автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Разработка технологии активации возвратного ила аэротенков с использованием электрогидродинамических установок

На правах рукописи

ИШЕВ Станислав Валерьевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ АКТИВАЦИИ ВОЗВРАТНОГО ИЛА АЭРОТЕНКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Специальность 05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные

системы охраны водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пенза 2009

003464412

Диссертация выполнена в ГОУ ВПО «Пензенский государственный уш верентет архитектуры и строительства»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессо

Гришин Б.М.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессо

Залетова Н.А.

кандидат технических наук, доцент Демидочкин В.В.

Ведущая организация - ГОУ ВПО «Московская государственная

академия коммунального хозяйства и строительства»

Защита состоится 3 апреля 2009 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.184.02 в ГОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства» по адресу: 440028, г.Пенза, ул. Г.Титова, 28, ПГУАС, 1 корпус, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "/I" ^¿^¿СкгеХ- 2009 г.

Совет направляет Вам для ознакомления данный автореферат и просит Ваши отзывы и замечания в 2-х экземплярах, заверенные печатью, направлять по адресу: 440028, г. Пенза, ул. Г.Титова, 28, ГОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», диссертационный совет ДМ 212.184.02.

Ученый секретарь диссертационного совета

Общая характеристика работы Актуальность темы. Важным направлением в решении проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов является интенсификация биологической очистки бытовых и промышленных сточных вод в аэротенках, при этом большое значение уделяется вопросам энергосбережения. Одной из задач научных исследований, связанных с проблемой энергосбережения, является использование избыточной энергии потока возвратного активного ила, который перекачивается из вторичного отстойника в аэротенк при помощи рециркуляционных насосов. На существующих станциях биологической очистки стоков поток возвратного активного ила, как правило, подается центробежными насосами в иловую камеру для гашения избыточного напора, а затем при помощи самотечных трубопроводов и лотков распределяется по секциям блока аэротенков. Энергия потока возвратного ила в большинстве случаев достаточна для обеспечения его интенсивного смешения с воздухом в гидродинамических установках различных конструкций, что приводит к весьма значительному увеличению его биохимической активности. Дополнительная обработка возвратного ила физическими методами (в частности, электрическим током) позволяет ещё более интенсифицировать обменные процессы в его клетках, и в конечном итоге, улучшить качество очистки сточных вод в аэротенке. Наибольший эффект использования избыточной энергии потока возвратного активного ила может быть достигнут при использовании вихревых электрогидродинамических установок (ЭГДУ), способных создавать оптимальные условия для смешения потоков иловой суспензии и воздуха в компактном объеме за счет использования цетробежной силы. Существующие в настоящее время конструкции ЭГДУ, снабженные струйными эжекторами для подачи воздуха, имеют ряд недостатков. В частности, для нормальной работы таких установок требуется значительный напор рециркуляционных насосов возвратного ила. Таким образом, разработка энергосберегающих технологий и установок для активации возвратного ила аэротенков является актуальной задачей, связанной с интенсификацией биохимической очистки сточных вод в аэротенках.

Данная диссертационная работа выполнялась в рамках «Программы социально-экономического развития Пензенской области на 2002-2010 г.г.», в кото-

рой важное место отведено совершенствованию экономичности систем водоот-ведения, в частности, биологических очистных сооружений.

Цель работы. Целью диссертации является разработка и исследование энергосберегающей технологии активации возвратного ила аэротенков с использованием новых эффективных конструкций вихревых электрогидродинамических установок для интенсификации биологической очистки сточных вод.

Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

- теоретическое исследование и анализ процессов регенерации активного ила и биологической очистки сточных вод в аэротенках-вытеснителях;

- разработка новой конструкции электрогидродинамической установки (ЭГДУ), обеспечивающей низкие эксплуатационные затраты процесса активации возвратного ила;

- экспериментальные исследования влияния конструктивных и технологических характеристик ЭГДУ на ферментативную активность иловой смеси, кинетику окисления примесей сточных вод в аэротенках-вытеснителях и седи-ментационные свойства активного ила;

- разработка и промышленное внедрение технологии активации возвратного ила с использованием новой конструкции ЭГДУ;

- разработка рекомендаций к проектированию и расчету вихревых электрогидродинамических установок для обработки возвратного активного ила аэротенков.

Научная новизна работы состоит:

- в разработке нового энергосберегающего способа повышения биохимической активности возвратного ила, включающего создание высокотурбулентного вращательно-поступательного движения потока иловой суспензии в стволе ЭГДУ и его перемешивание с воздухом при одновременном наложении на иловоздушную смесь поля постоянного электрического тока с высокой плотностью на катоде;

- в разработке новой конструкции ЭГДУ, обеспечивающей высокие мас-сообменные характеристики иловоздушной смеси и эффективную активацию возвратного ила;

- в определении влияния степени кислородонасыщения иловоздушной смеси, а также конструктивных и технологических характеристик ЭГДУ на процесс активации возвратного ила и последующей биологической очистки стоков п аэротенке;

- в получении аналитических зависимостей, адекватно описывающих кинетику процесса биологической очистки сточных вод при их контакте с активированным илом в аэротенке.

Практическая значимость работы:

- предложена и апробирована в промышленных условиях новая энергосберегающая технология активации возвратного ила с использованием обработки иловоздушной смеси и электрическим полем в ЭГДУ, позволяющая интенсифицировать процесс биохимической очистки стоков в аэротенке-вытеснителе;

- разработаны рекомендации к проектированию и расчету аппаратурного оформления предложенной технологической схемы.

Практическая реализация.

Технология интенсификации работы аэротенков-вытеснителей за счет обработки возвратного ила в ЭГДУ внедрена на биологических очистных сооружениях г. Заречный Пензенской области производительностью 30 тыс. м3/сут. Годовой экономический эффект от внедрения составил более 340 тыс. рублей в ценах 2008 года.

Апробация работы и публикации.

По материалам диссертации опубликованы 11 работ, в том числе одна работа в журнале, рекомендованном ВАК. Получено положительное решение по заявке на патент № 2007135415/15(038714) от 24.09.2007 г. «Устройство для обработки возвратного активного ила аэротенков». Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 8 региональных, всероссийских и международных конференциях в г.г. Пензе, Волгограде и Тюмени и 2006 - 2008 г.г.

Достоверность полученные результатов оценена с помощью современных математических методов обработки экспериментов. При постановке экспериментов использованы общепринятые методики, оборудование и приборы.

Экспериментальные данные, полученные на моделях, соответствуют результатам, полученным на промышленных установках.

На защиту выносятся:

- теоретическое обоснование применения новой конструкции электрогидродинамической установки (ЭГДУ) для обработки потока возвратного ила, обеспечивающей интенсификацию работы аэротенка при низких эксплуатационных затратах;

- результаты экспериментальных исследований влияния конструктивных и технологических характеристик ЭГДУ на окислительные и седиментационные свойства активного ила;

- математическая модель процесса биологической очистки сточных вод с использованием ила, активированного в ЭГДУ новой конструкции;

- разработка и апробация новой технологии активации возвратного ила для аэротенков-вытеснителей, работающих на станциях биологичесхой очистки городских сточных вод;

- рекомендации к проектированию и расчету аппаратурного оформления предложенной технологической схемы.

Структу ра и обт.ем работы. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста, включает 3 таблицы, 45 рисунков, и состоит из введения, пяти глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы из 82 наименований и одного приложения.

