Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
ЮДИН ПАВЕЛ ВИКТОРОВИЧ
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА АЭРОБНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Специальность 05.02.22 - Организация производства (строительство)
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва-2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московская госундарственная академия коммунального хозяйства и строительства (МГАКХиС).
Научный руководитель - | Доктор технических наук, профессор Павлинова Ирина Игоревна |
Официальные оппоненты: | Доктор технических наук, профессор Прыкин Борис Владимирович Доцент, кандидат технических наук Иванов Виктор Александрович |
Ведущая организация: | ООО ИнститутГидрокоммунводоканал |
Защита состоится 26 декабря 2012 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д212.153.03 в ФГБОУ ВПО Московской государственной академии коммунального хозяйства и строительства, по адресу: 109029, Москва, Средняя Калитниковская, д. 30, ауд. 407.
Автореферат диссертации размещен на сайте Министерства образования и науки Российской Федерации.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГАКХиС по адресу: 109029, Москва, Средняя Калитниковская, д. 30
Автореферат разослан 24 ноября 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Доценко А.И.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Проектирование и строительство сооружений очистки сточных вод как производственный процесс требует высоких капиталовложений, и в глобальном масштабе такие сооружения входят в десятку самых дорогих объектов строительства. В системах очистки решающим фактором является эффективное функционирование и совершенствование производственного процесса обезвреживания сточных вод, доведения их качественного состава до требований сброса в рыбохозяйственные водоемы. От степени очистки сточных вод зависит качество жизни сегодня, а также будущих поколений.
Основной задачей аэротенков является окисление органических веществ; для их нормального функционирования, необходимо соблюдение целого комплекса мер по качеству поступающей воды: температура, рН, щелочность и т. д., которые должны учитываться при проектировании резервуаров, расположение аэрационных систем в них, а также при автоматизации работы и контроля за действием системы в целом.
При проектировании очистных сооружений с учетом существующих реальных колебаний концентраций загрязнений в сточных водах и неравномерности их объемов, поступающих на очистные сооружения, необходимо развитие теоретических основ и практических предложений по организационно-технологической надежности производственного процесса на станциях очистки сточных вод. Для получения заданной степени очистки требуется разработка механизма, учитывающего оптимальное согласование режимов работы всех элементов технологической схемы. Проведённые в настоящее время научные исследования в основном ограничиваются поиском путей совершенствования конструкторско-технологических параметров основных элементов системы очистки.
Цель и задачи исследований
Целью настоящей работы является организация проектирования очистных сооружений с учётом научных, методологических и системотехнологических основ процессов аэробной очистки сточных вод.
Для достижения заданной цели определены следующие задачи исследования:
-для оптимизации проектирования провести анализ организационных, технологических и технических решений функционирования аэротенков при различных нагрузках по органическим загрязнениям сточной воды;
-разработать для проектирования рациональную организационно-технологическую схему по оптимальному согласованию и управлению режимами работы отдельных структурных элементов в общей технологической схеме системы очистки сточных вод;
-разработать методологию проектирования по прогнозированию процессов регулирования гидравлических потоков сточных вод с помощью изучения аэрации водно-иловых смесей в аэрационных сооружениях и изучение механизмов переноса и потребления растворённого кислорода в системах очистки сточных вод с активным илом;
-исследовать возможность совершенствования проектирования сооружений, входящих в технологическую схему станций аэробной обработки сточных вод с использованием возвратного активного ила для повышения качества очистки и снижения его выхода из процесса обработки сточных вод;
-организация анализа и синтеза организационно- технических решений при прогнозировании режимов гидравлических потоков во вторичных отстойниках, разработка математических моделей процессов отстаивания водно-иловых смесей в системах очистки сточных вод;
-организация разработки методов и средств проектирования очистных сооружений с использованием управляющих воздействий на процессы осаждения биомассы активного ила в отстойниках при различных условиях их функционирования;
-организация и мониторинг аэробной очистки сточных вод с помощью математического моделирования по величине содержания органических загрязнений в них с учетом величины биохимического потребления кислорода (БПК);
-организация процесса проектирования очистных сооружений на основе регулирования амплитудно-частотных характеристик колебаний параметров загрязненности сточных вод на выходе из очистных сооружений для обеспечения заданной степени очистки;
-провести технико-экономическое обоснование эффективности энергосберегающего и экологически безопасного производства очистки сточных вод с помощью активного ила.
