Шотина Ксения Владимировна. Очистка городских сточных вод от азота и фосфора с использованием повышенных доз активного ила

brief description

Шотина, Ксения Владимировна. Очистка городских сточных вод от азота и фосфора с использованием повышенных доз активного ила : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.04 / Шотина Ксения Владимировна; [Место защиты: ГОУВПО "Московский государственный строительный университет"].- Москва, 2011.- 150 с.: ил.

Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования Санкт-Петербургский
государственный архитектурно-строительный университет
Московское государственное унитарное предприятие Мосводоканал
На правах рукописи
04.2.01 1 5 6 2 7 7 “
Шотина Ксения Владимировна
ОЧИСТКА ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ
АЗОТА И ФОСФОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ПОВЫШЕННЫХ ДОЗ АКТИВНОГО ИЛА
05.23.4 Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель доктор технических наук,
профессор М.И. Алексеев
Санкт-Петербург, Москва 2011

2
Содержание
Введение 4
1. Биологическая очистка городских сточных вод от азота и фосфора при
повышенных дозах активного ила 9
1.1. Анализ существующих теорий процессов биологического удаления азота и
фосфора 9
1.2. Технические методы повышения производительности сооружений
биологической очистки сточных вод 16
1.2.1. Технология с использованием мембранных биологических реакторов 17
1.2.2. Технология очистки сточных вод с использованием свободно плавающих
загрузок 21
1.2.3. Технология с использованием полочных модулей 23
1.3. Технологические методы повышения производительности сооружений
биологической очистки сточных вод 26
1.3.1. Технология очистки сточных вод аэробным гранулированным активным
илом 26
1.3.2. Использование коагулянтов для увеличения скорости илоразделения во
вторичных отстойниках 29
1.4. Выводы 32
1.5. Постановка цели и задач исследования 32
2. Исследования технологии очистки сточных вод с повышенными дозами
активного ила в полупромышленных условиях 34
2.1. Условия проведения полупромышленных исследований 35
2.2. Результаты экспериментальных исследований по повышению дозы активного
ила на полупромышленной установке 38
2.3. Изучение кинетики илоразделения при работе сооружений с повышенными
дозами ила 46
2.4. Выводы по главе 52
3. Исследования технологии очистки сточных вод с повышенными дозами
активного ила в промышленных масштабах 53
3.1. Условия проведения промышленных исследований 53
3.2. Результаты исследований по повышению дозы ила в аэротенке в
промышленных условиях эксплуатации 56

з
3.3. Оптимизация технологии и оценка работы сооружений с повышенными дозами ила при резких колебаниях нагрузки по органическим загрязняющим веществам.66
3.4. Выводы по главе 78
4. Математическое описание результатов исследований технологии очистки сточных вод от биогенных элементов при повышенных дозах активного ила 79
4.1. Определение общего возраста активного ила для совместного удаления азота и фосфора из сточных вод при работе сооружений с повышенными дозами активного ила 79
4.2. Разработка методики расчета технологического режима эксплуатации
сооружений с повышенными дозами активного ила 84
4.3. Определение кинетических параметров процессов нитрификации и
денитрификации 94
4.4. Выводы по главе 107
5. Разработка методики расчета для проектирования, рекомендации на эксплуатацию и технико-экономические показатели работы сооружений с повышенными дозами активного ила 108
5.1. Разработка методики расчета для проектирования сооружений с повышенными
дозами активного ила 108
5.2. Рекомендации по пусконаладочным работам и эксплуатации аэротенков с
повышенными дозами ила 118
5.3. Технико-экономические показатели технологии очистки сточных вод с
повышенными дозами ила 121
5.4. Выводы по главе 126
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 127
Список литературы 129
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Расчет комплекса сооружений аэротенк-вторичный отстойник, запроектированных под технологию удаления биогенных элементов с
повышенными дозами активного ила 141
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Расчет комплекса сооружений аэротенк-вторичный отстойник, запроектированных под технологию удаления биогенных элементов с дозой активного ила 3 г/л 148

bibliography

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена технология, позволяющая увеличивать производительность сооружений очистки сточных вод от азота и фосфора до 30% за счет повышения дозы активного ила с 2-3 г/л до 4,5-6,5 г/л методом направленной селекции, а также дано математическое описание процесса.
2. В полупромышленных, а также промышленных условиях реализован метод формирования активного ила, обладающего значениями илового
'У
индекса в 1,9-2 раза меньше (80-100 см /г), чем при эксплуатации сооружений по технологии удаления биогенных элементов с дозой ила 2-2,4 г/л (150-200 см3/г).
3. Установлена зависимость илового индекса от дозы активного ила в сооружениях очистки сточных вод от биогенных элементов в период культивирования ила с повышенными скоростями осаждения, позволяющая спрогнозировать значение илового индекса для дальнейшего расчета гидравлической нагрузки на вторичные отстойники.
4. Промышленная реализация технологии с повышенными дозами активного ила показала, что:
- достигается высокая эффективность очистки стоков г. Москвы от азота и
фосфора: N-NH4 =98-99% и Р-РО4=81-90% при сокращении времени
пребывания до 30% по сравнению с аэротенками, работающими при дозе активного ила 2-3 г/л;
- в период резкого увеличения нагрузки по органическим загрязняющим веществам происходит дополнительная селекция, что приводит к снижению значений илового индекса на 10-12%. При уменьшении концентрации органических веществ исходный технологический режим с повышенными дозами ила восстанавливается в течение 8-10 суток.
5. Установлено, что для реализации процесса глубокого удаления фосфора из сточных вод качественного состава, характерного для г. Москвы, при эксплуатации аэротенков с повышенными дозами ила, обязательными

128
условиями являются время пребывания в анаэробной зоне сооружения равное 1 час и общий возраст активного ила от 12 до 19 суток.
6. Для городской сточной воды получены кинетические параметры процессов нитрификации и денитрификации для расчета сооружений с повышенными дозами активного ила, полученными селекционным способом.
7. Разработана методика, позволяющая рассчитывать технологический режим работы сооружений при их переходе на технологию с повышенными дозами ила: максимальную нагрузку на аэротенк и вторичные отстойники; рабочую дозу ила в аэротенке; период пусконаладочных работ. Результаты проведенных промышленных экспериментов показали достаточно высокую сходимость расчетной динамики с реальной динамикой повышения дозы ила в аэротенке (погрешность составляет 3-8%).
8. Выполнено технико-экономическое сравнение технологии очистки сточных вод от биогенных элементов с повышенными дозами активного ила, полученными селекционным методом, и с дозой активного ила 3 г/л. Получено, что общая площадь очистных сооружений сокращается в 1,25 раза, объем аэротенков уменьшается в 1,5 раз и суммарные затраты с учетом периода пусконаладочных работ снижаются на 29,4 млн. рублей по ценам 2009 года.
9. Разработана методика расчета для проектирования сооружений очистки сточных вод от азота и фосфора с повышенными дозами активного
ила.