Содержание работы Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, дана ее общая характеристика: научная новизна, практическая значимость, данные о внедрении, полученном экономическом эффекте и апробации результатов работы.

В первой главе приведен аналитический обзор методов интенсификации работы аэротенков, работающих в составе сооружений биологической очистки городских сточных вод.

Показано, что определяющее воздействие на кинетику биологического окисления сточных вод в аэротенках оказывают состав, свойства активного ила,

условия обеспечения его углеродным питанием и кислородом, а также интенсивность массообмена в системе «пузырек воздуха - иловая смесь».

Обработка активного ила электрическим током с малыми удельными энергозатратами позволяет существенно увеличить дегидрогеназную активность микроорганизмов и улучшить условия протекания процесса биологической очистки стоков в аэротенке.

Одним из наиболее актуальных решений проблемы интенсификации биологической очистки сточных вод в аэротенках является обработка возвратного активного ила в электрогидродинамических установках (ЭГДУ), где можно обеспечить условие для быстрого насыщения иловой жидкости кислородом воздуха с одновременной активацией микроорганизмов электричесхим током при минимальных эксплуатационных затратах.

Недостатком существующих двухпоточных конструкций ЭГДУ является весьма низкая интенсивность перемешивания пузырьков воздуха с активным илом вследствие наличия невысоких скоростей движения потоков, выходящих из верхней и нижней входных камер устройства (не более 1,5 м/с) и отсутствия дополнительных приспособлений, обеспечивающих высокий уровень массообмена кислорода при малом времени пребывания иловоздушной смеси в стволе ЭГДУ. Струйный эжектор, установленный перед ЭГДУ, требует для своей нормальной работы весьма высоких значений входного давления (ры> 2,5-105 Па), что на целом ряде очистных сооружений бывает трудно осуществимо, так как насосы подачи рециркуляционного ила обычно имеют небольшой напор. Кроме того, весьма значительные площади катодных и анодных участков ствола двух-поточного ЭГДУ предопределяют невысокие плотности тока (! < 8 А/и2) при электрообработке возвратного ила, что уменьшает эффект электроакшвации гетеротрофных и автотрофных микроорганизмов.

На основании проведенного анализа делается вывод о том, что целесообразным является нахождение новых конструктивных решений и технологических режимов работы электрогидродинамических установок, обеспечивающих увеличение степени электроактивации возвратного ила и насыщения его кислородом воздуха по сравнению с ранее разработанными промышленными аппаратами.

В данной главе также сформулированы цель и задачи исследований, решаемые в диссертационной работе.

Вторая глава посвящена теоретическому анализу и обоснованию выбора предлагаемых технологических решений по обработке возвратного ила аэро-тенков-вытеснителей.

Показано, что применение элеюрогндродинамических установок для обработки возвратного ила позволяет осуществить его частичную регенерзцию за счет вывода из хлопка ила в жидкую фазу продуктов анаэробного разложения высокомолекулярных соединений при условии интенсивного перемешивании иловой смеси с повышенным содержанием кислорода, а также увеличить активность микроорганизмов ила за счет повышения проницаемости клеточных мембран в электрическом поле.

С целью устранения технических недостатков двухпоточных аппаратов, не обеспечивающих требуемого градиента скорости перемешивания иловоз-душной смеси была поставлена задача разработки новой конструкции ЭГДУ, отвечающей следующим требованиям:

1) обеспечение подачи в поток возвратного активного ила максимально возможного количества кислорода воздуха без ухудшения условий работы центробежного рециркуляционного насоса;

2) создание режима интенсивного перемешивания потока иловой смеси с воздухом для обеспечения высоких масссобменных характеристик системы «пузырек воздуха - жидкость - бактериальная клетка ила»;

3) осуществление активации клеток ила электрическим током с помощью эффективно действующей и удобной в эксплуатации электродной системы.

Исходя из вышеуказанных конструктивных требований предложена од-копоточная установка, корпус которой функционально разделен на две части или зоны (рис. 1) - организации вращательного движения иловой жидкости и подачи сжатого воздуха (верхняя зона между сечениями 1-1 и 2-2) и зоны смешения иловой жидкости с воздухом, где устанавливается центральный опорный стержень с дисками для турбулизации потока (нижняя часть ЭГДУ между сечениями 2-2 и 3-3). Элекгрообработка иловой смеси производится на границе

верхней и нижней зон, где начинается процесс интенсивного перемешивания двух фаз. Для обеспечения подачи более компактной струи на центральные диски нижней части аппарата на границе раздела двух зон устраивается разделительная диафрагма. Устройство в верхней части ЭГДУ центрального стержневого элестрода позволяет увеличить плотность тока при электрообработке иловоздушной смеси, а также существенно упростить конструкцию и облегчить эксплуатацию установки.

3

/

Ьсвл.

1

с-

Ь)

у

г

План 5 сечении 0-0

"V

Рис. 1 Расчетная схема для определения гидродинамических характеристик однопоточного аппарата обработки возвратного ила 1- подающий трубопровод; 2- входная камера; 3- ствол; 4- разделительная диафрагма; 5 - опорный стержень; 6 -- внутренние диски; 7 - патрубок подачи сжатого воздуха; 8 - центральный электрод

Расчетным путем получены конструктивные и технологические параметры работы однопоточной установки, обеспечивающие максимальное использование энергии рециркуляционного насоса для создания высокотурбулеитного перемешивания иловоздушной смеси в стволе ЭГДУ. Обоснованы и выведены гидродинамические условия для обеспечения подачи требуемого расхода воздуха во входную камеру аппарата и предотвращения подпора иловой смеси на входе в ЭГДУ при заданных характеристиках О-Н насосов подачи возвратного ила.

Условие для обеспечения подачи требуемого расхода воздуха в ЭГДУ записывается в виде

р*-р-г<р,-р\)+0.5р(т-о + ис<) >рргы, (1)

где рг -давление воздуха в штатной системе аэрации, а-ротенка, Па; р^., - расчетный перепад давления, при котором обеспечивается подача в ЭГДУ сжатого воздуха с расходом не меньшим заданного (£?„); р\ и рг - давление в потоке иловой жидкости для сечений 1 -1 и 2-2 Па, (см. рис. 1);и„и«ок- соответственно скорость потока во входном трубопроводе и окружная скорость вращения потока в сжатом сечении за диафрагмой, м/с; р - плотность жидкости, кг/м3;

(2)

гй и п - радиусы входной трубы и диафрагмы, м; £=0,64; с„и ^ - коэффициенты сопротивления при повороте потока в камере и входе в диафрагму, а также в самой диафрагме.

Условие для обеспечения нормальной работы нижней зоны ствола ЭГДУ в режиме смешения (без подпора) имеет вид

ДрГ£,=рс-1,78- п,-К,^<р2+( Епул +Е.УЯ) -рс, (3)

где Ар/™ - расчетные потери давления на перемешивание, Па; р=- плотность иловоздушной смеси, кг/м3; рс — плотность иловоздушной смеси, кг/м}; п» - количество вставок (внутренних дисков); Я, - коэффициент стеснения площади поперечного с чения ствола; Ощ, - продольная скорость движения иловой смеси в стволе ЭГДУ, м/с; £„ ул и Е^ул - соответственно удельные потенциальная и кинетическая энергии потока в сечении 2-2, м2/с2.

где и 5С- площади поперечных сечений вставки и ствола, м2.

(5)

где § -ускорение свободного падения, м/с2; высота ствола ЭГДУ, м2.