Теоретическая и методологическая база исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с учетом законодательных актов РФ и постановлений Правительства РФ, нормативных, методических документов федеральных, региональных и муниципальных органов управления.
Обоснованность выводов и предложений, полученных в процессе исследования, обусловлена методологией исследования, логической последовательностью выводов и подкрепляющей теоретические выводы практической апробацией.
Теоретической и методологической базой исследования явились труды отечественных и зарубежных ученых в области строительства и эксплуатации сооружений по очистке сточных вод, планирования работ по капитальному ремонту, модернизации и реконструкции.
Исследование проводилось с применением общих методов научного познания: наблюдения, сравнения, оптимизации, анализа и синтеза. Для решения поставленных задач в работе применялись статистические, математические и инструментальные методы. Теоретические положения, выводы и практические рекомендации, содержащиеся в диссертации, являются результатом самостоятельного исследования.
Научная новизна результатов исследования:
-Разработана методология определения оптимальных характеристик систем биологической очистки на примере аэротенков и получены эмпирические зависимости для мониторинга процессов очистки сточных вод с помощью активного ила.
- Разработаны математические модели процессов функционирования сооружений аэробной очистки различных типов в широком диапазоне нагрузок на биомассу активного ила с целью создания механизма управления и поддержания заданных пограничных параметров производства обезвреживания сточных вод.
- Для проектных решений в ходе строительства новых и реконструкции существующих сооружений по очистке сточных вод разработаны рекомендации по выбору характеристик технологических режимов.
Научные результаты, выносимые на защиту:
- Организационно-технологические решения по обеспечению оптимизации технологических режимов работы сооружений аэробной очистки сточных вод, загрязненных органическими примесями, для проектных решений в ходе строительства новых и реконструкции существующих сооружений по очистке сточных вод.
- Предложения для проектирования очистных сооружений по выбору методологии организации и технологии определения оптимальных характеристик систем очистки на примере аэротенков в ходе их эксплуатации.
- Математическая модель, позволяющая рекомендовать оптимальные конструктивно - технологические решения при создании новых и реконструкции действующих сооружений очистки сточных вод различного происхождения.
- Рекомендации по выбору характеристик и оптимизации технологических режимов в условиях регулирования амплитудно-частотных характеристик параметров загрязнений в поступающих сточных водах на сооружения аэробной очистки, для проектных решений в ходе строительства новых и реконструкции существующих сооружений по очистке сточных вод.
- Технико-экономическое обоснование эффективности энергосберегающего и экологически безопасного производства с применением механически обработанного избыточного активного ила в системе мониторинга очистки сточных вод.
Практическая значимость работы. Результаты исследований являются практической базой для организации и обеспечения стабильности очистки сточных вод с использованием обработанного избыточного активного ила в производственных условиях. На основе результатов исследований разработаны организационно-технологические решения, которые позволяют:
- определять оптимальные параметры проведения и мониторинга процесса аэробной очистки в условиях проектирования, строительства и эксплуатации;
- оценивать и выбирать эффективные гидравлические, химические, физические и технологические условия очистки сточных вод в завинсимости от заданных параметров потребителя, а также оптимизиронвать их конструктивные параметры на осннове математического моденлирования;
- определять характеристики и основные параметры оптимизации технологических режимов сооружений аэробной очистки сточных вод, загрязненных органическими примесями, для проектных решений в ходе строительства новых и реконструкции существующих сооружений по очистке сточных вод.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. В соответствии с формулой специальности 05.02.22 - Организация производства (строительство), охватывающей проблемы становления, эффективного функционирования и совершенствования производственных процессов, в диссертационном исследовании разработаны организационно-технологические решения по обеспечению стабильности производства по очистке сточных вод, учитывающие гидравлические, химические и технологические изменения поступающих на обезвреживание сточных вод. Отраженные в диссертации научные положения соответствуют 1,4, 5, 7,8,11 пунктам области исследования паспорта специальности 05.02.22 - Организация производства (строительства)
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и получили одобрение на Международной конференции Энергосбережение и энергоэффективность на предприятиях водопроводно-канализационного хозяйства ЭКВАТЭК 2012 6-7 .06.2012, на II-ой международной научно-практической конференции посвящённой памяти академика РАН и РААСН Сергея Васильевича Яковлева, г. Москва 2011; на II Международной научно-практической конференции СТРОИТЕЛЬНАЯ ИНДУСТРИЯ: вчера, сегодня, завтра. Пенза, октябрь, 2011г., на VII межвузовской научной конференции студентов и аспирантов История и перспективы развития инженерных систем Москва 2010.
