автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Ступенчатая схема биофильтров с блочной загрузкой

1 - р 9 I

] I) 0 КИЕВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукопиои

ЗАКИА РАСИН

СТУПЕНЧАТАЯ СХЕМА БИОФИЛЬТРОВ С БЛОЧНОЙ ЗАГРУЗКОЙ

05.23.04 - Водоснабжение,канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата пехничеоких наук

Киев 1992

Работа выполнена в Киевском инженерно-строительной инсти-

туте.

Научный руководитель!

Официальные оппонент:

Ведущая организация:

кандидат технических наук, старший научный сотрудник И.М.ТАВАРТЮЩДЗЕ

доктор биологических наук, старший научный сотрудник В.М.УДОД '

кандидат технических наук, доцент Е.В.ЮРКОВ

Научно-исследовательский и конст-рукторско-технологичэский институт государственного комитета жилищно-коммунального хозяйства Украины

Защита диссертации состоится "-¿О" ¡993 г> в

(часов на заседании специализированного совета К 068.05.08 при Киевокои инженерно-строительном институте по адресу: 252037, Киев-87, Воздухофлотский проспект, 31.

С диссертацией мояво ознакомиться в библиотеке ЛИСИ.

Автореферат разослан ".¿У" ¡99а г.

Ученый сокретарь специализированного.совета канд.техн.наук, профессор

В.Ф.НАЙОРЧЕВСШ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

:сзН1'ХЯду^дьность темы. Интенсивное развитие промышленного и сельскохозяйотвенного производства, стремление -к росту уровня благосостояния населения во всех регионах планеты, в той числе в развивающихся странах, обостряют проблему обеспечения потребителей водой требуемого качества и выводят в число наиболее актуальных вопросы защиты природных водоисточников от загрязнения коммунальными и производственный» сточнми водами.

Среди направлений дальнейшего усовершенствования методов биологической очистки сточных вод, обеспечивающих глубокую степень изьятия и переработки загрязнений, особое внимание специалистов в последние годы привлекают комбинированные много- (чаще двух-) ступенчатые схемы, в которых используются микроорганизмы как прикрепленных, так и овободнопервмещающихся форм обитания.

В классических вариантах двухс упенчатьк схем биофильтраци-ояной очистки сточных вод движутся по технологической цепочке, включающей такие сооружения: биофильтра первой ступени - промежуточные отстойники перв'й ступени - биофильтры второй ступени -отстойники второй ступени. В данной схеме промежуточные отстойники предназначены для разделения биоценоэсв I и 2 ступени и предотвращения заилиьания загрузки биофильтрог 2 ступени.

Применение новых модификаций загруаки биофильтров, прежде' всего - блочных, высокопустотных, позволяет рассмотреть вариант технологической двухступенчатой схзмы биофильтрации без промежуточного отстаивания частично очищенных сточных вод в условиях регулирования гидравлической и органической нагрузки на вторую ступень, чп предотвращает опасность заиливания биореакторов второй ступени. Такой вариант схемы позволяет более глубоко использовать адгезионно-сорбцйонный и биоокислительный потенциал бип-' логической пленки, отторгнутой и вынесенной из биофильтров первой ступени и двигающейся вместе с очищаемой сточной жидкостью внут -ри загрузки биофильтров второй ступени.

В литературе отсутствуют сведения о подобных технологических схемах двухступенчатой биофильтрационной очистки сточных род без промежуточного отстойника после реакторов первой ступени. Актуальность работы связана с перспективой сокращения капитальных затрат за счет отказа от строительства блока промежуточного отстаивания после первой ступени биофильтров при сохранении я возможном увеличении общей окислительноК мощности сооружений га счет

глубокого использования адсорбционко-окислительного потенциала отторгнутой биопленки.

Цель работы. Разработка и исследование технологической схемы двухступенчатой биофильтрации среднеконцентрированных городских и близких к кии по составу производственных сточных вод без промежуточного отстаивания между первой и второй ступенями, с предотвращу:.юм опасности заиливания биофильтров второй ступени путем использования модифицированной блочной загрузки и вьйора рациональных з начет,". Я гидравлической нагрузки на второй ступени биофильтров.

Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели необходимо быяо^ решить следующие основные задачи:

- анализ и систематизация имеющихся сведений о достоинствах и недостатках двухступенчатых схем биологической очистки сточных вод с использованием прикрепленных и свободнодвижувдхся фори биоценоза;

- разработка технологической схемы двухступенчатой очистки среднеконцентрированных по БПКд^д и взвешенным веществам сточных вод в биофильтрах о высокопустотной блочной-загрузкой без промежуточного отстойника и создание соответствующего экспериментального комплекса для проведения сопоставительных исследований

с аналогичной схемой, включающей промежуточный отстойник меяду первой и второй ступенями биофильтров;

- исследование технологической эффективности и экономической целесообразности исключения отстойника из двухступенчатой охеш биофилвтрациониой очистки сточных вод;

обоснование " модели описания процесса изьятия и переработки загрязнений по ступеням технологической схемы в контрольном (с прсмекуточнш отстойником) к опытном (без промекуточ-кого отстойника) варианте 1 ;для разработки методики расчета рациональных значений гидравлической и органической нагрузке на биофильтры по ступеням;

- разработка практических рекомендаций для реализации двухступенчатой технологии биофильтрациояной очистки сточных вод по предлокенной схеме; ,

- технико-экономическая оценка предложенной технологической схемы очистки сточных вод.

г

Научная новизна работы. Теоретически обоснована и экспериментально проверена возможность исключения из схемы двухступенчатой биофильтрационной очистки сточных год отстойника посла первой ступени, биофильтров на базе модели кинетики процесса сорбционно-окислительного изъятия и переработки загрязнений сточных вод в. начальной и последующих стадиях.

Показана нецелесообразность применения для описания процесса двухступенчатой биофильтрации сточных вод математических зависимостей, основанных на классических представлениях о кинетике ферментативных реакций; представления о кинетике процесса в условиях нестационарности могут базироваться на учете параллельного протекания адгезионно-сорбционно-окислитэльных процессов как на прикрепленной, так и на отторгнутой биопленке.

Предложены общая модель процесса изьятия и переработки органических загрязнений на основе кинетической реакции первого порядка, и уравнение для определения эффекта очистки с учетом обобщенного коэффициента скорости процесса зависимости от начальной концентрации загрязнений, гидравлической натрузки, высоты слоя загрузки.

Определены условия незаиливання биофильтров второй ступени биопденкой, вынесенной из первой ступени, при использовании в качестве загрузки высокопустотных перфорированных блоков, а также выборе рационального соотношения гидравлической нагрузки на биофильтры первой и второй ступени.

Практическая ценность работы. Разработана технологическая схема двухступенчатой очистки среднеконцентрированных сточных вод на базе применения биофильтров с высонопустотной перфорированной блочной загрузкой без промежуточного отстаивания между первой и второй ступенями.

Предложена методика расчета рационального распределения гидравлической нагрузки по биофильтрам первой и второй ступени двухступенчатой схемы биофильтрации без промежуточного отстойника э зависимости от БПКполн поступающих и очищенных сточных вод и высоты загрузки реактора по ступеням схемы.

Разработаны, переданы институту "Киевагропроект" и использованы в реальном проекте рекомендации двухступенчатой (без промеяу-точного .отстаивания) схемы биофильтрационной очистки сточных вод Яготинской птицефабрики.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований долоиены на 50 , 51, 52-й научно-практи-

2-У-^З з

чбских конференциях Киевского инженерно-строительного института в 1989-1991 гг., на Межгосударственной (Всесоюзной) научно-технической конференции "Основные направления развития водоснабжения, водоотведения, очистки природных и сточных вод н обработки осадков" (Харьков, 1990 г.); на научной конференции Украинского института инженеров водного хозяйства "Совершенствование систем водоснабжения, В0Д00Т18Д8НИЯ и очистки сточных вод" (Ровно, 1990 г.).

По теме диссертации опубликовано 2 работы и подана заявка на авторское свидетельство.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- Технологическая схема двухступенчатой биофильтрационной счистки среднеконцентрированных городских и близких к ним по сос- . таву производственных сточных вод без устройства промежуточного отстойника между биореакторами первой и второй ступеней с загрузкой биофильтров высокопустотными перфорированными блоками.

- Результаты исследований влияния начальной концентрации загрязнений, гидравлической нагрузки и высоты слоя загрузки на эффективность счистки сточных вод при условии гарантированного незаиливания биореактора второй ступени без извлечения, из частично очищенных сточных вод биопленки, вынесенной из биофильтров первой ступени. ~

- Математическое описание процесса двухступенчатой биофильтрационной очистки сточных вод о учетом обобщенного коэффициента скорости изъятия и переработки загрязнений по ступеням биофильтрации.