Для оценки интенсивности массообмена использована величина градиента скорости, представленная в виде

а также критерий (число) Кэмпа 01, где I - время смешения иловоздушной смеси в стволе ЭГДУ; <;ЕХ - коэффициент местных сопротивлений; ус - кинематическая вязкость иловоздушной смеси, м2/с.

Таким образом, задавая расходные и реологические характеристики иловой жидкости и воздуха, а также конструктивные параметры ствола ЭГДУ, оцениваются энергетические затраты на смешение и создание турбулентных вихрей требуемого масштаба, обеспечивающего эффективный массообмен хлопьев активного илз и пузырьков воздуха.

В третьей главе приведены данные лабораторных исследований процессов биологической очистки сточных вод с использованием активированного в ЭГДУ возвратного ила.

Лабораторные исследования по активации возвратного ила и ее влияния на процесс биологической очистки проводились на лабораторной установке, смонтированной на территории канализационных очистных сооружений г.3аречный Пензенской области. Лабораторная установка включала в себя опытный и контрольный азротенки периодического действия емкостью по 0,1 м3 каждый. Аэротенки были снабжены системой пневматической мелкопузырчатой аэрации.

Возвратный активный ил из напорного трубопровода подавался в контрольный аэротенк, а также через лабораторное ЭГДУ - в опытный аэротеик. Подача сжатого воздуха в ЭГДУ осуществлялась мембранным компрессором.

(6)

Лабораторное электрогидродииамическое устройство (ЭГДУ) имело камеру входа 0У=70 мм и ствол с1у=20 мм. На крышке входной камеры устанавливался диэлектрический патрубок подачи сжатого воздуха, внутри которого с необходимым зазором для прохождения воздуха был расположен тонкий стержневой центральный электрод диаметром 2 мм и длиной 20 мм. В ряде экспериментов стержневой электрод заменялся на игольчатый того же диаметра и длины. Нижняя коническая (игольчатая) часть этого электрода имела длину 8 мм. Ствол ЭГДУ состоял из участков труб, последовательно соединенных между собой резьбовыми муфтами для обеспечения возможности изменения длины ствола. Внутри каждого из трубчатых участков ствола с целью интенсификации процесса перемешивания иловой смеси устанавливались поперечные перегородки, представляющие собой сегменты круга. К центральному электроду и корпусу ЭГДУ подводился электрический потенциал от выпрямительного устройства.

Программа первого этапа лабораторных исследований технологии активации возвратного ила предусматривала смешение иловой смеси с воздухом в стволе ЭГДУ без воздействия электрического тока и определение степени влияния интенсивности перемешивания на окислительную способность ила.

В процессе экспериментов величина Б изменялась в пределах от 3.4-103 до 8,5-103 '/с, а критерий Кэмпа - от 2,1-103 до б,5-Ю3. Газонасыщение иловой смеси составляло от 10 до 15 %.

Программа второго этапа лабораторных исследований технологии активации возвратного ила предусматривала смешение иловой смеси с воздухом в стволе ЭГДУ с одновременным воздействием постоянного тока на иловоздуш-ную смесь. Для сравнения исследовался процесс биологической очистки сточных вод с необработанным возвратным илом. Кроме того, в обоих аэротенках были проведены лабораторные эксперименты по оценке влияния регенерации ила на процессы биологического окисления примесей. При осуществлении первого и второго этапов исследований определялись следующие показатели исходных и очищенных сточных вод: ХПК, БПК5, азот аммонийный, нитриты, нитраты, фосфаты.

Данные лабораторных исследований показали, что с увеличением интен-

сивности смешения возвратного ила с воздухом в ЭГДУ при числах Кэмпа до 6,5-103 и удельного расхода электричества при электроактивации смеси до 2,510"3 А-ч/м3 эффективность биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод непрерывно повышалась (по БПК5 с 74,4% до 92,5%, по ХПК с 57% до 85,4%, по ионам Ш; с 66,7% до 85,8%, по фосфатам с 62% до 91,1%).

Наиболее значимое снижение ХПК и БПК5 в очищенной воде после пятичасовой аэрации с активированным з ЭГДУ возвратным илом наблюдалось при числах Кэмпа от 3,7-103 до 5,0-Ю3 с одновременной электрообработкой иловоз-душной смеси при удельных затратах электричества от 1,2-Ю'3 до 2.5-10'3 А-ч/м3 и катодной поляризации центрального стержневого электрода ЭГДУ. Плотность тока на катоде составляла при этом от 24 до 48 А/м2. Использование центрального игольчатого электрода в ЭГДУ не приводило к увеличению окислительной способности обработанного ила.

Графики изменения БПК5 предварительно осветленных сточных вод в процессе биологической очистки в контрольном и опытных аэротенках при различных режимах обработки иловоздушной смеси в ЭГДУ показаны на рис. 2. а)

БПК5,»

БПКз,*л

1

1

\

, г

\\\

: к,

V л ,3 " ---------

У

То

Рис. 2 Графики изменения БПК; предварительно осветленных сточных вод я процессе биологической очистки в опытном аэрогенке при электрообработке иловоздушной смеси в ЭГДУ с центральным стержневым катодом при и=24В, Ауя=2,5-10"3 А-ч/м3; ¡=48 А/м2 а) без регенерации ила; б) с регенерацией ила 1- при Ог=2,МО3; 2 - при 01=3,7Ю3;3 - при 0.-5,(НО3; 4 - при 04=6,5-Ю3

Глубокое удаление органических примесей на стадии биологической очистки хозяйственно-бытовых стоков с активированным возвратным илом позволило интенсифицировать процессы нитрификации в аэрационном бассейне. Эффективное удаление аммонийного азота (с 7,2 мг/л до 0,88 мг/л) и фосфатных соединений (с 10 мг/л до 0,7 мг/л) имело место при использовании активного ила, предварительно обработанного в ЭГДУ при С1=5,0-10^ Ауд=1,2-10"3 А-ч/м3 и катодной поляризации центрального стержня. Увеличение значений до 6,5-103 и Ауд до 2,5-Ю"3 А-ч/м3 при обработке возвратного ила в ЭГДУ не приводило к существенному улучшению эффекта снятия ионов НН* и РО," в очищаемой воде.

Диаграммы остаточных концентраций аммонийного азота и фосфатов для биологически очищенных сточных вод в контрольном и опытном азротенках показаны на рис. 3 и 4.

2,0

1,0

¡¡¡¡¡-срегенерацвеиша

| ¡-безрегенерацииши

■ датрояыш азротенх с регенерацжаияг

да' №

Й=2,1-Ш' Й=3,7Й; С1=5,0#' (ЦИ*

Рис. 3 Диаграммы остаточных концентраций Рис. 4 Диаграммы остаточных концентра-аммонийного азота для биологически очи- ций фосфатов для биолог ически очищен-щенных сточных зод (Т,=5ч) с использовали- ных сточных вод (Та=5ч) с использованием ем обработанного в ЭГДУ возвратного ила обработанного в ЭГДУ возвратного яла при ОН2,1^6,5) Ю3, и=12В и АуД-'1,2-10"3 при №=(2,1+6,5) 10\ и-12В и Ауд-1,2-10"3 А-ч/м3; ¡=24 А/м2 Ач/м3; ¡=24 А/м3

На основе экспериментальных данных доказано, что регенерация возвратного активного ила при вышеуказанных параметрах его обработки в ЭГДУ приводит к незначительному улучшению эффективности снятия органических загрязнений (БПК5) в процессе биологической очистки сточных вод, поэтому

решение о возможности использования регенераторов в аэротенках должно приниматься, исходя из конкретных производственных условий.

