Разработка технологии удаления биогенных элементов из городских сточных вод с дефосфатацией в аноксидных условиях
На правах рукописи
Мойжес Станислав Игоревич
Разработка технологии удаления биогенных элементов
из городских сточных вод с дефосфатацией в аноксидных условиях
05.23.04 – Водоснабжение, канализация,
строительные системы охраны водных ресурсов
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Волгоград
2013
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»
Научный руководитель: Москвичева Елена Викторовна
доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Серпокрылов Николай Сергеевич
ФГБОУ ВПО Ростовский
государственный строительный университет, профессор кафедры «Водоснабжение и водоотведение»
кандидат технических наук Степкина Юлия Андреевна, технический
директор ЗАО «Компания по защите окружающей среды «Экотор»,
г. Волгоград
Ведущая организация: ОАО «НИИ ВОДГЕО», г. Москва
Защита состоится «30» мая 2013 г. в 10-00 на заседании диссертационного совета ДМ212.026.05 при ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.
Автореферат разослан «23» апреля 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Фокин Владимир Михайлович
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Решение проблем, связанных с защитой окружающей среды, в том числе и водоемов, от загрязнений сточными водами, является одной из важнейших задач нашего времени
Существующие технологии очистки сточных вод от органических и биогенных соединений, потребляют электроэнергии в 1,4-2,5 раза больше по сравнению с технологиями очистки сточных вод только от органических загрязнений. Анализ отечественных и зарубежных литературных источников показывает, что в настоящее время основным направлением развития и совершенствования методов биологической очистки сточных вод от азота и фосфора является разработка энергоэффективных технологий, стабильно обеспечивающих требуемое качество очищенной воды. Одним из наиболее перспективных методов очистки городских сточных вод является технология Dephanox, разработанная в 1990-е годы. Однако, опубликованные сведения о работе сооружений по технологии Dephanox, говорят о нестабильной их работе в реальных условиях значительных колебаний поступающей нагрузки.
Данная работа рассматривает и решает вышеозначенные проблемы, что подтверждает ее актуальность.
Работа проводилась в рамках федеральной целевой программы «Развитие водохозяйственного комплекса Российской Федерации в 2012-2020 годах», а также плана научно-исследовательских работ Курьяновского отделения Инженерно-технологического центра ОАО «Мосводоканал».
Цель работы состояла в создании энергоэффективной технологии биологической очистки от биогенных элементов сточных вод, поступающих на городские очистные сооружения, стабильно обеспечивающей заданное качество очистки при минимальных энергозатратах, и отработка данной технологии на реальной сточной воде.
Поставленная цель предопределила постановку следующих задач:
- разработать энергоэффективную технологию биологической очистки сточных вод с использованием дефосфатации в аноксидных условиях, стабильно обеспечивающей качество очищенной воды на уровне ПДК для водоемов рыбо-хозяйственного назначения по биогенным элементам;
- разработать математическую модель работы аэротенков по технологии удаления биогенных элементов в условиях реального характера изменений поступающих на сооружения загрязнений;
- исследовать основные закономерности и обосновать оптимальные технологические параметры реализации процесса биологической очистки сточных вод с использованием дефосфатации в аноксидных условиях на реальных городских сточных водах в лабораторных условиях;
- определить кинетические параметры процессов биологической очистки городских сточных вод от азота и фосфора при реализации технологии с использованием дефосфатации в аноксидных условиях;
- отработать в полупромышленных условиях на реальных сточных водах технологию биологической очистки сточных вод с использованием дефосфатации в аноксидных условиях;
- разработать методику расчета аэротенков, при реализации технологии с использованием дефосфатации в аноксидных условиях для очистки городских сточных вод;
- выполнить технико-экономическую оценку разработанной технологии биологической очистки сточных вод от биогенных элементов с использованием дефосфатации в аноксидных условиях.
Основная идея работы состоит в снижении энергозатрат на проведение биологической очистки на очистных сооружениях, за счет внедрения технологии с дефосфатацией в аноксидных условиях.
Методы исследований включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, лабораторные и полупромышленные исследования по стандартным методикам.
Достоверность полученных данных подтверждается длительностью и большим объемом экспериментов, проведенных на реальных городских сточных водах в лабораторных и полупромышленных условиях, применением стандартизированных методик измерения и анализа данных.
