авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Исследование процесса очистки природных вод биосорбционно-мембранным методом

-- [ Страница 2 ] --

В разделе 3.2. приведены результаты исследований по определению эффективности очистки природных вод в БМР. За весь период наблюдений концентрация органических загрязнений, оцениваемых по перманганатной окисляемости, в сырой воде изменялась от 2,5 до 15 мг/дм3, в пермеате от 1,0 до 6,5 мг/дм3, и в среднем ПО снижалась с 7,2 мг/дм3 до 4,3 мг/дм3, эффективность очистки при этом составляла 33%.

 4. Динамика удаления нефтепродуктов-5
Рис.3.4. Динамика удаления нефтепродуктов

В разделе 3.2. приведены результаты исследований по определению эффективности очистки природных вод в БМР. За весь период наблюдений концентрация органических загрязнений, оцениваемых по перманганатной окисляемости, в сырой воде изменялась от 2,5 до 15 мг/л, в пермеате от 1,0 до 6,5 мг/л, и в среднем ПО снижалась с 7,2 мг/л до 4,3 мг/л, эффективность очистки при этом составляла 33%.Концентрация нефтепродуктов (рис.3.4) в сырой воде колебалась в диапазоне 0,022 - 0,22 мг/дм3, при этом в пермеате концентрация нефтепродуктов не превышала 0,013 мг/ дм3, в среднем нефтепродукты снижались с 0,113 до 0,02 мг/ дм3.

В БМР имело место снижение БПКполн. в среднем с 2,32 мг/дм3 до 0,57 мг/дм3, цветность - с 34 до 20 град. ПКШ (норматив СанПиН 2.1.4.1074-01). Удаление аммонийного азота в среднем 1,2 мг/дм3 до 0,1 мг/дм3 сопровождалось увеличением концентрации нитратов, на величину эквивалентную снижению аммонийного азота. Эффективность нитрификации достигала 92%. Наблюдалось существенное снижение содержания железа. При содержании железа (общего) в сырой воде 1-1,2 мг/дм3 в очищенной воде его концентрация не превышала 0,06 мг/дм3 (рис. 3.6). Практически полностью отсутствовали в очищенной воде взвешенные вещества.

 6. Снижение БПК, азота аммонийного и-8
Рис.3.6. Снижение БПК, азота аммонийного и железа в БМР

Концентрация нефтепродуктов (рис.3.4) в сырой воде колебалась в диапазоне 0,022 - 0,22 мг/л, при этом в пермеате концентрация нефтепродуктов не превышала 0,013 мг/ л, в среднем нефтепродукты снижались с 0,113 до 0,02 мг/ л.

За весь период работы установки можно выделить 5 технологических режимов, отличающихся продолжительностью пребывания воды в БМР. На рис.3.7. и 3.8 показана взаимосвязь эффективности очистки и качества очищенного стока по нефтепродуктам и ПО с периодом аэрации (гидравлическое время пребывания природной воды в реакторе).

Эффективность удаления органических загрязнений по перманганатной окисляемости изменялась от 29,8% до 48,3%. Наиболее высокий эффект до 48% имел место в течение 1 режима (пускового), по-видимому, за счет преобладания процессов сорбции органических загрязнений свежим порошкообразным активированным углем. В связи с этим эффективность очистки в среднем составляла 33% (рис.3.7).

 7. Снижения перманганатной-11
Рис.3.7. Снижения перманганатной окисляемости в БМР от времени пребывания

В БМР имело место снижение БПКполн. в среднем с 2,32 мг/л до 0,57 мг/л, цветность - с 34 до 20 град. ПКШ (норматив СанПиН 2.1.4.1074-01). Удаление аммонийного азота в среднем 1,2 мг/л до 0,1 мг/л сопровождалось увеличением концентрации нитратов, на величину эквивалентную снижению аммонийного азота. Эффективность нитрификации достигала 92%. Наблюдалось существенное снижение содержания железа. При содержании железа (общего) в сырой воде 1-1,2 мг/л в очищенной воде его концентрация не превышала 0,06 мг/л (рис. 3.6). Практически полностью отсутствовали в очищенной воде взвешенные вещества.

За весь период работы установки можно выделить 5 технологических режимов, отличающихся продолжительностью пребывания воды в БМР. На рис.3.7. и 3.8 показана взаимосвязь эффективности очистки и качества очищенного стока по нефтепродуктам и ПО с периодом аэрации (гидравлическое время пребывания природной воды в реакторе).