На основании проведенных исследований разработаны в рамках программы по организации научных исследований, выполняемых подведомственными Министерству образования и науки Российской Федерации высшими учебными заведениями, Методика организации эффективного функционирования и совершенствования процессов аэробной биологической очистки сточных вод в реальных условиях эксплуатации и Научно-методические рекомендации по совершенствованию биотехнологических методов переработки и утилизации отходов городов, сельскохозяйственных и промышленных предприятий, одобренные научно-техническим советом МГАКХиС.
Результаты и материалы выполненной работы использованы ООО Фирма Альфа БАССЕНС при проектировании очистных сооружений и полупромышленных испытаниях, при этом получен экономический эффект 2358тыс. руб.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка использованной литературы (157 нанименований). Общий объем диссертационной работы составляет 171 страниц, включая 44 рисунков и 4 таблицы.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении выполнен анализ современного состояния проблемы организации проектирования сооружений по очистки сточных вод, обоснованы актуальность и значимость постановки научноЦисследовательской работы, сформулированы цели и задачи, а также дана общая характеристика работы.
В первой главе приведён анализ состояния вопроса в нормативно-технической и периодической литературе по теме исследования, уточнены значения терминов, используемых в области проектирования, строительства и эксплуатации сооружений очистки сточных вод, выполнен анализ организационных аспектов совершенствования рассматриваемых систем и технологий, выявлены недостатки проектирования общепринятой схемы очистки сточных вод, определены приемы по устранению выявленных недостатков, намечены пути повышения качества и эффективности организации проведения обезвреживания сточных вод.
Во второй главе приведены объекты, материалы и методы экспериментальных исследований по организации методологических и системотехнических основ прогнозирования для проектирования аэрационных бассейнов. Рассмотрены преимущества и недостатки существующих проектно-расчетных решений. Определены три основных фактора, обеспечивающих оптимизацию процесса очистки и возможность проведения ее мониторинга. К ним относятся: концентрация растворенных органических загрязнений, характеризующихся величиной биохимической потребностью кислорода (БПК5), концентрацией взвешенных веществ, аммонийного азота, фосфатов, находящаяся в сточных водах, а также количество растворенного кислорода и сообщество бактерий, образующих активный ил, являющийся основным инструментом окисления органических загрязнений и снижения их содержания в очищаемых сточных водах.
Задачей работы являлась рациональная оценка выбора метода моделирования роста сообщества бактерий, входящих в активный ил с использованием классических моделей Моно и Герберта для начального определения оптимальной работы аэротенков.
В целях совершенствования процесса проектирования для выявления недостатков работы существующих сооружений было проведено обследование ряда городских станций по очистке сточных вод. Основным нормативно-техническим документом, которым руководствовались при определении преимуществ и недостатков существующих очистных сооружений были требования к техническому обследованию СП 13-102-203 Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений.
В третьей главе приведен разработанный на основе проведенных исследований расчет при проектировании очистки сточных вод в идеальном аэротенке-смесителе и многосекционном аэротенке.
Получен метод, учитывающий оптимальное проектирование, на основе процессов очистки сточных вод в аэротенках. Установлено, что в расчете общего объема аэротенка или количества его секций необходимо учитывать степень рециркуляции активного ила можно, который можно рассчитать и запроектировать с помощью метода последовательных приближений.
В четвёртой главе приведена организация проектирования очистки сточных вод в гетерогенном аэротенке и методика расчёта станций очистки сточных вод на основе следующих результатов:
1.Значительные колебания средней скорости жидкости, соответствующие изменениям расхода жидкости в 3 раза, не влияют на значение величины коэффициента осевой диффузии Ez. В этом случае, если другие переменные остаются постоянными, то число Пекле (Ре) линейно изменяется с реальным расходом в бассейне.
