемешивания вихревым эрлифтным устройством.

4.2.2.1. Программа и методика проведения лабораторных исследований.

4.2.2.2. Результаты лабораторных исследований.

Выводы к главе 4.

Глава 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ

ОБРАБОТКИ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД В ВИХРЕВЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ (ВГДУ).

5.1. Обоснование использования метода предварительной обработки сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах с целью интенсификации работы городских очистных сооружений.

5.1.1. Анализ дисперсного состава загрязнений хозяйственно-бытовых сточных вод.

5.1.2. Влияние дисперсного состава сточных вод на скорость их биохимического окисления.

5.1.3. Предварительная биокоагуляционная обработка сточных вод как метод интенсификации первичного отстаивания.

5.2. Исследования технологии предварительной обработки сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах.

5.2.1. Объект исследований, программа и методика проведения испытаний.

5.2.1.1. Объект исследований.

5.2.1.2. Конструкция вихревого гидродинамического устройства (ВГДУ).

5.2.1.3. Описание установки для проведения исследований технологии предварительной обработки сточных вод в ВГДУ.

5.2.1.4. Программа и методика проведения исследований технологии предварительной обработки сточных вод.

5.2.2. Результаты исследований технологии предварительной обработки сточных вод в ВГДУ.

5.3. Исследования процесса биологической очистки обработанных в ВГДУ сточных вод.

5.3.1. Описание установки для проведения исследований.

5.3.2. Программа и методика проведения исследований.

5.3.3. Результаты экспериментальных исследований влияния предварительной обработки сточных вод в ВГДУ и отстаивания на процесс их последующей биологической очистки.

Выводы к главе 5.

Глава 6. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ АКТИВАЦИИ ПОТОКА

ВОЗВРАТНОГО ИЛА АЭРОТЕНКОВ ПУТЕМ УТИЛИЗАЦИИ ЕГО ИЗБЫТОЧНОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ОБРАБОТКЕ В ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ

УСТРОЙСТВЕ (ЭГДУ).

6.1. Обоснование выбора мероприятий по интенсификации работы аэротенков.

6.1.1. Технология утилизации избыточной энергии перекачиваемого насосами потока возвратного ила.

6.1.2. Насыщение активного ила кислородом.

6.1.3. Воздействие на активный ил повышенной турбулентности.

6.1.4. Электрообработка активного ила.

6.2. Лабораторные исследования технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила.

6.2.1. Объект исследований, программа и методика проведения лабораторных испытаний технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила.

6.2.1.1. Объект исследований.

6.2.1.2. Описание установки для проведения лабораторных исследований технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила.

6.2.1.3. Программа и методика проведения лабораторных исследований технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила.

6.2.1.4. Методика проведения химических анализов.

6.2.2. Результаты экспериментальных исследований влияния параметров обработки иловой смеси в ЭГДУ на повышение ее ферментативной активности.

6.2.3. Результаты экспериментальных исследований влияния обработки иловоздушной смеси в ЭГДУ на изменение динамики процесса биологической очистки сточных вод в опытном аэротенке.

Выводы к главе 6.

Глава 7. ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ

ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ВОДОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ.

7.1. Производственное внедрение технологии диспергирования водовоздушной смеси

7.1.1. Производственное внедрение технологии диспергирования водовоздушной смеси на участке очистки замазученных сточных вод ТЭЦ г. Пензы.

7.1.2. Рекомендации по проектированию и расчету аппаратурного оформления технологии диспергирования водовоздушной смеси в ЭГДУ. Расчет экономического эффекта от полученного внедрения

7.2. Производственное внедрение технологии перемешивания аэрационного объема вихревыми эрлифтными устройствами.

7.2.1. Производственное внедрение технологии перемешивания аэрационного объема вихревыми эрлифтными устройствами (ВЭУ) на канализационных очистных сооружениях г. Каменки Пензенской области.

7.2.2. Рекомендации по проектированию и расчету аппаратурного оформления технологии премешивания аэрационного объёма. Расчет экономического эффекта, полученного от внедрения.

7.3. Производственное внедрение технологии предварительной обработки сточных вод в вихревом гидродинамическом устройстве.

7.3.1. Производственное внедрение технологии предварительной обработки сточных вод в ВГДУ на канализационных очистных сооружениях г. Сердобска Пензенской области.

7.3.2. Рекомендации к проектированию и расчету аппаратурного оформления технологии предварительной обработки сточных вод в ВГДУ. Расчет экономического эффекта от полученного внедрения.

7.4. Производственное внедрение технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила в электрогидродинамическом устройстве.

7.4.1. Производственное внедрение технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила на канализационных очистных сооружениях г. Заречного Пензенской области.

7.4.2. Производственное внедрение технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила на канализационных очистных сооружениях ОАО «АвтоВАЗ» г. Тольятти

Самарской области.

7.4.3. Рекомендации по проектированию и расчет аппаратурного оформления технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила. Расчет экономической эффективности от полученного внедрения

Сброс бытовых и промышленных сточных вод в открытые водоемы является существенным фактором, приводящим к ухудшению их состояния.

Масштабы антропогенного воздействия в настоящее время превысили допустимые границы, обусловленные способностью водоемов к самоочищению. Это привело к увеличению в водоисточниках фоновых значений как общего содержания органических веществ, так и отдельных токсичных компонентов. Актуальность проблемы загрязнения поверхностных водоемов сточными водами связана не только с природоохранными и рыбохозяйственными целями, но и с необходимостью преодоления больших трудностей, возникающих в процессе водоподготовки для питьевого и промышленного водоснабжения из загрязненных и эвтрофированных водоемов.

Российские требования к качеству сточных вод, сбрасываемых в водоем, являются одними из наиболее жестких в мире. Так, например, требования к качеству сточных вод, сбрасываемых в открытые водоемы стран членов ЕС по БПК и взвешенным веществам, составляют 15-20 и 20-30 мг/л, а для России соответственно 3-6 и 6-15 мг/л. Жесткие требования, предъявляемые к качеству сточных вод, существуют на фоне ограниченных финансовых возможностей предприятий, имеющих на своем балансе очистные сооружения. Все это обуславливает необходимость применения новых технологических и конструкторских решений в области очистки сточных вод.

Аппаратурное оформление новых технологий не должно требовать серьезных изменений существующих схем очистки сточных вод, и наряду с этим быть простым в изготовлении и легко встраиваться в существующие типовые решения очистных станций без значительных капитальных и эксплуатационных затрат.

Разработка экономичных и эффективных технологий и аппаратов для генерирования диспергированных гетерогенных динамических систем вода-воздух является одним из решений, позволяющих интенсифицировать работу канализационных очистных сооружений.

В основу диссертационной работы положены исследования, выполненные автором и под его руководством в лаборатории очистки производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод Пензенского государственного университета архитектуры и строительства, а также в производственных лабораториях и на реконструируемых очистных сооружениях. Работа проводилась в соответствии с комплексной Федеральной целевой программой «Экология и природные ресурсы России» (2002-2010 гг.) и «Программой социально-экономического развития Пензенской области на 2002-2010 гг.».