Научная новизна работы:
- отработана в лабораторных условиях технология процесса дефосфатации в аноксидных условиях для реальных городских сточных вод России и подтверждена ее эффективность;
- определены константы уравнений ферментативной кинетики, описывающих биохимические процессы технологии удаления биогенных элементов с дефосфатацией в аноксидных условиях;
- определены основные зависимости скоростей биохимических процессов от параметров реализации технологического процесса в лабораторных и полупромышленных условиях на реальных городских сточных водах;
- разработана динамическая математическая модель, позволяющая решать оптимизационные задачи минимизации энергозатрат на окисление органических соединений и процессы нитрификации;
- разработана методика расчета аэротенков, работающих по технологии биологической очистки от биогенных элементов с дефосфатацией в аноксидных условиях.
Практическое значение работы:
- разработана технология удаления биогенных элементов из сточных вод, основанная на многоиловой схеме раздельного окисления аммонийного азота и органических соединений «М-Дефанокс»;
- разработаны конструктивные решения реализации технологии биологической очистки городских сточных вод с использованием дефосфатации в аноксидных условиях на очистных сооружениях;
- определены технологические параметры эксплуатации сооружений, работающих по технологии биологической очистки сточных вод с использованием дефосфатации в аноксидных условиях для городских сточных вод, обеспечивающие качество очищенной воды, удовлетворяющей значениям ПДК для водоемов рыбо-хозяйственного назначения;
- разработана методика расчета сооружений, при реализации технологии с использованием дефосфатации в аноксидных условиях для очистки городских сточных вод;
- апробирована и отработана в полупромышленных условиях на пилотной установке производительностью 2 м3/сут технологическая схема удаления биогенных элементов «М-Дефанокс»;
- определен экономический эффект реализации технологии биологической очистки сточных вод с использованием дефосфатации в аноксидных условиях для городских сточных вод и проведено сравнение с технологией UCT.
Реализация результатов работы. Результаты исследований были использованы при реконструкции канализационных очистных сооружений ООО «Новоуренгойский зазохимический комплекс», г. Новый Уренгой, производительностью 125000 м3/сут.
Основные положения, выносимые на защиту:
- обоснование эффективности применения технологии биологической очистки городских сточных вод от биогенных элементов при реализации процесса дефосфатации в аноксидных условиях;
- результаты исследований основных закономерностей биохимических процессов при очистке городских сточных вод от биогенных элементов с использованием дефосфатации в аноксидных условиях на лабораторной установке;
- конструктивное оформление технологии очистки городских сточных вод от биогенных элементов с использованием дефосфатации в аноксидных условиях для городских сточных вод;
- обоснование оптимального технологического режима работы сооружений биологической очистки городских сточных вод с использованием дефосфатации в аноксидных условиях, обеспечивающих заданную эффективность очистки при минимальных расходах воздуха;
- результаты работы на реальной сточной воде пилотной установки, реализующей технологию биологической очистки от биогенных элементов с дефосфатацией в аноксидных условиях;
- методика расчета сооружений биологической очистки городских сточных вод от биогенных элементов с использованием дефосфатации в аноксидных условиях;
- показатели экономической эффективности разработанной технологии.
Апробация работы. Изложенные в диссертационной работе материалы докладывались и обсуждались на 1-ой Центрально-Азиатской конференции «Опыт и молодость в решении водных проблем» 2011 г, 69-ой Всероссийской научно-технической конференции «Традиции и инновации в строительстве и архитектуре» 2012 г, 4-ой Восточно-Европейской конференции IWA «Опыт и молодость в решении водных проблем» 2012 г, XVII Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области 2012 г, Научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАН С. В. Яковлева – «Яковлевские чтения» 2012 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Работа по теме диссертации получила первую премию «Акватор» фонда поддержки молодых ученых в области водоснабжения и водоотведения «Акватория» в номинации «Научные исследования в области водоотведения» в 2012 г.
Личный вклад автора состоит в выдвижении идей, научном обосновании, постановке и проведении исследований, анализе результатов, разработке технологии и ее внедрении.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста, включает 18 таблиц, 69 рисунков, и состоит из введения, 5 глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы из 119 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна, практическая ценность работы и основные положения диссертации, выносимые на защиту.
В первой главе диссертации приведены результаты анализа информации по существующим методам и технологиям очистки сточных вод от биогенных элементов, и конструктивным схемам их реализации в промышленных условиях. Большой вклад в развитие данной темы внесли такие отечественные ученые как С.В.Яковлев, В. Н. Швецов, Б. Н. Репин, Ю. В. Воронов, Н. В. Захватаева, Н. А. Залетова, Б. Г. Мишуков, К. М. Морозова, В.И. Баженов, Д.А. Данилович, М.Н. Козлов и др.