2.Значение коэффициента осевой диффузии Ez сильно зависит от расхода воздуха QА. Можно установить, что коэффициент коррелляции r равен 0,82 между Ez и расходом воздуха, начиная с мелко- и кончая крупнопузырчатой аэрацией. Построена корреляционная зависимость коэффициента осевой диффузии от расхода воздуха на аэрацию. Следовательно, аналитическая зависимость хорошо коррелируется с экспериментальными данными (степень корреляции равна 0,86). В экспериментах применялись мелко - и крупнопузырьчатые аэраторы. Полученные данные свидетельствуют о том, что с ростом расхода воздуха на аэрацию интенсифицируется процесс перемешивания смеси сточной воды и активного ила в аэротенке и процессы осевой диффузии в жидкой смеси соответственно также усиливаются. Крупность пузырей воздуха на характер кривой осевой диффузии от расхода воздуха на аэрацию практически не влияет, данные экспериментально ложатся на разные участки одной и той же кривой. Движение пузырей воздуха, необходимых для создания высокой окислительной способности жидкой среды, и механическое перемешивание при помощи механических поверхностных аэраторов создают градиент восходящих скоростей потоков внутри аэрируемого бассейна. Турбулизация среды в аэротенке необходима для доведения коэффициента массопередачи кислорода до необходимого уровня, поддержания биомассы во взвешенном состоянии и обеспечения однородности концентрации среды. Однако турбулизация ограничивает размеры флоккул активного ила, которые являются слишком хрупкими и непрочными, чтобы противостоять разрушительному действию гидравлических сил. Ограничение размеров флоккул активного ила благоприятно с точки зрения кинетики массопередачи метаболитов между концентрацией загрязнений сточных вод и бактериями активного ила, т.к. процессы массообмена напрямую зависят от величины удельной поверхности флоккул активного ила. Однако, малые размеры флоккул активного ила затрудняют их осаждение в отстойнике, т.к. при малых размерах частиц активного ила снижается скорость их осаждения и соответственно увеличивается количество малых частиц и диспергированных бактерий активного ила в отстоенной сточной воде.
Корреляционную зависимость можно выразить:
3. Критерий экстраполяции, позволяющий перейти от модели к промышленному сооружению, имеет вид:
где kl2 - коэффициент масштабного перехода
4. Влияние формы аэротенка, в частности отношений ширина/длина и глубина/длина, может быть устранено при использовании в расчете удельного расхода воздуха:
который хорошо кореллируется с отношениями и ,
где: V - объем аэротенка, l - длина аэротенка, W - ширина аэротенка.
Вычисленные корреляционные зависимости комплекса Ez/l2 (отношение коэффициента осевой диффузии к квадрату длины аэротенка) от удельного расхода воздуха qA и комплекса Ez/W2 (отношение коэффициента осевой диффузии к квадрату ширины аэротенка). Видно, что аналитические зависимости хорошо коррелируют с экспериментальными данными (степени корреляции 0,91 и 0,89 соответственно). Полученные данные свидетельствуют о том, что величины коэффициента осевой диффузии имеют прямо пропорциональную зависимость от удельного расхода воздуха. Это еще раз подтверждает сделанный на основе предыдущих данных вывод о том, что с ростом расхода воздуха на аэрацию интенсифицируется процесс перемешивания смеси сточной воды и активного ила в аэротенке и процессы осевой диффузии в жидкой смеси соответственно также усиливаются.
Корреляционные зависимости получены на 13 различных формах аэротенков, характеризующихся изменением отношения ширина/длина от 0,87 до 2,05.
5. Получена удовлетворительная корреляционная зависимость (коэффициент корреляции r = 0,887) между отношением и энергией, рассеянной вследствие увеличения объема воздухом на единицу объема аэротенка .
Р - представляет энергию расширения использованного сжатого воздуха для аэрации. Приведены корреляционные зависимости комплекса Ez/I.W (отношение коэффициента осевой диффузии к длине в степени, равной ширине аэротенка) от комплекса Pc/V (отношение мощности компрессора к объему аэротенка). Видно, что аналитическая зависимость хорошо коррелирует с экспериментальными данными (степень корреляции 0,90). Полученные данные свидетельствуют о том, что величина коэффициента осевой диффузии имеет прямо пропорциональную зависимость от мощности компрессора. Это еще раз подтверждает сделанный на основе предыдущих данных вывод о том, что с ростом расхода воздуха на аэрацию интенсифицируется процесс перемешивания смеси сточной воды и активного ила в аэротенке и процессы осевой диффузии в сточных водах соответственно также усиливаются.