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - научное обоснование и разработка энергосберегающих технологий интенсификации работы сооружений очистки производственных и бытовых сточных вод с использованием диспергированых водовоздушных смесей, полученных в вихревых аппаратах.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА исследований заключается в следующем:

- разработаны теоретические модели, описывающие процессы диффузии кислорода в воду из всплывающих воздушных пузырьков, установлены термодинамические условия, определяющие их устойчивость и дробление;

- на основе термодинамического подхода получены теоретические модели, описывающие процессы работы водовоздушных перемешивающих устройств;

- теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность использования вихревых аппаратов с наложением электрического потенциала для получения водовоздушной смеси необходимого дисперсного состава и газонасыщения с целью интенсификации процессов механической и биологической очистки сточных вод;

- определены оптимальные условия проведения процесса флотационной очистки производственных сточных вод с использованием диспергированных в неоднородном электрическом поле турбулентных водовоздушных смесей;

- разработан новый метод интенсификации работы мелкопузырчатой пневматической системы аэрации, предусматривающий дополнительное перемешивание аэрационного объёма и создание эффекта противотока за счет вихревых эрлифтных потоков;

- получены эмпирические зависимости, адекватно описывающие повышение эффективности механической и биологической очистки сточных вод в результате предварительной обработки вихревого потока их смеси с воздухом и активным илом;

- определены закономерности повышения ферментативной активности возвратного ила аэротенков в результате обработки его смеси с воздухом в неоднородном электрическом поле;

- разработаны технологические и конструктивные решения энергосберегающего оборудования, используемого для получения диспергированных водовоздушных смесей, обеспечивающих интенсификацию работы сооружений очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы заключается в создании, апробировании и внедрении в Поволжском регионе технологий и оборудования для получения диспергированных водовоздушных смесей, используемых в целях интенсификации работы канализационных очистных сооружений, отличающихся, экономичностью, простотой изготовления и эксплуатации.

Предложена и апробирована в промышленных условиях новая высокоэффективная технология флотационной очистки мазутосодержащих сточных вод ТЭЦ с использованием тонкодиспергированных водовоздушных смесей.

Предложена и апробирована в промышленных условиях комбинированная технология аэрирования иловой смеси аэротенков, предусматривающая совместное использование мелкопузырчатых пневматических аэраторов и перемешивающих вихревых эрлифтных устройств (ВЭУ).

Разработана и доведена до стадии практической реализации технология предварительной обработки городских сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах (ВГДУ).

Предложена и апробирована на промышленных очистных сооружениях технология активации потока возвратного ила аэротенков путем утилизации его избыточной энергии при последовательной обработке в эжекторе и электрогидродинамическом устройстве (ЭГДУ).

Разработаны рекомендации по проектированию и расчету аппаратурного оформления технологических схем интенсификации работы канализационных очистных сооружений, предусматривающих использование диспергированных водовоздушных смесей.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ. Разработанные автором новые технологии интенсификации работы канализационных очистных сооружений внедрены на ряде объектов в Пензенской и Самарской областях. В частности:

• Технология тонкого диспергирования водовоздушной смеси внедрена на участке флотационной очистки замазученного стока ТЭЦ-1 г. Пензы производительностью 1200 м /сут. Среднегодовой экономический эффект от внедрения предлагаемой технологии составил 1,9 млн. руб. в ценах 2007 года.

• Комбинированная технология аэрирования иловой смеси аэротенков внедрена на канализационных очистных сооружениях г. Каменка Пензенской области, производительностью 8700 м3/сут. Среднегодовой экономический эффект от внедрения составил 0,22 млн. руб. в ценах 2007 года.

• Технология предварительной обработки городских сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах с добавлением избыточного активного ила внедрена на канализационных очистных сооружениях г. Сердобска Пензенской области, производительностью 17000 м3/сут. Среднегодовой экономический эффект от внедрения составил 0,5 млн. руб. в ценах 2007 года.

• Технология активации потока возвратного ила аэротенков путем утилизации его избыточной энергии внедрена:

- на канализационных очистных сооружениях г. Тольятти Самарской области производительностью 290000 м /сут. Среднегодовой экономический эффект от внедрения составил 13,5 млн. руб. в ценах 2007 года;

- на канализационных очистных сооружениях г. Заречного Пензенской области производительностью 30000 м /сут. Среднегодовой экономический эффект от внедрения составил 2,2 млн. руб. в ценах 2007 года.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ

- результаты теоретических и экспериментальных исследований технологических процессов получения диспергированных водовоздушных смесей и их использования для интенсификации работы канализационных очистных сооружений;

- энергосберегающие технологии интенсификации работы очистных сооружений с использованием процесса диспергирования водовоздушных смесей в вихревых аппаратах;

- конструктивные решения аппаратов и оборудования для предлагаемых технологий получения водовоздушных смесей;

- методики расчета и рекомендации по проектированию аппаратурного оформления предлагаемых технологий интенсификации работы канализационных очистных сооружений;

-технико-экономический анализ предлагаемых технических решений, позволяющих интенсифицировать работу канализационных очистных сооружений.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 16 международных и всероссийских конференциях в гг. Пензе, Томске, Кемерово, Тюмени.

По теме диссертации опубликованы семь монографий, более 80 работ в научно-технических журналах и трудах конференций, (в том числе 12 статей в журналах, рекомендованных ВАК). Получены 3 патента, подтверждающих новизну научно-технических решений.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Вклад автора в получение научных результатов состоял в непосредственном руководстве всеми этапами работ (постановка задачи, проведение исследований и производственных испытаний, обработка, анализ и обсуждение полученных результатов).

Диссертант участвовал во внедрении всех разработанных им технологий интенсификации очистки сточных вод на объектах коммунального хозяйства и промышленности на стадии проектирования, изготовления оборудования, монтажа и проведения пуско-наладочных работ.

Под руководством автора по теме диссертационной работы были подготовлены и успешно защищены девять диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук.

ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ. Достоверность полученных результатов оценена с помощью современных математических методов обработки экспериментов. Научные положения работы построены на результатах анализа обширных технологических экспериментов, проведенных в лабораторных и промышленных условиях. При постановке экспериментов были использованы современные общепринятые методики, оборудование и приборы. Экспериментальные данные, полученные на моделях, соответствуют результатам, полученным при промышленном внедрении.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация изложена на 320 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 117 рисунков и состоит из введения, 7 глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 241 название и приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании теоретических и экспериментальных исследований, а также промышленных испытаний технологий очистки стоков с использованием нового энергосберегающего оборудования, предназначенного для получения диспергированных водовоздушных смесей, предложены научно обоснованые технические решения, позволившие решить важную народнохозяйственную задачу интенсификации работы ряда канализационных очистных сооружений населенных пунктов и промышленных предприятий Поволжского региона.

2. С использованием термодинамического подхода получены теоретические модели, адекватно описывающие процессы работы перемешивающих водовоздушных устройств, процессы диффузии кислорода в воду из всплывающих воздушных пузырьков, а также условия, определяющие устойчивость и дробление пузырьков.

3. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена высокая эффективность использования диспергированной водовоздушной смеси, полученной в вихревых гидродинамических устройствах различной конструкции, для интенсификации процессов механической и биологической очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод. Разработанный комплекс технологических решений позволил улучшить работу канализационных очистных сооружений и снизить негативное антропогенное воз-действие на открытые водоемы Волжского бассейна.

4. Разработана и доведена до стадии практической реализации технология флотационной очистки мазутосодержащих сточных вод ТЭЦ с использованием диспергированной в электрогидродинамическом устройстве водовоздушной смеси, позволяющая повысить коэффициент газонасыщения флотационного объёма до 8-12 % и увеличить эффект очистки стоков до 65-75 %, что в 1,5 раза превышает эффект очистки, достигаемый при традиционных безреагентных технологиях.