- Методика расчета гидравлических нагрузок по ступеням биофильтрации .

- Технико-акономкчеокие показатели разработанной технологиче-' ской схемы.

Обьэм работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы (88 наименований), приложений. Общий обьем диссертации 140 страниц , в число которых входит 137 страниц ыааинописного текста, 34 рисунка , 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Дано обоснование актуальности рассматриваемого направления интенсификации и удешевления биофильтрационной очистки сточных вод; охарактеризованы основные положения диссертационной работы, которые выносятся на защиту,

В современной практике очистки сточных вод от различных отраслей промышленности и коммунальных объектов распространены двухступенчатые схемы на базе аэротенков, биофильтров и при их комбинированной сочетании. Такие схемы целесообразны при изъятии .из сточных вод и переработке загрязнений, характеризующихся различием в скорости окисления.

На основании литературного обзора дана критическая оценка достоинств и недостатков двухступенчатых схем очистки сточных вод в широком диапазоне концентраций загрязнений, расходов, наличия специфических примесей, особенностей конструкций, в том числе загрузок биофильтров, гидравлических и органических нагрузок при различном сочетании биофильтров и аэротенков по ступеням схемы.

Среди разных комбинированных схем о авротенкаыи на 2 ступени встречаются варианты технологических решений без промежуточного отстойника после I ступени, что способствует более глубокоиу использовании адгезионно-сорбционного и окислительного потенциала вынесенного из I ступени биоценоза для повышения общей окислительной мощности системы в целом, В схемах с биофильтрами на 2 ступени таких инженерных решений до настоящего времени не встречалось, что связано с представлениями о нецелесообразности использования в одном биореанторе разных биоценозов I и 2 ступени и с опасностью заиливания загрузки биофильтров 2 отупени биопленкой, отторгнутой и вынесенной .из биорвактора I ступени. В то же время среди факторов, оказывающих позитивное влияние на интенсификацию процесса биологической очистки сточных вод, важная роль отводится общей массе активного биоценоза, к которому можно отнеоти не только закрепленную на поверхности загрузки, но и движущуюся оо сточной жидкостью отторгнутую биопленку.

Для описания процесса биофильтрапионной очистки сточных вод, как правило, применяются зависимости, основанные на классических представлениях о кинетике ферментативных реакций. Современные данные (Феофанова, Яковлева, Таварткиладзе) свидетельствуют о том, что в условиях нестационарноети процесса необходимо уточне-

виз данных положении о учетом явлений внешнего иассопереноса, что предполагает рассмотрение биофильтрации как суммы адгезион-но-сорбционных процессов и на прикрепленной, и на отторгнутой биопленке.

Целью данной работы определена разработка и-.исследованив технологической охеиы двухступенчатой биофильтрации среднеконцент-рированнызг сточных вод без промежуточного отстаивания между I и 2 ступенями. •

Реализация основных положений по предполагаемому инженерному варианту технологической схемы - без промежуточного отстаивания, требует особого подхода к выбору типа загрузочного материала, отвечающего требованиям высокой эффективности очистки оточ-ных вод и одновременно обеспечивающего свободный пропуск части очищенных сточных вод, содержащих отторгнутур и вынесенную из 1 ступени биофильтров биопленку.

В работе выполнен аналитический обзор и оценка характеристик эагрузочных материалов, используемых в мировой практике биофильтрации сточных вод. Определены возможности использования для предлагаемой технологической схемы в качестве загрузочного материала высокопустотных перфорированных пенопластовых блоков, обеспечивающих достаточную площадь сорбционной поверхности, интенсивную циркуляцию воздуха в теле биофильтра, отсутствие опасности создания "мертвых" неорошаемых сточными водами зон, исключающих опасность заиливания.биофильтра.

На основании подхода к описанию кинетики изъятия загрязнений в биофильтрах о позиций адгезионно-сорбционных процессов, протекающих как на прикрепленной, так и на отторгнутой биопленке, в данной работе исоледована технологическая схема двухступенчатой биофильтраци.онной очистки сточных вод, отличающаяся от классического варианта отсутствием промежуточного отстойника между 1 и 2 ступенями.

