WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

ЩЕРБИНИН АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ


ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И РЕЖИМА

ЭКСПЛУАТАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА И СОРБЕНТОВ ДЛЯ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ


Специальность 25.00.36 “Геоэкология”


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Томск 2003

Работа выполнена в Томском государственном архитектурно - строительном университете, 000 “Проект-Сервис’, ГУП “Уральский научно- исследовательский институт” Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор, заслуженный деятель

науки и техники РФ
Рогов Г.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Саркисов Ю.С.,

кандидат технических наук,доцент
Лашкивский Б.П.

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие

“Российский научно - исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов, г. Екатеринбург

Защита диссертации состоится “19 декабря 2003 г. в 1400 часов
на заседании Диссертационного совета Д 212.265.02 в Томском государственном архитектурно-строительном университете

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан “12” ноября 2003 г.

Отзывы на автореферат, подписанные и заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2, ученому секретарю Диссертационного совета Щербаку Г.Г., тел/факс (8382-2) 65-38-81

Щербак ГГ.

Ученый секретарь
Диссертационного совета
Д212.265.02
доктор геолого-минералогических

наук, профессор Щербак Г.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Любой вид человеческой деятельности связан с поступлением в окружающую среду (главным образом на поверхность земли) загрязняющих веществ. С поверхности земли загрязняющие вещества мигрируют через зону аэрации в подземные воды. При этом вещество либо полностью обезвредится в зоне аэрации, либо достигнет подземных вод, в таком случае необходимо осуществлять мероприятия по охране вод. На Урале многолетняя горнодобывающая деятельность привела к существенным изменениям природного состояния геоэкологической среды, к снижению естественной защищенности подземных вод, активизации геохимических и геомеханических процессов. На Урале расположено немало промышленных и сельскохозяйственных предприятий, негативно влияющих на подземную гидросферу за счет сброса сточных вод.

Аналогичную отрицательную роль выполняют и урбанизированные территории.

Общей чертой подземных вод урбанизированных территорий является азональный тип вод, присутствие соединений азота и нефтепродуктов. Они неблагополучны в санитарно-экологическом отношении.

Одним из актуальных вопросов улучшения геоэкологической среды является необходимость повышения степени очистки сточных вод от загрязнений, сбрасываемых в поверхностные воды.

В связи с этим повышение эффективности работы очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод имеет исключительно большое значение. В настоящее время в России 80% всех городских сточных вод подвергаются биохимической (биологической) очистке. При этом на Урале и в Сибири только около 40% указанных сооружений работают в соответствии с нормативными показателями. Даже при полной биологической очистке из городских сточных вод не удается удалить до требуемых норм такие вредные и распространенные загрязнения, как СПАВ, нефтепродукты, соединения азота и фосфора, соли тяжелых металлов и другие растворенные вещества. Поэтому для глубокой очистки сточных вод необходима комбинация технологии биохимической очистки с использованием физико-химических методов. Разработке технологии очистки городских сточных вод посвящено много исследований и публикаций. Однако сохраняется актуальность создания новых эффективных и дешевых технологических решений.

Цель диссертационной работы. Разработка новых технологических решений и технических средств очистки хозяйственно-бытовых сточных вод химико-биологическим методом с использованием отходов производства и биосорбционным способом с применением дешевых сорбентов, позволяющих обеспечить экологическую безопасность геоэкологической среды.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
- обосновать и разработать технологию и определить оптимальные условия и режим химико-биологической очистки городских сточных вод с использованием отходов производства;
- обосновать и разработать технологию и определить оптимальные условия и режим биосорбционной очистки городских сточных вод с использованием дешевых углеродсодержащих сорбентов;
- разработать модель биосорбционной очистки сточных вод с использованием порошкообразного утлеродсодержащего сорбента на основе буроугольного полукокса.

Объектом настоящего исследовании являются хозяйственно-бытовые сточные воды населенных пунктов, содержащие загрязняющие компоненты промышленных сточных вод (СПАВ, нефтепродукты, тяжелые металлы) и отходы производства -нейтрализованные известью кислые железосодержащие стоки станций нейтрализации.

Предметом исследования являются технологические процессы удаления загрязняющих примесей из хозяйственно-бытовых сточных вод населенных пунктов.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использован комплекс методов, включающий: анализ и обобщение данных научно-технической литературы по исследуемому направлению, математическое моделирование, экспериментальные исследования в лабораторных, опытно-промышленных и промышленных условиях, технико-экономический анализ.

Научная новизна. Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые:
- обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования при биологической очистке городских сточных вод железосодержащего нейтрализованного шлама - отхода производства металлургических, машиностроительных и других предприятий - взамен водных растворов коагулянтов, для обеспечения экологической безопасности геоэкологической среды;
- установлено, что при химико-биологической очистке сточных вод с применением железосодержащего шлама меняются физико-химические условия обработки сточных вод в отдельных сооружениях, что позволяет в целом улучшить качество очищенной воды;
- обоснованы и разработаны технологии и режимы химико-биологической очистки с использованием отходов производства и биосорбционной очистки сточных вод для интенсификации и повышения эффективности работы биологических очистных сооружений, что позволяет повысить их эффективность и обеспечить экологическую безопасность геоэкологической среды;

- разработана математическая модель процесса биосорбционной очистки сточных вод, основанная на предположении о независимости

процессов биохимического окисления и сорбции загрязнений полукоксом Модель учитывает 11 параметров, включая дозы активного ила и сорбента.

Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждается высокой сходимостью (более 90%) данных, полученных при проведении лабораторных опытов, с экспериментальными данными, полученными в опытно-промышленных и промышленных условиях, а также внедрением результатов на ряде очистных сооружений.

