Совершенствование технологии удаления азота и фосфора в комплексе по очистке сточных вод и обработке осадка

Рис. 7. Зависимость скорости денитрификации от обеспеченности легкоокисляемым субстратом в виде БПК5 при Т=15О С для Пушкинской станции аэрации (ПСА RN=1,0), Сестрорецкой станции аэрации (Сестр. СА RN=0,9), Юго-Западных очистных сооружений(ЮЗОС RN=1,3) и по данным зарубежной литературы RN=1,1-1,2.

Количество возвращаемых нитратов возможно представить как , а кратность рециркуляции . В традиционных схемах Денифо содержание азота нитратов в очищенной воде 6-9 мг/л, а количество денитрифицированного азота колеблется в пределах 8-12 мг/л, поэтому кратность рециркуляции может составлять 50-130%, учитывая возврат нитратов в составе циркулирующего активного ила. Эффект восстановления нитратов часто не имеет существенного значения, поскольку иловая смесь из аноксидной зоны поступает в аэробную часть биоблока. Но в некоторых схемах, в частности UCT, предусмотрена вторая перекачка денитрифицированного ила в анаэробную зону.

Анаэробные условия легко нарушить при избытке нитратов, в связи с чем целесообразно назначить остаточное количество азота нитратов на уровне 0,3 - 0,5 мг/л в схеме UCT и 0,5 - 1,0 мг/л в остальных случаях.

На основе данных предложений составим формулу скорости денитрификации

(20)

Температурную поправку возможно оставить в виде 1,072^T-15, так как в денитрификации принимают участие 70-80% гетеротрофных микроорганизмов.

В численном виде

(21)

Полученная автором формула была проверена на практике и определены границы ее применимости: L_уд=5-12 г/г; R_N=0,5-1,3; =6-9 мг/л (азот нитратов в очищенной воде); =0,3-1,0 мг/л (азот нитратов на выходе из аноксидной зоны). При составлении формулы также предполагалось деление блока на ограниченные отсеки (отсутствие переходных явлений), использование загрязнений сточных вод без внешнего источника, отсутствие заметного влияния растворенного кислорода (ограничения рециркуляции R_N).

По классической модели многостадийной ферментативной реакции в численном виде представлена зависимость от L_уд (активация субстратом), (уровень восстановления нитратов), (влияние начального содержания азота нитратов).

(22)

Ограничения по применению формулы те же.

На рис. 7 показано изменение скорости денитрификации по данным, полученным автором на станциях аэрации гг. Пушкина, Сестрорецка, ЮЗОС и зарубежным публикациям.

Нитрификация, как биохимический процесс, протекает минимум в две стадии, иногда независимо друг от друга. На ЦСА наблюдались случаи ингибирования второй стадии, и в очищенной воде количество нитратов возрастало до 15-20 мг/л.

На очистных станциях содержание нитрификаторов в иле не определяется, в лучшем случае осуществляются лабораторные опыты по определению скорости убыли аммонийного азота, но в виду большой погрешности в таких определениях необходим значительный объем экспериментальных данных и оценка внешних воздействий (солей тяжелых металлов, СПАВ и т.п.). Особенно сложно оценить эти процессы в случае использования прикрепленной биомассы, так как неясно поведение нитрификаторов в слое биопленки.

При расчете скорости нитрификации отметим несколько факторов, оказывающих существенное влияние на процесс. Известно, что активность нитрифицирующих бактерий требует поддержания повышенной концентрации растворенного кислорода - более 2 мг/л. При этом в публикациях не указывается, является ли названное значение средней величиной по длине коридоров аэротенков либо средним значением в контактных лабораторных опытах. В математическом виде среднее значение может быть вычислено как функция от по выражению . По эксплуатационным данным обычно поддерживают на уровне не более 4 - 4,5 мг/л, и среднее значение составит 2,5 - 3,0 мг/л. Такой уровень аэрации возможно считать оптимальным, не оказывающим ингибирующее воздействие на сообщество гетеротрофов и нитрификаторов.

Рис. 8. Зависимость объемной скорости нитрификации от отношения азота аммонийного в очищенной воде к азоту аммонийному в осветленной воде (Т=15о С) для станций аэрации г. Сестрорецка, ЮЗОС и литературным данным.

Другим условием эффективной деятельности нитрификаторов является отсутствие легкоокисляемых органических веществ. Практика показала, что расположение денитрификатора перед аэробной зоной - предшествующая денитрификация- гарантирует интенсивную нитрификацию, причем увеличение продолжительности денитрификации способствует устойчивости процесса, в особенности при необходимости глубокого удаления аммонийного азота.

Не располагая точным параметром для описания этого явления, считаем возможным внести в коэффициенты при основных функциях множитель как отражение влияния наличия или отсутствия легкоокисляемых органических веществ.