Для проведения экспериментальной части работы на Бортниче-ской станции аэрации г, Киева был создан опытный комплекс (рио.1), состоящий из параллельно работающих экспериментальных установок. Одна из них - "контрольная установка" состояла из биофильтра I ступени (металлический цилиндр диаметром 0,3 м, высотой слоя загрузки 1,5 м из перфорированных пенопластовых дисков), отстойника, биофильтра 2 ступени (аналог реактора I ступени) и отстойника после 2 ступени. Рторая -'"опытная установка" отличалась

l'on 7о п

Рис. I. Схема полупроиэводственной экспериментальной установки.

1 - первичный радиальный отстойник БСА; 2 - эрлифт; 3 - ка-чаюаэдеся распределители; 4 - реактивные оросители;- 5 - биофильтры I ступени (К - контрольная установка; ОП - опытная установка); 6 - промежуточный отстойник; 7 - биофильтры

2 ступени; 8 - вторичные отстойники

3-4-53

7

от контрольной по двум параметрам:

- отсутствием проивл!угочного отстойника после I ступени биофильтр ации! ' .

- двумя биофильтрами второй степени, что уменьшало гидравлическую нагрузку на них по сравнению с I ступенью.

Программа исследований технологической схемы ¡включала такие вопросы:

- определение эффекта удаления взвешенных веществ и загрязнений, оцениваемых по БПК, для' каждой ступени и для установок в целом;

- качественная и количественная оценка микроорганизмов биоценоза по ступеням биофильтров;

- анализ факторов, влияющих на скорость изъятия загрязнений по ступеням биофильтров и по уогановке в целом.

Среди основных технологических параметров, влияющих на эффективность работы биофильтра особо учитывались:

- нагрузка по органическим загрязнениям;■

- температурный фактор,«

- гидравлическая нагрузка (поверхностная и объемная)!

- расчетная продолжительность контакта сточных вод с материалом загрузки.

Для оценки различных режимов работы биофильтра и учета влияния на эффект очистки разных факторов использовался показатель "удельная скорость изьятия загрязнений" в расчете на единицу поверхности или единицу объема загрузки ( г БПК/(1Г.ч); роб, г БПК/(ыа.ч).

Расчет продолжительности контакта сточных вод с поверхностью загрузки ( Ь , сут) в зависимости от гидравлической нагрузки (<}, м3/(ы^.оут) и высоты биофильтра ( Н ,'ы) выполнялся по уравнению Яковлева-Яарюхинсй:

, 0,оа-н Я

Для формирования модифицированной модели процесса изьятия загрязнений использована базовая микроыодель в виде уравнения кинетической реакции I порядка для. описания элементарного акта снижения БПК ( и ) во времени (t):

¿и , , dt к'и' .

где К - константа скорости процесса (сут-*).

С учетом изменения содержания в очищаемых сточных водах по мере их перетекания по высоте биофильтра соотношения загрязнений с различной индивидуальной скоростью изъятия, для биореактора в целоы предложена модифицированная форма зависимости

6 (и,Ь) :

Ц =• 1о • е ■ | ,,, обобщенный

где N - коэффициент скорости, вавиоящий от начальной БПК ( I

0 , мг/л), гидравлической нагрузки ( , м3/(м^.сут), высоты загрузки ( Н , л).

Снижение БПК сточных вод (от Ь0 до Ь, - на ¡ступени и от Ь, до Ц - на 2 ступени) опиоызаетоя последовательным приметнем двух уравнений :

J

(I) (2)

ио ь 1

и суммарным уравнением:

bt Li Lt -r*;-t+Ki't)

L-o L0 L,

Экспериментальные исследования согласно программа проводились на Бортнической станции аэрации г. Киева.

БПНд сточных вод колебалось от 150 до 260 мг/Л| ХПК от 23S до 439 мг/л! содержание взвешенных веществ (пооле первичных отстойников БСА) от 54 до 102 иг/л? рН от 6,45 до 7,8; аммонийный азот от 6,8 до 30 мт/л; температура сточных вод (в период экспериментов) от 21 до 25°С,

Расход сточных вод на весь комплекс обеспечивался (по трем режимам) 1,47; 1,82? 2,17'и3/сут, что соответствовало гидравлическим нагрузкам на первую ступень контрольной и опытной установок и на вторую ступень контрольной установки от 9 до 18 н3/(м3.сут), а для второй ступени опытной установки от 6 до

9 м3/(м3,оут) (в расчете на единицу поверхности аагрузки, соответственно, от 13 до 27 и3/(н^«суг) и от 9 до 13,5 м^м^сут)).