5. Предложена и отработана на промышленных сооружениях биологической очистки сточных вод комбинированная технология аэрации иловой смеси, предусматривающая совместное использование мелкопузырчатых пневматических аэраторов и перемешивающих вихревых эрлифтных устройств, позволяющая повысить эффективность пневматической системы аэрации в 1,4 раза.

6. Разработана и доведена до стадии практической реализации технология предварительной обработки городских сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах, позволяющая увеличить объём песка, задерживаемого в песколовках, в 1,3-1,4 раза и повысить его зольность до 90-92%; увеличить эффект задержания органических загрязнений (БПК) в первичных отстойниках до 30-39 %; существенно снизить концентрацию загрязнений на выходе с очистных сооружений.

Получены эмпирические зависимости, адекватно описывающие повышение эффективности механической и биологической очистки городских сточных вод в результате предварительной обработки их смеси с воздухом и активным илом в вихревых гидродинамических устройствах.

7. Предложена и отработана на промышленных очистных сооружениях технология активации потока возвратного ила аэротенков путем утилизации его избыточной энергии при последовательной обработке в эжекторе и электрогидродинамическом устройстве, позволяющая повысить дегидрогеназную активность обработанной иловой смеси в 2,5-4 раза; увеличить окислительную способность системы аэрации в 1,2-1,3 раза; существенно снизить концентрацию загрязнений на выходе с очистных сооружений.

Определены закономерности повышения ферментативной активности возвратного ила аэротенков в результате обработки его смеси с воздухом на участках со-осной электродной системы ствола электрогидродинамического устройства.

8. Разработаны научно обоснованные инженерные методики расчета и проектирования аппаратурного оформления предложенных технологий интенсификации работы канализационных очистных сооружений, предусматривающих использование диспергированных водовоздушных смесей, полученных в вихревых аппаратах.

9. Разработанные технологические решения интенсификации работы канализационных очистных сооружений с использованием диспергированных водовоздушных смесей внедрены на ряде объектов в Пензенской и Самарской областях. Суммарный экономический эффект от внедрения разработок составил 18 млн. руб. в ценах 2007 года.

1. Адамсон, А. Физическая химия поверхностей Текст. / А. Адамсон. М.: Мир, 1979.

2. Аделыпин, А.Б. Энергия потока в процессах интенсификации очистки неф-тесодержащих сточных вод Текст. / А.Б. Аделыпин. Казань: КГАСА, 1996.

3. Аделыпин, А.Б., Потехин Н.И. Интенсификация очистки нефтесодержа-гцих сточных вод на основе применения струйно-отстойных аппаратов Текст. / А.Б. Аделыпин. Казань: КГАСА, 1997.

4. Аделыпин, А.Б. Использование гидродинамических насадок с крупнозернистой загрузкой для интенсификации очистки нефтесодержащих сточных вод Текст. / А.Б. Аделыпин, Н.С. Урмитова. Казань: КГАСА, 1977.

5. Аделыпин, А.Б. Энергия потока в процессах интенсификации очистки нефтесодержащих сточных вод Текст. / А.Б. Аделыпин. Казань: КГАСА, 1996.

6. Алексеева, Т.В. Разработка технологии замазученных сточных вод ТЭЦ с использованием метода безнапорной флотации Текст.: дис. канд. техн. наук / Т.В. Алексеева. Пенза: 2003.

7. Альтшуль, А.Д. О степенной формуле распределения скоростей в трубах Текст. / А.Д. Альтшуль, В.И. Калицун // Строительство. — 1958. № 3.

8. Альтшуль, А.Д. Гидравлика и аэродинамика Текст. / А.Д. Альтшуль, П.П. Киселев. М.: Стройиздат, 1975.

9. Андреев, С.Ю. Разработка комбинированной технологии очистки сточных вод предприятий молочной промышленности Текст.: дис. канд. техн. наук / С.Ю. Андреев. Петрозаводск, 1993.

10. Андреев, С.Ю. Теоретические основы процессов генерации динамических двухфазовых систем вода-воздух и их использование в технологиях очистки воды Текст.: монография / С.Ю. Андреев. Пенза: ПГУАС, 2005.

11. Андреев, С.Ю. Очистка замазученных сточных вод ТЭЦ методом безнапорной флотации Текст. / С.Ю. Андреев // Водоснабжение и санитарная техника. 2005. - № 12.

12. Андреев, С.Ю. Системы аэрации для сооружений биологической очистки сточных вод Текст. / С.Ю. Андреев, Р.И. Аюкаев // Проблемы современного города. М.: МГЦНТИ, 1971. - Вып. 8.

13. Андреев, С.Ю. Интенсификация сооружений биологической очистки сточных вод с использованием электрогидродинамических устройств Текст.: монография /С.Ю. Андреев, Б.М. Гришин. М.: Деп. в ВИНИТИ, 2001.

14. Андреев, С.Ю. Малогабаритные установки очистки сточных вод станций мойки автомобилей Текст.: монография / С.Ю. Андреев, Б.М. Гришин. -М.: Деп. в ВИНИТИ, 2003.

15. Андреев, С.Ю. Высокоэффективные конструкции аэраторов пневматического типа для биологической очистки сточных вод Текст.: монография / С.Ю. Андреев, Б.М. Гришин -М.: Деп. в ВИНИТИ, 2004.

16. Андреев, С.Ю. Очистка нефтесодержащих сточных вод ТЭЦ методом безнапорной флотации Текст.: монография / С.Ю. Андреев, Б.М. Гришин. -М.: Деп. в ВИНИТИ, 2005.

17. Устройство для аэрации жидкости Текст.: пат. № 2189365 / С.Ю. Андреев, Б.М. Гришин; опубл. 2002.

18. Устройство для очистки сточных вод Текст.: пат. № 218947 / С.Ю. Андреев, Б.М. Гришин; опубл. 2002.

19. Смеситель Текст.: пат. №2000132872 / С.Ю.Андреев, Б.М. Гришин; опубл. 2005.

20. Андреев, С.Ю. Новая технология получения тонкодиспергированной водовоздушной смеси при очистке сточных вод, содержащих нефтепродукты Текст. / С.Ю. Андреев, Б.М. Гришин // Изв. вузов. Нефть и газ. 2005. - № 6.

21. Андреев, С.Ю. Обработка возвратного активного ила в вихревом электрогидродинамическом устройстве Текст. / С.Ю. Андреев, Б.М. Гришин // Водоснабжение и санитарная техника. 2006. - № 3.

22. Андреев, С.Ю. Внедрение новой технологии безнапорной флотации на участке очистки замазученных сточных вод ТЭЦ-1 г. Пензы Текст. / С.Ю. Андреев, Б.М. Гришин, Т.В. Алексеева // Информационный бюллетень «Строй-инфо». Самара: АНО САЦ РАН, 2003. - № 9.

23. Андреев, С.Ю. Новая технология оперативного управления режима интенсивности пневматической аэрации аэротенков вытеснителей Текст. / С.Ю. Андреев, Б.М. Гришин // Информационный бюллетень «Строй-инфо». -Самара: АНО САЦ РАН, 2002. -№ 13.

24. Андреев, С.Ю. Использование устройств перемешивающих вихревых эрлифтных устройств (ВЭУ) в противоточных системах аэрации аэротенков Текст. / С.Ю. Андреев, Б.М. Гришин // Информационный бюллетень «Строй-инфо». Самара: АНО САЦ РАН, 2004. - № 12.