Следующим параметром будет эффект окисления аммонийного азота и его начальная концентрация. Скорость нитрификации снижается по мере окисления аммония, и возрастает с увеличением начальной концентрации (рис. 8).

Важным фактором, определяющим ход процесса, является температура воды. Учитывая низкие концентрации общего азота в исходной воде, слабую интенсивность аэрации и перемешивания, считаем необходимым использовать относительно низкое значение основания поправки типа 1,072^{T - 15}.

Общий вид функции скорости процесса нитрификации:

(23)

- коэффициент скорости нитрификации, зависящий от времени.

В диапазоне проверенных значений параметров - отношения от 0,1 до 0,3, кратности снижения аммония от 0,025 до 0,3, значения от 20 до 40 мг/л, численные значения б₁ = 0,24, б₂ = 0,45 и б₃ = 0,7 приводят к наименьшим невязкам в вычислениях. Величина равна в среднем 1,2, а K_T = 1,072^{T - 15}.

В численном виде



(24)

Ограничения: W_д = (0,1-0,2)W_сум, > 0,5-1 мг/л.

Для условий Санкт - Петербурга (доза ила в аэротенках 2 - 3 г/л, концентрации растворенного кислорода = 2,5 - 3 мг/л, общий азот в осветленной воде менее 25 мг/л, объем денитрификатора не более 10% от общего объема блока) возможно использовать упрощенную формулу ,

или с учетом

: (25)

K_н - коэффициент скорости нитрификации, зависящий от времени. При температуре воды от 13 до 20єС, K_н=0,93-1.

При пользовании формулой (32) следует руководствоваться ограничениями: концентрация кислорода в среднем 2,5-3,0 мг/л, наличие предшествующей денитрификации, концентрация аммонийного азота в очищенной воде выше 0,5-1,0 мг/л (во избежание чрезмерного увеличения объема нитрификатора), температура воды 10-20°С.

Скорость нитрификации может быть представлена в виде формул ферментативной кинетики, для чего необходимо выразить влияние параметров и в виде явлений активации - ингибирования процесса.

Составлена следующая зависимость:



(26)

Полученная автором формула была проверена на практике и определены границы ее применимости W_д = (0,1-0,2)W_сум, > 0,5-1 мг/л.

Для математического описания процессов приведены примеры использования моделей одностадийных и многостадийных биохимических реакций. При этом наблюдаются приблизительно одинаковые погрешности (расхождения составляют 1 - 3%). Модели одностадийных реакций более просты в обращении. Для оценки приведенных положений, а также для уточнения констант, внесенных в формулы, была осуществлена соответствующая экспериментальная работа на очистных станциях Санкт-Петербурга - Центральной, Северной, Пушкинской, Сестрорецкой, Зеленогорской, а также на Юго-Западных очистных сооружениях и сооружениях по очистке сточных вод г. Кронштадта, и подтверждена достоверность предложенных формул.

Вторичные отстойники. Характер работы вторичных отстойников в современных системах биологической очистки постепенно меняется, как в части гидродинамики движения воды и ила, так и в части доочистки и осветления биологически очищенной воды. В схемах Денифо вторичное осветление и вынос взвешенных веществ напрямую связаны с концентрацией фосфора: при содержании фосфора в иле J_p = 3% и выносе ила 10 - 15 мг/л дополнительное количество общего фосфора составит 0,3 - 0,45 мг/л, что составит весомую прибавку к остаточному содержанию ортофосфатов.

Соотношения между БПК₅, ХПК, выносом взвешенных веществ и степенью снижения азота в очищенной воде. Остаточное количество загрязнений в очищенной воде состоит из нескольких компонентов. Первая часть, наиболее существенная, представлена медленно окисляющимися загрязнениями в поступающих стоках, т.е. неокисленными органическими веществами в составе осветленных сточных вод. Вторая часть обусловлена наличием в общем стоке природных веществ типа гумусных кислот, которые практически не удаляются биологической очисткой, а только коагуляцией воды, главным образом сернокислым алюминием. Третья часть - взвешенные вещества из частиц вынесенного из вторичных отстойников активного ила.

Степень нитрификации и БПК5 взаимосвязаны длительностью и глубиной окисления аммонийного азота. На рис. 9 показано соотношение БПК5 и кратности снижения концентрации аммонийного азота в очищенной воде станций аэрации г. Санкт-Петербурга (2006 - 2008 гг.).

Рис. 9. Соотношение БПК5 и кратности снижения концентрации аммонийного азота в очищенной воде станций аэрации г. Санкт-Петербурга.

