ДОСЛІДЖЕННЯ ЩОДО ВДОСКОНАЛЕННЯ СПОСОБУ ПЕРІОДИЧНОЇ АЕРАЦІЇ СТІЧНИХ ВОД

Автор(и)

  • Mykola Mits Харківський Національний Університет ім.В.Н.Каразіна
  • Kostyantin Beloshenko Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
  • Anatoly Bozhkov Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.13

Ключові слова:

Періодична аерація, алгоритм подачі кисню при аерації, окислювальна здатність, коефіцієнт використання кисню (КВК), автоматичне регулювання, мікропроцесор, дрібнопухірцева аерація, кисень, повітря, стічні води, інтенсифікація

Анотація

Процес аерації це ключова ланка технології біологічної очистки стічних вод. Але, як це не парадоксально, за весь час існування цієї технології, вона істотно не змінилася. Процес аерації стічних вод залишається найбільшим споживачем електроенергії всього комплексу очисних споруд. Встановлено можливості регулювання тривалості циклу аерації в залежності від «вибухової» зміни кількості забруднень. В цьому випадку система повинна відреагувати на це «обурення» і скорегувати тривалість циклу аерації, щоб забезпечити необхідний кисневий режим біологічного окислення забруднень. Наведено дані досліджень способу періодичної аерації, заснованого на порівнянні концентрації кисню в рідині, яка очищується, та в газах, які відходять після аерації. Основний принцип полягає в тому, що система аерації продовжує подавати кисень, який вже не в змозі дифундувати в рідину, куди подається, і виходить на поверхню без участі в процесі масообміну. Експериментально встановлений спосіб регулювання тривалості періодів аерації для реалізації в одному аеротенку може бути застосований для цілої групи аеротенків. Використання способу в оптимальному режимі для кожного з визначеної кількості аеротенків неможливо без застосування мікропроцесора. Тому було розроблено спосіб контролю, який дозволяє застосувати принципово новий алгоритм періодичної аерації. Даний алгоритм дозволяє збільшити приріст активного мулу і домогтися підвищення ефективності очистки стічних вод. Для оцінки можливості стабілізації роботи певних аеротенків при реалізації періодичної аерації за концентрацією кисню в рідині був розглянутий модельний приклад, з якого випливає диференційне рівняння балансу кисню в рідині. Вивчення цього рівняння на стабільність та поведінку у фазовій площині дає змогу вибрати умови, за яких алгоритм періодичної аерації буде найбільш ефективним з точки зору очищення та енергоспоживання. Теоретичний розрахунок дав математичне обґрунтування експериментальним даним. На основі чисельних розрахунків виведено умову оптимальної роботи аераційної системи для групи аеротенків. Таким чином було встановлено, що оптимальна концентрація кисню в рідині, при якій треба починати аерацію, це 0,06-0,12 мг/дм3. Періодична аерація з періодом приблизно у 30-40 хв. дає можливість підтримувати стабільний градієнт концентрації кисню в рідині. Робота очисних споруд за розробленим алгоритмом керованої аерації, відповідно до концентрації кисню в рідині, що очищується, підвищує продуктивність процесу та забезпечує раціональне використання електроенергії.

Посилання

Patent Ukrayini na korisnu model` #143323, publ. vi`d 27.07.2020, byul. #14.

Sophonsiri C., Morgenroth E. Chemical composition associated with different particle size fractions in municipal, industrial, and agricultural wastewaters. Chemosphere, 2004, 55, 5, pp. 691-703, doi: 10.1016/j.chemosphere.2003.11.032.

Huang Man-hong, Li Yong-mei, Gu Guo-wei. Chemical composition of organic matters in domestic wastewater. Desalination, 2010, 262, 1-3, pp. 36-42, doi: 10.1016/j.desal.2010.05.037.

Clevenger T. E., et al. Chemical composition and possible mutagenicity of municipal sludges. Journal (Water Pollution Control Federation), 1983, 55, 12, pp. 1470-1475.

Barber L. B., Brown G. K., Zaugg S. D. Potential endocrine disrupting organic chemicals in treated municipal wastewater and river water. ACS Symposium Series, 2000, 747, pp. 97-123, doi: 10.1021/bk-2000-0747.ch007.

Alshabib M., Onaizi S. A. A review on phenolic wastewater remediation using homogeneous and heterogeneous enzymatic processes: Current status and potential challenges. Separation and Purification Technology, 2019, 219, pp. 186-207, doi: 10.1016/j.seppur.2019.03.028.

Dec J., Bollag J.-M. Use of plant material for the decontamination of water polluted with phenols. Biotechnology and Bioengineering, 1994, 44, 9, pp. 1132-1139, doi: 10.1002/bit.260440915.

Annachhatre A. P., Gheewala S. H. Biodegradation of chlorinated phenolic compounds. Biotechnology Advances, 1996, 14, 1, pp. 35-56, doi: 10.1016/0734-9750(96)00002-X.

Sander R. Compilation of Henry’s law constants (version 4.0) for water as solvent. Atmos. Chem. Phys., 2015, 15, 8, pp. 4399-4981, doi: 10.5194/acp-15-4399-2015.

Rosso D., Larson L. E., Stenstrom M. K. Aeration of large-scale municipal wastewater treatment plants: state of the art. Water Science and Technology, 2008, 57, 7, pp. 973-8, doi: 10.2166/wst.2008.218.

Roshal` A. D. Fotonika. E`lektronnaya absorbczionnaya spektroskopiya. Kh. KhNU im. V. N. Karazina, 2019. 240 p.

Gilsing H., Shardlow T. SDELab: A package for solving stochastic differential equations in MATLAB. Journal of Computational and Applied Mathematics, 2007, 205, 2, pp. 1002-1018. doi: 10.1016/j.cam.2006.05.037.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-23

Як цитувати

Mits , M. ., Beloshenko , K. ., & Bozhkov , A. . (2021). ДОСЛІДЖЕННЯ ЩОДО ВДОСКОНАЛЕННЯ СПОСОБУ ПЕРІОДИЧНОЇ АЕРАЦІЇ СТІЧНИХ ВОД. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (1(7), 90–95. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.13

Номер

Розділ

Хімічні та харчові технології, екологія