25. Андреев, С.Ю. Новая конструкция компактной установки заводского изготовления для очистки сточных вод небольших населенных пунктов Текст. / С.Ю. Андреев, Б.М. Гришин // Информационный бюллетень «Строй-инфо». -Самара: АНО САЦ РАН, 2004. № 12.

26. Андреев, С.Ю. Реконструкция мокшанского маслосырзавода Текст. / С.Ю. Андреев, О .Я. Маслова // Водоснабжение и санитарная техника. 1995. - № 6.

27. Аракчеев, Е.П. О выборе режимов безреагентной флотации Текст. / Е.П. Аракчеев, В.Н. Покровский: тр. МЭН. 1971. - Вып.83.

28. Бабенков, Е.Д. Вестник ВНИИ железнодорожного транспорта Текст. / Е.Д. Бабенков. 1966. -№ 4, 45.

29. Бабенков, Е.Д. Очистка воды коагулянтами Текст. / Е.Д. Бабенков. -М.: Наука, 1977.

30. Базякина, Н.А. Очистка концентрированных промышленных сточных вод Текст. / Н.А. Базякина. М.: Госстойиздат, 1958.

31. Бекляева, З.Г. Очистка сточных вод от нефтепродуктов электрофлотацией Текст. / З.Г. Бекляева; в кн.: Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья // Научно-технический реферативный сборник. -№ 5. -М.: ВНИИОЭНГ, 1978.

32. Белоглазов, К.Ф. Закономерности флотационного процесса Текст. / К.Ф. Белоглазов. М.: Металлургиздат, 1947.

33. Богданов, В.Ф. Флотационная водоочистка с применением струйной аэрации Текст. / В.Ф. Богданов, О.Я. Евсеева, Ю.А. Заславский. Владивосток: Дальневосточный университет, 1991.

34. Болотина, О.Т. Состав и свойства активного ила в условиях регенерации Текст. / О.Т. Болотина // Водоснабжение и санитарная техника . 1960. - №10.

35. Бондарев, А.А. Биологическая очистка промышленных сточных вод от соединений азота Текст.: дис. д-ра техн. наук / А.А. Бондарев. М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1990.

36. Брагинский, JI.H. Моделирование аэрационных сооружений для очистки сточных вод Текст. / JI.H. Брагинский, М.А. Евилевич, В.Н. Бегачев, JI.C. Гордеев и [др.]. Л.: Химия, 1980.

37. Бредихин, А.И. Пневмомеханическое диспергирование газа в жидкость Текст. / А.И. Бредихин, А.Н. Атрошко // Сооружения для очистки сточных вод и обработки осадков: тр. ин-та ВНИИ ВОДГЕО. М., 1987.

38. Броунштейн, Б.И. Физико-химические основы жидкостной экстракции Текст. / Б.И. Броунштейн, А.С. Железняк. -М.: Химия, 1966.

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

40. Вознесенский, В.Н. Локальные очистные сооружения с нефтеулавли-вающими устройствами Текст. / В.Н. Вознесенский, В.В. Лядов, А.В. Кулишев // Экология и промышленность России. 2002. - № 1.

41. Воронов, Ю.В. Реконструкция и интенсификация работы канализационных очистных сооружений Текст. / Ю.В. Воронов, В.П. Соломеев, А.Л. Ивча-тов и [др.]. М.: Стройиздат, 2003.

42. Гаврина, Е.В. Разработка и исследование высокоэффективных конструкций аэраторов пневматического типа для биологической очистки вод Текст.: дис. канд. техн. наук / Е.В. Гаврина. Пенза: ПГАСА, 2000.

43. Гвоздев, В.Д. Очистка производственных сточных вод и утилизация осадка Текст. / В.Д. Гвоздев, Б.С. Ксенофонтов. -М.: Химия, 1988.

44. Глембоцкий В.А. Флотация Текст. / В.А. Глембоцкий, В.И. Классен. -М.: Недра, 1973.

45. Годен, A.M. Флотация Текст. / A.M. Годен. М.: Госгортехиздат, 1959.

46. Гришин, Б.М. Интенсификация работы аэротенков путем утилизации энергии потока возвратного ила Текст. / Б.М. Гришин, С.Ю. Андреев, С.Н. Ха-зов // материалы XXX Всероссийской научно-технической конференции. -Пенза, ПГАСА, 1999.

47. Гришин, Б.М. Интенсификация работы аэротенков путем активации потока возвратного активного ила Текст. / Б.М. Гришин, С.Ю. Андреев, С.Н. Хазов // Архитектура и строительство: тез. научно-технической конференции. Томск, ТГАСУ, 1999.

48. Гришин, Б.М. Новая технология активации потока возвратного активного ила Текст. / Б.М. Гришин, С.Ю. Андреев, С.Н. Хазов // Строительство и экология: материалы научно-практической конференции. Пенза: ПДЗ, 1999.

49. Гусар, Ф.Г. Источники загрязнений нефтепродуктами сточных вод тепловых электростанций и методы их очистки Текст. / Ф.Г. Гусар; в кн.: Очистка сточных вод на электростанциях. М.: Энергия, 1972.

50. Гусар, Ф.Г. Технико-экономический анализ эффективности очистки от нефтепродуктов сточных вод электростанций Текст. / Ф.Г. Гусар // Электрические станции. 1979. - № 6.

51. Гюнтер, Л.И. К выбору математической модели процесса биохимической очистки сточных вод Текст. / Л.И. Гюнтер, Б.С. Запрудский // Микробиологическая промышленность.

52. Данквертс, П.В. Газожидкостные реакции Текст. / П.В. Данквертс. М.: Химия, 1973.

53. Демура, М.В. Проектирование тонкослойных отстойников Текст. / М.В. Демура. Киев: Будивельник, 1981.

54. Демура, М.В. Тонкослойные отстойники Текст. / М.В. Демура. Киев: Будивельник, 1982.

55. Дерягин, Б.В. Теоретические основы и контроль процессов флотации Текст. / Б.В. Дерягин, С.С. Духин, Н.Н. Рулев. М.: Недра, 1980.

56. Дерягин, Б.В. Микрофлотация Текст. / Б.В. Дерягин, С.С. Духин, Н.Н. Рулев. М.: Химия, 1986.

57. Дерягин, Б.В. Уточненная теория гомогенной конденсации и ее сравнение с опытом Текст. / Б.В. Дерягин, А.В. Прохоров. М.: ДАН СССР, 1972.

58. Евилевич, М.А. Оптимизация биохимической очистки сточных вод Текст. / М.А. Евилевич, JI.H. Брагинский. Л.: Стройиздат, 1979.

59. Евилевич, М.А. Аэрационное оборудование для биологической очистки сточных вод в аэротенках Текст. / М.А. Евилевич, Л.Н. Брагинский, Б.С. Приц-кер. М.: ВНИПИЭИ, 1969.

60. Егоров, А.И. Труды ВНИИ ВОДГЕО Текст. / А.И. Егоров, И.С. Морозова, Р.В. Поспелова. -М., 1967.-Вып. 15.

61. Жуков, А.И. Методы очистки производственных сточных вод Текст.: справочное пособие / А.И. Жуков, И.Л. Монгайт, И.Д. Родзиллер. М.: Стройиздат, 1977.

62. Журавлев, В.Д. Установка для биокоагуляции сточных вод без биокоагулятора Текст. / В.Д. Журавлев, И.В. Журавлева // Экспресс информация. -ЦБНТИ Минжилкомхоза РСФСР, 1988.