Большое количество анализов по различным сезонам года, в том числе в неблагоприятных условиях (снеготаяние, дожди, наводнения) усложняют математическую обработку, но, тем не менее, при удалении эксцессов, в количестве, не превышающем 10% от общего числа проведенных анализов, выявляется следующая зависимость:



(27)

Включив в значение коэффициента А зависимость (ХПК)ⁿ, получим двухпараметрическое уравнение

(28)

Формула с определенными показателями степеней и коэффициентом

(29)

Полученные формулы дают возможность охарактеризовать состав очищенной воды. Использование комплексного показателя степени загрязненности очищенной воды по формуле 36 позволит уменьшить количество грубых ошибок при определении БПК₅, что особенно важно для оценки соответствия качества воды действующим нормативным документам.

В пятой главе (ОБОБЩЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ по РЕАГЕНТНОЙ ОБРАБОТКе СТОЧНЫХ И ВОЗВРАТНЫХ ВОД ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ФОСФОРА) рассматриваются технологии реагентного удаления фосфора, обоснование выбора точки ввода реагента и эффективность применения реагентов. Приведены материалы по реагентной обработке сточных вод в сочетании с биологическими способами, которые позволяют обеспечить глубокую очистку воды от фосфора.

В 2007-2008 гг. испытания проводились с реагентом на основе железа Ferix-3 ( 10-% раствор Fe₂(SO₄)₃) фирмы Kemira. Исследования проводились на реальных производственных объектах и дополнялись лабораторными экспериментами. Возможные точки ввода реагентов представлены на обобщенной схеме очистки сточных вод и обработки осадков (рис. 10), характерной в целом для очистных станций с законченным циклом обработки осадков, при отсутствии метантенков. Точки ввода реагента обозначены буквами от A до G.

Рис.10. Технологическая схема канализационной очистной станции с обозначением мест ввода реагента. A, B, C, D, E, F; G- возможные точки ввода реагента. 1 - насосная станция; 2 - приемный резервуар; 3 - решетки; 4 - песколовки; 5 - первичные отстойники; 6 - блок биологической очистки; 7 - вторичные отстойники; 8 - ультрафиолетовое обеззараживание; 9 - илоуплотнители; 10 - резервуары осадков; 11 - обезвоживание осадков.

Добавка реагента перед первичными отстойниками (точка А). Данный вариант представляет собой процесс коагуляции исходных сточных вод. Потребная доза по Fe⁺³ колебалась от 7 до 12 г/м³, меньшая доза для разбавленных стоков и большая для обычного состава. Снижение концентрации фосфора было непостоянным, так как дозирование реагентов производилось в лучшем случае по расходу стоков, но чаще постоянной дозой. Содержание фосфора в осветленной воде колебалось от 0,7 до 1,7 мг/л. Если дальнейшая очистка осуществлялась в обычных аэротенках, то эффективность была невысокой, так как в глубоко осветленном стоке оставалось мало загрязнений, прирост ила понижался, вынос фосфора с илом не позволял снизить концентрацию его в очищенной воде до 0,5 мг/л. Это явление наблюдалось автором на Зеленогорской станции аэрации. Аналогичные процессы возможно проследить на примере Кронштадтской, и Колпинской станций аэрации. На Юго-Западных очистных сооружениях при дозировании реагента в ферментированную сточную воду перед первичными отстойниками доза реагента составляла 4,5 г/м³ по Fe⁺³, снижение фосфора с 4 мг/л до 2,9 мг/л.

При добавке реагента перед вторичными отстойниками (точка B) доза по Fe⁺³ снижается почти вдвое: 3,0 - 4,0 г/м³ при наличии анаэробной зоны в схеме биоблока (например, для очистных сооружений Сестрорецка) и 5,0 - 6,0 г/м³ при ее отсутствии (например, для очистных сооружений Кронштадта). Если необходимо низкое содержание фосфора в очищенной воде, то конкурентом фосфатов выступает гидроксил OH^-, и мольное соотношение Me/P возрастает. Появляется нежелательный перерасход реагента на побочные процессы. Следует обратить внимание на условия ввода и перемешивания реагента. Добавка реагента в распределительную чашу способствовало неравномерному распределению его по отстойникам. Желательно подавать реагент в концевые части аэротенков, в зону аэрации, учитывая достаточно большую продолжительность реакции (15 - 20 мин. в контактных условиях). Соответствующим подбором условий коагуляции возможно добиться выноса фосфора на уровне 0,4 - 0,5 мг/л, не превышая дозу реагента более 5,0 г/м³ по Fe ⁺³.

В 2005-2007 гг. проводились производственные испытания реагентного удаления фосфора на КОС г. Кронштадта. С января 2006 года началось стабильное дозирование Ferix-3 в нижний канал аэротенков, средняя доза составляла по Fe⁺³ 4,8-5,0 г/м³ сточных вод, концентрация общего фосфора в очищенной воде составила 0,88 мг/л, а содержание общего железа 0,39 мг/л.