Эффективность удаления органических загрязнений по перманганатной окисляемости изменялась от 29,8% до 48,3%. Наиболее высокий эффект до 48% имел место в течение 1 режима (пускового), по-видимому, за счет преобладания процессов сорбции органических загрязнений свежим порошкообразным активированным углем. В связи с этим эффективность очистки в среднем составляла 33% (рис.3.7).

Эффективность удаления нефтепродуктов в БМР достигала 92,9%, при этом концентрация последних в очищенной воде не превышала 0,02 мг/дм3 (рис.3.8). В пусковой период эффективность составляла 76,5%, это объясняется тем, что в данный период еще полностью не созрела и не адаптировалась к нефтепродуктам микрофлора в реакторе.

 8. Снижения нефтепродуктов в БМР от-14
Рис.3.8. Снижения нефтепродуктов в БМР от времени пребывания

Эффективность удаления нефтепродуктов в БМР достигала 92,9%, при этом концентрация последних в очищенной воде не превышала 0,02 мг/л (рис.3.8). В пусковой период эффективность составляла 76,5%, это объясняется тем, что в данный период еще полностью не созрела и не адаптировалась к нефтепродуктам микрофлора в реакторе.

Для выяснения роли активированного угля и мембранного фильтрования в очистке природной воды были проведены исследования в течение 3 месяцев с водой реки Москвы на установке БМР без добавления активированного угля.

Первые 30 суток (в начало формирования микрофлоры в реакторе), ПО практически не снижалась (с 6,4 мг/дм3мг/л до 6,3 мг/дм3мг/л). Имело место незначительное снижение нефтепродуктов и цветности, соответственно, с 0,032 мг/дм3мг/л до 0,028 мг/дм3мг/л и с 27 град. ПКШ до 22град. ПКШ. Однако, в этот период в реакторе уже имела место нитрификация, азот аммонийный снижался с 0,98 мг/дм3мг/л до 0,18 мг/дм3мг/л, содержание азота нитратного увеличивалось с 1,5 мг/дм3мг/л до 1,7 мг/дм3мг/л.

Использование только мембранной фильтрации позволяет задерживать взвешенные вещества, поступающие с сырой водой, накапливать в реакторе образующиеся микроорганизмы, которые окисляют органические загрязнения, включая нефтепродукты, а так же высокомолекулярные вещества, тем самым снижая цветность воды. Однако, увеличение в реакторе концентрации микроорганизмов до 0,4 г/л не привело к значительному улучшению качества очистки по всем вышеперечисленным ингредиентам.

Сопоставление параметров работы ректора с углем и без него показало ведущую роль активированного угля в гибридном биосорбционно-мембранном процессе, что обеспечивает достижение требований СанПиН 2.1.4.1074-01 в системах водоподготовки по всем основным загрязняющим компонентам, а также загрязнениям антропогенного характера (в частности, нефтепродуктам), за счет биосорбционных процессов, протекающих на угле.

В разделе 3.3 дана сравнительная оценка удаления ксенобиотиков из природных вод в БМР и коагуляцией. Результаты сравнительных исследований приведены в таблице 3.2.

Эффективность очистки природных вод по показателям перманганатной окисляемости и цветности близка к эффективности очистки методом коагуляции и достигает норматива СанПиН 2.1.4.1074-01. Удаление ксенобиотиков (нефтепродукты, СПАВ, фенол), а также азота аммонийного происходит значительно более эффективно в БМР, чем при коагуляции.

Таблица 3.2

Показатели БМР Коагуляция СанПиН 2.1.4.1074-01
Сырая вода Пермеат Эффект, % Сырая вода Очищенная вода Эффект, %
Перманганатная окисляемость, мг/дм3мг/л 7,6-8,0 4,9-5,3 34-36 8,1-9,5 5,7-6,2 30-35 5
Цветность, град.
23-34 15-20 35-41 30-33 11-12 63-64 20
Нефтепродукты, мг/дм3мг/л 0,22-0,46 0,016-0,035 92-93 0,14-0,28 0,071-0,17 39-50 0,1(0,05)*
СПАВ, мг/дм3мг/л до 3,0 0,02 99,5 до 3,0 2,5 15 0,5(0,1)*
Фенол, мг/дм3мг/л 0,21 0,001-0,002 99,1 0,15 0,136 9,3 0,001

* норматив ПДК для водоема рыбохозяйственного назначения

В разделе 3.3 дана сравнительная оценка удаления ксенобиотиков из природных вод в БМР и коагуляцией. Результаты сравнительных исследований приведены в таблице 3.2.Наиболее высокий результат очистки речной воды биосорбционно-мембранным методом был получен для нефтепродуктов. Эффективность очистки для воды р. Яузы составляла 84,5%, для воды р. Москвы – 96,5%. При обработке воды коагулянтом эффективность не превышала 51% (рис. 3.15).