Показано, что в настоящее время активно развиваются технологии очистки сточных вод от азота и фосфора без использования химических методов очистки. Однако, данные технологии являются энергозатратными, и как следствие, в настоящее время ведется поиск и развитие технологий, позволяющих снизить энергозатраты на биологические процессы при высоком качестве очистки. Одной из наиболее перспективных технологий является технология Dephanox, позволяющая реализовывать процесс удаления фосфора в аноксидных условиях. Данная технология, благодаря использованию процесса дефосфатации в аноксидных условиях, уменьшает количество требуемого кислорода в аэробных зонах. Однако, качество очистки городских сточных вод при реализации данной технологии, по опубликованным данным, не является стабильным.
На основе проведенного анализа были сформулированы задачи данной диссертационной работы.
Во второй главе приведены результаты математического моделирования аэротенков, работающих по различным технологическим схемам, в том числе и по схеме «М-Дефанокс», для условий случайного характера изменения поступающих загрязнений и решение задачи оптимизации кислородного режима работы сооружений, работающих по технологии «М-Дефанокс».
Из уравнения материального баланса реактора идеального смешения получено уравнение ячейки идеального смешения для процесса нитрификации:
, (1)
где 
- объем j-ой ячейки, м3; 
- концентрация N-NH4 на входе в j-ю ячейку, мг/л; 
- концентрация N-NH4 на выходе из j-ой ячейки, мг/л; 
- удельная скорость процесса нитрификации в ячейке, мг/г АИ*час; 
- доза активного ила, г/л, qj – расход сточной воды, поступающей в ячейку, м3/час.
С использованием аппарата преобразований Лапласа из (1) было получено уравнение передаточной функции для j-ой ячейки идеального смешения аэротенка W(p):
, (2)
где 
- время нахождения сточной воды в j-й ячейке, ч, Х – доза активного ила, г/л, p – аргумент передаточной функции, kj – коэффициент, описывающий скорость нитрификации в данной ячейке, как функцию первого порядка.
В результате, были определены передаточные функции аэротенков, реализующих следующие технологии очистки сточных вод: аэротенк-нитрификатор, технология МUCT, технология UCT и технология «М-Дефанокс».
В работе решена задача оптимизации: при разбиении аэротенка на ячейки идеального смешения определить такой кислородный режим в каждой ячейке, который давал бы максимальную эффективность процесса. С учетом поиска максимальной эффективности процесса нитрификации Э в зависимости от значения концентрации растворенного кислорода О2 было рассчитано значение аргумента, при котором значение функции Э(О2) было бы максимальным. Функция Э(О2) имела вид:
, (3)
где 
– концентрация N-NH4 в j-й ячейке, мг/л; 
– время нахождения сточной воды в j-й ячейке, ч; 
- максимальная скорость процесса нитрификации, мг/(г*ч), X – доза ила в данной ячейке, г/л; KS.NH4 – константа полунасыщения по N-NH4, мг/л; КS,О2 – константа полунасыщения по кислороду, мг/л; SО2 – концентрация растворенного кислорода в ячейке, мг/л.
Полученная функция была исследована на экстремумы, в результате чего было получено значение О2, при котором значение функции эффективности процесса нитрификации является точкой максимума для различных концентраций аммонийного азота.
В третьей главе сформулированы основные задачи лабораторных исследований, описана методика их проведения, даны результаты работы лабораторной установки, на основании которых были получены кинетические константы биохимических процессов. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях на проточном стенде на реальной сточной воде Курьяновских очистных сооружений (КОС) г. Москвы на двух установках.
На первом этапе эксперимента проводились исследования классической технологии «Дефанокс», реализованной в лабораторной установке, которая являлась контрольной и результаты работы которой позволили сделать вывод о нестабильности ее работы. При повышении концентраций загрязнений в поступающей воде до 30 мг/л наблюдались проскоки N-NH4 до 2-4 мг/л в очищенной воде.
