Прогнозирование параметров регенерации плавающей загрузки в аэротенке

Получена математическая модель, описывающая эффективность воздушной регенерации иммобилизованного ила на плавающей биологической загрузке «ПЗ Bio-850». Для этого была разработана физическая модель аэротенка-биореактора, которая послужила основой для данного исследования. Технология с использованием биозагрузок позволяет уменьшить концентрацию в воде загрязняющих веществ, представляющих угрозу для человека и окружающей среды при их сбросе в поверхностные или грунтовые воды без надлежащей очистки. Это повышает эффективность работы аэротенков, ускоряет окисление загрязнений и обеспечивает высокое качество очистки воды. Загрузка также увеличивает производительность станции биологической очистки, делает биологические сооружения более устойчивыми к резким сбросам загрязнений и способствует процессу нитрификации. Проведение аналогичных исследований на промышленном аэрируемом сооружении является технически трудным. Модельный биотенк и экспериментальная установка позволяли варьировать в широком диапазоне интенсивность воздушной средне-пузырчатой регенерации плавающей загрузки, время регенерации, удельную массу загрузки, осуществлять контроль над концентрацией свободно плавающего ила. Найдена эффективность регенерации синтетической плавающей загрузки «ПЗ Bio-850» от следующих технических параметров: времени регенерации плавающей загрузки, массы загрузки и интенсивности мелкопузырчатой аэрации водно-иловой смеси. Построена математическая модель эффективности воздушной регенерации, отражающая влияние всех вышеперечисленных параметров. Составленная прогностическая матрица значений эффективности послужила основой для создания геометрической модели поверхности эффективности. Эта модель обеспечивает возможность оптимального подбора технологических параметров при проведении воздушной регенерации иммобилизованного ила для биологической очистки сточных вод в аэротенкебиореакторе с достаточно высокой эффективностью регенерации.

1. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.: АКВАРОС, 2003. 512 с.

2. Швецов В.Н., Морозова К.М., Смирнова И.И., Семенов М.Ю., Лежнев М.Л., Рыжаков Г.Г., и др. Использование блоков биологической загрузки на сооружениях очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2010. № 10-2. С. 25–31. EDN: MVREYB.

3. Швецов В.Н., Морозова К.М., Смирнова И.И., Семенов М.Ю., Лежнев М.Л., Рыжаков Г.Г., и др. Технологическая эффективность биозагрузки производства ООО «Техводполимер» // Водоснабжение и санитарная техника. 2007. № 2. С. 33–40. EDN: HYKXWX.

4. Ferrera I., Sánchez O. Insights into microbial diversity in wastewater treatment systems: how far have we come? // Biotechnology Advances. 2016. Vol. 34. Iss. 5. P. 790–802. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2016.04.003.

5. Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю. Водовоздушная регенерация ершовой загрузки в аэротенке: монография. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2020. 162 с.

6. Маркевич Р.М., Гребенчикова И.А., Роденко А.В., Вострова Р.Н. Особенности биоценоза активного ила, находящегося в свободном состоянии и иммобилизованного на полимерном носителе // Тр. БГТУ. Химия, технология органических веществ и биотехнология. 2013. № 4 (160). С. 219–223. EDN: SOBOLV.

7. Куликов Н.И., Найманов А.Я., Омельченко Н.П., Чернышов В.Н. Теоретические основы очистки воды. Макеевка: Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, 2009. 297 с.

8. Hamza R.A., Sheng Zh., TernaIorhemen O., Zaghloul M.Sh., Tay J.H. Impact of food-to-microorganisms ratio on the stability of aerobic granular sludge treating high-strength organic wastewater // Water research. 2018. Vol. 147. P. 287–298. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.09.061.

9. Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю., Евтеева И.В., Разум А.С. Газогидродинамическая обстановка и распределение активного ила в сооружениях биологической очистки сточных вод // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2008. № 4 (36). С. 48–52. EDN: JWXIVV.

10. Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю. Оценка эффективности регенерации синтетической загрузки в биореакторе // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2016. № 3 (18). С. 77–84. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2016-3-77-84. EDN: WMNBBZ.

11. Martí-Calatayud M.C., Schneider S., Yüce S., Wessling M. Interplay between physical cleaning, membrane pore size and fluid rheology during the evolution of fouling in membrane bioreactors // Water research. 2018. Vol. 147. P. 393–402. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.10.017.

12. Abdalla Kh.Z., Khafagy Kh. Upgrading of activated sludge systems using immobilized Nitrifiers in polymer pellets // International journal of scientific & engineering research. 2014. Vol. 5. Iss. 2. P. 619–623.

13. Вертинская Н.Д. Многомерное математическое моделирование многофакторных и многопараметрических процессов в многокомпонентных системах. Иркутск: Изд-во Иркутского государственного технического университета, 2001. 289 с. EDN: KVGBTR.

14. Первых И.А., Зеленин А.М., Сосна В.М. Физическое моделирование газогидродинамической обстановки в аэратенке-вытеснителе // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 8 (79). С. 89–93. EDN: RASWZH.

15. Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю., Кудрявцева Е.В. Использование информационных технологий для математического моделирования биологической очистки сточных вод // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2014. № 6 (666). С. 66–73. EDN: SXHLPP.