Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка технологии активации возвратного ила аэротенков с использованием электрогидродинамических установок

Диссертация: Разработка технологии активации возвратного ила аэротенков с использованием электрогидродинамических установок
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

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… Читать ещё >

Разработка технологии активации возвратного ила аэротенков с использованием электрогидродинамических установок (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 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 № 2 007 135 415/15(38 714) 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 разаиловый 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.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.Д. Гидравлика и аэродинамика. — М.: Энергия, 1987.
  2. 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. Н.А. Очистка концентрированных промышленных сточных вод. -М.: Госстойиздат, 1958.
  5. О.Т. Состав и свойства активного ила в условиях регенерации. Водоснабжение и санитарная техника, 1960. № 10.
  6. 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. 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. А.А. Биологическая очистка промышленных сточных вод от соединений азота/ Дисс. доктора техн.наук. -М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1990.-401 с.
  9. В.А., Васильев В. Б. Математическое моделирование процессов биологической очистки сточных вод активным илом.-М.:Наука, 1979.-118 с.
  10. 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. Ю.В., Соломеев В. П., Ивчатов А. П. и др. Реконструкция и интенсификация работы канализационных очистных сооружений. М.: Стройиздат, 1990.-224 с.
  13. Е.В. Разработка и исследование высокоэффективных конструкций аэраторов пневматического типа для биологической очистки сточных вод./Диссертация канд.техн.наук.-Пенза: ПГАСА, 2000.-128с.
  14. .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. .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. Л.И., Запрудский Б. С. К выбору математической модели процесса биохимической очистки сточных вод. Микробиологическая промышленность, № 5, 1971.
  17. М.А., Брагинский Л. Н. Оптимизация биохимической очистки сточных вод. -Л.: Стройиздат. Ленингр. отделение, 1979.-160 с.
  18. В.Н., Угодчиков Г. А. Клеточный цикл микроорганизмов и гетерогенность их популяций. Киев, Наук. думка, 1984, 280с.
  19. И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. МЛ.: Госэнергоиздат, 1961.
  20. Н.Д. Основы физиологии микробов. -М.: Изд. АН СССР, 1963.
  21. Н.Д. Биохимические основы регуляции скорости роста микроорганизмов. Известия АН СССР. Серия биологическая, 1967,№ 3.
  22. Я.А., Жуков Д. Д., Журов В. Н., Репин Б. Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках. -М.: Стройиздат, 1973,-223с.
  23. Я.А., Репин Б. Н. Биохимическая очистка сточных вод предприятий.пищевой промышленности. -М.: Стройиздат, Л 974.-163 с.
  24. В.В. Основы массопередачи.-М.-Высшая школа, 1976.
  25. П.Г. Гидравлика. Основы механики жидкости. М.: Энергия, 1980.
  26. 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. 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. О.Я. Повышение эффективности работы коридорных аэротенков.-В кн.:Наука и техника в городском хозяйстве. Киев: Буд1вельник, 1977, вып.35, с.67−72.
  29. .Б. Гидравлика. -М.: Машиностроение, 1967.
  30. 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. Ю.В., Ласточкина К. О., Болдина З. Н. Методы и исследования качества воды водоемов. — М.: Медицина, 1990.
  32. А. Энергетика и кинетика биохимических процессов. -М.: Мир, 1968.
  33. С. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. М.: Мир, 1978, 331с.
  34. Н.С., Терсков И. А. Анализ кинетики роста и эволюции микробных популяций (в управляемых условиях). Новосибирск, 1975, 240с.
  35. Г. С., Репин Б. Н. Системы аэрации сточных вод. —М.: Стройиздат, 1986.-136 с.
  36. 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. 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. 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. О.П., Мацнев А. И., Игнатенко А. П. Расширение и реконструкция очистных сооружений. —Киев: Будивельник, 1981.-44 с.
  41. О.П. Интенсификация биологической очистки сточных вод. -Киев: Техника, 1983.-110 с.
  42. И.В. Исследование и разработка методов интенсификации работы сооружений биологической очистки сточных вод. Диссертация доктора технических наук. -М., 1976, 400 с.
  43. 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. 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. 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. Ф. Ингибиторы ферментов и метаболизма. -М.: Мир, 1966.
  50. 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. 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. В.А. Кинетика ферментативного катализа. -М.: Наука, 1965.
  54. 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.
  55. С.В., Карелин Я. А., Ласков Ю. М., Воронов Ю. В. Очистка производственных сточных вод. -М.: Стройиздат, 1979,-320с.
  56. С.В., Карюхина Т. А. Биохимические процессы в очистке сточных вод. -М.: Стройиздат, 1980.-200 с.
  57. С.В., Скирдов И. В., Швецов В. Н. Биологическая очистка производственных сточных вод. Процессы, аппараты и сооружения. -М.: Стройиздат, 1985,-208 с.
  58. С.В. Научно-исследовательские работы в области очистки природных и сточных вод.- Водоснабжение и санитарная очистка, 1986,№ 1, с.2−4.
  59. С.В., Карелин Я. А., Ласков Ю. М., Калицун В. Н. Водоотведение и очистка сточных вод. -М.: Стройиздат, 1996.-591 с.
  60. 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.
  61. Cooper P. Biological fluidized bed treatment for Water and Waste Water. «WaterServ», 1980, 84,№ 1014.
  62. 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.
  63. Hammer M.J. Water and Waste Water Technology.-by John Willey Sons. Inc., 1975, p.400.
  64. 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/
  65. 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.
  66. Rittman B.E., Mc. Carty P.L. Model of steady-state-biofilm kinetics. «Biotechnology and Bioengineering», vol.22, p.2343−2357.
  67. 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.
  68. 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.
  69. Weddle C.L., Jenkins D. The viability and activity of activated sludge. Schneider Res., 1971, 5, № 8, p.621−640.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!