Модифицированная нами классическая технология «Дефанокс», названная «М-Дефанокс», была реализована на лабораторной установке (рис. 1). Сточная вода подавалась в анаэробный реактор-отстойник, где она смешивалась с активным илом. В этом реакторе происходило высвобождение фосфатов и сорбция активным илом основной части органических загрязнений. В аэробном реакторе-нитрификаторе, был организован процесс нитрификации благодаря биомассе, иммобилизированной на загрузке. Далее вода поступала в преденитрификатор, где она смешивалась с байпасным активным илом и затем иловая смесь поступала в аноксидный реактор. В отстойнике происходило отделение ила от воды, которая затем подавалась в реактор-нитрификатор с плавающей загрузкой для доокисления аммония.
Рис. 1. Схема лабораторной установки технологии удаления биогенных элементов из городских сточных вод с дефосфатацией в аноксидных условиях
«М-Дефанокс».
Условные обозначения:
1 - сдвоенный анаэробный реактор–отстойник, V=3,5 л,
2 - реактор нитрификатор с загрузкой V=8 л,
3 - аноксидный реактор (преденитрифи катор), V=2 л,
4 - аноксидный реактор, V=7,5 л,
5 - отстойник V=1,5 л,
6 - реактор нитрификатор с загрузкой, V=4 л,
7 – перистальтический насос,
8 - электромеханическая мешалка,
9 - центробежный насос–мешалка,
10 - подача сетевого воздуха,
11 - загрузка 50% объема.
Технологические параметры работы установок: расход воды - 50,4 л/сут, время пребывания - 12 часов, время пребывания в аэробной зоне в установке Дефанокс- 6,5 ч, в установке «М-Дефанокс» - 5,5 ч. Значения рециклов байпасного и возвратного илов - 0,2. Результаты работы лабораторной установки по технологии «М-Дефанокс» представлены на рис. 2,3.
Рис. 2. Результаты работы установки «М-Дефанокс» по удалению соединений азота.
Рис. 3. Результаты работы установки «М-Дефанокс» по удалению фосфора фосфатов
В ходе эксперимента были определены кинетические константы процесса нитрификации для плавающей загрузки при реализации процесса «М-Дефанокс». Математическое описание процесса нитрификации на плавающей загрузке проводилось на основании классических представлений ферментативной кинетики с использованием уравнения Михаэлиса-Ментен, для линеаризации которого был использован метод Лайнуивера-Берка (рис. 4, 5). Как видно из графика максимальная удельная скорость нитрификации составляет 5,04 мг/г АИ*час, константа полунасыщения по субстрату - 3,9 мг/л.
Рис. 4. Зависимость удельной скорости нитрификации от текущей концентрации субстрата.
Рис. 5. График обратной зависимости удельной скорости реакции от концентрации субстрата.
На основании лабораторных исследований была определена константа полунасыщения процесса нитрификации городских сточных вод на плавающей загрузке по кислороду с использованием уравнения Михаэлиса-Ментен, для линеаризации которого был использован метод Лайнуивера-Берка, значение которой составило KNH4,O = 1,2 мг/л. Определение веса биомассы на единицу веса загрузки проводилось путем вычисления отношения веса загрузки с биомассой, отобранной из лабораторной установки, к весу чистой загрузки. Данное отношение составило 0,0054 г АИ/г загрузки.
Результаты лабораторных исследований представлены в табл. 1.
Таблица 1- Сравнительное качество работы лабораторных установок
| Показатель, мг/л | Установка Дефанокс | Установка «М-Дефанокс» | ||
| Поступающая сточная вода | Очищенная сточная вода | Поступающая сточная вода | Очищенная сточная вода | |
| Взвешенные вещества | 50-190 | 10-12 | 55-210 | 9-11 |
| ХПК | 182-213 | 35-43 | 191-224 | 39-45 |
| БПК5 | 72-111 | 3,5-5,3 | 81-122 | 4,2-6,1 |
| N-NH4+ | 25-29 | 2,1 | 28-30 | 0,3 |
| N-NO2- | - | 0,1-0,5 | - | 0,01-0,03 |
| N-NO3- | - | 9-12 | - | 4-8 |
| P-PO43- | 2,2-2,4 | 0,8-1,1 | 2,3-2,6 | 0,1-0,3 |
На основе результатов лабораторных экспериментов было осуществлено их масштабирование и отработка технологии «М-Дефанокс» в полупромышленных условиях.
В четвертой главе сформулированы основные задачи полупромышленных исследований, описана методика проведения испытаний и приведены результаты реализации технологии «М-Дефанокс» в полупромышленной установке, а также дан анализ динамики качественных характеристик сточной воды КОС, поступающей на биологическую очистку.
