- •Х38 Очистка сточных вод: Пер. с англ./ Хенце М., Армоэс П., Ля-Кур-Янсен Й., Арван Э. — М.: Мир, 2006. — 480 с., ил.
- •ISBN 5-03-003771-3
- •Очистка сточных вод
- •Предисловие научного редактора
- •Предисловие
- •Предисловие к третьему изданию
- •Список используемых обозначений
- •Сточные воды, их объем и состав
- •1.1. Объемы сточных вод
- •1.1.1. Измерения
- •1.1.2. Статистическая обработка
- •1.1.3. Оценочные данные
- •1.1.4. Популяционный эквивалент и нагрузка, создаваемая условным жителем
- •1.1.5. Прогнозирование
- •1.2. Компоненты сточных вод
- •1.2.1. Коммунальные и городские стоки
- •1.2.2. Разброс данных
- •Характеристика сточных вод и биомассы
- •2.1.1. Осаждаемые вещества
- •2.3. Азот
- •Основные биологические процессы
- •3.1.1. Организмы
- •3.2.1. Биологический рост
- •3.2.3. Распад биомассы
- •3.2.4. Накопление запасных веществ
- •3.3.2. Коэффициент прироста ила при аэробной гетеротрофной конверсии
- •3.3.3. Макроэлементы для аэробной гетеротрофной конверсии
- •3.3.4. Кинетические аспекты аэробной гетеротрофной конверсии
- •3.4. Нитрификация
- •3.4.1. Реакции нитрификации
- •3.4.3. Кинетические аспекты нитрификации
- •3.4.4. Влияние окружающей среды на нитрификацию
- •3.5. Денитрификация
- •3.5.1. Реакции денитрификации
- •$.5.2. Коэффициент прироста ила при денитрификации
- •3.5.3. Макроэлементы, необходимые для денитрификации
- •3.5.5. Кинетика денитрификации
- •3.5.6. Влияние окружающей среды на денитрификацию
- •3.6.1. Микроорганизмы
- •3.6.3. Коэффициент прироста биомассы в процессе биологического удаления фосфора
- •3.6.4. Щелочность
- •3.6.5. Кинетика биологического удаления фосфора
- •3.6.6. Влияние окружающей среды на биологическое удаление фосфора
- •3.7.1. Реакции при анаэробном брожении2
- •3.7.2. Рост биомассы и коэффициенты ее прироста при анаэробном брожении
- •3.7.3. Макроэлементы, необходимые для анаэробного брожения
- •3.7.5. Кинетика анаэробного брожения
- •3.7.6. Образование газообразных продуктов
- •3.7.7. Влияние окружающей среды на анаэробное брожение
- •4.3.1. Системы с рециркуляцией активного ила
- •4.3.2. Системы с совмещенным аэротенком и отстойником
- •4.3.3. Системы с контактной стабилизацией ила
- •4.3.6. Проектирование на основе объемной нагрузки
- •4.3.7. Проектирование на основе нагрузки на ил или возраста ила
- •Биофильтры
- •5.4. Двухкомпонентная диффузия
- •5.6.1. Биофильтры без рециркуляции
- •5.6.2. Биофильтры с рециркуляцией
- •5.8.1. Капельные фильтры
- •5.8.2. Погружные фильтры
- •5.9.1. Проектирование капельных фильтров
- •5.9.2. Проектирование реакторов с вращающимися дисками
- •5.9.3. Проектирования фильтров других типов
- •5.9.4. Проектирование биофильтров, предназначенных для удаления растворенных органических веществ
- •5.10. Технические условия работы биофильтров
- •5.10.1. Аэрация в биофильтрах
- •5.10.2. Рост и удаление биомассы
- •5.11. Удаление взвешенных органических веществ
- •Системы очистки с нитрификацией
- •6.1.1. Обособленные системы нитрификации
- •6.1.2. Совместное удаление органического вещества и аммония
- •6.2.4. Фильтры, содержащие только нитрифицирующий ил
- •6.2.5. Двухстадийные системы нитрификации на фильтрах
- •6.3.1. Системы нитрификации с активным илом
- •6.3.2. Оптимизация работы систем нитрификации
- •6.3.3. Проектирование биофильтров для нитрификации
- •Литература
- •Системы денитрификации
- •7.1.1. Обособленные системы денитрификации
- •7.2.3. Биофильтры для денитрификации
- •7.3.2. Кислород/перемешивание
- •7.3.3. Одновременная нитрификация/денитрификация
- •7.3.4. Газообразный азот в отстойниках и на биофильтрах
- •7.3.5. Потребление кислорода
- •7.3.7. Проектирование систем денитрификации с активным илом
- •7.3.8. Проектирование на основе моделирования
- •7.3.9. Проектирование биофильтров для денитрификации
- •7.4. Редокс-зоны в биомассе
- •Литература
- •Системы биологического удаления фосфора
- •8.1. Уравнения массового баланса при биологическом удалении фосфора в системах с активным илом
- •8.2. Типы систем для биологического удаления фосфора
- •8.3.2. Проектирование реакторов для биологического удаления фосфора
- •8.3.3. Оптимизация процесса биологического удаления фосфора
- •Литература
- •Гидролиз/ферментация и анаэробная очистка сточных вод
- •9.1. Гидролиз/ферментация
- •9.2. Анаэробная обработка сточных вод
- •9.2.1. Введение
- •9.2.2. Уравнения массового баланса при анаэробной обработке
- •9.3.3. Анаэробная очистка на фильтрах
- •9.4.1. Проектирование систем со взвешенной биомассой
- •9.4.2. Проектирование анаэробных фильтров
- •9.4.3. Образование газообразных соединений в анаэробном процессе
- •9.4.4. Оптимизация анаэробной очистки
- •9.4.5. Запуск анаэробных реакторов
- •9.4.6. Нарушения в работе анаэробных реакторов
- •Литература
- •Небиологические системы для удаления фосфора из сточных вод
- •10.1. Уравнения массового баланса для процессов удаления фосфора
- •10.2.1. Осаждение
- •10.2.2. Коагуляция
- •10.2.3. Флокуляция
- •10.2.4. Связывание фосфора в почве
