Фізико-хімічне та біологічне очищення висококонцентрованих стічних вод
Ескіз недоступний
Дата
2011
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.21 – технологія водоочищення. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2011.
На підставі теоретичного аналізу процесів фізико-хімічного та біологічного очищення і з врахуванням особливостей складу висококонцентрованих стічних вод різних галузей промисловості (шкіряної, хутряної, текстильної, харчової та інших) створено комплексні технології, які забезпечують високоякісне очищення стічних вод до норм скиду у водойму. Аналітичним і математичним моделюванням встановлено функціональні взаємозв’язки між гідродинамічними і конструктивними параметрами біореакторів. Розроблено, досліджено в експериментальних та виробничих умовах і впроваджено ефективні екологічно спрямовані технології попереднього фізико-хімічного очищення методами флотації, електрокоагуляції-флотації та біокоагуляції-флотації з наступним біологічним очищенням анаеробно-аеробним методом в прямоточній системі біореакторів з іммобілізованими мікроорганізмами. Вирішення цієї важливої науково-технічної проблеми забезпечило при попередньому очищенні стічних вод ефективне видалення СПАР, жирів, барвників, йонів важких металів, трансформацію колоїдно-розчинених високомолекулярних органічних речовин в біологічно доступні форми; при наступній анаеробно-аеробній обробці ефективне очищення від високих концентрацій органічних речовин за ХСК на 96-99%, зменшення витрати повітря на 50%, приросту біомаси до 30% та збільшення її мінералізації понад 50%. Результати впровадження технологій підтвердили їх техніко-економічну ефективність, маловідходність, відповідність якості очищеної води установленим нормам.
Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.17.21 – технология водоочистки. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2011. На основании теоретического анализа процессов физико-химической и биологической очистки и с учетом особенностей состава высококонцентрированных сточных вод различных отраслей промышленности (кожевенной, меховой, текстильной, пищевой и других) разработаны комплексные экологически направленные технологии, которые обеспечивают высококачественную очистку сточных вод до норм сброса в водоем. В результате аналитического и математического моделирования установлены функциональные взаимосвязи между гидродинамическими и конструктивными параметрами биореакторов. Предложенные модели распределения скоростей и температур позволяют рассчитать гидравлические и температурные режимы при выборе рециркуляционной системы анаэробного биореактора и перфорированного трубопровода для подачи воздуха в аноксидном или аэробном биореакторах. Разработаны, исследованы в экспериментальных и производственных условиях и внедрены эффективные технологии предварительной физико-химической очистки методами флотации, электрокоагуляции-флотации и биокоагуляции-флотации с последующей биологической очисткой анаэробно-аэробным методом в прямоточной системе биореакторов с иммобилизированными микроорганизмами. Использование метода флотации (без или с химической обработкой) для предварительной очистки сточных вод промышленных предприятий обеспечивает высокую эффективность очистки сточных вод от грубодисперсных примесей (твердых частиц и эмульгированных веществ) и взвешенных веществ (90-98%) на протяжении достаточно короткого (20-30 мин) времени их пребывания в флотационных установках, снижение показателей БПК и ХПК. На основании результатов выполненных исследований биокоагуляции-флотации загрязнений сточных вод промышленных предприятий (СПАВ, красителей, ионов тяжелых металлов) разработана, запатентована и внедрена технология предварительной очистки сточных вод, в которой предлагается использовать избыточный активный ил концентрацией более 300 мг/дм3, разработана усовершенствованная конструкция флотационной камеры, устройств для сбора и удаления шлама, методика расчета элементов технологии. Внедрение технологии позволило увеличить степень очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов до 80-90%. Теоретически и экспериментально доказано, что использование анаэробного процесса на первых стадиях биологической очистки сточных вод обеспечивает удаление основной массы органических загрязнений (75-82%) при меньшем приросте биомассы по сравнению с аэробным процессом. Кроме того, экспериментально подтверждено, что анаэробный процесс характеризуется стабильностью к неравномерному поступлению на очистку сточных вод и залповым сбросам органических веществ. Следующими ступенями были последовательно аноксидный и аэробный процессы, которые обеспечивают эффективное удаление органических веществ, соединений азота, фосфора и других загрязнителей и осуществляются в биореакторах с иммобилизированными на носителях типа ВИЯ микроорганизмами. Как показали результаты исследований, обеспечение при предварительной очистке высококонцентрированных сточных вод удаления токсичных веществ, биодоступности коллоидно-растворенных органических веществ и создание в анаэробно-аэробных биореакторах