Исследования проводились на пилотной установке производительностью 2 м3/сут, расположенной на Курьяновских очистных сооружениях г. Москвы. Исходным субстратом являлась сточная вода после первичных отстойников КОС. Технологическая схема процесса «М-Дефанокс», реализованного на пилотной установке представлена на рис. 6.
Рис. 6. Схема полупромышленной установки технологии удаления биогенных элементов с дефосфатацией
Технологические параметры работы установки: значения рециклов возвратного и байпасного илов - 0,2, время пребывания в аэробной зоне - 6 часов, в анаэробной – 1,5 часа, в аноксидной – 5 часов. Объем загрузки - 50% от объемов реакторов. Результаты исследований процессов очистки сточной воды от соединений азота и фосфора на пилотной установке приведены на рис. 7, 8.
Рис. 7. Качество работы пилотной установки по соединениям азота.
Рис. 8. Качество работы пилотной установки по фосфору фосфатов.
Качество работы установки представлено в таблице 2.
Таблица 2- Качество очистки сточной воды на установке «М-Дефанокс»
| Показатель | Концентрация загрязнений в поступающей воде, мг/л | Концентрация загрязнений в очищенной воде, мг/л |
| N-NH4+ | 22-34 | 0,15-0,3 |
| N-NO2- | - | 0,015-0,03 |
| N-NO3- | - | 6-9 |
| P-PO43- | 1,5-3,3 | 0,18-0,24 |
| ХПК | 150-310 | 35-40 |
| БПК5 | 80-150 | 5-8 |
| Взвешенные вещества | 83-240 | 8-10 |
Результаты сравнения показателей работы полупромышленной установки, работающей по технологии «М-Дефанокс» с технологией UCT, используемой в промышленных условиях на блоке удаления биогенных элементов Люберецких очистных сооружений (БУБЭ) представлены в таблице 3.
Таблица 3- Сравнение удельных показателей очистки.
| Показатель | М-Дефанокс | БУБЭ | ||
| Удельная скорость окисления, мг/(г АИ·час) | Окислительная мощность, г/(м3·сут) | Удельная скорость окисления, мг/(г АИ·час) | Окислительная мощность, г/(м3·сут) | |
| БПК5 | 9,95 | 2986 | 9,82 | 2993 |
| N-NH4+ | 2,16 | 647,5 | 2,15 | 655,92 |
| P-PO43- | 0,34 | 102 | 0,29 | 88,45 |
| Удельный расход воздуха, м3/м3 | ||||
| М-Дефанокс | БУБЭ | |||
| 4,3 (расчетный удельный расход воздуха, эффективность аэрационных систем принята по реальным данным аэрационной системы блока БУБЭ) | 5,2 | |||
В пятой главе на основании полупромышленных исследований была разработана методика расчета сооружений биологической очистки, работающих по технологии «М-Дефанокс», а также приведены рекомендации по технологической пуско-наладки сооружений и их эксплуатации.
Объем зоны нитрификации определяется как сумма объемов аэробных ячеек. Объем i-ой ячейки нитрификации:
, (4)
где Qчас,расч – расчетный расход, м3/час; SNH4,пост,i – концентрация N-NH4 на входе в i-ю ячейку, мг/л; SNH4,i – концентрация N-NH4 на выходе из ячейки, мг/л; B – расчетный коэффициент, определяющий количество активного ила, прикрепленного на загрузке в 1 литре сточной воды в реакторе; nitri – удельная скорость нитрификации, мг N-NH4/г АИ*час.
Для расчета объема зоны денитрификации определяется количество нитратов, которое необходимо восстановить в ходе процесса денитрификации:
, (5)
где SNH4,пост – концентрация N-NH4 в поступающей в аэротенк сточной воде, мг/л; SNH4,вых1 – концентрация N-NH4 на выходе из первой зоны нитрификации в сточной воде, поступающей в зону денитрификации, мг/л; SNH4,пост2 – концентрация N-NH4 на входе во вторую зону нитрификации с учетом байпасного активного ила в сточной воде после вторичного отстойника, мг/л; SNH4,очищ – требуемая концентрация N-NH4 в очищенной сточной воде, мг/л; SN-NO3,очищ – требуемая концентрация азота нитратов в очищенной сточной воде, мг/л; SNH4,прирост – концентрация N-NH4, которая расходуется на прирост биомассы активного ила.