Изучение процесса выноса биопленки по ступеням опытной установок подтвердило соблюдение условий незаиливания биофильтров 2 ступени биоценозом, вынесенным из I ступени, без промежуточного отстаивания сточных вод.

Проверено изменение содержания взвешенных веществ с точных вод посла каждой ступени по обеим установкам. Во всем диапазоне начальных концентраций и для всех уровней гидравлических нагрузок вынос взвешенных веществ после I ступени опытной установки хотя и был выше, чем в контрольной (после отстойника), но на превьшвл 55 иг/л, что вполне допустимо для дальнейшей очистки на биофильтрах 2 ступени.

Оценено соотношение БПКдГХПК = R. в исходной и в очищенной (по ступеням) сточной жидкости. В начале очистки R =» 0,-5...0,7, После Г ступени опытной установки R = 0,48...0,6, а контрольной уотановки R « 0,4...0,5. После 2 ступени R мало отличается и для опытной (0,3...0,4) и для контрольной (0,32...0,43) установок, что характеризует процесс очистки на 2 ступени и на установках в целом как вполне стабильный.

При гидробиологическом анализе вынесенной биопленки обнаружено около 25 различных групп психрофилов и мезофилов, в том числе Arce lia Vu Цон s , Dpertu lian а , PhiLadina Roséola ,AeLosonna, что свидетельствует об устойчивом протекания процесса нитрификации.

Исследована зависимость эффекта очистки сточных вод по ступеням схемы от гидравлической ( q , н3/(м3 .сут)) и органической Е (кг БПК/'(м3.сут)) нагрузки (см. рис. 2). Отмечена более высокая эффективность очистки сточных вод на I ступени контрольной установки в на 2 ступени опытной установки. В целом по обеим установкам итоговый эффект снижения БПК5 был практически одинако--вым в пределах 88...92JS при Е = 0,5...1,5 кг БПК^м3.сут). Это свидетельствует о том, что отсутствие промежуточного отстойника не сказывается негативно на эффекте удаления загрязнений при двухступенчатой биофилырации сточных вод.

Получены данные по взаимосвязи мехду удельной скоростью изъятия загрязнений по ступеням ( , Д , /o5l4. ) и относительна снижением БПК5 сточных вод ( L,jl0 • Lt/ L. i. ilt¡l0 )•. На 1 ступени опытной установки при гидравлической нагрузке в 1,35... 1,4 раза большей, чей в контрольной установке параметр j3., за-

(Ц, По установке в целом

10

Контрольная установка

©3 = 13(6,5) м3/(м3.сут) Прим. I

© ц » II (5,5) м3/(м3.сут) ©q= 9 (4,5) м3/(и3.сут) .

\„ 2оа V

Опытная установка

Ч + с{ = 18/9 (6) м3/(н3.сут) Прим. 2

* - 15/7,5 (5) и3/(м3.сут) V . • <}= 12/6 (4) м3/(м3.сут)

Ч*

9 \

а

V

'

2 к \®

1оп

X

\

, к.

«С кг.БПК

I 2 3 4 ь, м».£чт

но. 2. Эффект удаления БПК5 от органической нагрузки:

К - контрольная установка} ОН - опытная установка? I - первая ступень; 2 - вторая ступень замечание: I. 13 - для I и 2 ступени; 6,5 - для всей установки; 2. 18 - для I ступени; 9 - для 2 ступени; 6 - для установки в целом

л

ч

фиксирован на 18...30% выше, а аффект снижения БПКд на 8;..12% пике. На 2 ступени опытной установки при гидравлической нагрузке более низкой, чей в контрольной установке в 1,32,..1,35 раза, параметр ft был меньше на 5...$, а эффект очистки по БПК5 вырос на 7...10^.

В отноиении величин коэффициентов скорости процесса (к'.сут-*) выявлена близкая к линейной зависимость Для равных зна-

чений 1_о (по первой ступени) и (по второй ступени), что позволило составить функциональную зависимость:

И

где м - параметрический коэффициент, зависящий от 10 (либо L,).