63. Журба, М.Г. Очистка воды на зернистых фильтрах Текст. / М.Г. Журба. Львов: Выща школа, 1982.

64. Загорский, В.А. Реконструкция очистных сооружений канализации больших городов Текст. / В.А. Загорский, Ю.Ф. Эль // Водоснабжение и санитарная техника. 1996. - № 6.

65. Запольских, А.К. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды Текст. / А.К. Запольских, А.А. Баран. Л.: Химия, 1987.

66. Захаров, С.А. Очистка сточных вод нефтебаз Текст. / С.А. Захаров // Экология и промышленность России. 2002. - № 1.

67. Зельдович, Ф.Б. К теории возникновения новой фазы Текст. / Ф.Б. Зельдович // Кавитация. ЖЭТФ № 11.- 1942.

68. Иванов, В.Н. Клеточный цикл микроорганизмов и гетерогенность их популяций Текст. / В.Н. Иванов, Г.А. Угодчиков. Киев, Наук, думка, 1984.

69. Иерусалимский, Н.Д. Биохимические основы регуляции скорости роста микроорганизмов Текст. / Н.Д. Иерусалимский // Изв. АН СССР. Серия биологическая. 1967. - №3.

70. Иерусалимский, Н.Д. Основы физиологии микробов Текст. / Н.Д. Иерусалимский. М.: изд-во АН СССР, 1963.

71. Казанский, В.Н. К вопросу об очистке замазученных вод на электростанциях Текст. / В.Н. Казанский // Электрические станции. 1969. - № 10.

72. Калинийчук, Е.М. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов от эмульгированных нефтепродуктов электрокоагуляцией и электрофлотацией Текст. / Е.М. Калинийчук. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1975.

73. Калицун, В.И. Лабораторный практикум по водоотведению и очистке сточных вод Текст. / В.И. Калицун, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов, Е.В. Алексеев. М.: Стройиздат, 2001.

74. Калицун, В.И. Новые методы удаления и обработки осадка из песколовок Текст. / В.И. Калицун, В.Н. Николаев . М.: Стройиздат, 1976.

75. Калицун, В.И. Опыт эксплуатации радиального отстойника со встроенным преаэратором Текст. / В.И. Калицун, В.Н. Николаев, Т.А. Гоголи, Г.И. Иванюшин // Водоснабжение и санитарная техника. 1986. - № 6.

76. Калицун, В.И. Исследование преаэрации сточных вод с активным илом Текст. / В.И. Калицун, В.Н. Николаев, Е.А. Пугачев, Т.А. Гоголи // ЭИ ВНИИИС. М., 1984. - Сер.9. - Вып. 6.

77. Канализация населенных мест и промышленных предприятий: справочник проектировщика Текст. / под ред. В.Н. Самохина. М.: Стройиздат, 1981.

78. Караваев, И.Н. Флотационная очистка сточных вод от нефтепродуктов Текст. / И.Н. Караваев, Н.Ф. Резник. М.: ЦНИИТЭ нефтехим, 1966.

79. Карелин, Я.А. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов Текст. / Карелин Я.А. [и др.]. М.: Стройиздат, 1982.

80. Карелин Я.А., Жуков В.Н., Репин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках Текст. -М.: Стройиздат, 1973.

81. Карелин, Я.А. Биохимическая очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности Текст. / Я.А. Карелин, Б.Н. Репин. -М.: Стройиздат, 1974.

82. Карпинский, Ю.И. Очистка нефтесодержащих вод морских судов в аппаратах со сложным силовым полем Текст.: авторефер. дис. канд. техн. наук / Ю.И. Карпинский. Л:. ЛКИ, 1977.

83. Карпухина, Р.Н. Очистка мазутосодержщих сточных вод Текст. /Р.Н. Карпухина // Обзоры по межотраслевой тематике. Сер. VII. -М.: ГОСИНТИ, 1969.

84. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии Текст. / А.Г. Касаткин. М.: Химия, 1974.

85. Кастальский, А.А. Проектирование устройств для удаления из воды растворенных газов в процессе водоподготовки Текст. / А.А. Кастальский. -М.: Госстройиздат, 1957.

86. Кафаров, В.В. Основы массопередачи Текст.: учебное пособие для вузов / В.В. Кафаров. М.: Высшая школа, 1979.

87. Кафаров, В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств Текст. / В.В. Кафаров, М.Е.Глебов. М.: Высшая школа, 1991.

88. Киреев, В.А. Курс физической химии Текст. / В.А. Киреев. М.: Химия, 1975.

89. Классен, В.И., Мокроусов В.А. Введение в теорию флотации Текст. / В.И. Классен, В.А. Мокроусов. -М.: Госгормехиздат, 1959.

90. Клейтон, С. Эмульсии, их теория и технические применение Текст. / С. Клейтон. М.: Иностранная литература, 1960.

91. Краснобородько, И.Г. Электрохимическая очистка сточных вод Текст. / И.Г. Краснобородько, Е.С. Светашова. Л.: ЛИСИ, 1978.

92. Кройт, Г.Р. Наука о коллоидах Текст. / Г.Р. Кройт // Необратимые системы. Т.1. - М.: Иностранная литература, 1955.

93. Ксенофонтов, Б.С. Очистка сточных вод, флотация и сгущение осадков Текст. / Б.С. Ксенофонтов. -М.: Химия, 1992.

94. Кульский, Л.А. Технология очистки природных вод Текст. / Л.А. Куль-ский, П.П. Строкач. Киев: Вища школа, 1981.

95. Кутателадзе, С.С. Моделирование теплоэнергетического оборудования Текст. / С.С. Кутателадзе, Д.Н. Ляховский, В.А. Пермяков. М.: Энергия, 1966.

96. Кутателадзе, С.С. Анализ подобия в теплофизике Текст. / С.С. Кута-теладзе. Новосибирск: Наука, 1982.

97. Кутателадзе, С.С. Гидродинамика газожидкостных систем Текст. / С.С. Кутателадзе, М.А. Стырикович. изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1976.

98. Лавров, И.С. Практикум по коллоидной химии Текст. / И.С. Лавров. -М.: Высшая школа, 1983.

99. Левин, Л.М. Исследования по физике грубодисперсных аэрозолей Текст. / Л.М. Левин. -М.: Изд-во АН СССР, 1967.

100. Левич, В.Г. Физико-химическая гидродинамика Текст. / В.Г. Левич. -М.: Физматгиз, 1959.

101. Левченко, Д.Н. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения Текст. / Д.Н. Левченко, Н.В. Бергштейн и [др.]. -М.: Химия, 1967.

102. Липатов, С.Н. Физико-химия коллоидов Текст. / С.Н. Липатов. М.: Госкомиздат, 1948.

103. Лукиных, Н.А. Применение напорной флотации в очистке сточных вод Текст. / Н.А. Лукиных, Н.А. Терентьева, Н.А. Залётова // МЖКХ РСФСР Водоснабжение и канализация: Экспресс-информация. 1976. - №5.

104. Луценко, Г.Н. Физико-химическая очистка городских сточных вод Текст. / Г.Н. Луценко, А.И. Цветкова, И.Ш. Свердлов. М.: Стройиздат, 1984.

105. Маликова, О.Я. Повышение эффективности работы коридорных аэро-тенков Текст. / О.Я. Маликова; в кн.: Наука и техника в городском хозяйстве. -Киев: Буд1вельник, 1977. Вып. 35.

