Цель и задачи исследований

Целью настоящей работы являлась разработка расчетно-экспериментальных моделей технологических процессов управления комплексной аэробной биологической очисткой сточных вод

При выполнении работы были поставлены следующие задачи:

экспериментальные исследования гидродинамических процессов течения жидких сред в аэрационных сооружениях различных типов и изучение механизмов поддержания во взвешенном состоянии твердых частиц-носителей различных видов;

исследование процессов массопередачи кислорода в аэрационных бассейнах и влияния на них различных факторов конструктивно-технологического характера;

исследование гидродинамики потоков и массопередачи кислорода в многофазном реакторе с псевдоожиженным слоем;

изучение гидродинамики псевдоожижения в биореакторах различных геометрических форм и конфигураций, сравнение их характеристик и выдача рекомендаций по выбору биореакторов в системах биологической очистки;

- экспериментальные исследования процессов функционирования аэротенков при различных нагрузках по органическим загрязнениям исходной сточной воды;

- изучение структуры и особенностей функционирования сложных

14 Биоценозов активного ила, идентификация доминирующих форм микроорганизмов в аэрационных сооружениях на разных трофических уровнях по питанию, научно-обоснованный выбор биологических моделей;

определение балансов биомассы микроорганизмов, растворенного кислорода и питательного субстрата в аэрационных сооружениях различных типов и разработка расчетно-экспериментальных методов определения их технологических характеристик;

экспериментальные исследования закономерностей формирования иммобилизованной биологической пленки на твердых поверхностях носителей при различных условиях функционирования биологического комплекса «жидкость-биомасса-носитель-кислород»;

экспериментальные исследования процессов массообмена между биопленкой, жидкостью и кислородом в системах иммобилизации микроорганизмов на твердых носителях различных типов;

разработка математических моделей иммобилизованных систем различных технологических схем с корректировкой их с помощью эмпирических коэффициентов, полученных экспериментальным путем;

разработка на основе анализа гидравлических, массообменных, технологических и микробиологических данных методологии управления и прогнозирования систем комплексной биологической очистки с помощью эмпирико-математических моделей для - получения максимальной эффективности очистки с высокой точностью и надежностью.

Научная новизна

Созданы математические модели гидродинамических и массообменных процессов в аэрационных бассейнах различных геометрических размеров и конфигураций.

Разработаны критерии оценки процессов циркуляции и массопередачи кислорода в аэрационных сооружениях различных типов.

Проведен комплекс экспериментальных исследований по определению влияния различных факторов (геометрических параметров бассейнов, типов

15 И компоновок аэрационных устройств) на эффективность процессов циркуляции и массопередачи кислорода.

Приведено теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение перспективности использования для очистки сточных вод многофазных усеченно-конических реакторов с псевдоожиженным слоем.

Разработаны практические рекомендации по выбору геометрических параметров и технологических режимов аэрации для реализации высоко эффективных процессов в аэрационных сооружениях различных типов.

Проведен комплекс экспериментальных исследований по определению характеристик систем биологической очистки и получены эмпирические данные для моделирования процессов биологической очистки сточных вод с помощью активного ила.

Получены уравнения балансов микроорганизмов, кислорода и биогенных элементов субстрата в системах биологической очистки различных технологических схем.

Разработаны математические модели процессов функционирования сооружений аэробной биологической очистки различных типов в широком диапазоне нагрузок на биомассу активного ила.

Выданы рекомендации по выбору характеристик и оптимизации технологических режимов сооружений аэробной биологической очистки сточных вод, загрязненных органическими примесями.

Проведен комплекс экспериментальных исследований по определению влияния внутренних и внешних факторов на процессы формирования иммобилизованной биопленки на твердых носителях.

Получены уравнения балансов веществ, участвующих в процессе биохимического окисления органического субстрата микроорганизмами иммобилизованной на носителе биопленки.

Разработаны математические модели процессов, протекающих в системах биологической очистки с иммобилизованной биопленкой микроорганизмов.

Выданы рекомендации по выбору оптимальных технологических режимов систем аэробной биологической очистки сточных вод, реализующих иммобилизацию биомассы на твердых носителях различных видов.

Полученные результаты позволяют научно обосновывать конструктивно-технологические решения, принимаемые при проектировании новых и реконструкции действующих сооружений биологической очистки.