В результате отатиотической обработки экспериментальных данных получены значения параметрических коэффициентов и и с , а также общий вид уравнений KVf (L,q,,n): ■для биофильтров I ступени

- опытная и контрольная установки

к!, = W,2-H,16-(Q L0'7 "» (4=)

для биофильтров £ ступени

- опытная установка (без промежуточного отстойника)

К* ; (5)

- контрольная установка (с промежуточным отстойником)

Кг « <<36-<,2-5.Ц *26,25 . Ь- . . (6)

Иг.

На рис, 3 экспериментальные данные по изменению BUKg в опытной установке сопоставлены с результатами аналитических расчетов по заЕисиыостям (1),(2),(4),(5) и с расчетом по формуле National Research Center - США!

2 ступень

I. ( , мс/л

I ступень

по формула икс 120 ПО

+ ; I - при 13,5 ма/(ц2. х ; 2 - прицг= П,25ы3/(м2, •{ 3 - прицг= 9 м3/(ы2.сут)

(г)

«о

30 • 20 '

Ь^и-е**'0,01'4"^' 0)

по фориуяе НЙС

♦ { I - при 27,0 м3/(м2.сух) к; 2 - при Я, = 22,5 ы3/(м2.сут) .; 3 - при^,= 18 ы3/(и2.сут)

, мг/л

40

30

20

10

150 160

180

200

220

240

Ь0,мг/л

260

' Рис. 3. Зависимость БПК5 очищенных вод (Ь, ; и ) от БПК5 посгупаюидах зод ( и ,• ) для I и 2 ступеней опытной установки ( 1^1= Иг= 1»5 а) экспериментальные данные; 1,2»-Э- расчет по форыулам (1,2,4,5); I» г, 3'- расчет по формуле МРС (?)

Зависимость (7) ив вполне-отвечает результатам работы биофильтров по двухступенчатой схеме. Уравнения (1),(2),(4),(5) практически полностью адекватны процессу очистки сточных вод.

На базе полученных функциональных зависимостей Lt= f (L0» • ц, Н ) предложена методики инженерного расчета сооружений двухступенчатой биофильтрациоиной очистки сточных вод, основанная на отыскании рационального соотношения гидравлических нагрузок по I и 2 ступеням схем ( и tj2 , M3/{i^.cyr)) при известном БПК5 поступающих сточных вод (10, ur/л) и заданных величинах БПКд очищенных (после 2 ступени) сточных вод ( Lt , иг/л) и высоты загрузки биофильтра (Н , и).

На рис. 4 приведено поле рассчитанных значений Lt (от 11,36 до 26,61 мг/л), сойтветствующих диапазону <J,, и от 6 до 24 м3/(м2.сут), а такае изотиив равных Lt (15 иг/л - кривая 1, 20 иг/я - кривая 2, 25 мг/л - кривая 3) при L„ ш 200 мг/л и Н в 1,5 и. Точка "А" соответствует соотношению 13,8 и8/0^«сут) и а 6,9 uVü^.cyi) (qf : <j2 я 2:1), при котором обеспечена величина Lt = 20 йг/л.

По рекомендациям автора институтом "Киевагропроект" разработан проект двухступенчатой охэмы биофильтрационной очистки сточных вод (без промежуточного отстаивания) для Яготинской птицефабрики (рис. 5).

Выполнен технико-экономичвокий расчет предложенной технологической схемы двухступенчатой биофильтрации при расходе сточных вод 2000 ы3/сут. Б качестве базового варианта для сравнения принята традиционно применяемая в аналогичных случаях двухступенчатая схема аэротенков с ниэкоиапорной аэрацией, которая считается ,в настоящее время одним из лучших проектных решений. Результаты технико-экономических расчетов показали, что при использовании предложенной схемы очистки сточных зод для объекта производительностью 2000 м3/сут экономический аффект составит порядка 307 тыс. руб. в год (в ценах до I99J года).

. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДИ

■ I» В комбинированных двухступенчатых схемах биологической -очистки городских и близких к ним по составу производственных сточных вод с аэротенкаки на 2 ступени существуют варианты наборов сооружений без промежуточного (между I и 2 ступенями) отстаивания, что способствует глубокому использованию адгезионно-

Рис. 4, Номограмма для расчета q; и qí при L0 = 200 иг/л; Lt =• 15 мг/л (I); Lt » 20 мг/л (2); Lt = 25 мг/л (3)} И = 1,5'и

Рис, 5", Двухступенчатая схема биофильтрационной очистки оточшсс вод птицефабрики (разработка института "Киевагропроект" до рекомендациям автора)

I - подача сточных вод на очистку; 2 - усреднители со струйными аэраторами; 3 - песколовки; 4 - первичные отстойники; 5 - насосная станция; 6 - биофильтры 1 ступени; 7 - биофильтры 2 ступени! 8 - вторичные отстойники; 9 - осадок на иловые площадки;' 10 - сброс очищенных сточных вод на биопруды'

сорбционного и окислительного потенциала биоценоза I ступени. В таких же схемах с биофильтрами 2 ступени подобного инженерного решения до сего времени не встречалось.

2. Целью диссертации является разработка двухступенчатой схемы биофильтрации городских и малоконцентрированних производственных сточных вод без промежуточного отстойника между ступенями. Для реализации поставленной цели создан крупномасштабный экспериментальный комплекс, на котором изучены зависимости эффекта изъятия загрязнений от гидравлической и органической нагрузки, удельной скорости процесса, окислительной мощности загрузки по ступеням схемы.

3. Выполнено теоретическое обоснование возможности исключения из схемы промежуточного отстойника; на базе модели кинетики процесса сорбционно-окислительного изъятия и переработки загрязнений предложено функциональное уравнение для расчета эффективности про--цесса очистки. Определены теоретические предпосылки по описанию кинетики общего процесса в условиях нестационарности как суммы бдгезиойно-сорбционного иэьятия загрязнений как прикрепленной, так и отторгнутой биопленкой.

4. В результате анализа классических представлений о кинетике ферментативных реакций предложена общая модель процесса, на основе которой получено уравнение с обобщенны« коэффициентом скорости процесса, зависящим от концентрации загрязнений в сточньи водах.

5» На экспериментальном крупномаслтабном комплексе выполнены исследования по очистко городских сточных вод Бортнической' станции аэрация. Определены условия незаиливания биофильтров 2 ступени биопленкой, выносимой из I ступени, при использовании загрузки из высокопустотных перфорированных пенопластовых блоков.

6. Предложены аналитические уравнения для оценки эффекта очистки сточных вод по ступеням биофильтрации в зависимости от концентрации поступающих загрязнений по БПК5, гидравлической нагрузки, высоты биофильтра.

. 7. Выполнен гидробиологический анализ биоценоза I и 2 ступе' ни биофильтров, свидетельствующий о стабильном протекании тарификационных процессов.

8. Предложена методика инженерного расчета двухступенчатой схемы биофильтрации без промежуточного отстаивания на базе определения рациональных значений гидравлических нагрузок на бяо-

фильтры I и 2 ступеней при заданных БПК5 исходных и очищенных сточных вод и высоте загрузки биофильтра.

9. По рекомендациям автора выполнен экспериментальный проект очистных сооружений Яготинской птицефабрики по схема двухступенчатой биофильтрации без промежуточного отстойника.

10. Практическая ценность работы подтверждена эксперименталь--но доказанной возможностью новой модификации двухступенчатой схемы биофильтрации сточных вод, подкрепленной расчетом экономической целесообразности предлагаемой инженерной разработки. Потенциальный экономический эффект от использования предлагаемой технологической схемы взамен двухступенчатой схемы с аэротенками составляет около 387 тыс.руб. в год (в ценах до 1991г.).

.Основное содержание диссертации изложено в следующих опубликованиих работах.

1. Таварткиладзе, И.М., Тараоюк Т.П., Закиа Расин. Технологическая охема очистки сточных вод птицефермы со-ступенчатой биофильтр ацией // Тезисы докладов республиканской научно-практической конференции УИИВХ, г. Ровно 1990 г. - С. 7-8.

2. Таварткиладзе И.М., Закиа Расин. Расчет ступенчатой био-филырации // Тезисы докладов 33-й научно-практической конференции КЙСЙ, Киев, 1991 г. - С. 40-41. '

3. Таварткиладзе И.М., Закиа Расин, Кружилко A.B. Спос.об ступенчатой биологической очистки сточных вод. Заявка на авторское свидетельство СССР (отправлена во ВНИИГПЭ г. Москва) № 4854815/26/ 080876,21.01.91г.