106. Малиновский, М.А. Флотационные методы обогащения полезных ископаемых Текст. / М.А. Малиновский. -М.: ВЗПИ, 1960.

107. Мартынов, Г.А. Исследования в области поверхностных сил Текст. / Г.А. Мартынов, В.М. Муллер. М.: Наука, 1972.

108. Мацнев, А.И. Очистка сточных вод флотацией Текст. / А.И. Мацнев. -Киев: Будивельник, 1976.

109. Мешенгиссер, Ю.М. Теоретические обоснования и разработка новых полимерных аэраторов для биологической очистки сточных вод Текст.: авторефер. дис. д-ра техн. наук / Ю.М. Мешенгиссер. М., 2005.

110. Мещеряков, Н.Ф. Флотационные машины Текст. / Н.Ф. Мещеряков. -М.: Недра, 1972.

111. Михайлов, М.М. Обоснование применения аэраторов струйного типа для биологической очистки сточных вод Текст.: дис. канд. техн. наук / М.М. Михайлов. -М.: 1984.

112. Ш.Морозова, И.С. Труды ВНИИ ВОДГЕО Текст. / И.С.Морозова. -Вып. 25.-М., 1970.

113. Мочалов, И.П. Очистка и обеззараживание сточных вод малых населенных мест Текст. / И.П. Мочалов, И.Д. Родзиллер. Д.: Стройиздат, 1991. - 160 с.

114. Мясников, И.Н. Очистка нефтесодержащих сточных вод с применением реагентов Текст. / И.Н. Мясников, В.А. Потанина и [др.] // Водоснабжение и санитарная техника. 1999. - № 1.

115. Никифорова, JI.O. Влияние физико-химических свойств поверхности частиц активного ила на эффект осветления при флотации Текст. / А.О. Никифорова // Методы повышения эффективности работы очистных сооружений канализации: сб. трудов ВНИИ ВОДГЕО. М., 1989.

116. Нунупаров, С.М. Предотвращение загрязнения моря судами Текст. / С.М. Нунупаров. М.: Транспорт, 1979.

117. Пааль, JI.JI. Справочник по очистке природных и сточных вод Текст. / J1.JL Пааль, К.А. Мельдер, Б.Н. Репин. М.: Высшая школа, 1994.

118. Пальгунов, П.П. Утилизация промышленных отходов Текст. / П.П. Паль-гунов, М.В. Сумароков. — М.: Стройиздат, 1990.

119. Паттон, А. Энергетика и кинетика биохимических процессов Текст. / А. Паттон . М.: Мир, 1968.

120. Перевалов, В.Г. Очистка сточных вод нефтепромыслов Текст. / В.Г. Перевалов, В.А. Алексеева. -М.: Недра, 1969.

121. Перепелкин, К.Е. Газовые эмульсии Текст. / К.Е.Перепелкин, В.С.Матвеев. Л.: Химия, 1979.

122. Перт, С. Основы культивирования микроорганизмов и клеток Текст. / С. Перт. М.: Мир, 1978.

123. Печуркин, Н.С. Анализ кинетики роста и эволюции микробных популяций (в управляемых условиях) Текст. / Н.С. Печуркин, И.А. Терсков. -Новосибирск, 1975.

124. Плаксин, И.Н. О кинетических уравнениях флотационного процесса Текст. / И.Н. Плаксин, В.И. Классен, Г.С. Бергер // Цветные металлы. 1954. - № 4.

125. Покровский, В.Н. Очистка от нефтепродуктов сточных вод и конденсатов тепловых электростанций Текст. / В.Н. Покровский, Е.П. Аракчеев // Эксплуатация оборудования энергосистем: Экспресс-информация. М.: Ин-формэнерго, 1975.

126. Покровский, В.Н. Очистка сточных вод тепловых электростанций Текст. / В.Н. Покровский, Е.П. Аракчеев. М.: Энергия, 1980.

127. Пономарев, В.Г. Очистка производственных сточных вод от грубодисперг-ированных примесей Текст.: дис. д-ра техн. наук / В.Г. Пономарев. М.: 1993.

128. Пономарев, В.Г. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов Текст. / В.Г. Пономарев, Э.Г. Иоакимис, И.Л. Монгайт. -М.: Химия, 1985.

129. Попкович, Г.С. Системы аэрации сточных вод Текст. / Г.С. Попкович, Б.Н. Репин. -М.: Стройиздат, 1986.

130. Проскурякова, Н.С. Кинетика изъятия загрязнений сточных вод и субстрата активным илом Текст. / Н.С. Проскурякова [и др].; в кн.: Наука и техника в городском хозяйстве. Киев: Буд1вельник, 1977. - Вып. 35.

131. Пушкарев, В.В. Очистка маслосодержащих сточных вод Текст. / В.В. Пушкарев, А.Г. Южанинов, С.К. Мэн. М.: Металлургия, 1980.

132. Ребиндер, П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах: Избранные труды Текст. / П.А. Ребиндер. М.: Наука, 1978.

133. Ребиндер, П.А. Физикохимия флотационных процессов Текст. / П.А. Ребиндер. М.: Металлургиздат, 1933.

134. Резник, Н.Ф. Очистка от нефтепродуктов производственных и балластных вод железнодорожного и морского транспорта методом напорной флотации Текст.: авторефер. дис. канд. техн. наук /Н.Ф. Резник. М.: НИИЖТ, 1968.

135. Репин, Б.Н. Интенсификация работы коридорных аэротенков методов управляемого возврата иловой смеси Текст. / Б.Н. Репин, Г.Н. Гиндин, Т.М. Хан-тимиров // Жилищно-коммунальное хозяйство. 1983. - № 3.

136. Репин, Б.Н. Биологические пруды для очистки сточных вод пищевой промышленности Текст. / Б.Н.Репин, О.Н. Русина, А.Ф.Афанасьева. М.: Пищевая промышленность, 1977.

137. Роев, Г.А. Очистка вод и вторичное использование продуктов Текст. / Г.А. Роев, В .А. Юфин . М.: Недра, 1987.

138. Розенцвайг, А.К. Исследование коалесценции крупнодисперсных концентрированных эмульсий при турбулентном перемешивании Текст. / А.К. Розенцвайг // Инж. физич. журнал,. 1982. - Т.42. - № 1.

139. Рубанштейн, Ю.Б. Кинетика флотации Текст. / Ю.Б. Рубанштейн, Ю.А. Филиппов. -М.: Недра, 1980.

140. Рулев, Н.Н. Теория флотации мелких частиц и флотационной водоочистки Текст.: дис. канд. хим. наук/Н.Н. Рулев. Киев, 1977.

141. Рулев, Н.Н. Эффективность захвата частиц пузырьком при безинерци-онной флотации Текст. / Н.Н. Рулев // Коллоидный журнал. 1978. - Т.40. -№ 5.

142. Рулев, Н.Н. Кинетика флотации мелких частиц коллективом пузырьков Текст. / Н.Н. Рулев, Б.В. Дерягин, С.С. Духан // Коллоидный журнал. 1977. -Т 39. - № 1.

143. Рулев, Н.Н. Гидродинамическое разрушение дисперсных систем Текст. / Н.Н. Рулев, С.В. Карасев // Химия и технология воды. 1990. - Т. 12. - № 10.

144. Рулев, Н.Н. Коллективная скорость всплывания пузырьков Текст. / Н.Н. Рулев // Коллоидный журнал. 1977. - Т 39. -№ 1.