Среди других узлов станции, в которых образуются вторичные фосфатные загрязнения, можно отметить сливные воды илоуплотнителей, резервуары для осадков, фугат узла обезвоживания. Загрязнение сливных вод зависит от продолжительности уплотнения избыточного ила (8-10 мг/л Р при уплотнении в течении 8-12 ч и 15-20 мг/л при суточном хранении).

Обработка сливных вод илоуплотнителей (точка С) эффективно осуществляется при дозе реагента 2-4 г/м³ по Fe⁺³ и целиком зависит от выноса ила со сливной водой. Регулирование выноса ила возможно только при помощи обработки ила флокулянтом перед уплотнителями и уменьшения продолжительности уплотнения.

Резервуары для смешивания и накопления осадков (точка D) могут иметь различную емкость, рассчитанную на продолжительность пребывания осадков от 1 до 5 ч. За время контакта ила с осадком первичных отстойников в воду выделяется значительное количество фосфора 250-300 мг/л, поэтому более желательным является раздельное хранение осадков. Добавка реагента в резервуар при совместном хранении осадка связана с исключительно высокими дозами реагента и низкой эффективностью (? 50%) по связыванию фосфора. При минимальном времени контакта (смешивание осадков в трубе перед центрифугами) вытеснение фосфора из ила происходит менее интенсивно, содержание его в фугате снижается только до 30-35 мг/л, и в этом случае возможно отказаться от реагентной обработки фугата.

Добавление раствора Ferix-3 в баки для смешения осадка началось в конце марта 2006 года. Цель дозирования - связывание фосфатов до начала обезвоживания. Основная причина неэффективного удаления фосфора - это излишнее высвобождение фосфатов из избыточного ила, когда он вступает в контакт с сырым осадком в баках перемешивания осадков. Добавление раствора сульфата железа в количестве 190 г/м³ по Fe⁺³ в баки для смешения осадка снизило содержание фосфора растворимых фосфатов ниже 50 мг/л.

Качество фугата центрифуг полностью зависит от способа предварительного хранения осадков, поэтому в точке E возможно удалить большое и малое количество фосфора. При совместном хранении осадков вытеснение фосфора достигает обычно до 150-200 мг/л фосфатов, и если количество фугата будет составлять 0,5-1,0% от расхода воды, то вытесненный фосфор будет ощутимым для станции в целом. Раздельная схема хранения и обезвоживания осадков понижает содержание фосфора в фугате до 30-40 мг/л, и в общем балансе такое количество не столь ощутимо.

Во внутреннюю канализацию попадает достаточно много иловых и сливных вод, дренажной и технической воды. Качество ее переменно, поэтому при вводе коагулянта (точка F) желательно усреднение состава и добавка флокулянта для снятия основной массы взвешенных веществ. Количество стоков в среднем 3-5% от расхода воды, содержание фосфора переменно, в среднем от 15 до 50 мг/л. Коагуляция этого потока может оказаться оперативным средством для частичного снижения количества фосфора до уровня 0,6 - 0,8 мг/л в общем стоке.

Автором предложено осуществлять подачу реагента в циркулирующий активный ил (точка G). Это позволило достигнуть высоких показателей качества очищенной воды при минимальном расходе реагента.

В 2006-2008 гг. автором, совместно с ГУП “Водоканал Санкт-Петербурга”, на КОС г. Сестрорецка проводились производственные испытания реагентного удаления фосфора. Дозирование реагента производилось перед первичными отстойниками (ПО), в циркулирующий активный ил (ЦАИ) и в распределительную чашу вторичных отстойников (ВО). Подробные результаты производственных испытаний приведены в в табл. 5.



Таблица 5. Результаты производственных испытаний на КОС г. Сестрорецка при подаче реагента перед первичными, вторичными отстойниками и в циркулирующий активный ил

Точка ввода реагента	Доза регента, г/м3 по Fe+3	Фосфор общий в очищенной воде, мг/л	Железо общее в очищенной воде, мг/л
А (перед ПО)	4,0-7,0	0,2	0,7-0,8
В (перед ВО)	3,0-4,0	0,5	0,6-0,7
G (в ЦАИ)	1,5-2,0	0,2	0,15-0,3

При вводе реагента в циркулирующий активный ил с постоянной и пропорциональной расходу ила дозой реакция происходит в условиях повышенного содержания фосфатов в иле, что характерно для откачиваемого из вторичных отстойников ила. При этом:

· доза реагента может быть снижена до 1,5-2,0 г/м³ по Fe⁺³;

· зольность ила возрастает незначительно (на 10-15 %), ил становится более тяжелым и быстро оседает, вынос взвеси из вторичных отстойников стабилизируется на уровне 6-7 мг/л, а БПК₅ на уровне 4-5 мг/л;

· исключается риск проскока железа с очищенной водой, система очистки становится надежной и стабильной;

· улучшаются показатели узла обработки осадка и ила, т.к. химически связанный фосфор в иле переносится из твердой фазы в жидкую с меньшей скоростью.