необходимых условий: концентраций растворенного кислорода, перемешивания, оборудования волокнистыми носителями с удельной поверхностью, м3/м3: в анаэробных – 4000, аноксидных І ступени – 1500 и ІІ – 500, аэробных - 400; позволяет сформировать на поверхности носителей биоценоз гидробионтов различных трофических уровней, позволяющий эффективно очищать сточные воды, минимизировать количество избыточной биомассы и увеличить ее минерализацию. Для расчета очистных сооружений разработанной биотехнологии предложена методика с учетом окислительной мощности по ХПК, которая позволяет определить конструктивные показатели анаэробных, аноксидных и аэробных биореакторов в зависимости от концентрации органических веществ в исходной сточной воде. Методика апробирована при разработке рекомендаций по реконструкции очистных сооружений Славутского солодовенного завода (г. Славута, Хмельницкой области) по технологии многоступенчатой анаэробно-аэробной очистки высоко-концентрированных сточных вод с использованием иммобилизированных микроорганизмов. Решение этой важной научно-технической проблемы обеспечило при предварительной очистке сточных вод флотационными методами эффективное удаление грубодисперсных примесей, взвешенных веществ, СПАВ, жиров, красителей, ионов тяжелых металлов; при последующей анаэробно-аэробной обработке - эффективную очистку от высоких концентраций органических веществ по ХПК на 96-99%, уменьшение расхода воздуха на 50%, прироста биомассы до 30% и увеличение ее минерализации более 50%. Результаты внедрения технологий подтвердили их технико-экономическую эффективность, малоотходность, соответствие качества очищенной воды установленным нормам.
Thesis for a doctoral degree in technical sciences in specialty 05.17.21 – technology of water treatment. – National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2011. Established complex technologies are based on the theoretical analysis of the physic-chemical and biological treatment processes and the features of high-concentrated wastewater from different industries (leather, fur, textile, food and other). The technologies give high quality wastewater treatment according to discharge norms. Analytical and mathematical computative models establish of the functional connection between hydrodynamic and structural parameters of the bioreactors. It is developed, investigated in experimental and industrial conditions and applied in industry the effective technologies of preliminary physic-chemical treatment with the methods of flotation, electrocoagulation-flotation, biocoagulation-flotation and followed after anaerobic-aerobic method in the direct system of bioreactors with immobilized microorganisms. The solution of this important scientific and technical problem ensure to treat wastewater from toxically matter such as surfactants, grease, dyes, heavy metals, to transform of colloidal-dissolved high-molecular organic compounds to the biological degradated forms. It is provided with the following anaerobic-aerobic treatment effective removal of high concentrations of organic matter in terms of COD in 96-99%, reduction of air expenses to 50% and amount of biomass to 30% and increasing its mineralization over 50%. The results of industrial using of technologies confirmed their technical and economic efficiency, low-waste and the quality of the treated water according to established standards.
Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.17.21 – технология водоочистки. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2011. На основании теоретического анализа процессов физико-химической и биологической очистки и с учетом особенностей состава высококонцентрированных сточных вод различных отраслей промышленности (кожевенной, меховой, текстильной, пищевой и других) разработаны комплексные экологически направленные технологии, которые обеспечивают высококачественную очистку сточных вод до норм сброса в водоем. В результате аналитического и математического моделирования установлены функциональные взаимосвязи между гидродинамическими и конструктивными параметрами биореакторов. Предложенные модели распределения скоростей и температур позволяют рассчитать гидравлические и температурные режимы при выборе рециркуляционной системы анаэробного биореактора и перфорированного трубопровода для подачи воздуха в аноксидном или аэробном биореакторах. Разработаны, исследованы в экспериментальных и производственных условиях и внедрены эффективные технологии предварительной физико-химической очистки методами флотации, электрокоагуляции-флотации и биокоагуляции-флотации с последующей биологической очисткой анаэробно-аэробным методом в прямоточной системе биореакторов с иммобилизированными микроорганизмами. Использование метода флотации (без или с химической обработкой) для предварительной очистки сточных вод промышленных предприятий обеспечивает высокую эффективность очистки сточных вод от грубодисперсных примесей (твердых частиц и эмульгированных веществ) и взвешенных веществ (90-98%) на протяжении достаточно короткого (20-30 