Обработка опытных данных позволила получить следующие математические зависимости для определения БПК5 сточных вод, очищенных в аэротенке с использованием активированного возвратного ила.

где £,„ и I, - соответственно БПК5 смеси сточных вод с активным илом в начальный момент биологической очистки (мг/л) и через некоторый промежуток времени длительностью Т часов; Коа ~ константа скорости биохимического окисления органических загрязнений активированной в ЭГДУ иловой смесью, ч'1.

Обработка опытных данных позволила получить следующую математическую зависимость для константы скорости биохимического окисления

Ка^К0-В-С€-Ау,^ (8)

где ^ - критерий Кэмпа, в^З,?-^, 1)-103; Аул - удельный расход электричества при обработке иловоздушной смеси в ЭГДУ, Ауа=(1,2-2,5)-10"3 А-ч/м5; 3, К0 -коэффициенты, 5=2,4-10°, К0~0,9; п, ш - показатели степени: п=1,0, ш=0,2.

В четвертой главе представлены результаты лабораторных исследований седиментационных характеристик активного ила контрольного и опытного аэ-ротенков.

Эксперименты проводились на опытном цилиндре-отстойнике, установленном в лаборатории КОС г. Заречный Пензенской области. Цилиндр-отстойник имел высоту 800 мм и диаметр 80 мм. В нижней части лабораторного отстойника имелось коническое днище, имеющее объем 170 мл. Общий объем цилиндра-отстойника составлял 4 литра. В экспериментах по определению илового индекса и концентрации взвешенных веществ в осветленной воде иловая смесь из опытного или контрольного аэротенков заливалась в цилиндр-отстойник и отстаивалась в течение заданного времени.

Целью экспериментов являлось подтверждение теоретических предпосылок о влиянии предварительной обработки возвратного ила в ЭГДУ, а также дозы активного ила на величину илового индекса и концентрацию взвешенных

веществ в биологически очищенной сточной воде после вторичного отстаивания.

Анализ экспериментальных данных позволил сделать вывод о том, что предварительная обработка активного ила в ЭГДУ дает возможность осуществлять биологическую очистку сточных вод в аэротенке с повышенными (до 3,5 г/л) дозами ила, сохраняя стабильные значения илового индекса (менее 150 мл/г) при вторичном отстаивании иловой смеси.

При одинаковых дозах активного ила в лабораторных аэротенках концентрация взвешенных веществ в осветленной воде, полученной в результате отстаивания иловой смеси, прошедшей биологическую очистку в опытном аэротенке, была в среднем на 5-6 мг/л ниже, чем концентрации взвешенных веществ в осветленной воде, полученной после отстаивания иловой смеси, выходящей из контрольного аэротенка.

Пятая глава посвящена производственным испытаниям технологий обработки возвратного ила аэротенков с использованием ЭГДУ различных конструкций.

Сравнительные производственные испытания ЭГДУ различных конструкций были проведены на канализационных очистных сооружениях (КОС) г. Заречный Пензенской области производительностью 30 тыс. м3 в сутки. В состав очистных сооружений входил блок, состоящий из четырех секций трехкори-дорных аэротенков, оснащенных мелкопузырчатыми системами аэрации. На двух секциях аэротенков были установлены новые ЭГДУ однопоточной конструкции (см. рис. 5, б), на двух остальных - ЭГДУ старой двухпоточной конструкции (см. рис. 5, а), введенные в эксплуатацию с 2001 г.. Подача возвратного ила на все группы ЭГДУ производилась через общий магистральный трубопровод двумя параллельно работающими центробежными насосами марки СМ 200150-400 (п=960 об/мин) с напором до 18 м и общим расходом до 440 м3/ч. Вследствие больших потерь напора в эжекторах двухпоточных ЭГДУ для двух секций аэротенков, где были установлены ЭГДУ старой конструкции, более 50% от общего расхода возвратного ила поступало в распределительную чашу (рис. 5, а), а затем самотеком в первые коридоры данных аэротенков.

а)

5)

активный <м

Рис. 5 Схемы обработки возвратного ила аэротенков: а) с ЭГДУ старой конструкции; б) с ЭГДУ новой конструкции 1-аэротенк; 2-вторичный отстойник; 3-илоиый резервуар; 4-рециркулщиониый пасос; 5 - эжектор; 6 - ЭГДУ; 7-источник постоянного тока 8 - распределительная чаша

На центральный стержневой катод (1=120 мм, ё=9 мм) и корпус ЭГДУ по давалось напряжение 24 В от источника постоянного тока. Перемешивание по тока возвратного ила с воздухом в стволе ЭГДУ осуществлялось при числ Кэмпа С1=3,2-103. Подача воздуха с расходом 12 м3/ч (11 % от расхода возврат ного ила) осуществлялось из распределительного коллектора штатной системы аэрации аэротенков. Удельный расход электричества при обработке возвратного ила в ЭГДУ составил (1,5-1,8)10"э Ач/м3, плотность катодного тока была равна 50 А/м2

В течение первых трех месяцев испытаний все блоки аэротенков работали в режиме активации возвратного ила с 33 %-ной регенерацией (1 коридор - регенератор, 2 коридор - аэротенки) и в течение последующих трех месяцев - в режиме без регенерации (все 3 коридора - аэротенки).

Результаты сравнительных производственных испытаний ЭГДУ старой и новой конструкций по основным показателям работы аэротенков приведены в табл. 1.

Таблица I

Результаты производственных испытаний технологии обработки возвратного ила аэротенков с использованием ЭГДУ

Показатели Концентрация в сточных водах, поступающих на очистные сооружения, мг/л Концентрация в сточных водах на выходе с очистных сооружений, мг/л

При обработке возвратного ила в ЭГДУ двухлоточ-ной конструкции При обработке возвратного ила в ЭГДУ однопо-точной конструкции

Без регенерации С регенерацией 33 % Без регенерации С регенерацией 33%

1 2 3 4 5 6

Взвешенные вещества 78-112 16-20 14-18 12-15 12-15

ХПК 150-280 39-43 35-38 22-24 20-22

БПКполи 110-200 19-22 14-18 8-9,6 7-8

ЫН4+ 18-30 3,7-4,0 3,4-3,6 1,6-1,8 1,2-1,5

Шг" 0-0,02 0,7-0,9 0,6-0,8 0,22-0,27 0,15-0,2

N03' 0 4,2-4,7 6,4-6,7 7,2-7,8 8,0-8,4

РО/1 2,2-3,1 2,2-2,5 2,0-2,2 1,4-1,6

Иловый индекс, см3/г 150-170 150-170 130-140 130-140

Анализ экспериментальных данных позволил сделать следующие выводы:

- получено удовлетворительное соответствие результатов производственных и лабораторных испытаний по биологической очистке сточных вод в аэротенках с использованием ЭГДУ новой конструкции;

- при использовании 33 %-ной регенерации эффективность очистки стоков по основным показателям была в среднем на 10-15 % выше без использования приема регенерации в секциях аэротенков;

- внедрение однопоточных ЭГДУ на аэротенках КОС г. Заречный позволило значительно улучшить качество очистки сточных вод по органическим примесям, аммонийному азоту и фосфатам, а также снизить иловый индекс на 15-20% по сравнению с аэротенхами, где были установлены ЭГДУ старой конструкции.