145. Рулев, Н.Н. Эффективность захвата частиц пузырьком при безынерционной флотации Текст. / Н.Н. Рулев // Коллоидный журнал. 1978. - Т 40. - № 5.

146. Семенов, Н.Н. Химическая физика. Физические основы химических превращений Текст. / Н.Н. Семенов. -М.: Знание, 1978.

147. Сивак, В.М. Аэраторы для очистки природных и сточных вод Текст. / В.М. Сивак, Н.Е. Якушевский. Львов.: Вища школа, 1984.

148. Синёв, О.П. Интенсификация биологической очистки сточных вод Текст. / О.П. Синёв. -Киев: Техника, 1983.

149. Синев, О.П. Расширение и реконструкция очистных сооружений Текст. / О.П. Синев, А.И. Мацнев, А.П. Игнатенко. Киев: Будивельник, 1981.

150. Скирдов, И.В. Исследование и разработка методов интенсификации работы сооружений биологической очистки сточных вод Текст.: дис. д-ра техн. наук / И.В. Скирдов. М.: 1976.

151. Скирдов И.В. Очистка сточных вод в гидроциклонах Текст. / И.В. Скирдов, В.Г. Пономарев. -М.: Стройиздат, 1975. 176 с.

152. Смирнов, Б.И. Исследования методов очистки сточных вод с использованием гидродинамических эффектов Текст. / Б.И. Смирнов, А.К. Розенцвайг: тр. ТатНИПИнефть, 1977. Вып. 35.

153. Соколов, Е.Я. Струйные аппараты Текст. /Е.Я. Соколов, Н.М. Зингер. -М: Энергия, 1979.

154. Соколов В.Н. Газожидкостные реакторы Текст. / Е.Я. Соколов, И.В. До-манский. J1.: Машиностроение, 1976.

155. Стахов, Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов Текст. / Е.А. Стахов. JI.: Недра, 1983.

156. Стахов, Е.А. Руководство по расчету и применению напорных флотационных установок для очистки мазутных сточных вод на объектах Минобороны Текст. / Е.А. Стахов. М.: ЛВВИСКУ, 1981.

157. Стахов, Е.А. Очистка сточных вод ТЭЦ от мазута на вертикальной флотационной установке Текст. / Е.А. Стахов, В.А. Акулышш, Е.Д. Петрушин; в кн. Водоподготовка, водный режим и химконтроль на порошковых установках. М.: Энергия, 1978. - Вып.6.

158. Ткачук, Н.Г. Интенсификация роста и ферментативной активности микроорганизмов ила очистных сооружений электрическим током и ультразвуком Текст.: дис. канд. техн. наук / Н.Г. Ткачук. Киев: КТИПП, 1983.

159. Ткачук, Н.Г. Выяснение возможности интенсификации ферментативной активности микрофлоры ила ультразвуком Текст. / Н.Г. Ткачук, М.М. Земляк, Г.А. Никитин // Микробиология очистки воды: тез. докладов Всесоюзной конференции. Киев, 1982.

160. Тронов, В.П. Разрушение эмульсии при добыче нефти Текст. / В.П. Тронов. -М.: Недра, 1977.

161. Тронов, В.П. Интенсификация расслоения эмульсии укрупнением диспергированной фазы в турбулентном режиме Текст. / В.П. Тронов, А.К. Розенцвайг: тр. Тат НИПИ нефть. 1974. - Вып. 29.

162. Тронов, В.П. Коалесценция дисперсной фазы жидкостных эмульсий при движении в турбулентном режиме Текст. / В.П. Тронов, А.К. Розенцвайг //ЖПХ.- 1976.-Т.49.-№ 1.

163. Фоминых, В.А. Технология очистки воды фильтрованием методом направленного структурообразования осадка Текст.: автореф. дис. д-ра техн. наук / В.А. Фоминых. Новосибирск, 2004.

164. Фрог, Б.Н. Эколого-химические аспекты процессов водоочистки на предприятиях лесопромышленного комплекса Текст.: автореф. дис. д-ра хим. наук / Б.Н. Фрог. М., 2002.

165. Фролов, Ю.Г. Курс коллоидной химии, поверхностные явления и дисперсионные системы Текст. / Ю.Г. Фролов. -М.: Химия, 1988.

166. Фрумкин, А.Н. Физико-химические основы теории флотации Текст. / А.Н. Фрумкин . М.: АН СССР, 1932.

167. Фукс, Н.А. Механика аэрозолей Текст. / Н.А. Фукс. -М.: АН СССР, 1955.

168. Хеттлер, Ф. Технология биологической очистки городских сточных вод в шахтных аэротенках Текст.: авторефер. дис. канд. техн. наук / Ф. Хеттлер. Ленинград, 1985.

169. Худенко, Б.М. Аэраторы для очистки сточных вод Текст. / Б.М. Ху-денко, Е.А. Шпирт. М.: Недра, 1987.

170. Чантурия, В.А. Химия поверхностных явлений при флотации Текст. /В.А. Чантурия, Р.Ш. Шафеев.-М.: Недра, 1977.

171. Швецова, В.П. Изыскание дешевых фильтрующих материалов для очистки нефтесодержащих сточных вод ТЭС Текст. / В .П. Швецова, Л .П. Логинова: тр. ВТИ. Уральский филиал. Челябинск, 1977. - Вып. 17.

172. Шервуд, Т. Массопередача Текст. / Т. Шервуд, Пигфорд, Ч. Уилки; пер. с англ.; под ред. В.А. Малюсова. -М.: Химия, 1982.

173. Шестов, Р.Н. Гидроциклоны Текст. / Р.Н. Шестов. Л.: Машиностроение, 1967.- 183 с.

174. Шимкович, В.В. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий (анализ зарубежного опыта) Текст. /В.В. Шимкович. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1973.

175. Шифрин, С.М. Очистка сточных вод предприятий мясной и молочной промышленности Текст. / С.М. Шифрин, Г.М. Иванов, Б.Г. Мишуков. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.

176. Шифрин, С.М. Расчет сооружений биохимической очистки городских и промышленных сточных вод Текст. / С.М. Шифрин, Б.Г. Мишуков, Ю.А. Феофанов.-Л.: ЛИСИ, 1977.

177. Шмидт, Л.И. О механизме процесса очистки сточных вод напорной флотацией Текст. / Л.И. Шмидт, В.Я. Кайман, В.А. Проскуряков // Журнал природной химии. 1977. - № 11

178. Шмидт, Л.И. Исследование процесса очистки сточных вод напорной флотацией Текст. / Л.И. Шмидт, В.В. Кносетов II Водоснабжение и санитарная техника. 1972. - № 1.

179. Эль, A.M. Очистка сточных вод от грубодисперсных механических примесей Текст.: обзорная информация / A.M. Эль, И.Е. Бондаренко, Н.С. Черкасова. М.: ЦБНТИ Минжилкомхоза РСФСР, 1989. - 61 с.

180. Юдилевич, М.М. Определение содержания нефтепродуктов в производственных сточных водах Текст. / М.М. Юдилевич. М.: Энергия, 1972.

181. Яковлев, В.А. Кинетика ферментативного катализа Текст. / В.А. Яковлев. -М.: Наука, 1965.

182. Яковлев, Л.Л. Канализация Текст. / Л.Л. Яковлев, Ю.М. Ласков. М.: Стройиздат, 1987.