- •10.3. Небиологические системы удаления фосфора
- •10.3.1. Осаждающие вещества
- •10.4. Проектирование установок для удаления фосфора
- •10.4.1. Химическое осаждение
- •10.4.2. Связывание фосфора в почве
- •10.5. Работа установок для удаления фосфора
- •Литература
- •Особенности моделей, их калибровка и применение
- •11.1. Прагматизм и теоретические модели
- •11.1.1. Инженерное мастерство
- •11.1.2. Научно обоснованный детерминистский подход
- •11.1.3. Структура моделей, переменные, параметры и движущие силы
- •11.2. Применение моделей
- •11.2.1. Инструмент планирования
- •11.2.2. Анализ процессов на действующих станциях
- •11.2.3. Проектирование новых станций
- •11.2.4. Контроль работы станций в реальном времени
- •11.2.5. Модели как инструменты исследования
- •11.2.6. Уровень агрегации
- •11.3. Калибровка модели и оценка параметров
- •11.3.1. Структура модели
- •11.3.2. Калибровка, верификация и оценка параметров
- •11.4. Проектирование станций очистки воды
- •11.4.1. Идентификация проблемы
- •11.5. Моделирование систем с биопленкой
- •11.6.3. Интерпретация результатов
- •11.7. Контроль в реальном времени
- •Предметный указатель
- •Оглавление
установке датчиков непосредственно на работающих системах, более подходящим методом становится мониторинг. К измерениям, осуществляемым непосредственно в процесс работы реакторов (систем), существуют два различных подхода.
Эксплуатационные датчики, установленные в системе, фикси руют изменения концентраций веществ в процессе работы станции. Спектр возможных устройств демонстрируется на конференциях по измерительным технологиям [12].
Эксплуатационные датчики обеспечивают автоматический ана лиз концентрации веществ в периодических экспериментах с проба ми, отбираемыми из системы с определенной частотой. Например, можно экстрагировать образцы для анализа скорости потребления кислорода в режиме работающей системы или измерять скорость дыхания активного ила в периодических экспериментах. Спектр возможностей описан в отчете [13].
Измерения в режиме работающей системы дают несметное количество информации, с которой невозможно справиться без интерпретации в рамках модели и автоматической оценки па раметров. Существуют новые методы, пригодные для оценки полученных таким методом параметров, однако, следует понимать, что они позволяют оценить немногие параметры, причем лишь те, которые поддаются идентифицикации на основе собранных данных. В данном случае также важно правильно поставить задачу и определить пути ее решения [14].
11.6.3. Интерпретация результатов
Различные подходы к интерпретации результатов продемонстриро ваны в приведенном ниже примере.
Пример 11.5. Модель фазовых вариаций Компьютерные модели использовались для интерпретации ре
зультатов частых измерений концентраций, проводимых на различ ных фазах процесса в пилотной установке, описанной в примере 11.4. На рис. 11.7 показаны изменения концентраций, определенные в этом эксперименте [15]. На рис. 11.8 продемонстрировано, как можно определить скорость нитрификации, исходя из средней концентрации аммония в толще воды [8]. Результат может быть получен благодаря тому, что выбранный режим работы системы позволяет создать в реакторе необходимый набор концентраций — постоянное изменение концентрации в различных фазах процесса. Из этих данных можно определить значения Ks (табл. 11.6). Поразительно, что одним из
мг NHJ-N/n |
мг NOJ-N/л |
Время |
Время |
—о— Результаты измерений |
----- Расчетные данные |
Рис. 11.7. Моделирование концентрации аммония и нитрата в аэротен ке [15].
Таблица 11.6. Константы полунасыщения, определенные из динамиче ского анализа работы пилотной станции (почему данные, полученные для двух станций, различаются, не выяснено) [8]
Пилотная установка
Константа полунасыщения |
LYN |
DAM |
|
||
Ks,o2J мг 0 2/л |
0,4 |
0,1 |
K S ,N H 4 , м г Ш 4/л |
0,1 |
0,4 |
параметров, который можно определить с большой долей уверен ности, является Ks. Объясняется это тем, что диапазон изменения концентраций соответствует именно тому, в котором сказывается влияние KsЗначения, полученные для двух реакторов, различаются. Причина этого непонятна [8].
В литературе содержатся порой довольно странные результаты, поскольку детальный анализ показывает, что сам по себе набор вариаций не дает необходимой информации для определения пара метра. Это не может быть выявлено в результате простой калибровки путем аппроксимации кривых, но требует статистической оценки параметров.
Альтернативой калибровке путем аппроксимации является оценка параметров, основанная на детерминистском подходе, стохастиче ском моделировании, в результате которого выбранные параметры определяются и выражаются как средние значения со стандартным отклонением [16]. Такой подход можно использовать при мониторинге работающей станции для непрерывного представления ключевых параметров, например скоростей нитрификации и денитрификации. Это очень ценная информация, поскольку она непосредственно отра-