- при работе ЭГДУ новой конструкции требуемый напор рециркуляционного насоса снизился с 26 до 18 м по сравнению с использованием двухпоточных ЭГДУ, что дало ежесуточную экономию электроэнергии в количестве 150 кВтч.

Внедрение новой технологии обработки возвратного ила на аэротенках КОС г. Заречный Пензенской области позволило за счет сокращения сброса загрязняющих веществ в водоем достичь годового экономического эффекта на сумму более 340 тыс. руб.

В данной главе приведены также методики расчета устройств, входящих в предложенную технологическую схему активации возвратного ила аэротенков с использованием однопоточных ЭГДУ.

Основпые выводы

1. На основе проведенного анализа показано, что обработка смеси возвратного активного ила с воздухом постоянным электрическим током при низких удельных энергозатратах в условиях интенсивного массообмена позволяет осуществлять частичную регенерацию ила, существенно увеличить окислительную способность микроорганизмов и соответственно интенсифицировать процессы биологической очистки стоков в аэротенке.

2. Предложен новый способ активации возвратного ила аэротенка в одно-поточном элекгрогндродинамичесяом устройстве (ЭГДУ), конструкция которого позволяет наиболее полно использовать энергию рециркуляционного илового нассса для создания в корпусе ЭГДУ режима высокотурбулентного перемешивания иловой жидкости с воздухом, поступающим из штатной системы аэрации в сочетании с эффективной электрообработкой возвратного ила за счет использования центрального стержневого катода.

Расчетным путем иолучены конструктивные и технологические параметры ЭГДУ, обеспечивающие необходимые гидродинамические условия его устойчивой работы при заданных характеристиках О-Н рециркуляционного илового насоса и фактическом (располагаемом) давлении воздуха в штатной системе аэрации аэротенка.

3. Изучено влияние интенсивности смешения возвратного ила с воздухом в корпусе ЭГДУ на эффективность последующей биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод в опытном аэротенке. Установлено, что наиболее значимое снижение ХПК и БПК5 в очищенном стоке после биологической очистки с предварительно активированным в ЭГДУ возвратным илом наблюдается при числах Кэмпа от З,0103 до 5,0-Ю3, удельных затратах электричества от 1,2-103 до 2,5-10"3А-чУм'' и катодной поляризации центрального стержневого электрода ЭГДУ с плотностью тока до 50 А/м1. Получены математические зависимости, адекватно описывающие кинетику снижения БПК5 хозяйственно-бытовых сточных вод в процессе биологической очистки с обработанным в ЭГДУ возвратным илом.

4. Доказано, что глубокое удаление органических примесей в аэротенхе с использованием активированного возвратного ила позволяет интенсифицировал. процессы нитрификации и дефосфатации очищаемых стоков. Наиболее интенсивно удаление аммонийного азота и фосфатов осуществляется при очистке стоков с активированным илом, предварительно обработанном в ЭГДУ с центральным стержневым катодом при числах Кэмпа до 5,0-103 и удельных затратах электроэнергии порядка 1Д-10"3 А-ч/м3.

5. Предварительная обработка возвратного ила в однопоточном ЭГДУ с центральным катодом позволяет сохранять стабильные значения илового ин-

декса (менее 150 мл/г) при увеличении дозы ила с 2 до 3,5 г/л в процессе биологической очистки сточных вод в азротенке, обеспечивая при этом высокую эффективность удаления взвешенных веществ в процессе вторичного отстаивания биологически очищенной сточной воды.

6. Технология обработки возвратного активного ила с использованием однопоточных ЭГДУ внедрена на КОС г. Заречный Пензенской области производительностью 30 тыс. м3/сут. В результате промышленного внедрения предложенной технологии концентрация загрязняющих веществ снизилась по взвешенным веществам в 1,15 -1,2 раза, ХПК в 1,25-3 раза, БПКпшш в 1,4-1,5 раза, азоту аммонийному з 1,6-1,8 раза, нитритам в 1,8-2 раза, фосфатам в 1,5-1,6 раза; иловый индекс уменьшился со 150-170 мл/г до 130-140 мл/г. Годовой экономический эффект от внедрения новой технологии составил более 340 ть:с. руб. (в ценах 2008 г.).

7. Разработаны методические рекомендации по расчету устройств, входящих в предлагаемую схему обработки возвратного активного ила аэротенка.

Основные положения н результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях;

1. Ишев, C.B. Отрицательное воздействие тяжелых металлов на процесс биохимической очистки сточных вод / Н.И.Ишева, Л.А.Грунюшкина, C.B. Ишев, Ю.С. Питерскова, К.В. Чуманов // Водохозяйственный комплекс России: Состояние, проблемы, перспективы: сб. материалов III Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: МНИЦ ПГСХА, 2005. - С. 61-63.

2. Ишев, C.B. Повышение эффективности работы аэротенков с использованием электрогидродинамических устройств / Б.МХришин, С.Ю. Аццреев, С.Н. Хазов, C.B. Ишев II Экология и безопасность жизнедеятельности: сб. материалов VI Международной научно-практической конференции. - Пенза: МНИЦ, 2006.-С. 83-85

3. Ишев, C.B. Активация потока возвратного ила аэротенков в электрическом поле / Б.М.Г'ришин, C.B. Ишев, С.Н.Хазов, Е.А. Савицкий // Актуальные проблемы современного строительства: тезисы докладов Международной научно-технической конференции. - Пенза: ПТУ АС, 2007. - С. 100-102.

4. Ишев, C.B. Оценка работы электрогидродинамического устройства как смесителя при обработке возвратного активного ила / Б.М. Гришин, С.Ю. Андреев, М.В. Бикунова, С.Н. Хазов, C.B. Ишев // Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах: Сб. статей Vin Международной научно-практической конференции. - Пенза: ПТУ АС, АОНН «Приволжский дом знаний», 2007. - С. 209-211.

5. Ишев, C.B. Совершенствование конструкций электрогкдродинами-ческих устройств, используемых для обработки возвратного активного ила аэротенков / Б.М. Гришин, С.Ю. Андреев, М.В. Бикунова, C.B. Ишев // Известия вузов. Строительство. - 2008. -№8. - С. 50-55.

6. Ишев, C.B. Экспериментальные исследования по влиянию электрообработки на ферментативную активность возвратного ила аэротенков / С.Ю. Андреев, Б.М.Гришин, С.Н. Хазов, C.B. Ишев И Водохозяйственный комплекс России: состояние, проблемы, перспективы: Сб. статей V Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: M НИЦ ПГСХА, 2007. - С. 30-31.

7. Ишев, C.B. Оценка эффективности работы новых конструкций гидродинамических устройств в различных схемах очистки сточных вод / Б.М.Гришин, С.Ю. Андреев, C.B. Максимова, Л.Б. Гришин, C.B. Ишев // Вода: проблемы и решения: Сб. докладов Всероссийской научно-технической конференции. -Тюмень: Тюменский государственный архитектурно-строительный университет, 2007.-С. 76-80.

8. Ишев, C.B. Новые технологии интенсификации работы городских канализационных очистных сооружений / Б.М. Гришин, С.Ю. Андреев, М.В. Бикунова, Е.А. Савицкий, C.B. Ишев // Региональная архитектура и строительство»,- Пенза: ПГУАС, 2007. - №2 (3). - С. 52-59.

9. Ишев, C.B. Лабораторные исследования влияния режимов электрообработки возвратного активного ила на глубину биологической очистки стоков методом аэрации / C.B. Ишев // Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах: Сб. статей VIII Международной научно-практической конференции. - Пенза: ПГУАС, АОНН «Приволжский дом знаний», 2008. - С. 139-140.