 15. Эффективность снижения-17
Рис.3.15. Эффективность снижения нефтепродуктов в БМР и в процессе коагуляции

Эффективность очистки природных вод по показателям перманганатной окисляемости и цветности близка к эффективности очистки методом коагуляции и достигает норматива СанПиН 2.1.4.1074-01. Удаление ксенобиотиков (нефтепродукты, СПАВ, фенол), а также азота аммонийного происходит значительно более эффективно в БМР, чем при коагуляции.

На рис. 3.16 приведены результаты сравнительных исследований удаления СПАВ в БМР и коагуляцией. За весь период эксперимента длительностью 5,5 месяцев концентрация СПАВ в пермеате не превышала 0,032 мг/дм3, а в среднем составляла 0,017 мг/дм3, эффективность очистки достигала 99,5%, в то же время при коагуляции эффективность составляла лишь 14,9%. Определение СПАВ внутри реактора и сорбционной емкости ПАУ в отношении СПАВ позволило выполнить материальный баланс, который показал, что в биосорбционно-мембранном реакторе 0,5-1% уходит с очищенной водой (пермеатом), до 97-98% окисляется в реакторе и 2-2,5% окисляется на мембране (рис. 3.18).

Рис. 3.16. Удаление СПАВ в БМР и коагуляцией
 16. Удаление СПАВ в БМР и-19
Рис. 3.16. Удаление СПАВ в БМР и коагуляцией

Наиболее высокий результат очистки речной воды биосорбционно-мембранным методом был получен для нефтепродуктов. Эффективность очистки для воды р. Яузы составляла 84,5%, для воды р. Москвы – 96,5%. При обработке воды коагулянтом эффективность не превышала 51% (рис. 3.15).

На рис. 3.23 представлены данные сравнительных исследований удаления фенола в БМР и коагуляцией. Эффективность очистки от фенола в БМР достигала 99,1%, а при коагуляции – 9,5% (рис. 3.23). Концентрация фенола в очищенной воде за весь период эксперимента не превышала 0,01 мг/дм3 и в среднем составляла 0,002 мг/дм3. В отдельных пробах содержание фенола достигался норматив по содержанию фенола в очищенной воде - 0,001 мг/дм3. Внутри реактора концентрация фенола находилась в пределах 0,02 мг/дм3. Выполненный материальный баланс по фенолу показал, что в БМР 1,1% фенола уходит с пермеатом, 92,4% окисляется в реакторе и 6,5% окисляется на мембране (рис. 3.21).

Рис. 3.18. Баланс удаления СПАВ в БМР

На рис. 3.16 приведены результаты сравнительных исследований удаления СПАВ в БМР и коагуляцией. За весь период эксперимента длительностью 5,5 месяцев концентрация СПАВ в пермеате не превышала 0,032 мг/л, а в среднем составляла 0,017 мг/л, эффективность очистки достигала 99,5%, в то же время при коагуляции эффективность составляла лишь 14,9%. Определение СПАВ внутри реактора и сорбционной емкости ПАУ в отношении СПАВ позволило выполнить материальный баланс, который показал, что в биосорбционно-мембранном реакторе 0,5-1% уходит с очищенной водой (пермеатом), до 97-98% окисляется в реакторе и 2-2,5% окисляется на мембране (рис. 3.18).

Наряду с удалением ксенобиотиков в БМР интенсивно протекают процессы нитрификации. Концентрация аммонийного азота в БМР снижалась эквивалентно увеличению нитратов в очищенной воде, без увеличения концентрации азота нитритов. Азот аммонийный снижался в среднем с 1 до 0,1 мг/дм3, при этом имело место снижение азота нитритов с 0,07 мг/дм3 до 0,004 мг/дм3 и увеличение азота нитратов с 2,7 до 4,03 мг/дм3.

 23. Удаление фенола в БМР и-21
Рис.3.23. Удаление фенола в БМР и коагуляцией

На рис. 3.23 представлены данные сравнительных исследований удаления фенола в БМР и коагуляцией. Эффективность очистки от фенола в БМР достигала 99,1%, а при коагуляции – 9,5% (рис. 3.23). Концентрация фенола в очищенной воде за весь период эксперимента не превышала 0,01 мг/л и в среднем составляла 0,002 мг/л. В отдельных пробах содержание фенола достигался норматив по содержанию фенола в очищенной воде - 0,001 мг/л. Внутри реактора концентрация фенола находилась в пределах 0,02 мг/л. Выполненный материальный баланс по фенолу показал, что в БМР 1,1% фенола уходит с пермеатом, 92,4% окисляется в реакторе и 6,5% окисляется на мембране (рис. 3.21).

Наряду с удалением ксенобиотиков в БМР интенсивно протекают процессы нитрификации. Концентрация аммонийного азота в БМР снижалась эквивалентно увеличению нитратов в очищенной воде, без увеличения концентрации азота нитритов. Азот аммонийный снижался в среднем с 1 до 0,1 мг/л, при этом имело место снижение азота нитритов с 0,07 мг/л до 0,004 мг/л и увеличение азота нитратов с 2,7 до 4,03 мг/л.

БПКполн очищенной воды за весь период наблюдений в среднем составляла 0,58 мг/л после БМР при БПКполн сырой воды в среднем 2,2 мг/л.

Одним из преимуществ БМР является возможность обеспечивать высокую эффективность очистки непосредственно после запуска. В период, когда микроорганизмы только нарастают, адсорбция на ПАУ обеспечивает хорошее качество очищенной воды; к тому времени, когда адсорбционная емкость ПАУ снижается, микрофлора успевает созреть. В результате совместное действие микроорганизмов и ПАУ обеспечивает высокую эффективность удаления органических веществ.БПКполн очищенной воды за весь период наблюдений в среднем составляла 0,58 мг/дм3 после БМР при БПКполн сырой воды в среднем 2,2 мг/дм3.

Одним из преимуществ БМР является возможность обеспечивать высокую эффективность очистки непосредственно после запуска. В период, когда микроорганизмы только нарастают, адсорбция на ПАУ обеспечивает хорошее качество очищенной воды; к тому времени, когда адсорбционная емкость ПАУ снижается, микрофлора успевает созреть. В результате совместное действие микроорганизмов и ПАУ обеспечивает высокую эффективность удаления органических веществ.

 23. Удаление фенола в БМР и-22
Рис.3.23. Удаление фенола в БМР и коагуляцией Рис.3.21. Баланс удаления фенола в БМР

Применение БМР в технологических схемах водоподготовки позволит существенно сократить количество реагентов, за счет удаления природных загрязнений на БМР, отказаться от первичного хлорирования, использования ступени глубокой очистки для удаления специфических загрязнений антропогенного характера, что приведет к значительному снижению эксплуатационных затрат на очистку (табл. 5.4).

Рис.3.21. Баланс удаления фенола в БМР

Применение БМР в технологических схемах водоподготовки позволит существенно сократить количество реагентов, за счет удаления природных загрязнений на БМР, отказаться от первичного хлорирования, использования ступени глубокой очистки для удаления специфических загрязнений антропогенного характера, что приведет к значительному снижению эксплуатационных затрат на очистку (табл. 5.4).

Глава 4 «Расчет конструктивных параметров БМР»

В разделе 4.1 приведены кинетические зависимости окисления органических веществ, оцениваемых через перманганатную окисляемость (рис. 4.1), и специфических загрязнений (нефтепродукты, СПАВ, фенолы) (рис. 4.3, 4.4, 4.5), полученные на основании проведенных экспериментальных исследований. Графо-аналитическим методом определены кинетические константы и коэффициенты уравнений ферментативной кинетики, используемые для математического описания и расчета биосорбционно-мембранных реакторов (уравнение 2.2).

Рис. 4.1. Кинетика окисления органических загрязнений
Рис.4.3. Кинетика окисления нефтепродуктов
 1. Кинетика окисления-26  1. Кинетика окисления органических-27
Рис. 4.1. Кинетика окисления органических загрязнений Рис.4.3. Кинетика окисления нефтепродуктов
 4. Кинетика окисления СПАВ -28  4. Кинетика окисления СПАВ 5.-29
Рис. 4.4. Кинетика окисления СПАВ Рис. 4.5. Кинетика окисления фенола


Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.