Утилізація осадів стічних вод сульфідогенною асоціацією мікроорганізмів

Abstract

Дисертація присвячена зниженню рівня техногенного впливу на навколишнє середовище осадів стічних вод (ОСВ), що утворюються на міських очисних спорудах, шляхом створення екологічно безпечної технології їх утилізації, розробки технологічної системи анаеробного знешкодження осадів разом із фосфогіпсом зі зв'язуванням іонів важких металів біогенним сірководнем у стійкій сульфідній фракції. Проведено системний аналіз циклу екосистемних трансформацій ОСВ у на-прямку зниження техногенного впливу на навколишнє середовище. Запропоновано біохімічну та математичну моделі процесу знешкодження осадів разом із фосфогіпсом. Експериментально визначені оптимальні технологічні параметри роботи анаеробного біореактора в процесі знешкодження ОСВ разом із фосфогіпсом. Розроблено технологічну схему процесу та запропоновано методику інженерного розрахунку конструктивно-технологічних параметрів анаеробного біореактора. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/34293

Диссертация посвящена снижению уровня техногенного воздействия на окружающую среду осадков сточных вод (ОСВ), которые образуются на городских очистных сооружениях, путем создания экологически безопасной технологии их обезвреживания, а именно разработки технологической системы анаэробного обезвреживания осадков совместно с фосфогипсом со связыванием ионов тяжелых металлов биогенным сероводородом в устойчивой сульфидной фракции. Определена экологическая проблематика воздействия объектов накопления и складирования ОСВ на компоненты экосистемы. Исследованы отечественные и зарубежные технологии обезвреживания и утилизации осадков. Обоснован выбор наиболее эффективного способа утилизации осадков. Проведен системный анализ цикла экосистемных трансформаций осадков сточных вод в направлении снижения техногенной нагрузки на окружающую среду. Рассмотрены пути миграции и аккумуляции тяжелых металлов в окружающей среде в процессе биохимических трансформаций компонентов ОСВ. Предложена форма-лизация процесса обезвреживания ОСВ в форме описания биохимической и математической моделей. В предложенной модели кинетики утилизации ОСВ совместно с фосфогипсом была учтена скорость биохимической конверсии фосфогипса за счет введения коэффициента ее учета. Реализация модели позволяет с высокой степенью достоверности прогнозировать динамику выхода сероводорода и накопления биомассы микроорганизмов, расход фосфогипса и органического вещества ОСВ в системе и определять наиболее оптимальные режимно-технологические параметры работы анаэробной установки. Определены рекомендуемые технологические параметры работы анаэробного биореактора в процессе утилизации ОСВ совместно с фосфогипсом. Наиболее эффективной с точки зрения достижения экологического эффекта является совместная обработка избыточного активного ила и свежего осадка с иловой карты в соотношении 1,5 : 1 при внесении дозы фосфогипса 14 г на 1·10-3м3 и дозе загрузки биореактора 5,5 %, а значение рН находится в пределах 7,0–7,5 ед., температура процесса –309 К, время удержания ОСВ – 10 суток. В этих условиях нижний предел эффективности биосульфидного обезвреживания составляет более 70 %: 85,17 % для цинка, 72,61 % для меди, 74,22 % для никеля, 74,55 % для свинца, 71,22 % для хрома, 73,85 % для железа. Из этого следует, что тяжелые металлы перешли в прочно связанное состояние в сульфидной фракции и стали не доступны корневой системы растений. Выделенная из сброженных в биосульфидных условиях ОСВ активная сульфи-догенная ассоциация выявляет максимальную активность по накоплению сероводо-рода в присутствии ионов тяжелых металлов и может использоваться как инокулят для интенсификации процесса обезвреживания ОСВ совместно с фосфогипсом. Разработанная технологическая схема биосульфидного обезвреживания обеспечивает: расширение возможностей применения анаэробного биореактора за счет введения рециклинга материальных потоков с многократным повторным использо-ванием в технологическом цикле детоксикации осадков сточных вод; производство экологически чистого органо-минерального продукта; высококачественное разделение биогенного газа с выделением и микробиологической конверсией сульфида с образованием элементарной серы. Предложена методика инженерного расчета конструктивно-технологических параметров основного элемента анаэробной установки по утилизации отходов – анаэробного биореактора. Опытно-промышленные испытания технологии биосульфидного обезвреживания осадков совместно с фосфогипсом были проведены на городских очистных сооружениях г. Сум и подтвердили ее работоспособность. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/34293

This thesis is devoted to reducing level of technogenic impact on the environment due to creation of ecological safety technology of sewage sludge utilization, development of the technological system of anaerobic neutralization of sewage sludge together with phosphogypsum with deposition of heavy metals by biogenic hydrogen sulfide in a stable sulphide fraction. The author conducted the system analysis of the ecosystem sewage sludge transformations cycle in the direction of reducing technogenic impact on the environment. The biochemical and mathematical models of neutralization of sewage sludge together with phosphogypsum were described. Optimal regime-technological parameters of the system work were experimentally determined. The author developed the technological application of biosulfidogenic neutralization and the method of engineering design of structural and technological parameters of the anaerobic bioreactor. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/34293