Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время как в существующих, так и во вновь проектируемых схемах очистки сточных вод обработка и утилизация избыточного активного ила и осадка зачастую воспринимается как второстепенная задача. При этом необработанный осадок утилизируется такими несовершенными методами, как складирование на иловых площадках или сброс в пруды-накопители.
Проблема, связанная с обработкой и размещением осадка и избыточного ила, затрагивает технико-экономический и социально-экологический аспекты.
Технико-экономический аспект обусловлен отсутствием надежных технологий, позволяющих:
а) минимизировать образование избыточного активного ила и осадка;
б) максимально переработать образующийся ил и осадок в вещества и материалы,
которые в дальнейшем могут быть использованы в различных отраслях народного
хозяйства.
Социально-экологический аспект обусловлен постоянным расширением площадей для хранения осадков, загрязнением почв и водной среды ионами тяжелых металлов, а также ухудшением санитарной обстановки в районе организованного и, тем более, неорганизованного размещения осадка.
В связи с вышеперечисленными обстоятельствами перед современной наукой в области водоотведения остро стоит задача по созданию такой технологии очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод, при которой бы выполнялись следующие условия:
- качество очищенных сточных вод удовлетворяет современным нормативам,
таким как, например, СанПиН 2.1.5.980-00 «Водоотведение населенных мест,
санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране
поверхностных вод», в том числе и по биогенным элементам при образовании
минимально возможного количества избыточного активного ила и осадка;
- существует возможность использования получаемого осадка в качестве
удобрения или иной способ упрощения его утилизации;
-обеспечивается компактность очистных сооружений, сокращение занимаемой ими площади за счет снижения времени обработки вод и осадка и, как следствие, сокращение объема емкостей;
Цель диссертационного исследования: разработка технологической схемы очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод, обеспечивающей эффект очистки, удовлетворяющий современным природоохранным требованиям, а также позволяющей минимизировать вывод вторичных продуктов очистки в виде сырого осадка и избыточного активного ила в окружающую среду.
Задачи работы:
1. Исследование процессов образования биомассы при очистке сточных
вод в аэрационных сооружениях с прикрепленной микрофлорой.
-
Выбор оптимальной по количеству ступеней и составу сооружений технологической схемы очистки сточных вод с прикрепленной микрофлорой, обеспечивающей как высокую эффективность очистки, так и минимальное образование избыточной биомассы.
-
Математическое описание процесса очистки с использованием крупнопористого загрузочного материала из переплетенных полимерных нитей при образовании минимально возможного количества избыточной биомассы.
-
Исследование процесса аэробной стабилизации избыточной биомассы, получаемой при использовании предлагаемой схемы очистки.
-
Разработка рекомендаций по применению разработанных технологических схем глубокой биологической очистки сточных вод и обработки образующейся биомассы для строительства и реконструкции очистных сооружений.
-
Технико-экономическая оценка применения разработанных комплексных схем очистки и обработки осадка.
Объект исследования: хозяйственно-бытовые сточные воды и вторичные продукты (избыточная биомасса и осадок), получаемый в процессе очистки.
Предмет исследования: технология использования крупнопористого загрузочного материала из переплетенных полимерных нитей в сооружениях биологической очистки с целью получения минимального количества избыточной биомассы. Пути интенсификации процесса аэробной стабилизации полученной биомассы.
Рабочая гипотеза: использование в аэрационных сооружениях биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод крупнопористого загрузочного материала из переплетенных полимерных нитей позволяет сократить прирост и вынос избыточной биомассы до минимально-возможных значений, а применение эжекторной аэрации позволяет интенсифицировать процесс аэробной стабилизации полученной биомассы и увеличить распад органического вещества.
Научная новизна диссертационной работы:
впервые показана эффективность использования крупнопористого загрузочного материала из переплетенных полимерных нитей при биологической очистке хозяйственно-бытовых сточных вод, по сравнению с очисткой в традиционных аэрационных сооружениях;
- теоретически обоснована и практически доказана минимизация образования избыточной биомассы при использовании исследуемого загрузочного материала в системах биологической очистки сточных вод по сравнению с «классическими» схемами очистки;
- установлено и обосновано положительное влияние эжекторной системы аэрации для аэробной стабилизации избыточной биомассы, получаемой в системах биологической очистки с крупнопористым загрузочным материалом из переплетенных полимерных нитей;
получены математические зависимости, определяющие кинетику процесса
биологической очистки сточных вод с прикрепленной микрофлорой при образовании минимально возможного количества избыточной биомассы.
Практическая значимость:
- разработана двухступенчатая схема биологической очистки сточных вод, обеспечивающая как высокий эффект очистки, так и минимальное образование избыточной биомассы;
- разработана технология аэробной стабилизации избыточной биомассы, позволяющая сократить время стабилизации и уменьшить количество осадка, подлежащего дальнейшей обработке;
разработаны рекомендации по расчету и внедрению сооружений биологической очистки с крупноволокнистым загрузочным материалом и аэробных стабилизаторов с эжекторной аэрацией.
Внедрение результатов. Разработан проект реконструкции очистных сооружений «Орешкинского комбината нерудных строительных материалов» производительностью 100 м /сут и очистных сооружений ООО «МДК» в Дмитровском районе Московской области производительностью 600 м /сут.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены на:
научно-технической конференции НИРС в МГСУ, 2004 год;
научно-технической конференции НИРС в МГСУ, 2005 год;
конференции, посвященной памяти СВ. Яковлева в МГСУ, 2006г;
научно-технической конференции НИРС в МГСУ 2007 год;
«Юбилейной десятой международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство-формирование среды жизнедеятельности», МГСУ, 2007 год;
«11-й международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство-формирование среды жизнедеятельности», МГСУ, 2008 год;
«12-й международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство-формирование среды жизнедеятельности», МГСУ, 2009 год;
«1-й Восточноевропейской региональной конференции молодых ученых и специалистов водного сектора» Минск, 2009 г;
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной отечественной и зарубежной литературы, приложений. Она содержит 140 страниц машинописного текста, 70 рисунков, 28 таблиц, 3 приложения и список литературы из 102 наименований.