Практическая значимость работы заключается в разработке и обосновании технологий химико-биологической и биосорбционной очистки сточных вод. Внедрение разработанных технологий позволяет существенно улучшить качество очищенной воды, обеспечить экологическую безопасность геоэкологической среды и более высокую производительность очистных сооружений по сравнению с традиционными методами биологической очистки. Разработанные технологии могут быть рекомендованы для очистки городских и других близких к ним по составу сточных вод.

Реализация результатов исследований. Проведены производственные испытания химико-биологической и биосорбционной технологии очистки сточных вод на станции аэрации г. Первоуральска, на очистных сооружениях базы отдыха «Глухое», на станции аэрации пос. Крылосово и др. Экономический эффект от применения железосодержащего шлама при биологической очистке сточных вод на станции аэрации г. Первоуральска за счет сокращения платы за сброс загрязняющих веществ и уменьшения дозы катионного флокулянта при центрифугировании осадка равен 371 тыс, рублей.

Личный вклад автора состоял в обосновании направления исследований, в разработке методик проведения экспериментов и промышленных испытаний, разработке технических решений, обработке результатов исследований, в реализации новых технологических решений, подготовке материалов к печати.

Научные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Технология и режимы химико-биологической очистки городских сточных вод с использованием железосодержащего шлама - отхода производства, порядок обработки очищаемой воды, оптимальные дозы реагентов.

2. Технология и режимы биосорбционной очистки городских сточных вод, включающие выбор сорбента, места ввода сорбента в технологической схеме, оптимальных доз сорбента, времени контакта, режима перемешивания.

3. Математическая модель биосорбционной очистки городских сточных вод, основанная на анализе протекающих биохимических и сорбционных процессов, с учетом биохимического окисления, сорбции загрязнений из субстрата сорбентом, взаимодействия ионогенных групп загрязнений с заряженной поверхностью сорбента, иммобилизации микроорганизмов на пористой поверхности частиц сорбента.

Публикации и апробация работы

Основное содержание диссертации изложено в 1 монографии, 2 статьях и 1 тезисах.

Материалы диссертации представлены и обсуждены на международных, всероссийских и региональных конференциях, в том числе: на Международной научно-практической конференции “Российские города на пороге ХХI века: теория и практика стратегического управления. Жилье и инженерная инфраструктура города”, 2000 г.; на научно-технической конференции “Перспективы развития российских городов: опыт Екатеринбурга”, 2001 г.; на Всероссийской научно-технической конференции (с международным участием) “Стратегический план Екатеринбурга - взгляд в будущее”, 2002 г.; на Всероссийской научно-технической конференции “Муниципальное хозяйство-2000”, г. Екатеринбург, 2002 г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографического списка, включающего 132 наименования, содержит 164 с., в том числе 11 рис. и 21 таблицу.


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи, а также основные положения диссертации, выносимые на защиту.


Глава 1. ВЛИЯНИЕ СТОЧНЫХ ВОД НА КАЧЕСТВО
ПОДЗЕМНЫХ ВОД

В первой главе приведены данные о влиянии сточных вод на качество подземных вод. Отмечено, что миграция загрязняющих веществ в зоне аэрации почвы представляет собой сложный комплекс гидрохимических, физико-химических, гидродинамических и микробиологических процессов. Проведено сопоставление нагрузки по загрязнениям и относительной защищенности подземных вод на конкретных примерах: для территории калийного рудоуправления в Предуралье, Нижнесергинского металлургического завода, свиноводческого комплекса в Предуралье (Башкирия). для каждого случая проанализировано воздействие загрязнения на подземную гидросферу и предложены мероприятия по его предотвращению. Для урбанизированных территорий выделены два вида загрязнений: микробное и химическое, определены источники их поступления в подземные воды, выявлены характерные черты подземной гидросферы на примере уральских городов. Сделан вывод о необходимости повышения степени очистки сточных вод, что позволит более надежно защитить подземные воды этих территорий и улучшить геоэкологическую среду.

Глава 2. ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД

В главе дана характеристика городских сточных вод. Показано, что качество очищенных сточных вод не во всех городах и поселках, в том числе я на Урале, соответствует нормативным требованиям. Анализ литературных и патентных источников показал, что, несмотря на множество существующих очистных сооружений, как правило, на них используются традиционные схемы биологической очистки. Такие схемы, с учетом того, что вместе с городскими сочными водами поступает значительное количество промышленных сточных вод и ливневые стоки, не позволяют обеспечить требуемое качество очищенных сточных вод. Выявлены причины низкого качества очистки городских сточных вод. Сделан вывод о том, что для повышения эффективности работы очистных сооружений и снижения загрязнения водных объектов необходимо использовать физико-химические методы очистки в сочетании с биологическими. Прежде всего, с этой точки зрения, следует выделить для изучения химико-биологическую очистку с использованием железосодержащих отходов производства (нейтрализованных шламов) и биолого-сорбционную очистку с использованием дешевых углеродсодержащих сорбентов.


Глава 3. ХИМИКО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА

В главе поставлена задача исследований и дана характеристика объектов и методов исследования химико-биологической очистки сточных вод. В качестве коагулянта в данной части работы исследован железосодержащий шлам, являющийся отходом производства и образующийся на станциях нейтрализации кислых травильных и промывных сточных вод металлургических, трубных и машиностроительных предприятий.

В настоящее время эти отходы после нейтрализации известью направляются в шламоотстойники. Вода из указанных сооружений сливается в водотоки. а шлам остается в отстойнике.

Таким образом происходит двойное загрязнение геоэкологической среды:
за счет сливной воды, имеющей высокую минерализацию, и за счет шлама из отстойника. Кроме того, шламоотстойники занимают значительные площади земли и выводят их с системы эффективного землепользования.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»