Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в Российской Федерации большинство функционирующих очистных сооружений канализации (ОСК) не предусматривают удаление из сточной жидкости биогенных элементов (азота и фосфора), которые, попадая в водоем, вызывают его эвтрофирование. Негативными последствиями эвтрофирования является, ухудшение качества природной воды, снижение эстетической ценности водоема, а также затруднение работы водозаборных сооружений. При снижении биогенных элементов в очищенной сточной жидкости до предельно-допустимых концентраций (ПДК) угнетается процесс эвтрофирования водоема. В связи с этим, актуальным является реконструкция ОСК с использованием эффективных методов удаления биогенных элементов.
Цель работы. Совершенствование схемы очистки сточных вод методом нитрификации-денитрификации, обеспечивающей удаление азота из сточной жидкости до норм ПДК, установленных в России.
Задачи исследования:
- анализ имеющихся методов и технологий удаления азота из сточной жидкости, изучение механизмов и факторов, влияющих на протекание процессов окисления азота аммонийного в аэробных условиях и восстановления азота нитратов в бескислородных условиях.
- определение оптимальной степени рециркуляции нитрифицированного активного ила по внешнему контуру;
- изучение влияния процессов нитрификации-денитрификации на развитие нитчатых бактерий, вызывающих «вспухание» активного ила.
- в лабораторных и производственных условиях изучение изменения концентрации растворенного кислорода, после прекращения подачи воздуха в биологическую систему.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Впервые установлен оптимальный диапазон степени рециркуляции нитрифицированного активного ила по внешнему контуру и соотношение БПКпол к азоту нитратному при очистке сточной жидкости методом нитрификации-денитрификации, обеспечивающие требуемую степень удаления азота из сточной жидкости, и защищенные патентом на изобретение «Способ удаления азота из сточной жидкости» № 2402494 приоритет от 20.01.09, зарегистрирован 27.10.10.
2. Впервые, экспериментальным путем, выявлены условия снижения концентрации растворенного кислорода в иловой смеси после прекращения подачи воздуха в биологическую систему, обеспечивающие осуществление процесса восстановления окисленных форм азота.
3. Впервые разработано для биологической системы уравнение материального баланса по азоту, позволяющее определить с учетом начальной концентрации азота аммонийного ориентировочную степень рециркуляции активного ила, обеспечивающую требуемую степень удаления азота из сточной жидкости.
Достоверность полученных результатов подтверждается использованием известных методик проведения эксперимента, применением современного измерительного оборудования, числом повторений эксперимента (число параллельных измерений – не менее четырех, надежность опыта – не менее 90%), применением математического метода обработки экспериментальных данных.
Научные результаты, выносимые на защиту
-
Рекомендуемый диапазон технологических параметров процессов нитрификации-денитрификации, обеспечивающих снижение азота.
-
Результаты исследований по влиянию продолжительности нахождения активного ила во вторичном отстойнике на изменение концентрации растворенного кислорода в иловой смеси.
-
Режим работы производственного биореактора, обеспечивающий отсутствие кислорода на стадии денитрификации и эффективное удаление азота из сточной жидкости.
-
Результаты исследований по влиянию процесса нитрификации на подавление жизнедеятельности нитчатых бактерий, вызывающих «вспухание» активного ила в сооружениях биологической очистки.
-
Схема биологической очистки сточных вод методом нитрификации-денитрификации, включающая денитрификатор, аэробную зону и нитрификатор, в которой циркуляция нитрифицированного активного ила осуществляется только по внешнему контуру.
Практическая значимость работы. Полученные зависимости остаточной концентрации азота аммонийного и азота нитратного от степени рециркуляции активного ила по внешнему контуру могут быть использованы для проектирования и реконструкции городских очистных сооружений канализации на стадии биологической очистки. Один из разработанных вариантов реконструкции очистных сооружений канализации г. Искитим Новосибирской области принят к внедрению.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 3 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ («Известия вузов. Строительство», «Водоснабжение и санитарная техника»), 1 патент РФ на изобретение «Способ удаления азота из сточной жидкости» № 2402494, 7 работ в сборниках материалов и трудов Международных научно-практических, научно-производственных конференций.
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на следующих конференциях: 65-ая, 66-ая, 67-ая научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава (Новосибирск НГАСУ (Сибстрин), 2008, 2009, 2010); XI международная научно-практическая конференция «Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность» (Кемерово, 2008); международная научно-практическая конференция «Чистая вода-2009» (Кемерово, 2009); IV международная научно-производственная конференция «Обеспечение экологической безопасности систем водоснабжения и водоотведения Новосибирска и городов Сибирского региона» (Новосибирск, 2008); V международная научно-производственная конференция «Решение проблем экологической безопасности в водной отрасли» (Новосибирск, 2009); Международная межвузовская научно-практическая конференция молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство – формирование среды жизнедеятельности» (Москва 2010); Инновационная сессия в рамках работы площадки интерры «Арт Строй» (НГАСУ Сибстрин, Новосибирск, 2010); VI международная научно-производственной конференция «Решение проблем экологической безопасности в водохозяйственной отрасли» (Новосибирск, 2010).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 176 наименований, 4 приложений, и изложена на 197 страницах машинописного текста, содержит 74 рисунка, 9 таблиц.
![Сравнительное изучение процессов стабилизации атомов отдачи азота-13 в системах жидкость-газ, влияние параметров системы. Получение [13N]-аммония](/i/i/4321/49646.png "Сравнительное изучение процессов стабилизации атомов отдачи азота-13 в системах жидкость-газ, влияние параметров системы. Получение [13N]-аммония Федорова Ольга Сталлитовна")