Зона денитрификации делится на n ячеек, в зависимости от реальной гидродинамики потока, и время пребывания в каждой ячейке:
, (6)
где Xdeni – доза активного ила в зоне денитрификации, г/л; SN-NO3,i - количество азота нитратов, которое необходимо удалить в данной ячейке, определяется по формуле 
, мг/л; N-NО3,i – скорость денитрификации в i-ой ячейке, мг N-NО3/г АИ*ч.
Общий объем зоны денитрификации рассчитывался по формуле:
(7)
На основании данной методики был проведен расчет сооружений производительностью 125000 м3/сут для сточных вод, поступающих на Куряновские очистные сооружения. Результаты расчета: объем загрузки – 50%, доза активного ила в аноксидной зоне – 2,7 г/л, время пребывания в аэробной зоне – 6 часов, в анаэробной – 1 час и аноксидной – 5 часов.
Результаты, полученные при расчете сооружений по технологии «М-Дефанокс», были использованы в технико-экономическом расчете и сравнении его с технологией UCT, в результате чего экономический эффект от внедрения технологии «М-Дефанокс» составил 189,4 млн.руб за срок LCC (Life Cycle Cost), равный 8 годам.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проделанной работы была создана энергоэффективная технология биологической очистки от биогенных элементов «М-Дефанокс» с дефосфатацией в аноксидных условиях, обеспечивающая стабильное качество очищенной воды на уровне ПДКрыб-хоз с экономией энергозатрат до 15% по сравнению с классическими технологиями биологического удаления биогенных элементов.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ по работе
- Разработана энергоэффективная технология биологической очистки городских сточных вод от биогенных элементов «М-Дефанокс» с использованием дефосфатации в аноксидных условиях и позволяющая очистить сточную воду до следующих показателей: N-NH4 – 0,3 мг/л, N-NO2 – 0,02 мг/л, N-NO3 – 7,5 мг/л, P-PO4 – 0,2 мг/л, при этом расход воздуха на процессы окисления на 13-17% ниже, чем при очистке сточных вод по технологии UCT.
- Разработана математическая модель работы аэротенков, основанная на теории передаточных функций, и определены передаточные функции процесса нитрификации для аэротенков Люберецких очистных сооружений, работающих по технологиям UCT и M-UCT, и сооружений, проектируемых под технологию «М-Дефанокс».
- Предложены конструктивные решения реализации технологии «М-Дефанокс» на городских очистных сооружениях, проведена их отработка в лабораторных и полупромышленных условиях на реальной сточной воде Курьяновских очистных сооружений, дано сравнение с технологией UCT, и показано, что при прочих равных характеристиках, скорость потребления фосфора в технологии «М-Дефанокс» выше на 10-12% чем в технологии UCT при снижении на 17% требуемого расхода воздуха.
- Определены кинетические параметры процесса нитрификации, осуществляемого при помощи биомассы, прикрепленной на пластиковой загрузке, технологии «М-Дефанокс», которые составили: максимальная скорость нитрификации 5,04 мг/г АИ*час, константа полунасыщения по аммонийному азоту KS,NH4=3,9 мг N-NH4/л, константа полунасыщения по кислороду KNH4,O = 1,2 мг/л.
- Исследованы и определены оптимальные технологические параметры реализации процесса «М-Дефанокс»: объем загрузки относительно объема реактора в зоне нитрификации – 50%; концентрация растворенного кислорода в зоне нитрификации – 1,8-2,6 мг/л; доза активного ила – 2-4 г/л.
- Разработана методика расчета аэротенков, работающих по технологии
«М-Дефанокс», и проведен расчет данных сооружений с учетом качественных параметров сточной воды, поступающей на Курьяновские очистные сооружения.
- Выполнено технико-экономическое сравнение реализации технологии «М-Дефанокс» на очистных сооружениях производительностью 125000 м3/сут по сравнению с сооружениями аналогичной производительностью, работающими по технологии UCT. Экономия при использовании технологии «М-Дефанокс» составила 189,4 млн. руб. за LCC с расчетным периодом 8 лет.
Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:
Публикации в ведущих рецензируемых научно-технических журналах и изданиях, определенных ВАК РФ:
1. Мойжес, С. И. Применение теории оптимизации для снижения расхода воздуха, подаваемого в аэротенки / Е. В. Москвичева, Э. П. Доскина, С. И. Мойжес // Вестн. Волгогр. гос. архитектурно-строит. ун-та. Сер.: Стр-во и архитектура. - 2011. – Вып. 25 (44). - С. 268-274. - Библиогр.: с. 274 (2 назв.).