6. С учетом приведенных зависимостей может быть предложено общее соотношение:
где:τR - реальное время пребывание стока в сооружении [час],qA - удельный расход воздуха, 10-3 мин-1 .
Второй этап заключается в составлении алгоритма расчета. Если в настоящий момент не учитывать расход кислорода, необходимого для бактерий активного ила, то перечень переменных, участвующих в базовой ячейке (аэротенк + вторичный отстойник) и перечень располагаемых зависимостей, может быть представлен в табл. 1.
Таблица 1
Переменные | Зависимости | ||
Xf | X0 | и их начальные условия | |
β | Q | ||
QT | α | ||
x0 | xe | ||
xf | Pe | ||
EZ | l | ||
U | W | ||
h | V | ||
k0 | μ | ||
X | |||
a | x | ||
xS | k2 | ||
k | μS | ||
ε | z | ||
QA | qA | ||
Mb | |||
Установлено, что система содержит 31 переменных, среди которых:
- 4 параметра являются биологически измеряемыми параметрами в пробах поступающего на очистку стока (k0, k2, a, xS),
Ц 2 параметра являются исходными данными (Q и xe),
Ц 1 параметр устанавливается нормами сброса (xf),
Ц 2 параметра - переменные величин (хf и xf) являются частными величинами для ε = 1 (Z/l).
Следовательно, остается 23 неизвестных параметра. По табл. 1 имеется 17 зависимостей, следовательно, система уравнений имеет 6 степеней свободы.
Таким образом, если произвольно устанавливаются численные значения 6 переменных, то можно решить систему. Для этого можно, например, зафиксировать:
- размеры бассейна: l, W, h,
- коэффициент сепарации отстойника α. Этот выбор может быть сделан в тех же условиях и для гомогенных реакторов,
- расход воздуха QA.
Этот расход зависит от потребности в дыхании бактерий активного ила и коэффициента массопередачи из газовой фазы в жидкую фазу. Если второй фактор может быть определен достаточно легко, то напротив первый фактор изменяется в каждой точке аэротенка в зависимости от концентрации биомассы х и изменения концентрации загрязнений сточных вод.
Предусматривают аэрацию или постоянную, рассчитанную по зоне с максимальным потреблением кислорода (зона близкая к входу в сооружение), или секционированную аэрацию, осуществляя дискретное изменение расхода воздуха по последовательно расположенным секциям.
Этот выбор может быть сделан исходя из величины удельной органической нагрузки по загрязнениям х*, чтобы иметь лучшую осаждаемость активного ила.
Решение будет состоять в основном в определении степени рециркуляции активного ила β и изменений концентраций органических загрязнений в аэротенке. В этом случае можно использовать регрессионный метод, фиксируя произвольно величину β и определяя последовательные шаги по этой начальной величине до концентраций загрязнений на выходе, до достаточного сближения величин выбранных переменных.
Решение системы при проектировании предполагает также применение способа расчета, использующего результаты исследований по оптимизации схемы сооружений, исходя из экономических критериев. Эта программа предусматривает следующие ограничения:
1. Первичный отстойник включен в программу расчета как промежуточная эмпирическая модель отстаивания.
2. Экономический критерий введен для оптимизации и минимизации конструктивной стоимости первичного и вторичного отстойников, а также аэротенка. Минимизация общей стоимости более обоснована, если учитывает продолжительность амортизации.
В пятой главе приведена организация и методика проектирования очистки сточных вод в гетерогенном аэротенке с дифференцированными потоками.
Результатом исследований явился анализ и систематизации конструктивных параметров.