В табл. 6 показаны результаты работы станции аэрации г. Сестрорецка при дозировании реагента в циркулирующий активный ил.

Таблица 6. Результаты работы КОС г. Сестрорецка при подаче реагента в циркулирующий активный ил

Показатели состава, мг/л	2008 г.
	поступающая	очищенная
Взвешенные вещества	137,5	4,0
ХПК	320	22
БПК5	113,3	3,0
азот общий	33	7
азот аммонийный	21	0,65
азот нитратный	0,11	4,9
фосфор общий	4,5	0,2
Фосфор фосфатов	2,3	0,10
Железо общее	4,35	<0,1

В шестой главе (Рекомендации по расчету сооружений, технико-экономическая оценка работы очистных станций, внедрение результатов) содержатся материалы рекомендательного характера. Приведены краткие рекомендации по расчету блоков биологической очистки, дана оценка работе пристанционных аккумуляторов - усреднителей, определена себестоимость очистки стоков на станциях различной производительности, дан перечень объектов внедрения результатов диссертационной работы.

Аккумуляторы - усреднители были предложены для выравнивания расхода и состава сточных вод для КОС п. Металлострой. В результате расчетов было определено, что наилучшие показатели достигаются при умеренном объеме аккумуляторов (не более 4-5 % от суточного притока) и увеличении объема аэротенка - нитрификатора на 10-12%.

Себестоимость очистки сточных вод на станциях большой производительности составляет 2-2,2 руб/м³, на малых станциях 4-5 руб/м³. Добавка реагентов на крупных КОС при подаче реагента для части потоков несущественно увеличивает себестоимость очистки воды, а на малых станциях при коагуляции всего потока увеличение затрат составляет 15-20%.

Внедрение результатов:

1. Проведение пуско-наладочных работ на Северной СА, Сестрорецкой и Зеленогорской СА.

2. Выданы рекомендации на проектирование, реконструкцию и расширение очистных станций для городов: Ленска Петрозаводска Магадана Кировска Смоленска, Кингисеппа, Обнинска (Калужской области) Удомли Тверской области, Гатчины, Луги, п. Отрадное (Ленинградская область), Красносельской станции аэрации, КОС п. Металлострой (Санкт-Петербург), отмечено участие в разработке генеральной схемы канализации г. Санкт-Петербурга на 2015-2025 гг.

3. Для повышения уровня квалификации сотрудников проектных институтов ЗАО «Проектный институт «Ленинградский Водоканалпроект», ГУП «Ленгипроинжпроект», «Водопроект Гипрокоммунводоканал Санкт-Петербург» были изданы рекомендации в виде справочно-методического пособия «Технология удаления азота и фосфора в процессах очистки сточных вод» (Мишуков Б.Г., Соловьева Е.А. и др., 2008 г.) и монографии «Очистка сточных вод от азота и фосфора» (2008 г.).

4. Внедрение в учебный процесс подтверждается изданием в соавторстве двух учебных пособий в СПбГАСУ: «Расчет очистных сооружений городской канализации» (2005 г., 175 с) и «Расчет и подбор аэрационного и перемешивающего оборудования для биологической очистки сточных вод» (2007 г., 39 с.).



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации изложены научно-обоснованные решения по совершенствованию технологии удаления азота и фосфора в комплексе по очистке городских сточных вод и обработке осадка. Совокупность проведенных исследований и опыт производственной проверки позволили получить новые научные результаты и сформулировать следующие основные выводы:

1. Растущая угроза массового развития процессов эвтрофирования водных объектов настоятельно требует снижения биогенной нагрузки по азоту и фосфору, создаваемой сбросом в водные объекты недостаточно очищенных сточных вод. Требования по снижению содержания указанных веществ устанавливаются на всей территории РФ. Рекомендациями Хельсинской комиссии по защите вод Балтийского моря установлены новые нормативы сброса для крупных городов - 10 мг/л по общему азоту и 0,5 мг/л по общему фосфору. Традиционные технологии очистки сточных вод не обеспечивают требуемого уровня качества очищенной воды.

2. Новые технологии анаэробно-аноксидно-оксидной обработки, производственные испытания и совершенствования которых ведется в России и во многих странах мира, способны обеспечить достижение высокого качества очистки при учете местных условий, оснащенности канализационных очистных станций средствами автоматизации процессов, подготовке эксплуатационного персонала, обеспеченности энергетическими и материальными ресурсами.