183. Яковлев, С.В. Обработка и утилизация осадков производственных сточных вод Текст. / С.В. Яковлев, Л.С. Волков, Ю.В. Воронов, В.Л. Волков. -М.: Химия, 1999.

184. Яковлев, С.В. Водоотведение и очистка сточных вод Текст. / С.В. Яковлев, Ю.В. Воронов. М.: АСВ, 2002.

185. Яковлев, С.В. Механическая очистка сточных вод Текст. /С.В. Яковлев, В.И. Калицун. М.: Стройиздат, 1972.

186. Яковлев, С.В. Канализация Текст. / С.В. Яковлев, А.Я. Карелин, А.И. Жуков, С.К. Колобанов. М.: Стройиздат, 1976.

187. Яковлев, С.В. Очистка производственных сточных вод Текст. / С.В. Яковлев, А.Я. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов. -М.: Стройиздат, 1979.

188. Яковлев, С.В. Водоотведение и очистка сточных вод Текст. / С.В. Яковлев, А.Я. Карелин, Ю.М. Ласков, В.Н. Калицун. М.: Стройиздат, 1996.

189. Яковлев, С.В. Водоотводящие системы промышленных предприятий Текст. / С.В. Яковлев, А.Я. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов. М.: Стройиздат, 1990.

190. Яковлев, С.В. Биохимические процессы в очистке сточных вод Текст. / С.В. Яковлев, Т.А. Карюхина. -М.: Стройиздат, 1980.

191. Яковлев, С.В. Биологическая очистка производственных сточных вод. Процессы, аппараты и сооружения Текст. / С.В. Яковлев, И.В. Скирдов, В.Н. Швецов. -М.: Стройиздат, 1985.

192. Яковлев, С.В. Применение технического кислорода для биохимической очистки сточных вод Текст. / С.В. Яковлев, И.В. Скирдов, В.Н. Швецов // Водоснабжение и санитарная техника. 1972. — № 4.

193. Alder. P. М. Heterocoagulation in shear flow. Ybid, 1981,83. № 1 p. 106- 115.

194. Andrews G.F., Chi Tien., An Analisis of Bacterial Growth in Fluidized -Bed Adsorption Colomn. AIChE J., Vol.28, №2, p. 182 189, March, 1982.

195. Balmat J.L. Heukelekian H. Chemical Composition of Particulate Fraction of Domestic Sewage. Sew. and Jnd. Wastes 31,4, p 413 1959.

196. T.R. Camp. Water Works assoc,60,656, 1968.

197. Charles G.E., Mason SJCoalescence of liquid drops with feat liquid interfaces Journ of Colloid Soi, 1968, № 15, p.237 267.

198. Chiloch., Sideman S., Resnik W. Coalescence and breakup in dilute polydispersious. Canadian J. Of Chem. Endud. 1973, vol. 51, № 5. P.542 - 549.

199. Clifft R. C. Anderews J. F. Predicting the dynamics of oxygen utilization in activated sludge process. Journal W.P.C.F. 1981. Vol53 N7 p 1219 1232.

200. Cooper P. Biological fluidized bed treatment for Water and Waste Water. «Water Serv.», 1980, 84, №1014.

201. Curtis A. S., Hocking L. M. Collision efficiency of equal spherical particles in shear flow. Traus. Faraday Soc. 66, № 9570. -p. 1381 - 1390.

202. Daigger G.T. The dynamics of microbial growth on soluble substrats. Water Research, 1982. Voll6. p 365 382.

203. Danckwerts P.V. Chem.Enqi.Sci., 1958, V13,P 293.

204. G.Cambosu. Justituto d'igiene Dell'' universitu di Parma, Parma, 1954.

205. Gandy A.F., Vanng P.V., a Obayashi A.W. Studies on the total oxidation of activated sludge with and without hydrolytic pretreatment. J.W.P.C.F.,1971,1,43,40-53.

206. Hammer M.J. Water and Waste Water Technology. by John Willey Sons. Inc., 1975, p.400.

207. Higashitani K., Ogawa R., Hosokowa G, Matsuno Y. Kinetic theory of shear coagulation for particles in a viscous fluid. Journ. Of Chem. Eng. Jap. 1982.- 15. №4.-p. 299-304.

208. Higbe.B. The rute of obsorption of pure gase into a still liquid durinq short period of exposure Trans.Am.inst.chen.Enq. 1935. - V.31. - p.365.

209. J.Peters W.Heller J.Colloid and Interface Sci., 33, 578, 1970.

210. Jmhoff K. Taschenbuch der, Stadtentwasserung. 8. Auflage, Oldenbourg, Munchen 1939.

211. Manch R. Wastewater Fractions Add to Total Treatment Picture. Water and Sew. Works. Dec., p 49. 1980.

212. Merz R.C. Grit collection and conditions. Sewage Works Journal, 1946, v. XVIII, №3.

213. Rittman B.E., Mc.Carty P.L. Model of steady state - biofilm kinetics. «Biotechnology and Bioengineering»,vol.22, p.2343 -2357.

214. Roper R.E., Grady C.P.L. A model for the bio oxidation process which incorporates the viability consept. - Water Res., 1974, 8, №7, p.471 - 483.

215. Turai L.L., Parkinson C.M.,Hornor S.A., Mitchell M.J.Effect of ultrasound on the biological of bacteria used in waste water treatment. TAPPI,63,7,81 85, 1980.

216. W.Heller J.Peters J.Colloid and Interface. Sci.,32,592, 1970.

217. W.Schafer.Vom Wasser 1967, В d 34 Weinheim,1968, S 443.

218. Ward. J. P., Turbulent flow of unstable liquid liquid dispersion drop sizes.- A. Y. Ch. E. Journal, 1967, 13 № 2, 336.

219. Weddle C.L., Jenkins D. The viability and activity of activated sludge. Schneider Res., 1971,5,№ 8, p.621 640.

220. Wuhrmann K. Effect of Oxygen Tension on Biochemical Reactions in Biological Treatments Plants. Proc.Third Conference Biological waste Treatment, Manhattan College, № 7, 1960, p. 27 38.

221. УТВЕРЖДАЮ» Главный инженер ТЭЦ-1 ' CZh/? Пресняков С .В.

222. АКТ . -у v промышленного испытания и внедрения технологии диспергирования водовоздушной смеси на участке флотационной очистки замазученного стока ТЭЦ-1 г.Пензаг.Пенза » -- 2003 г.

223. Новая схема флотационной очистки замазученных стоков включает в себя: приемный резервуар, насос, эжектор, электрогидродинамическое устройство, камеру с коалесцирующей загрузкой, классификатор фракций водовоздушной смеси, флотатор.

224. Силами ТЭЦ-1 по технологии ПГАСА произведена реконструкция станции очистки замазученного стока и внедрена предложенная технологическая схема очистки.

225. Содержание воздуха в водовоздушной смеси повысилась с 4% до9-12%.

226. Получена однородная водовоздушная смесь, содержащая пузырьки воздуха крупностью 0,05-0,25 мм;

227. В результате повышения степени очистки на флотаторе продолжительность фильтроцикла при доочистке стока на угольном адсорбере увеличена в 2,0-2,5 раза при одинаковом качестве фильтрата.

228. Предложенная технология очистки сточных вод рекомендуется к широкому внедрению на участках замазученного стока предприятий энергетического комплекса.

229. ЧЛЕНЫ КОМИССИИ^; ~ Комиссаров А.И.-'Бушуева Е.Д. ; Гришин Б.М. Андреев С.Ю. Алексеева Т.В.