10. Ишев, C.B. Влияние режимов электрообработки возвратного активного ила на глубину биологической очистки стоков методом аэрации / C.B. Ишев // Тезисы докладов 60-й юбилейной республиканской научной конференции/ Казанский ГАСУ - Казань: Казанский государственный архитектурно-строительный университет, 2008. - С. 161.

11. Ишев, C.B. Исследование новой технологии электроактивацин возвратного активного ила аэротенков с использованием соосных электролизеров / Б.М. Гришин, С.Ю. Андреев, М.В. Бикунова, C.B. Ишев // Вода. Проблемы и решения: Сб. докладов региональной научно-технической конференции/ Тюменский ГАСУ - Тюмень: ТюмГАСУ, 2008. - С. 82-89.

♦Примечание. Жирным шрифтом выделены работы в журналах, рекомендованных ВАК.

Разработка технологии активации возвратного ила аэротенков с использованием элсктрогидродинамических установок

Ишев Станислав Валерьевич

05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат

Подписано к печати Формат 60x84 1/16

Бумага офсетная №2. Печать офсетная. Объем 1 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 76 Бесплатно.

Издательство Пензенского государственного университета архитектуры и строительства. Отпечатано в цехе оперативной полиграфии ПГУАС 440028, г. Пенза, ул. Г. Титова, 28.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ РАБОТЫ АЭРОТЕНКОВ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ.

1.1 Состав и свойства активного ила.

1.2 Анализ влияния физико-химических и гидродинамических факторов на показатели работы аэротенков.

1.2.1 Физико-химические методы интенсификации биологической очистки сточных вод.

1.2.2 Повышение эффективности биологической очистки сточных вод за счет использования устройств, обеспечивающих высокую турбулизацию иловой смеси.

Выводы.

Цель и задачи исследований.

2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРЫ ПРЕДЛАГАЕМЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКЕ ВОЗВРАТНОГО ИЛА АЭРОТЕНКОВ.

2.1 Регенерация активного ила и условия, определяющие необходимость ее осуществления.

2.2 Кинетика ферментативных реакций биологического окисления загрязнений активным илом. Влияние начальных условий на процесс биологической очистки.

2.3 Теоретическое обоснование конструкции электрогидродинамической установки для обработки возвратного ила аэротенка-вытеснителя.

2.3.1 Гидравлический расчет установки.

2.3.2 Электрообработка активного ила.

Выводы.

3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В АЭРОТЕНКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АКТИВИРОВАННОГО ВОЗВРАТНОГО ИЛА.

3.1. Объект исследований, программа и методика проведения лабораторных исследований.

3.1.1 Объект исследований.

3.1.2 Описание установки для проведения лабораторных исследований.

3.1.3 Программа и методика проведения лабораторных исследований.

3.1.4 Методика проведения химических анализов.

3.2 Результаты экспериментальных исследований режимов обработки возвратного ила в лабораторном ЭГДУ на кинетику процессов биологической очистки сточных вод.

3.3 Оценка достоверности полученных экспериментальных данных. Разработка математической модели процессов окисления органических примесей с использованием активированного возвратного ила.

Выводы.

4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СЕДИМЕНТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АКТИВНОГО ИЛА ОПЫТНОГО И КОНТРОЛЬНОГО АЭРОТЕНКОВ.

4.1 Объект исследований, программа и методика лабораторных испытаний.

4.1.1 Объект исследований.

4.1.2 Описание установки для проведения лабораторных исследований.

4.1.3 Программа и методика лабораторных исследований.

4.1.4 Методика проведения химических анализов.

4.2 Результаты экспериментальных исследований седиментационных характеристик иловой смеси.

Выводы.

Решение проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов неразрывно связано с проведением комплекса мероприятий по предотвращению загрязнений поверхностных и подземных водоисточников бытовыми и производственными сточными водами. При этом весьма важное значение имеет совершенствование очистных сооружений канализационных систем, в составе которых основная роль по стоимости и значению отведена сооружениям биологической очистки. Снижение эксплуатационных и капитальных затрат при одновременном улучшении качества очистки именно по этим сооружениям даёт высокий эколого-экономический эффект.

Важным направлением, научно-технического прогресса является интенсификация биологической очистки бытовых и промышленных сточных вод в аэротенках с использованием различных физико-химических методов, а также за счет усовершенствования конструкций самих аэрационных сооружений и вспомогательного оборудования. Большое значение при этом имеет энергосбережение при очистке сточных вод в аэротенках. Одним из направлений научных исследований по проблемам энергосбережения является использование избыточной энергии,потока возвратного активного ила, который перекачивается из вторичного отстойника в аэротенк при помощи рециркуляционных насосов. На существующих станциях биологической очистки стоков поток возвратного активного ила, как правило, подается центробежными насосами в иловую камеру для гашения избыточного напора, а затем при помощи самотечных трубопроводов и лотков распределяется по секциям блока аэротенков.' Энергия потока возвратного ила в большинстве случаев достаточна для обеспечения его интенсивного смешения с воздухом в гидродинамических установках различных конструкций, что приводит к весьма значительному увеличению его биохимической активности.^ Дополнительная обработка возвратного ила физическими методами (в частности, электрическим током) позволяет ещё более интенсифицировать обменные процессы в его клетках, и в конечном итоге, улучшить качество очистки сточных вод в аэро-тенке. Наибольший эффект использования избыточной энергии потока возвратного активного ила может быть достигнут при использовании вихревых электрогидродинамических установок (ЭГДУ), способных создать оптимальные условия для смешения потоков иловой суспензии и воздуха в компактном объеме за счет использования центробежной силы. Существующие в настоящее время конструкции ЭГДУ, снабженные струйными эжекторами для подачи воздуха имеют ряд недостатков. В частности, для нормальной работы таких установок требуется значительный напор рециркуляционных насосов возвратного ила, таким образом, разработка энергосберегающих технологий и установок для активации возвратного ила аэротенков является актуальной задачей, связанной с интенсификацией биохимической очистки сточных вод в аэротенках.

Целью диссертации является разработка и исследование энергосберегающей технологии активации возвратного ила аэротенков с использованием новых эффективных конструкций вихревых электрогидродинамических установок для интенсификации процессов биологической очистки сточных вод .

Научная новизна диссертации состоит:

- в разработке нового энергосберегающего способа повышения биохимической активности возвратного ила, включающего создание высокотурбулентного вращательно-поступательного движения потока иловой суспензии* в стволе ЭГДУ-и его перемешивание с воздухом при одновременном наложении на иловоздушную смесь поля постоянного электрического тока с высокой плотностью на катоде;

- в разработке новой конструкции ЭГДУ, обеспечивающей высокие массообменные характеристики иловоздушной смеси и эффективную активацию возвратного ила;

- в определении влияния степени кислородонасыщения иловоздушной ' смеси, а также конструктивных и технологических характеристик ЭГДУ на процесс активации возвратного ила и последующей биологической очистки стоков в аэротенке;

- в получении аналитических зависимостей, адекватно описывающих кинетику процесса биологической очистки сточных вод при их контакте с активированным илом в аэротенке.

Практическая значимость работы:

- предложена и апробирована в промышленных условиях новая энергосберегающая технология активации возвратного ила с использованием обработки иловоздушной смеси электрическим полем в ЭГДУ, позволяющая интенсифицировать процесс биохимической очистки стоков в аэротенке-вытеснителе;

J I

- разработаны рекомендации к проектированию и расчету аппаратурного оформления предложенной технологической схемы.