мин) времени их пребывания в флотационных установках, снижение показателей БПК и ХПК. На основании результатов выполненных исследований биокоагуляции-флотации загрязнений сточных вод промышленных предприятий (СПАВ, красителей, ионов тяжелых металлов) разработана, запатентована и внедрена технология предварительной очистки сточных вод, в которой предлагается использовать избыточный активный ил концентрацией более 300 мг/дм3, разработана усовершенствованная конструкция флотационной камеры, устройств для сбора и удаления шлама, методика расчета элементов технологии. Внедрение технологии позволило увеличить степень очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов до 80-90%. Теоретически и экспериментально доказано, что использование анаэробного процесса на первых стадиях биологической очистки сточных вод обеспечивает удаление основной массы органических загрязнений (75-82%) при меньшем приросте биомассы по сравнению с аэробным процессом. Кроме того, экспериментально подтверждено, что анаэробный процесс характеризуется стабильностью к неравномерному поступлению на очистку сточных вод и залповым сбросам органических веществ. Следующими ступенями были последовательно аноксидный и аэробный процессы, которые обеспечивают эффективное удаление органических веществ, соединений азота, фосфора и других загрязнителей и осуществляются в биореакторах с иммобилизированными на носителях типа ВИЯ микроорганизмами. Как показали результаты исследований, обеспечение при предварительной очистке высококонцентрированных сточных вод удаления токсичных веществ, биодоступности коллоидно-растворенных органических веществ и создание в анаэробно-аэробных биореакторах необходимых условий: концентраций растворенного кислорода, перемешивания, оборудования волокнистыми носителями с удельной поверхностью, м3/м3: в анаэробных – 4000, аноксидных І ступени – 1500 и ІІ – 500, аэробных - 400; позволяет сформировать на поверхности носителей биоценоз гидробионтов различных трофических уровней, позволяющий эффективно очищать сточные воды, минимизировать количество избыточной биомассы и увеличить ее минерализацию. Для расчета очистных сооружений разработанной биотехнологии предложена методика с учетом окислительной мощности по ХПК, которая позволяет определить конструктивные показатели анаэробных, аноксидных и аэробных биореакторов в зависимости от концентрации органических веществ в исходной сточной воде. Методика апробирована при разработке рекомендаций по реконструкции очистных сооружений Славутского солодовенного завода (г. Славута, Хмельницкой области) по технологии многоступенчатой анаэробно-аэробной очистки высоко-концентрированных сточных вод с использованием иммобилизированных микроорганизмов. Решение этой важной научно-технической проблемы обеспечило при предварительной очистке сточных вод флотационными методами эффективное удаление грубодисперсных примесей, взвешенных веществ, СПАВ, жиров, красителей, ионов тяжелых металлов; при последующей анаэробно-аэробной обработке - эффективную очистку от высоких концентраций органических веществ по ХПК на 96-99%, уменьшение расхода воздуха на 50%, прироста биомассы до 30% и увеличение ее минерализации более 50%. Результаты внедрения технологий подтвердили их технико-экономическую эффективность, малоотходность, соответствие качества очищенной воды установленным нормам.
Thesis for a doctoral degree in technical sciences in specialty 05.17.21 – technology of water treatment. – National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2011. Established complex technologies are based on the theoretical analysis of the physic-chemical and biological treatment processes and the features of high-concentrated wastewater from different industries (leather, fur, textile, food and other). The technologies give high quality wastewater treatment according to discharge norms. Analytical and mathematical computative models establish of the functional connection between hydrodynamic and structural parameters of the bioreactors. It is developed, investigated in experimental and industrial conditions and applied in industry the effective technologies of preliminary physic-chemical treatment with the methods of flotation, electrocoagulation-flotation, biocoagulation-flotation and followed after anaerobic-aerobic method in the direct system of bioreactors with immobilized microorganisms. The solution of this important scientific and technical problem ensure to treat wastewater from toxically matter such as surfactants, grease, dyes, heavy metals, to transform of colloidal-dissolved high-molecular organic compounds to the biological degradated forms. It is provided with the following anaerobic-aerobic treatment effective removal of high concentrations of organic matter in terms of COD in 96-99%, reduction of air expenses to 50% and amount of biomass to 30% and increasing its mineralization over 50%. The results of industrial using of technologies confirmed their technical and economic efficiency, low-waste and the quality of the treated water according to established standards.