Если β является общей степенью рециркуляции активного ила, а βi (от β1 до βn ) - степенями рециркуляции на каждом этапе (секции), то:
β = β1 + β2 + Е + βn
Если q1, q2 Е qn являются расходами сточных вод на каждом этапе (секции) и Q является общим расходом, то:
Q = q1 + q2 + Е + qn
Сохранение расхода на прямоугольных границах выражается:
Q + α.β.Qn = Qn
Более того, можно определить балансы веществ на границах каждой секции. На этапе (секции) m можно записать зависимости:
а. Сохранение расхода жидкости:
Qm = Qm-1 + qm + α.βm.Qn ,
откуда среднее время пребывания в секции (этапе):
b. Баланс загрязнений сточных вод:
с. Баланс бактерий активного ила:
предполагая, что Хе ≅ 0
На границах этапа (секции) можно также записать:
- Баланс загрязнений сточных вод:
- Баланс бактерий активного ила:
Перенося величину Xm получим:
где:
Определена стратегия развития организации при проектировании планирования систем очистки, касательно аэротенков с дифференциальными потоками, результаты выполненной работы позволили теоретически разработать и экспериментально подтвердить модели технологических процессов в сооружениях аэробной очистки и научно обосновать выбор основных конструктивно-технологических характеристик в практике проектирования и реконструкции очистных сооружений.
В шестой главе приведены приемы и методы организации проектирования и мониторинга аэробной очистки сточных вод с использованием математического моделирования основной функции оптимизации процесса величины органических загрязнений сточных вод - биохимической потребности в кислороде (БПК).
Рассмотрены модели Стритера-Фелпса, Томаса- Янга, Лэнгмюра
Рис .1. Кинетическая модель Стритера-Фелпса
Рис. 2 Кинетическая модель Томаса, Янга
Рис. 3 Кинетическая модель Лэнгмюра
Полученные кинетические модели, позволяют анализировать организационно - технические решения надёжности производственных процессов, эмпирически установить константы скорости реакции для оптимизации процесса проектирования, а, следовательно, предоставляет возможность прогнозировать эффективность очистки сточных вод и необходимое количестве кислорода. Метод можно использовать при моделировании систем очистки сточных вод, задавая поступление концентрации загрязнений сточных вод в широких диапазонах.
В седьмой главе представлены приёмы проектирования при организация процесса аэробной очистки путем регулирования амплитудно-частотных характеристик загрязнений и расходов сточных вод поступающих на очистку.
Разработан научный методологический принцип повышения эффективности качества организации и экологичности производственных систем очистки сточных вод.
Предложен механизм проектирования аэротенков с учетом колебаний при поступлении расходов сточных вод рис.4.
Получена диаграмма систем обработки сточных вод, которая позволяет сделать расчет конструкции аэротенка с учетом оптимальных режимов его работы.
Рис.4 Зависимость коэффициента прироста амплитуды от частоты колебаний.
Для технико-экономической оценки разработанной технологии проектирования было проведено сравнение следующих вариантов очистки сточных вод:
1) в аэротенках с традиционной технологией удаления взвешенных веществ и окисления органических загрязнений;
2) реагентный метод с добавлением метанола;
3)предлагаемая технология с применением механически обработанного избыточного активного ила.
Для технико-экономического сравнения рассматриваемых технологий были учтены капитальные затраты на строительство очистных сооружений, эксплуатационные затраты на аэрацию, химические реагенты, тепловую энергию, обработку и утилизацию осадка, образованного от очистки сточных вод, а также затраты на экологические платежи за сброс аммония в водоемы рыбохозяйственного назначения.
Расчет показал, что эксплуатационные затраты при реализации технологии с добавлением метанола в 1,96 раза больше, в том числе энергопотребление в 1,8 раза больше, чем при реализации технологии с применением обработанного избыточного активного ила.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. Разработана организация и методология производственных процессов, учитываемых при проектировании очистных сооружений; математическое моделирование функционирования систем аэробной очистки различных технологических схем, с аэротенками идеального смешения, идеального вытеснения и гетерогенными аэротенками, реализующими промежуточные режимы работы; даны рекомендации по выбору оптимальных геометрических и технологических параметров основных элементов очистных сооружений.
2. Разработаны организационно- технические факторы планирования технологических систем очистки сточных вод на основе теоретических и экспериментальных результатов работы, включающие комплекс экспериментальных исследований моделей систем очистки, определены зависимости эффективности очистки от концентраций субстрата и биомассы, нагрузки на активный ил по органическим веществам, среднего времени пребывания смеси сточных вод и активного ила в аэротенке, возраста активного ила, степени рециркуляции активного ила, коэффициента сепарации вторичного отстойника и коэффициента респирации кислорода в аэротенке.