Практическая реализация.

Технология интенсификации работы аэротенков-вытеснителей за счет обработки возвратного ила в ЭГДУ внедрена на биологических очистных сооружениях г. Заречный Пензенской области производительностью 30 тыс. м3/сут. Годовой экономический эффект от внедрения составил более 340 тыс. рублей в ценах 2008 года.

Апробация работы и публикации.

По материалам диссертации опубликованы 11 работ, в том числе одна работа в журнале, рекомендованном ВАК. Получено положительное решение по заявке на патент № 2007135415/15(038714) от 24.09.2007 г. «Устройство для-обработки возвратного активного ила аэротенков». Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 8 региональных, всероссийских и международных конференциях в г.г. Пензе, Волгограде и Тюмени в 2006 - 2008 г.г.

выводы

1. На основе проведенного анализа показано, что обработка смеси возвратного активного ила с воздухом постоянным электрическим током при низких удельных энергозатратах в условиях интенсивного массообмена позволяет осуществлять частичную регенерацию ила, существенно увеличить окислительную способность микроорганизмов и соответственно интенсифицировать процессы биологической очистки стоков в аэротенке.

2. Предложен новый способ активации возвратного ила аэротенка в однопоточном электрогидродинамическом устройстве (ЭГДУ), конструкция которого позволяет наиболее полно использовать энергию рециркуляционного илового насоса для создания в корпусе ЭГДУ режима высокотурбулентного перемешивания иловой жидкости с воздухом, поступающим из штатной системы аэрации в сочетании с эффективной электрообработкой возвратного ила за счет использования центрального стержневого катода.

Расчетным путем получены конструктивные и технологические параметры ЭГДУ, обеспечивающие необходимые гидродинамические условия его устойчивой работы при заданных характеристиках Q-H рециркуляционного илового насоса и фактическом (располагаемом) давлении воздуха в штатной системе аэрации аэротенка.

3. Изучено влияние интенсивности смешения возвратного ила с воздухом в корпусе ЭГДУ на эффективность последующей биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод в опытном аэротенке. Установлено, что наиболее значимое снижение ХПК и БПК5 в очищенном стоке после биологической очистки с предварительно активированным в ЭГДУ возвратным

3 3 илом наблюдается при числах Кэмпа от 3,0-10 до 5,0-10 , удельных затратах электричества от 1,2-10" до 2,5-10" А-ч/м и катодной поляризации Л центрального стержневого электрода ЭГДУ с плотностью тока до 50 А/м . Получены математические зависимости, адекватно описывающие кинетику снижения БПК5 хозяйственно-бытовых сточных вод в процессе биологической очистки с обработанным в ЭГДУ возвратным илом.

4. Доказано, что глубокое удаление органических примесей в аэротенке с использованием активированного возвратного ила позволяет интенсифицировать процессы нитрификации и дефосфатации очищаемых стоков. Наиболее интенсивно удаление аммонийного азота и фосфатов осуществляется при очистке стоков с активированным илом, предварительно обработанном в ЭГДУ с центральным стержневым катодом при числах Кэмпа до 5,0-103 и удельных затратах электроэнергии порядка 1,2-10"3 А-ч/м3.

5. Предварительная обработка возвратного ила в однопоточном ЭГДУ с центральным катодом позволяет сохранять стабильные значения илового индекса (менее 150 мл/г) при увеличении дозы ила с 2 до 3,5 г/л в процессе биологической очистки сточных вод в аэротенке, обеспечивая при этом высокую эффективность удаления взвешенных веществ в процессе вторичного отстаивания биологически очищенной сточной воды.

6. Технология обработки возвратного активного ила с использованием однопоточных ЭГДУ внедрена на КОС г. Заречный Пензенской области производительностью 30 тыс. м3/сут. В результате промышленного внедрения предложенной технологии концентрация загрязняющих веществ снизилась по взвешенным веществам в 1,15 -1,2 раза, ХПК в 1,25-3 раза, БПКп0лН в 1,4-1,5 раза, азоту аммонийному в 1,6-1,8 раза, нитритам в 1,8-2 раза, фосфатам в 1,51,6 раза; иловый индекс уменьшился со 150-170 мл/г до 130-140 мл/г. Годовой экономический эффект от внедрения новой технологии составил более 340 тыс. руб. (в ценах 2008 г.).

7. Разработаны методические рекомендации по расчету устройств, входящих в предлагаемую схему обработки возвратного активного ила аэротенка.

1. Альтшуль А.Д. Гидравлика и аэродинамика. — М.: Энергия, 1987.

2. Андреев С.Ю., Хазов С.Н. Новая технология активации потока возвратного ила. Материалы международной научно-практической конференции "Гидротехническое строительство, водное хозяйство и мелиорация земель на современном этапе". Пенза, ПДЗ, 1999.

3. Арутюнян К.Г.Технология очистки сточных вод в аэротенках-отстойниках.- В.кн.:Городская канализация.М.:АКХ им.Памфилова, 1968, вып.56, № 4.5. 80. Баранова А.Г., Таубе П.Р. Практикум по химии воды. Пенза, ПГАСА, 1997.

4. Базякина Н.А. Очистка концентрированных промышленных сточных вод. -М.: Госстойиздат, 1958.

5. Болотина О.Т. Состав и свойства активного ила в условиях регенерации. Водоснабжение и санитарная техника, 1960. №10.

6. Бондарев А.А. Биологическая очистка промышленных сточных вод в аэротенках с флотационным илоотделителем. Труды института ВОДГЕО. Сооружения и технологические процессы механической и биологической очистки промышленных сточных вод.- М.:, 1981, с.3-10.

7. Бондарев А.А., Корнеева Е.А., Троян О.С., Шеломков А.С. Интенсификация биологической очистки сточных вод с использованиемгидродинамических излучателей. Труды института ВОДГЕО. Сооружения для очистки сточных вод и обработки осадков. М.:, 1987, с.42-45.

8. Бондарев А.А. Биологическая очистка промышленных сточных вод от соединений азота/ Дисс. доктора техн.наук. -М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1990.-401 с.

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

10. Вейцер Ю.М., Минц Д.М. Высокомолекулярные флокулянты в процессе очистки воды. — М.: Стройиздат, 1984.

11. Водоотводящие.системы,промышленных предприятий/ С.В. Яковлев,. • Я.А. Карелин Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов.- Под ред. С.В. Яковлева — М.: Стройиздат, 1990.

12. Воронов Ю.В., Соломеев В.П., Ивчатов А.П. и др. Реконструкция и интенсификация работы канализационных очистных сооружений. М.: Стройиздат, 1990.-224 с.

13. Гаврина Е.В. Разработка и исследование высокоэффективных конструкций аэраторов пневматического типа для биологической очистки сточных вод./Диссертация канд.техн.наук.-Пенза: ПГАСА, 2000.-128с.

14. Гришин Б.М., Андреев С.Ю., Бикунова М.В., Савицкий Е.А., Ишев С.В. Новые технологии интенсификации работы городских канализационных очистных сооружений. Региональная архитектура и строительство,— Пенза, ПГУАС, 2007 г. №2 (3). - с. 52-59.

15. Гришин Б.М., Андреев С.Ю., Бикунова М.В., Ишев С.В. Совершенствование конструкций электрогидродинамических устройств, используемых для обработки возвратного активного ила аэротенков. Известия вузов. Строительство, №8- 2008. - с. 50-55.

