Содержание к диссертации
Введение 3
Глава 1. Анализ материалов по изучению режимов поступления азота и фосфора на очистные сооружения. Постановка задач исследований.
1.1. Нестационарность поступления сточных вод в сухую погоду
1.2. Нестационарность притока сточных вод в период выпадения дождей
1.3. Нестационарность притока сточных вод в период снеготаяния
1.4. Краткий обзор литературы по вопросу математического описания нестационарности поступления сточных вод на очистку AS.
1.5. Выводы
1.6. Постановка задач исследований
Глава 2. Режимы поступления азота и фосфора на очистные сооружения
2.1. Изучение режимов притока и колебаний концентраций загрязняющих
веществ в сухую погоду
2.2. Изучение расходов и состава дренажного (инфильтрационного) стока
2.3. Изучение режимов притока сточных вод и колебаний концентраций загрязняющих веществ в холодный период года
2.4. Изучение режимов притока сточных вод и колебаний концентраций загрязняющих веществ в период выпадения дождей
2.5. Выводы
Глава 3. Анализ применяемых технологий и способов математического
описания процессов биологического удаления соединений азота и фосфора из сточных вод. Постановка задач исследований.
3.1. Соединения азота и фосфора в сточных водах и способы их удаления
3.2. Аммонификация органических азотсодержащих соединений
3.3. Нитрификация у
3.4. Денитрификация
3.5. Биологическое удаление фосфора f/
3.6. Способы и особенности биологической очистки с удалением азота
и фосфора S3
2.7. Анализ современного состояния технологии биологической очистки сточных вод от азота и фосфора 85"
3.7. Выводы
3.8. Постановка задач исследований д?
Глава 4. Изучение процессов биологического удаления соединений азота и фосфора на опытно-промышленной установке.
4.1. Характеристика состава и изменение загрязненности сточных вод в ходе первичного отстаивания
4.2. Описание технологии очистки и биоблока опытно- производственной установки
4.3. Лабораторные исследования процессов нитрификации, денитрификации и дефосфатирования городских сточных вод
4.3.1. Изучение процессов нитрификации и денитрификации
4.3.2. Определение гранул полифосфатов в клетках активного ила
4.4. Исследования на опытно-промышленной установке
4.4.1. Описание этапов исследований
4.4.2. Методика проведения аналитического контроля и результаты исследований
по циклам
4.4.3. Особенности процессов очистки сточных вод и результаты
исследований
4.5. Составление математического описания процессов
4.5.1.Нитрификация
4.5.2. Денитрификация
4.5.3. Дефосфатирование
4.6. Характеристика вторичных загрязнений при использовании технологических схем с глубоким удалением биогенов /
4.7. Выводы
Глава 5. Технико-экономические параметры и рекомендации по проектированию очистных сооружений с применением технологии глубокого удаления соединений азота и фосфора из сточных вод биологическим методом.
5.1. Технико-экономические показатели очистных сооружений с применением технологии глубокого удаления соединений азота и фосфора из сточных вод биологическим методом
5.2. Рекомендации по проектированию сооружений с применением технологии глубокого удаления соединений азота и фосфора из сточных вод биологическим методом
5.2.1. Расчетные расходы сточных вод
5.2.2. Состав сточных вод
5.2.3. Узел механической очистки yg-g
5.2.4. Узел биологической очистки
5.2.4.1. Выбор схемы очистки и конструктивных особенностей сооружений биоблока
5.2А.2. Расчет объемов блока сооружений биологической очистки
5.2.6. Вторичные отстойники
5.2.7. Вторичные загрязнения
Выводы
Список литературы
Приложения
Введение к работе
Развитие человеческого общества неизбежно ведет к изменению природной среды. В настоящее время необходимость поддержания - силы, частоты и продолжительности прямых связей в системе "общество-природа" с теми же параметрами обратных связей или реакций природной среды на антропогенное "давление", стала очевидной. Это означает, что взаимодействие человека и природы должно происходить в условиях экологического равновесия, предусматривающего рациональное природопользование и систему защитных инженерно-технических мероприятий.
Из обширного круга вопросов, требующих скорейшего решения, вопросы, связанные со снижением поступления в водные объекты неочищенных сточных вод с городских территорий и в частности поверхностного стока, а также снижения массы поступающих в водотоки биогенных элементов и, как следствие, снижение эвтрофикации водоемов, являются наиболее актуальными для водной экосистемы Балтийского региона.
Поверхностный сток, являющийся одним из источников загрязнения водоемов, характеризуется крайней неравномерностью при поступлении в канализационную систему и высокой степенью загрязнения по целому ряду показателей. Степень изученности расходов, состава и свойств дождевых талых и дренажных (инфильтрационных) вод остается недостаточной. Исследования расходов и состава сточных вод в сухую погоду, периоды вьшадения дождей и таяния снега носят зачастую несистемный характер. Существенное значение приобретает оценка количества и качества дренажных стоков, связанных с запасами подземных вод.