3. Исследования по разработке наиболее совершенных технологий очистки сточных вод и обработки осадков проводились на очистных станциях Санкт-Петербурга и пригородов, работающих по полной комплексной схеме очистки сточных вод, включая ликвидацию (сжигание) осадков. Отмечено, что характеристики загрязнений в исходных и осветленных сточных водах, зафиксированные на исследуемых объектах, типичны для большинства КОС Российской Федерации. Предыдущие разработки автора диссертации представляют собой элемент единой системы расчета концентрации загрязнений в исходных и осветленных (прошедших первичные отстойники) стоках. Определение состава осветленной воды достигается путем учета количества загрязнений (включая азот и фосфор), удаляемых с осадком в отстойниках. Для оценки качества осветленных сточных вод составлена математическая зависимость и введены конкретные параметры снижения показателей состава воды.

4. В современной практике применяются различные способы и схемы биологического удаления азота и фосфора. Основой биологической очистки сточных вод является инженерное управление развитием и сохранением полезного биоценоза и в создании надлежащих условий для его существования.

На исследуемых действующих очистных станциях применены две основные схемы работы биоблока - UCT и JHB mod. Обе схемы подтвердили высокую эффективность и надежность биологического удаления азота и фосфора. Вместе с тем выявлены недостатки упомянутых схем, связанные с недостаточно четко отрегулированной рециркуляцией потоков ила и нитратсодержащей иловой смеси. Для вновь создаваемых очистных сооружений автором предложена новая адаптивная технологическая схема «Uni».

5. Для повышения эффективности биологической очистки необходимо обеспечить наличие в сточных водах достаточного количества органического субстрата. Для этого применяется сбраживание органических загрязнений в сточных водах до подачи их на биологическую очистку, что благотворно отражается на эффективности дефосфатирования и денитрификации. Процесс подбраживания примесей и осадка первичных отстойников может осуществляться путем накопления слоя бродящего осадка непосредственно в отстойниках, либо в обособленных сбраживателях. Автором рекомендовано использование одного из первичных отстойников в качестве сбраживателя, и предложен метод контроля за процессами сбраживания осадка первичных отстойников по органолептическим (цвет и запах), санитарно-химическим (концентрация сероводорода и летучих жирных кислот) и потенциометрическим способам (измерение окислительно-восстановительного).

6. Производственные испытания по биологическому удалению азота и фосфора, проведенные на ряде очистных станций (г. Сестрорецка, г. Пушкина, Юго-Западных очистных сооружений, Северной станции аэрации) показали, что этим способом можно достигнуть снижения концентрации общего азота до 8 - 10 мг/л, аммонийного азота до 0,3 - 0,5 мг/л, общего фосфора до 0,8 - 1,5 мг/л и фосфора минерального до 0,5 - 0,8 мг/л. Преимущество технологии безреагентной очистки состоит в сохранении естественных свойств осадка и ила - зольности не более 35%, влажность обезвоженного осадка не более 75%.

Основными параметрами работы сооружений биологической очистки являются: нагрузка на ил, возраст ила, объемная скорость очистки по отдельным показателям. При этом учитывается доза ила a_i и его прирост.

7. Используемые в настоящее время математические описания процессов биологической очистки по одно- и многостадийным ферментативным биохимическим реакциям применяются по аналогии с моделями изученных микробиологических явлений. Преимущества той или другой модели в точности отображения процессов исчезают в результате большой погрешности в определении концентрации загрязнений, обусловленных непредсказуемыми колебаниями расхода и состава сточных вод. Математические описания одностадийных биохимических реакций более просты в использовании.

8. С учетом согласования основных параметров процесса - нагрузки на ил, прироста и возраста ила, сформулированы зависимости для описания процессов, происходящих в биоблоке. Наиболее применимыми на практике представляются многопараметрические степенные зависимости. Составлены формулы для расчета процессов дефосфатирования, денитрификации и нитрификации.

Выведены соотношения между БПК₅, ХПК, выносом взвешенных веществ и степенью снижения азота в очищенной воде (после вторичных отстойников). Предложен комплексный параметр для оценки качества очищенной воды.

9. Установлено, что миграция фосфора из тела клеток ила в воду и обратно активно проявляется при контакте избыточного ила и осадка первичных отстойников в узле обезвоживания. Наибольший прирост вторичных загрязнений по фосфору наблюдается при совместном хранении избыточного ила и осадка первичных отстойников. Для предотвращения роста вторичных загрязнений автором рекомендована раздельная обработка избыточного ила и осадка. При этом содержание фосфора в сливных водах и фугате сохраняется на уровне 30-40 мг/л.

10. Использование реагентных методов очистки несколько увеличивает эксплуатационные расходы. При этом на КОС, работающих без применения реагентов, содержание фосфора в очищенной воде составляет 1 мг/л. Реагентные схемы позволяют снизить данный показатель до уровня 0,4 - 0,5 мг/л, т.е. в 2 - 2,5 раза. Увеличение себестоимости очистки сточных вод на 5 - 20% (в зависимости от производительности КОС) позволяет снизить содержание вредных примесей в очищенной воде на 50 - 60%.