2. М-Дефанокс - новая многоиловая система удаления биогенных элементов / С. И. Мойжес [и др.] // Водоснабжение и санитарная техника. - 2011. - № 10. - С. 55-59. - Библиогр.: с. 59 (2 назв.)
3. М-Дефанокс - эффективная технология биологического удаления фосфора из сточных вод / С. И. Мойжес [и др.] // Водоснабжение и санитарная техника. - 2012. - № 10. - С. 43-49. - Библиогр.: с. 49 (5 назв.).
Отраслевые издания и материалы конференций
4. Влияние растворенного кислорода на удаление биогенных элементов / С. И. Мойжес [и др.] // Малоэтажное строительство в рамках национального проекта "Доступное и комфортное жилье гражданам России": технологии и материалы, проблемы и перспективы развития в Волгоградской области : материалы Междунар. науч.-практ. конф., 15-16 дек. 2009 г., Волгоград. - Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2009. - С. 286-288.
5. Очистка сточных вод от биогенных элементов / С. И. Мойжес [и др.] // Экологический навигатор. - 2009. - № 5. - С. 44-46. - Библиогр.: с. 46 (4 назв.).
6. Экспериментальные исследования по очистке сточных вод от соединений азота и фосфора / С. И. Мойжес [и др.] // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды : материалы VII Междунар. науч. конф., 13-17 мая 2009 г., Волгоград. - Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2009. - С. 106-110. - Библиогр.: с. 110 (4 назв.).
7. Мойжес, С. И. К вопросу об очистке сточных вод от биогенных элементов / С. И. Мойжес, Д. К. Хатулев // XV региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, Волгоград, 9-12 нояб. 2010 г. Направление № 16 "Архитектура, стр-во и экол. проблемы" : тез. докл. - Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2011. - С. 8-9.
8. Мойжес, С. И. Лабораторные исследования новой технологии удаления биогенных элементов "М-Дефанокс" / С. И. Мойжес, Е. В. Москвичева // Наука и образование: архитектура, градостроительство и строительство : материалы Междунар. конф. посвящ. 60-летию образования вуза, 18-19 сент. 2012 г., Волгоград : в 2 ч. - Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2012. - Ч. II. - С. 112-117. - Библиогр.: с. 117 (3 назв.).
9. Мойжес, С. И. Теоретический подход к решению задач оптимизации кислородного режима в аэротенках / С. И. Мойжес ; Самарский гос. архит.-строит. ун-т [и др.] // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре : материалы 69-й Всерос. науч.-техн. конф. по итогам НИР 2011 г. - Самара, 2012. - Ч. II. - С. 265-269. - Библиогр.: с. 269 (3 назв.).
10. Лабораторные исследования новой технологии удаления биогенных элементов "М-Дефанокс" / С. И. Мойжес [и др.] // Проекты развития инфраструктуры города. Вып. 12. Инженерные системы городского хозяйства: новые территории и новые технологии : сб. науч. тр. - Москва, 2012. - С. 313-319. - Библиогр.: с. 319 (3 назв.).
11. Мойжес, С. И. Трехиловая система удаления биогенных элементов с дефосфатацией в аноксидных условиях / С. И. Мойжес // Опыт и молодость в решении водных проблем : науч. тр. Первой Центрально-азиатской науч.-техн. конф. IWA. - 2011. - С. 499-505.
12. Новый процесс очистки сточных вод от биогенных элементов при помощи дефосфатации в аноксидных условиях / С. И. Мойжес [и др.] ; Мос. гос. строит. ун-т // Яковлевские чтения : сб. докл. науч.-практ. конф., посвящ. памяти акад. РАН С. В. Яковлева. - Москва : МГСУ, 2012. - С. 200-206. - Библиогр.: с. 206 (3 назв.).
Мойжес Станислав Игоревич
Разработка технологии удаления биогенных элементов из городских сточных вод с дефосфатацией в аноксидных условиях
05.23.04 – Водоснабжение, канализация,
строительные системы охраны водных ресурсов
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Подписано в печать 18.04.2013. Заказ № ___. Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0
Формат 6084 1/16.
Бумага писчая. Печать плоская.
Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет
400074, Волгоград, ул. Академическая, 1.
Сектор оперативной полиграфии ЦИТ.