В настоящее время недостаточное освещение получили вопросы динамики изменения расходов стока и концентраций загрязняющих веществ, массы загрязнений поступающих на очистные сооружения и в водотоки по целому ряду сочетаний: производственно-бытовых и инфильтрационных, производственно-бытовых, инфильтрационных и талых весенних вод, производственно-бытовых, инфильтрационных и дождевых вод, а также другие варианты совпадения различных категорий сточных вод.
Поступление неочищенных талых или дождевых вод в водоемы носит вероятностный случайный характер, в то время как ежедневно в Финский залив и Невскую губу сбрасывается порядка 19 тонн фосфора и около 0,3 тонн азота. Сброс биогенов ухудшает экологическую обстановку и нарушает налаженную структуру экосистем водоемов, приводя к эвтрофикации (1мг фосфора и 5-Ю мг азота в 1 литре продуцируют около 150 мг водорослей). Следствием эвтрофикации является также ухудшение качества воды, появление привкусов и запахов, нарушение кислородного режима, гибель части гидробионтов. Наличие биогенов в воде могут являться причинами заболевания людей. Доочистка сточных вод от соединений азота и фосфора может осуществляться химическими, химико-биологическими и биологическими методами. Наиболее предпочтительными в экологическом и экономическом плане является последний - биологический метод.
В настоящее время в нормативной литературе отсутствуют рекомендации по биологическому удалению азота и фосфора из сточных вод , выбору схем и технологии очистки, отсутствует описание процессов биологической нитрификации, денитрификации и дефосфатирования. Отсутствует концепция управления и рекомендации по проектированию очистных станции с глубоким удалением биогенных элементов.
В диссертационной работе представлены в прямой последовательности два крупных раздела. Первый раздел касается вопросов динамики поступления соединений азота и фосфора в сточных водах в годичном цикле, т.е. в периоды без выпадения атмосферных осадков и периоды поступления на очистные сооружения смесей фекальных сточных вод, а также вод от таяния снега и выпадения дождей. Во втором разделе рассмотрены вопросы глубокого удаления соединений азота и фосфора из сточных вод биологическим методом в реакторах со взвешенной культурой и освещены некоторые параметры вторичных загрязнений при применении технологии удаления биогенов.
Широкий круг затрагиваемы в настоящей работе задач опирается на опыт и результаты исследований поверхностного стока, проведенные П.Ф. Горбачевым, Н.Н. Беловым, Г.Г. Шигориным, М.В. Молоковым, Н.К. Чижовым, А.А.Суриным, Б.О.Ботуком, Г.Л. Заком, Л.Т. Абрамовым, B.C. Дикаревским, А..П. Нечаевым, М.И. Алексеевым, А.М. Кургановым и другими специалистами. Работу над вопросом совместного удаления соединений азота и фосфора из сточных вод невозможно было провести без исследований Н.А. Базякиной, К.Н. Королькова, СВ. Яковлева, СМ. Шифрина, Я.А. Карелина, Ц.И. Роговской , Т.А. Карюхиной, Э.С Разумовского, Н.А. Лукиных, Б.Г. Мишукова, Л.И. Гюнтер и целого ряда других специалистов.
Данная работа выполнена в период обучения диссертанта в аспирантуре по кафедре " Водоотведение и охрана водных ресурсов"(ВиОВР) Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, при научном руководстве д.т.н., профессора кафедры "ВиОВР" Б.Г.Мишукова и научного консультанта д.т.н., профессора кафедры "Водоснабжение и рациональноЕ использование водных ресурсов"(ВиРИВР) СПбГАСУ -А.М.Курганова.
При выполнении экспериментальной части работы большая помощь была оказана сотрудниками Пушкинского филиала ГУП "Водоканал СПб" и Пушкинской станции аэрации, а также сотрудниками Северной и Красносельской станций аэрации г. Санкт-Петербурга.
Автор выражает глубокую благодарность всем специалистам ГУП "Водоканал СПб" и ряда проектных организаций за оказанную помощь в процессе работы над диссертацией.
Анализ материалов по изучению режимов поступления азота и фосфора на очистные сооружения. Постановка задач исследований.
Поступление на очистные сооружения сточных вод, как отмечено в /1, 11, 23, 34, 47,55, 57, 61-63, 66, 86, 89, 94, 124, 129, 131, 132/ подвержено значительным колебаниям. Колебания расхода и состава носят случайный (стохастический) характер /23, 28, 61, 66, 94, 129, 131/ . Нестационарность характера поступления стоков приводит к трудностям в поддержании оптимальных условий эксплуатации, снижению эффективности работы сооружений и ухудшению качества очищенных сточных вод. Нестационарность поступления сточных вод на очистные сооружения обусловлена большим числом факторов, которые можно разделить на несколько групп:
? суточные колебания расхода и состава поступающих на очистку производственно-бытовых вод бусловленные своеобразным укладом жизни населения;
? сезонные изменения расходов и концентраций загрязняющих компонентов производственно-бытовых и инфильтрационных сточных вод;
? кратковременные циклы, вызванные поступлением поверхностного стока (дождевых и талых вод).
Такое деление условно, но оно необходимо для дальнейшего рассмотрения процесса поступления соединений азота и фосфора на очистные станции.