11. Предложенные усовершенствованные технологии очистки сточных вод оцениваются как наилучшие, рассматривается их применение на олимпийских объектах.



ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ПРЕДСТАВЛЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТАХ

Публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ

1. Медведев Г. П., Мишуков Б. Г., Соловьева Е. А.. Экспериментальное исследование радиальных отстойников // Водоснабжение и санитарная техника. 2000. № 8. С. 18-20.

2. Протасовский E. М., Мишуков Б. Г., Соловьева Е. А. Опыт работы Сестрорецких канализационных очистных сооружений // Водоснабжение и санитарная техника. 2007. № 7. Часть 2. С. 23-24.

3. Соловьева Е. А. Совершенствование конструкций вторичных отстойников на канализационных очистных станциях // Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 10. С. 37-38.

4. Соловьева Е. А. Выбор технологических схем очистки сточных вод и обработки осадков при удалении азота и фосфора // Промышленное и гражданское строительство 2008. № 11. С. 47-49.

5. Соловьева Е. А. Особенности работы и расчет современных аэраторов // Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 12. С. 36-64.

6. Беляев А. Н., Васильев Б. В., Маскалева С. Е., Мишуков Б. Г., Соловьева Е. А. Удаление азота и фосфора на канализационных очистных сооружениях // Водоснабжение и санитарная техника. 2008. № 9. С. 38-43.

7. Соловьева Е.А. Реагентное химико-биологическое удаление фосфора из городских сточных вод // Вестник гражданских инженеров. 2009. № 1. С.59-64.

8. Васильев Б.В., Мишуков Б.Г., Соловьева Е.А. Реагентное удаление фосфора из городских сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2009. №2. С.58-60.

9. Медведев Г.П., Мишуков Б.Г., Соловьева Е.А. Влияние системы усреднения расхода и состава сточных вод на работу аэротенков-нитрификаторов // Водоснабжение и санитарная техника. 2009. №6. С. 65-71.

Монографии, справочно-методические и учебные пособия

10. Мишуков Б. Г., Соловьева Е. А. Удаление азота и фосфора на очистных сооружениях городской канализации - СПб.: Приложение к журналу «Вода и экология. Проблемы и решения», 2004. - 72 с.

11. Мишуков Б. Г., Соловьева Е. А., Захарова Ю. С. Расчет очистных сооружений городской канализации. Учебное пособие СПбГАСУ - СПб.: Издательство СПбГАСУ, 2005. - 175с.

12. Мишуков Б. Г., Соловьева Е. А. Расчет и подбор аэрационного и перемешивающего оборудования для биологической очистки сточных вод. Учебное пособие СПбГАСУ - СПб.: Издательство СПбГАСУ, 2007. -40 с.

13. Кармазинов Ф.В. и др. Соловьева Е.А. Водоснабжение и водоотведение в Санкт-Петербурге - СПб.: Издательство «Новый журнал», 2008. - 462 с.

14. Мишуков Б.Г., Соловьева Е. А., Керов В. А., Зверева Л. Н. Технология удаления азота и фосфора в процессах очистки сточных вод - СПб.: Издательство журнала «Вода: технология и экология», 2008. - 144 с.

15. Соловьева Е. А. Очистка сточных вод от азота и фосфора - СПб.: Издательство «Водопроект Гипрокоммунводоканал Санкт-Петербург», 2008. -100 с.

Публикации в других изданиях

16. Б. Г. Мишуков, Е. А. Соловьева. Эксплуатационная модель первичных отстойников // Труды молодых ученых. Часть 2. СПб.: СПбГАСУ, 1999. С. 27-30.

17. Е. А. Соловьева. Параметры математической модели первичных отстойников очистных станций Санкт -Петербурга // Труды молодых ученых. Часть 2. СПб.: СПбГАСУ, 2000. С. 55-58.

18. Б. Г. Мишуков, И. И. Иваненко, Е. А. Соловьева. Результаты испытаний секции аэротенка ССА с удалением азота и фосфора // Доклады 57-й научной конференции. СПб.: СПбГАСУ, 2000. С. 24-25.

19. Б. Г. Мишуков, Е. А. Соловьева. Результаты работы первичных радиальных отстойников КОС Санкт -Петербурга и Москвы и их математическая интерпретация // Доклады 58-й научной конференции. СПб.: СПбГАСУ, 2001. С. 34-36.

20. Е. А. Соловьева. Результаты работы вторичных радиальных отстойников канализационных очистных сооружений и их математическая интерпретация // Труды молодых ученых. Часть 2. СПб.: СПбГАСУ, 2001. С. 55-58.