16. Гюнтер Л.И., Запрудский Б.С. К выбору математической модели процесса биохимической очистки сточных вод. Микробиологическая промышленность, №5, 1971.

17. Евилевич М.А., Брагинский Л.Н. Оптимизация биохимической очистки сточных вод. -Л.: Стройиздат. Ленингр.отделение, 1979.-160 с.

18. Иванов В.Н., Угодчиков Г.А. Клеточный цикл микроорганизмов и гетерогенность их популяций. Киев, Наук.думка, 1984, 280с.

19. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. МЛ.: Госэнергоиздат, 1961.

20. Иерусалимский Н.Д. Основы физиологии микробов. -М.: Изд.АН СССР, 1963.

21. Иерусалимский Н.Д. Биохимические основы регуляции скорости роста микроорганизмов. Известия АН СССР. Серия биологическая,1967,№3.

22. Карелин Я.А., Жуков Д.Д., Журов В.Н., Репин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках. -М.: Стройиздат, 1973,-223с.

23. Карелин Я.А., Репин Б.Н. Биохимическая очистка сточных вод предприятий.пищевой промышленности. -М.: Стройиздат, Л 974.-163 с.

24. Кафаров В.В. Основы массопередачи.-М.-Высшая школа, 1976.

25. Киселев П.Г. Гидравлика. Основы механики жидкости. М.: Энергия,1980.

26. Крупин В.Д., Мысик С.В., Ткаченко В.Н., Товстяк В.В. Исследование влияния ультразвука на мембраны клеток. В кн. Взаимодействие ультразвука с биологической средой.- М., 1983.

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

28. Маликова О.Я. Повышение эффективности работы коридорных аэротенков.-В кн.:Наука и техника в городском хозяйстве.Киев: Буд1вельник, 1977, вып.35, с.67-72.

29. Некрасов Б.Б. Гидравлика. -М.: Машиностроение, 1967.

30. Никифорова Л.О. Изменение электрокинетического потенциала поверхности активного ила при его отстаивании. Тр.института ВОДГЕО. Совершенствование методов биологической и физико-химической очистки производственных сточных вод.-М.гВНИИ ВОДГЕО, 1990.

31. Новиков Ю.В., Ласточкина К.О., Болдина З.Н. Методы и исследования качества воды водоемов. — М.: Медицина, 1990.

32. Паттон А. Энергетика и кинетика биохимических процессов. -М.: Мир, 1968.

33. Перт С. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. М.: Мир, 1978, 331с.

34. Печуркин Н.С., Терсков И.А. Анализ кинетики роста и эволюции микробных популяций (в управляемых условиях). Новосибирск, 1975, 240с.

35. Попкович Г.С., Репин Б.Н. Системы аэрации сточных вод. —М.: Стройиздат, 1986.-136 с.

36. Проскурякова Н.С. и пр. Кинетика изъятия загрязнений сточных вод и субстрата активным илом.-В кн.:Наука и техника в гор.хоз-ве.Киев: Бущвельник, 1977, вып.35, с.43-54.

37. Расчет платы за негативное воздействие на окружающую среду. Приказ Федеральной службы по экологичсекому, технологическому и атомному надзору от 23.05.06, № 456.

38. Саломеев В.П., Ивчатов А.Л., Нетис О.Б. Интенсификация очистки сточных вод с использованием плоскостных модулей. Сб. научн. тр. МИСИ Исследование по интенсификации методов очистки сточных вод. М.: МИСИ, 1987.

39. Селюков А.В., Богоцкий B.C. и др. Электросинтез пероксида водорода в технологии очистки сточных вод. Тр. института ВОДГЕО. Научные исследования в области физико-химической очистки промышленных сточных вод. М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1989.

40. Синёв О.П., Мацнев А.И., Игнатенко А.П. Расширение и реконструкция очистных сооружений. —Киев: Будивельник, 1981.-44 с.

41. Синёв О.П. Интенсификация биологической очистки сточных вод. -Киев: Техника, 1983.-110 с.

42. Скирдов И.В. Исследование и разработка методов интенсификации работы сооружений биологической очистки сточных вод. Диссертация доктора технических наук. -М.:, 1976, 400 с.

43. Скирдов И.В., Бондарев А.А., Швецов В.Н. Основы проектирования и расчета сооружений биологической очистки сточных вод. Труды института ВОДГЕО. Совершенствование методов расчета сооружений по очистке сточных вод и обработке осадков. -М.:, 1983, с.5-15.

44. СНиП 2.04.03-85 Строительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: ЦИТП, 1986.-72 с.

45. Справочник по гидравлическим расчетам. Под. ред. П.Г. Киселева. — М.:.Энергия, 1972.

46. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Под ред. В.Н.Самохина. 2-е изд. —М.: Стройиздат, 1991.-693 с.

47. Ткачук Н.Г., Земляк М.М., Никитин Г.А. Выяснение возможности интенсификации ферментативной активности микрофлоры ила ультразвуком. В сб.: Микробиология очистки воды. Тезисы докладов Всесоюзной конференции. Киев, 1982, 198 с.

48. Ткачук Н.Г. Интенсификация роста и ферментативной активности микроорганизмов ила очистных сооружений электрическим током и ультразвуком: / Диссертация канд.техн.наук. -Киев: КТИПП, 1983.-152 с.

49. Уэбб Ф. Ингибиторы ферментов и метаболизма. -М.: Мир, 1966.

50. Хазов С.Н. Интенсификация работы аэротенка с использованием избыточной энергии потока возвратного активного ила./Дисс. канд. техн. наук. Пенза: ПГАСА, 2002.

51. Хеттлер Ф.Технология биологической очистки городских сточных вод в шахтных аэротенках: Автореф. дисс.канд.техн.наук.-Ленинград, 1985, 1985.-24 с.

52. Хидзо Ф., Фукуда И. Усовершенствование аэротенка за счет увеличения его глубины/пер.с яп.№ -5810 УкрНИИТИ/,-"Есуй тохайсуй",т. 16,№ 9,1974,с.959-964.

53. Эльпинер И.Е. Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие. — М.: Изд-во физ. -мат. литературы, 1963.

54. Яковлев В.А. Кинетика ферментативного катализа. -М.: Наука,1965.

55. Яковлев С.В., Скирдов И. В., Швецов В.Н. Применение технического кислорода для биохимической очистки сточных вод. Водоснабжение и санитарная техника, 1972, № 4, с.8-12.

56. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. -М.: Стройиздат, 1979,-320с.

57. Яковлев С.В., Карюхина Т.А. Биохимические процессы в очистке сточных вод. -М.: Стройиздат, 1980.-200 с.

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

59. Яковлев С.В. Научно-исследовательские работы в области очистки природных и сточных вод.- Водоснабжение и санитарная очистка, 1986,№ 1, с.2-4.

60. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Калицун В.Н. Водоотведение и очистка сточных вод. -М.: Стройиздат, 1996.-591 с.

61. Andrews G.F., Chi Tien., An Analisis of Bacterial Growth in Fluidized -Bed Adsorbtion Colomn. AIChE J., Vol.28, №2, p.l82-189, March, 1982.

62. Cooper P. Biological fluidized bed treatment for Water and Waste Water. "WaterServ", 1980, 84,№1014.

63. 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.

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

65. Kalinske A.A. Effect of Dissolved Oxigen and Substrate Concentration on the Uptake Rate of Microbiol, Suspensions J.W.P.C.F., 1971,43, 1, p. 73-80/

66. 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.

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

68. 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.

69. 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.

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