bbk 000000

УДК 628.16:62-278

ШВЕЦОВ В. Н., Морозова К. М., Фесенко Л. Н., Костюков В. П., Вергунов А. И.

Биосорбционно-мембранный реактор  с плоскими фильтрующими элементами: методика расчета

Аннотация

Приведены результаты исследований по очистке донской воды с применением биосорбционно-мембранного метода в биосорбционно-мембранном реакторе с плоскорамными фильтрующими элементами. Для этого на Новочеркасских водопроводных очистных сооружениях была смонтирована установка производительностью до 2,7 м³/сут с применением порошкообразного активированного угля. Удельный поток через мембрану составил до 17,6 л/(м²·ч). Результаты экспериментальных исследований показали высокую эффективность очистки природной воды в биосорбционно-мембранном реакторе до требований СанПиН. Эффективность снижения ХПК составляла в среднем 41,2%, цветности – 57,3%, перманганатной окисляемости – 33,3%. На протяжении всего эксперимента в пермеате отсутствовали взвешенные вещества. Полученные данные послужили основой для расчета удельной скорости окисления органических веществ, оцениваемых по ХПК и перманганатной окисляемости. Определены значения максимальной скорости окисления V_max и константы Ми­хаэлиса K_m графическим методом двойных обратных величин. Получена зависимость удельной скорости окисления органических загрязнений по перманганатной окисляемости и ХПК от температуры. Определена температурная константа  уравнения Вант-Гоффа по ХПК и перманганатной окисляемости для расчета удельной скорости окисления органических загрязнений в зимний (10–11 °С) и летний (20–22 °С) периоды года. Приведена методика расчета биосорбционно-мембранного реактора.

Ключевые слова

порошкообразный активированный уголь , очистка природной воды , биосорбционно-мембранный реактор , удельная скорость окисления , биосорбция , мембранное фильтрование

bbk 000000

УДК 628.31:661.5

Степанов С. В., Солкина О. С., Морозова К. М., Степанов А. С., Жукова М. А.

Влияние химических промывок мембран  на процессы биологической очистки

Аннотация

Представлены результаты научных исследований в области биомембранной очистки сточных вод предприятий молочной промышленности. Экспериментальные исследования проводили в течение четырех месяцев. В качестве модельного стока использовали раствор молока с добавлением биогенных элементов в виде минеральных солей – однозамещенного фосфорнокислого калия, хлористого аммония и нитрата натрия в пропорциях, соответствующих концент­рациям этих веществ в натурных сточных водах, прошедших физико-химическую обработку. Целью эксперимента являлось получение технологических и кинетических характеристик биологических процессов в мембранном биореакторе. Исследования, проведенные с модельным стоком на пилотном биореакторе, показали, что при поддержании дозы ила 7–9 г/л и при удельном потоке 0,36 м3/(м2·сут), соответствующем обычному режиму эксплуатации плос­корамных мембран, работа установки без химических промывок возможна в течение около двух месяцев. Установлено, что промывка мембран лимонной кислотой с концентрацией раствора 1000 мг/л (концентрация кислоты в мембранном резервуаре 5–20 мг/л) снижает скорость биохимических процессов, причем исключительно за счет подкисления иловой смеси. Токсичность лимонной кислоты не проявляется в диапазоне рН иловой смеси 6,83–7,17. Изучение влияния промывки мембран раствором гипохлорита натрия с концентрацией по NaOCl 2000 мг/л показало наличие конкурентного торможения скорости окисления органических веществ с практически полным подавлением биохимических процессов при концентрации активного хлора в реакторе выше 26,1 мг/л. Продолжительность восстановления первоначальной скорости окисления органических веществ при концентрации активного хлора в реакторе 6,6 мг/л составила 220 минут после включения подачи сточных вод и отвода пермеата.

Ключевые слова

биологическая очистка , мембранный биореактор , кинетическая константа , сточные воды молокозавода , химическая промывка мембран , удельная скорость окисления

DOI 10.35776/VST.2022.12.05
УДК 628.35

Андреев С. Ю., Степанов С. В., Стрелков А. К.

Математическое моделирование процесса биологической очистки сточных вод в аэротенке-вытеснителе

Аннотация

Приведены результаты теоретических исследований кинетики процессов биохимического окисления органических загрязнений сточных вод микроорганизмами активного ила. Показано, что величину среднедействую­щей удельной скорости окисления органических загрязнений сточных вод активным илом аэротенка-вытеснителя можно определить, используя теорему о среднем значении непрерывной функции f(L), интегрируемой в некотором промежутке изменения ее переменной от L_н до L_к. Интегрированием уравнения Михаэлиса–Ментен получена математическая модель, базирующаяся на фундаментальных закономерностях ферментативной кинетики, описывающая процесс био­логического окисления органических загрязнений в аэро­тенке-вытеснителе. Использование предлагаемых уравнений позволит определять среднедействующие значения удельных скоростей окисления различных органических загрязнений (БПК, нефтепродуктов, ПАВ, фенолов и др.), расчетную продолжительность аэробных процессов и тем самым оптимизировать процессы проектирования и эксплуатации сооружений биологической очистки сточных вод в аэротенках-вытесни­телях.

Ключевые слова

активный ил , аэротенк-смеситель , удельная скорость окисления , биохимическое окисление , ферментативная кинетика , аэротенк-вытеснитель

УДК 628.16:62-278

Вергунов А. И.

Очистка природной воды от органических соединений в биосорбционно-мембранном аппарате

Аннотация

Приведены результаты экспериментальных исследований по очистке природной воды реки Дон в биосорбционно-мембранном реакторе, оборудованном плоскорамными мик­рофильтрационными мембранами. Целью исследований являлось изучение эффективности работы биосорбционно-мембранного реактора на природной воде с последующим определением кинетических характеристик протекающего биосорбционного процесса. В результате обработки результатов экспериментов установлена эффективность удаления не только мутности и цветности воды, но и органических веществ, обусловливающих высокие показатели перманганатной окисляемости и ХПК. Определена температурная константа, позволяющая рассчитать удельную скорость окисления органических загрязнений для зимнего и летнего сезонов года. С помощью полученных констант возможно выполнить конструктивный расчет биосорбционно-мемб­ранного реактора до любой требуемой степени очистки.

Ключевые слова

природная вода , микрофильтрация , хозяйственно-питьевое водоснабжение , биосорбционно-мембранный реактор , удельная скорость окисления