21. Е. А. Соловьева. Описание процессов нитрификации и денитрификации в биологической очистке сточных вод // Доклады 60-й научной конференции. СПб.: СПбГАСУ, 2003. С. 23-25.

22. Б. Г. Мишуков, И. И. Иваненко, Е. А. Соловьева. Производственная проверка технологии биологического удаления азота и фосфора на Северной станции аэрации Санкт-Петербурга // Вода и экология. Проблемы и решения. 2000. № 2 .С. 43-45.

23. Б. Г. Мишуков, Е. А. Соловьева. Математическое описание работы первичных радиальных отстойников Санкт -Петербурга // Вода и экология. Проблемы и решения. 2000. № 3 .С. 45-48.

24. Б. Г. Мишуков, Е. А. Соловьева. Результаты работы вторичных радиальных отстойников канализационных очистных сооружений и их математическая интерпретация // Вода и экология. Проблемы и решения. 2001. № 2. С. 45-48.

25. Соловьева Е. А. Особенности расчета аэротенков при удалении азота и фосфора // Доклады 61-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета. Часть 1. СПб.: СПбГАСУ, 2004. С.15-17.

26. Алексеев М. И., Мишуков Б. Г., Соловьева Е.А. Особенности биологической очистки городских сточных вод с учетом требований по азоту и фосфору // Вестник гражданских инженеров. 2004. № 1. С. 124-132.

27. Мишуков Б. Г., Соловьева Е. А.. Расчет и проектирование песколовок // Вода и экология. Проблемы и решения. 2004. № 1 С. 27-34.

28. Мишуков Б. Г., Соловьева Е. А. Оценка эффективности работы первичных радиальных отстойников // Вода и экология. Проблемы и решения. 2004. № 2. С. 7-14.

29. Мишуков Б.Г., Протасовский Е.М., Малышева В.В., Соловьева Е.А. Современное положение и перспективы развития процесса обезвоживания и сжигания осадка на Северной станции аэрации // Вода и экология. Проблемы и решения. 2005. №3. С. 66-74.

30. Большеменников Я.А., Маскалева С.Е., Мишуков Б.Г., Соловьева Е.А. Технологическая схема работы Юго-Западных очистных сооружений города Санкт - Петербурга // Вода и экология. Проблемы и решения. 2006. №1. С. 34-40.

31. Мишуков Б.Г., Соловьева Е. А., Маскалева С.Е.. Схема очистки сточных вод на Юго-Западных очистных сооружениях при удалении азота и фосфора // Чистая вода. Новейшие инженерные разработки в области водоподготовки и водоотведения: Сборник докладов конференции. СПб.: Чистая вода. 2006. С. 21-22.

32. Мишуков Б.Г., Соловьева Е. А., Серебряков Д. В.. Очистка сточных вод базы отдыха «Буревестник» // Проблемы и перспективы развития водного хозяйства малых городов: Тезисы докладов международной научно-практической конференции. Витебск.: 2006. С. 77-79.

33. Адельшин А.Б., Мишуков Б.Г., Селюгин А.С., Соловьева Е.А., Адельшин А.А. Биотехнологии удаления азота и фосфора из городских сточных вод // Ресурсосбережение водо- и почвоохранные биотехнологии, основанные на использовании живых экосистем: Сборник материалов 1-ой Всероссийской научной конференции. Казань.: 2006. С. 15-22.

34. Соловьева Е. А. Технология удаления азота и фосфора на ЮЗОС // Доклады 63-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета. Часть 2. СПб.: СПбГАСУ, 2006. С. 34-36.

35. Соловьева Е. А., М. П. Попов Новые конструкции и условия работы очистных сооружений Красносельской станции аэрации // Труды молодых ученых. СПб.: СПбГАСУ, 2006. С. 27-29.

36. Мишуков Б.Г., Соловьева Е. А., М. П. Попов. Технологии и схемы биологического удаления азота и фосфора из городских сточных вод // Вода: технология и экология. 2007. № 1. С. 15-21.

37. Мишуков Б.Г., Соловьева Е. А. Проверка технологий Денифо на очистных сооружениях г. Санкт-Петербурга и пригородов // Вода: технология и экология. 2007. № 3. С. 43-49.

38. Соловьева Е.А. Современные схемы очистки городских сточных вод // Вестник гражданских инженеров. 2007. № 4. С. 61-66.

39. Мишуков Б.Г., Соловьева Е. А. Оценка эффективности работы аэрационных систем // Вода технология и экология. 2008. № 2. С. 42-47.

40. Соловьева Е.А. Совершенствование процесса по удалению азота и фосфора из сточных вод // Вестник гражданских инженеров. 2008. № 1. С. 59-64.

Размещено на Allbest.ru

...