3. Разработаны организационные научные методы мониторинга, учитываемые при проектировании очистных сооружений, включающие алгоритмы расчета станций очистки сточных вод, базирующиеся на применении созданных математических моделей биохимических и гидродинамических процессов с использованием эмпирических коэффициентов, полученных экспериментальным путем.
4. Получены аппроксимирующие зависимости, с высокой степенью достоверности описывающие полученные экспериментальные данные, что позволяет достаточно надежно использовать их для обоснования конструктивно-технологических решений при проектировании новых и реконструкции действующих сооружений аэробной биологической очистки.
5. Определены основные организационные методы и средства управления совершенствования систем аэробной биологической очистки различных технологических схем, реализующих различные по характеру гидравлические процессы в сооружениях аэробной обработки сточных вод и использующих рециркуляционный контур возврата иловой смеси на вход в очистные сооружения.
6. Проведен сравнительный анализ корректности и прогноз использования наиболее широко известных биологических моделей функционирования бактерий активного ила и рекомендована модель Герберта, учитывающая явление эндогенного метаболизма бактерий в процессе их жизненного цикла.
7. Проведён комплекс научных организационно-проектировочных решений взаимодействия основных элементов системы очистки, включающих в себя критерии оценки качества процессов окисления органических загрязнений и процессов седиментации смеси сточной воды и активного ила во вторичном отстойнике.
8. Построены теоретические основы прогнозирования качества и управления систем очистки, выбора биологических моделей при моделировании гидравлических процессов в очистных сооружениях.
Основные результаты диссертации изложены в работах:
- Юдин П.В. Организация процесса аэробной биологической очистки путем регулирования амплитудно-частотных характеристик параметров загрязнений сточных вод / Палинова И.И., Юдин П.В.// Журнал ACADEMIA РААСН М.: 2011 №12. - С. 110-114 (перечень ВАК).
- Юдин П.В. Моделирование процессов идеального аэротенка-смесителя/ Палинова И.И., Юдин П.В.// Вестник ВолгГАСУ №12. - С. 179-185 (перечень ВАК).
- Юдин П.В.Тезисы доклада Пути совершенствования технологии и управления режимами аэробной очистки / Палинова И.И., Юдин П.В.// Сборник материалов VII межвузовской научной конференции студентов и аспирантов История и перспективы развития инженерных систем М.: 2010 - С. 33-37.
- Юдин П.В. Тезисы доклада Инструмент управления биологическими прудами ламинарного течения потока сточных вод /Денисов А.А., Махов С.В., Юдин П.В.// Сборник материалов II международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАН и РААСН Сергея Васильевича Яковлева (Шестые Яковлевские чтения) М.: 2011г. - С. 110-113.
- Юдин П.В. Тезисы доклада Очистка воды с использованием озоновых и мембранных технологий /Юдин П.В., Медведев Д.Д// Сборник материалов II международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАН и РААСН Сергея Васильевича Яковлева (Шестые Яковлевские чтения) М,: 2011г. - С. 355-361.
- Юдин П.В. Организация гидромеханического режима псевдоожиженных систем очистки сточных вод /Павлинова И.И., Кадысева А.А., Юдин П.В.// Сборник материалов II Международной научно-практической конференции СТРОИТЕЛЬНАЯ ИНДУСТРИЯ: вчера, сегодня, завтра. Пенза, октябрь, 2011г. С. 134-138.
- Юдин П.В. Системотехнические принципы повышения эффективности биологической очистки сточных вод с использованием псевдоожиженного слоя. / Палинова И.И., Юдин П.В.// Вестник отделения строительных наук РААСН выпуск 16 т.2.М.: 2012 С. 266-271.
- Юдин П.В. Тезисы доклада Энергосберегающая технология очистки высококонцентрированных сточных вод путем управления культивирования сложных биоценозов активного ила/ Палинова И.И., Малышева А.А., Калистратов И.М., Стрельцова М.С., Юдин П.В.// Материалы конференции . Программа и сборник докладов международной конференции лэнергосбережение и энергоэффективность на предприятиях водопроводно-канализационного хозяйства ЭКВАТЭК 2012 6-7 .06.2012
Подписано в печать23.11.2012.Формат 60х81/16
объем 1,5п.л. Тираж100экз.
Riso печать. Заказ №107
МГАКХиС, 109029, Ср. Калитниковская ул., д.30
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям