Интенсификация биологической очистки сточных вод с применением гетерогенных металлокомплексных катализаторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.04, кандидат технических наук Коваленко, Наталья Александровна

• Коваленко, Наталья Александровна
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Коваленко, Наталья Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

1. АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ СТОЧНЫЕ ВОДЫ. СПОСОБЫ ИХ ОЧИСТКИ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ.

1.1. Методы обезвреживания азотсодержащих сточных вод.

1.1.1. Химические методы удаления азота.

1.1.2. Физико-химические методы удаления азота.

1.2. Биологическая очистка от соединений азота.

1.3. Оборудование и технологические схемы биологической нитри-денитрификации.

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Методика приготовления образцов катализатора.

2.2.2. Методика проведения лабораторных испытаний.

2.2.3. Методика проведения опытно-промышленных испытаний.

2.2.4. Методы анализа.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА БИОКАТАМТИЧЕ'СКОЙ НИТРИ-ДЕНИТРИФИКАЦИИ. •.;.

3.1. Синтез гетерогенных металлокомплексных катализаторов для процессов биокаталитического окисления органических соединений, нитри-денитрификации.

3.2. Физико-химические основы активации молекул Ог в водных растворах на поверхности гетерогенных катализаторов.

3.3. Выбор оптимальных катализаторов для процесса биокаталитической нитри-денитрификации.

3.3.1. Биокаталитическая нитрификация. Кинетика и механизм протекающих процессов.

3.3.2. Роль фенолов в биокаталитическом процессе

3.4. Изучение процесса биокатапитической денитрификации.

3.5. Исследование изменения токсичности сточных вод и состояния активного ила в процессе биокаталитической очистки сточных вод.

4. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ

БИОКАТАЛИТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД.

4.1.Оптимизация процесса биокаталитической очистки.

5. РАЗРАБОТКА И ОПРОБОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ

ПРОМЫШЛЕННЫХ И ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД.

5.1. Разработка конструкции биокаталитической установки очистки сточных вод.

5.2. Разработка схемы принудительной турбулизации потока для зоны денитрификации.

5.3. Механизм перемешивания сточных вод МПСВ-700.

5.4. Расчет работы аэротенка с катализатором.

5.5. Разработка технологической схемы очистки сточных вод ОАО АНХК.

5.6. Технико-экономические показатели.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интенсификация биологической очистки сточных вод с применением гетерогенных металлокомплексных катализаторов»

Актуальность работы

Среди ресурсных и экологических проблем, порожденных развитием хозяйственной деятельности человека, одной из наиболее сложных и трудноразрешимых, стала проблема сохранения водных и наземных экосистем.

Повсеместно на планете отмечается качественное истощение водных ресурсов, и половина населения земного шара уже лишена возможности потреблять чистую воду. Сейчас в водоемы планеты сбрасывается около 1800 км3 в год неочищенных сточных вод.

В России в последние годы, наряду с уменьшением абсолютного количества сбросов загрязненной воды, примерно в 2,8 раза (для Восточной Сибири - в 2 раза), начиная с середины 80-х годов, существует также и тенденция уменьшения степени очистки сбрасываемых вод. Так в Восточной Сибири до нормы очищается всего 2,9%, в Северо-Западном регионе лишь 0,1% сбрасываемых вод.

Это можно объяснить не только ужесточением нормативов качества воды, но и тем, что наряду со всеобщим падением производства в нем значительно в 2 раза) увеличилась доля экологически вредного.

Восточная Сибирь дает 12% общероссийских сточных вод и наряду с СевероКавказским, Уральским, Северо-Западным, Центральным и Поволжским районами находится в списке самых неблагоприятных в экологическом отношении регионов. При этом, содержание таких соединений, как азот, фосфор, фенолы, нефтепродукты и др. в поверхностных водоемах в несколько раз превышает нормы ПДК.

В этих условиях естественные биологические процессы, которые протекают в водоемах, уже не обеспечивают самоочищения, происходит нарушение экологического равновесия.

Важнейшей задачей охраны окружающей среды является защита водоемов от эвтрофикации, возникающей в результате поступления в них повышенных количеств биогенных элементов и, прежде всего азота. Эвтрофикация вызывает массовое развитие планктонных водорослей, приводящее к существенному ухудшению качества воды, появлению привкусов и запахов, нарушению кислородного баланса и экологической обстановки водоемов и т.п. Наличие соединений азота в оборотной воде приводит к образованию биологических обрастаний в технологических аппаратах и коммуникациях, осложняет эксплуатацию оборудования. В результате возникают дополнительные трудности при очистке воды для хозяйственно-питьевых целей и некоторых видов производственного водоснабжения.

Таким образов, необходимость защиты водоемов от антропогенного эвтрофирования и создание благоприятных условий для внедрения на предприятиях замкнутого водопользования путем предотвращения и устранения биологических помех и предопределяют актуальность очистки сточных вод от соединений азота.

Состояние проблемы

Биологическая очистка сточных вод от соединений азота является одним из наиболее дешевых, широко применяемых способов очистки в нашей стране и за рубежом. Несмотря на уникальность указанного метода, он имеет ряд недостатков: низкую скорость разрушения биорезистентных веществ и высокую чувствительность гидробионтов активного ила к токсичным ксенобиотикам.

Применяемые в нашей стране технические решения для биологической очистки сточных вод не обеспечивают эффективного удаления соединений азота до требований предельно допустимых концентраций (ПДК) для сброса в водоем.

Для обеспечения установленных норм в очищенной воде необходимо использование метода их глубокого удаления, что требует материальных затрат на один-два порядка выше, чем при строительстве обычных сооружений.

Биологические методы очистки хорошо изучены, однако возможности их интенсификации, как конструктивные, так и технологические, далеко не исчерпаны.

Остро стоит задача включения в существующую последовательность операций биологической очистки таких процессов, которые в первую очередь действуют на компоненты, плохо разрушаемые активным илом в обычных условиях.

Цель работы

Повысить эффективность биологической очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от соединений азота путем использования полифункциональных гетерогенных металлокомплексных катализаторов - синтетических аналогов окислительно-восстановительных энзимов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- провести детальный анализ эффективности существующих схем, технологий и конструктивных решений в очистке сточных вод от соединений азота;

- разработать гетерогенные катализаторы для процессов окисления, нитри-денитрификации;

- изучить основные закономерности, механизмы процессов и оценить токсичность сточных вод и активность ила в биокаталитической нитри-денитрификации;

- определить основные технологические параметры биокаталитической установки нитри-денитрификации;

- разработать и внедрить комплексную технологическую схему биокаталитической нитри-денитрификации в аэротенках коридорного типа и провести технико-экономическую оценку биокаталитической технологии.

Работа выполнена по договорам с рядом промышленных предприятий.

Результаты включены в отчеты по хоз.договору с ОАО АНХК № 1505/93-97, по Лицензионному договору № 6678/98 с МП ИПУВКХ, по договору № БНТ/У/3-1/3/689/ОО/ООС с ОАО «Уфанефтехим».

Методы исследования

В работе для решения конкретных задач использовали современные физико-химические, химические методы исследования, фотоколориметрию, ИК-,УФ-спектроскопию, потенциометрию, микробиологические и биохимические методы исследования, стандартные методики определения качества сточных вод, методы планирования эксперимента, статистические методы обработки результатов на ПЭВМ.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующему

- получили дальнейшее развитие научные основы интенсификации процессов очистки сточных вод от азотных соединений путем использования гетерогенных металлокомплексных катализаторов;

- впервые осуществлен синтез синтетических энзимов - аналогов оксидоредуктаз путем координационного связывания каталитически активных комплексных соединений с функциональными группами полимерного носителя и доказана возможность использования их для повышения эффективности процессов нитри-денитрификации

- установлено, что применение гетерогенного металлокомплексного катализатора при биологической очистке за счет повышения концентраций молекулярного и активированного кислорода позволяет одновременно проводить процессы окисления и нитрификации при снижении энергозатрат с использованием типовых биосооружений как среды проведения биокатализа. доказан валентно-энергетический механизм протекания окислительно-восстановительных процессов в биокаталитической системе. Показано, что катализаторы способны обратимо связывать Ог с помощью координированных ионов переходных металлов. Координация молекул Ог сопровождается переносом электронной плотности с центрального иона металла катализатора на О2, что приводит к образованию частиц О", О2" , О2 Использование разнолигандных комплексов переходных металлов позволяет регулировать силу поля катализаторов, окислительно-восстановительный потенциал системы.

- предложены оригинальные решения реконструкции двухкоридорных аэрогенков с установкой в них каркасных модулей с катализаторами. Особенностью конструкции является использование якорных устройств, позволяющих удерживать модули с катализатором и обеспечивать его нахождение во взвешенном состоянии при интенсивной аэрации.

- разработана технологическая схема и определены основные технологические параметры биокаталитического процесса. Разработанный способ защищен 2-мя патентами на изобретение № 2053840, № 2097338.

Практическая значимость

Предложена технология интенсификации нитри-денитрификации сточных вод за счет каталитического действия гетерогенных металлокомплексных катализаторов.

Разработана технологическая схема очистки сточных вод и конструкции модулей для катализаторов для очистных сооружений ОАО АНХК, проведены промышленные испытания и технология внедрена на II очереди БОС-1 ОАО АНХК.

Экономический эффект от внедрения составил 1280 млн. рублей.

Положения, выносимые на защиту:

- Результаты разработки технологии синтеза гетерогенных металлокомплексных катализаторов для биологической очистки сточных вод

- Результаты экспериментальных исследований по изучению механизмов процессов, протекающих при биокаталитической очистке сточных вод.

- Основные технологические параметры биокаталитической установки.

- Конструкция биокаталитической установки и технологическая схема очистки.

Заключение диссертации по теме «Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов», Коваленко, Наталья Александровна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. Разработан способ очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод по окислению органических веществ, нитрификации и денитрификации в аэротенках в присутствии гетерогенного катализатора на полимерном носителе. Успешное решение поставленной задачи открывает перспективы создания на базе существующих аэротенков высокоэффективных очистных сооружений, что существенно сокращает капитальные и эксплуатационные затраты на очистку сточных вод.

2. Впервые осуществлен синтез катализаторов для процесса биокаталитической очистки методом гетерогенизации оксидов металлов переменной валентности на поверхности низкомолекулярного полимера, выполняющего роль микролиганда и полиэтилена высокого давления -макролиганда.

3. Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что применение гетерогенного металлокомплексного катализатора приводит к повышению концентраций молекулярного и активированного кислорода, что позволяет одновременно проводить процессы окисления и нитрификации без дополнительных энергозатрат с использованием типовых биосооружений.

4. Разработана опытно-промышленная биокаталитическая установка на базе двухкоридорного аэротенка, в котором в каркасных модулях размещен катализатор для процессов нитрификации (I коридор) и денитрификации (II коридор). Найдены оптимальные режимы биокаталитической очистки: концентрация катализатора - 4,6 кг/м3, удельный расход воздуха на аэрацию - 7,58,0 м3/м3, общее время нитри-денитрификации - 8 часов, возраст ила - 7 сут, рН - 7,5-8,0, температура 20°С, концентрация активного ила - 1,0-1,5 г/дм .

5. Разработана методика расчета аэротенка - биокаталитического реактора с подвижной загрузкой ГМК.

По результатам проведения исследований разработан технологический регламент на проектирование установки по биокаталитической очистке сточных вод. Изготовлена опытно-промышленная партия ГМК в количестве 50 тонн и проведено апробирование технологической схемы биокаталитической очистки на II очереди очистных сооружений БОС-1 ОАО АНХК.

Глубина очистки сточных вод от органических соединений по остаточным концентрациям по ХПК составила 6-10 мгО/дм при эффективности 85 %, по аммонийным соединениям - 0,2-0,5 мг/дм3 при 98 % эффективности и удельном расходе воздуха 7,5-8,5 м3/м3. Эффективность процесса денитрификации составила по азоту нитратному - 80 %, азоту нитритному - 60 %.

6. Изучен характер образующихся продуктов биокаталитической окислительной деструкции с проведением их токсикологической оценки биотесгированием.

Показано, что биокаталитическая очистка не сопровождается ухудшением органолептических характеристик воды, а очищенная вода относится к категории нетоксичных и отвечает экологическим требованиям безопасности по токсичности очищенной воды и может быть сброшена в водоем или использована в замкнутом водообороте.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Коваленко, Наталья Александровна, 2000 год

1. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами от 16 мая1994 г.

2. Черкинский С. Н. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы. М.: Стройиздат, 1987 г.

3. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. М.: Минводхоз РФ, 1994 - с.38.

4. Кривцова Н. В., Соколова Е.В., Стерина P.M. Очистка сточных вод от соединений азота. Обзорная информация, серия: Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. М.: НИИТЭХИМ, 1992. - вып. 3(10). с.54.

5. Atkins P. R. et al. Denitrification, nitrification and atmospheric nitrous oxide // J. Water Pollution Control Federation. 1994 - Vol.46, № 8. - p.1974-1983.

6. Atkins P. R., Barnes R. A. Nitrogen Transformations in Streams// AJCHE Symp.1995 -Vol.71, №14 p.96-107.

7. Singer P. S., Lilli W.B. Combined Carbon Oxidatior Nitrification // water Researh. -1995 -Vol. 9, №12- p.127-134.

8. Thobanoglous G. Proc. 12-th Sanit. Eng. Conf. Nitrate and Water Supply: Source and Contr., Urbana. 1990.1. II. - p.l 10-135.

9. Худак В. H. Очистка воды от нитратов. В кн.: Труды института ВОДГЕО. М.: ВНИИВОДГЕО, 1995 -вып. 48. - с.42-44.

10. Орловский 3. А. Очистка сточных вод за рубежом. М.: Стройиздат, 1974с. 192.1.. Culp R. L. Denitrification Rates in the Eastern South Facific //J. Water Pollution Control Federation. 1993 - Vol.35, № 6 - p.21-65.

11. Smath E. G., Loehr R. C. // Water Pollution Control Federation/ 1994 - Vol. 46, № 8- p.1939 - 1957.

12. Roberts Т. W. Effluent and Water Treatment. 1995. - Vol.15, № 9 - p.489.

13. Schindals Adnan // Water and Sewage Works. 1992. - Vol.119, № 6 - p.66-71.

14. Evans S. I. Nitrous Oxide Production by Non-Denitrifying // water researh. 1993 -Vol. 45, № 4 - p.632-636.

15. Reeves T. G. Nitrogen removal: a literature revie // J. Water Pollution Control Federation. 1992 - Vol.44, № 10 - p. 1895-1908.

16. Benninger R. W. Scherrard J. N. Nitrification and Alkalinity Relationships in Activated Sludge // J. Water Pollution Control Federation. 1998 - Vol. 50, № 9, p.2132.

17. Barth E. F. et al., Process Design Manual for Nitrogen, Control. U.S. EPA //Technology Transfer. 1995 - Vol.12, № 11 - p. 124.

18. Строганов C.H. Проблемы водоснабжения и очистки сточных вод города Москва. М. - Л., 1998.

19. Лапшин М. М. Разработка способов очистки сточных вод. М.: АН РФ 1992244с.

20. Доливо-Добровольский Л. Б. И др. Химия и микробиология воды (основы химической и биологической очистки воды). Киев: Выща школа, 1991 - 306 с.

21. Карелин Я. А, Жуков Д. Д., Журов В. Н., Репин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках. М.: Стройиздат, 1973 - 223 с.

22. Орловский 3. А. Очистка сточных вод в аэротенках. М.: Изд. МКХ, 1993 - 113

23. Eckenfelder W. W, Gloyna E. P. Home aspekty projektovania biologicznego cozyszania sciekow. Gas, Woda i Technik Sanitarna, 1996, №3, 89-93, №4, 120-126.

24. Ingersoll А. C, Brooks N. H., Fundamental concepts of rectangular settling tanks. -Proc. Amer. Civil Energ., 1995, 81, № 590,1-28.

25. Kalbskopf K.H., Discussion of the design parameter for secondary sedimentation tanks. Water Research, 1992, 6,429-431.

26. Murphy K. L., Biologoeal consideraton in the design of the activated sludge process.-J.Inst. Publuc Health Eng., 1990, 69, № 1,77-87.

27. Tusec F., Chudoba J., Madera V., Unified basisfor design of biological aerobic treatment processes. Water Research, 1991, 5, 647-680.

28. Карелин Я. А., Репин Б. H. Биохимическая очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. М: Стройиздат, 1994 - 163 с.

29. Роуз Э. Химическая микробиология, изд. "Мир", М., 1991.

30. Никитский Я. Я.Результаты микробиологических исследований произведенных на опытной биологической станции и полях орошения. М., 1990 - с. 76.

31. Cyrus Е., Sladka A., Several interesting orgenisms present in activated sludge. -Hydrologia, 1990, 35, №3-4, 385-396.

32. Jun Chun Bong. On biocenosis of active sludge. Bull. Acad. Sei. DPR, Korea, 1991, № 1,55-56.

33. Lackey Т. В., Zooflagellates in freshwater biology. Washington, 1999,190-231.

34. Liebmann N., Handbuch der Frischwasser und Abwasserbiologie. Vunchen, 1992,1,588 p.

35. Noland L. E. Factors influencing the distributions о f fresh ciliates-ecologie, 1995, 6, 437-452.

36. Sladecek V., System of water quality from the biological pointof view. Jn. Ergebnisse Limnologie, Stuttgart, 1993, 218 p.

37. Stiller J., Durch Einwirkung von Umveltfactoren entstehende Modificationen bei der Beurteilung des Wassers. Jn. Verhaltnisse Intern. Varein. Limnol., Stuttgart, 1991, 14, 10711074.

38. Camp T. R., Sedimentation and design of settling tanks. American. Society of Civil Engrs., 1993, 13.

39. Ericksson Т. E., Fan J. Т., Optimization of hidraulic regime of activated sludge system. Journal of the Water Poll. Control Fed, 1995,40, 345.

40. Lindner W., Ergebnisse von Versuchen mit einer zwestufigen belebungsanlage. -Stadthygiene, 1998, №4.

41. Randolf R., Kanalization und Abwasserbehandlung. VEB Verlag fur Bauwesen, Berlin, 1992,470 p.

42. Spohr G., Eskenfelder W. W., Brenner T. Kontaktstabilizireungaprozess der abwasserreinigung mit Turbinen belufter "Permaerator". Gesundheitsingenieur, 1992, 83, 225.

43. Материалы советско-японского симпозиума по охране окружающей среды. -Токио, 1998. 364 с.

44. Nobus Н. G.Analysis of the How induced by air bubble systems. Coastsl Engieneering Conferense, 1998, II, 1016-1031.

45. Синев О. П., Игнатенко А. П. Коагулирующие и сорбционные свойства активного ила // Строительство и архитектура. 1994. - № 4. - с.128-132.

46. Emde W., Beitrag zu Versuchen zur Abwasserreinigung mit belebten Schlamm. -Veroffenichungen des Institut fur Seidlungswasserwirtscaft der TH Hannover, 1992, Heft I., 1840.

47. Kunstliche Beluftung von Oberflachengewasser, industriallen und kommunallen Abwassern. VEB Doutscher Verlag fur grundstoffindustrie, Leipzig, 1998, 137 s.

48. Levi R. L., Treatment of combined and raw sewages with the dissolved air flotation process. Water Res., 1992,6, № 12, 821-824.

49. Scaumburg F. D. New processLOP performer onmunicipal industrial sewages. -Water and Waster Eng., 1991, 8, № 10,43-45, 49.

50. Schaumburg F. D., Lasswell S. Novel biological treatment process utilized unique redwood media. Water and Wastes Eng., 1990,7, № 8, 34-35.

51. Бондарев А. А. Биологическая очистка промышленных сточных вод от соединений азота. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: 1990.

52. Джикия. М. Г. Очистка городских сточных вод методом одностадийной нитрификации-денитрификации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 1986. - 165 с.

53. Nelson N. Е., Kreling К. L. Weatwater treatment system including multiply stadges of alternate aerobic-anaerobic bioreactor in seties Area Environmental Co. пат.№ 21556, США, опубл. 27.07.91.

54. Emde W/ V/ D/ Huramos deju levegooztetes es aerob iszap stabilizalos - "Hidrob. Kozl.", 1996, 59 5,191-204/

55. Ericson Berut, "Vatten", 1997,43, № 4, 302-312.

56. Ozaki Mazko, Nacasone Hideco, Fuzisaki Masayuki, Abe Yukvo / Изучение процесса денитрификации в окислительном канале с использованием падающей воды для аэрации. // Trans. Jap. Soc. Irrig. Drain and Reclam. Eng. 1990. - № 1.

57. Diering A. "Korrespond. Abwasser", 1988,35, №2,128-133.

58. Douson R. N., Murphy K. L. "Water Res.", 1992, 6.

59. Elmers Peter, Secoulov I., Заявка 3408561, ФРГ, Заявл. 8.03.84, № 3408561.5, Опубл. 12.09.89, МКИ C02F 3/30.

60. Kayser R., Ermely G. Instrum and Confr. Water and Wastewater Treat and Transp. Syst. Proc. 4th AJWPRC Workshop Houston/ Denuer, 27 apr. 4 may, 1985. Oxford e.a.; 1985, 481-488.

61. Kholdelaran В., Oertli I. I. Effect of pH and ammonia on the rate of nitrification of surface water // J. Water Pollution Control Federation 1992. - vol. 49, № 15, p. 1688.

62. Муравьева H.B. Двухступенчатая очистка городских сточных вод в аэротенках. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Киев, 1985, - 135 с.

63. Яковлев С. В., Скирдов И. В., Швецов В. Н., Бондарев А. А., Андрианов Ю. М. Биологическая очистка производственных сточных вод М.: Стройиздат 1985, 208 с.

64. Gallanger John. R. At. Al. "Proc. 41 st Ind. Waste Conf., West-Zafayette, Ind" May 13-15, 1986, Chelsea, Mich., 1997, 34, № 6, 645-649.

65. Green R. A. Complete Nitrification by single Stage Activated Sludge. Paper Presented at the 46th Annu. Conf// J. Water Pollution Control Federation. 1993. - Vol. 26, № 4. -p. 146-158.

66. Wild H. E. et al., Kinetics and Stoichiometry of Respiration in Biological Treatment Process // J. Enviromental Sciences. -1991. Vol. 24, № 4. - P. 39.

67. Zink В., Schneider N. Denitrification abs hotwendige Fordering bei schwach belasteten belebungsanalagen // Wasserwirtschaft. 1996. - Bd.69, № 11. - p. 357-362.

68. Hammer M. J. Water and Waste-Water Technology. by John Willey Sons, Inc. 1987. -400 p.

69. Сагадеева JI. В. Глубокая очистка сточных вод от биогенных элементов.: Автограф. Дис. канд. техн. наук. М., 1973. - 17 с.

70. Wilson R. V. et al. Design and cost comparison of biological nitrogen removal processes // J. Water Pollution Control Federation. 1991. - Vol. 53, P. 1434.

71. Ludzack F.J., Ettinger M.B. Control Operation to Mimize Activated Sludge Effluent Nitrogen // J. Water Pollution Control federation. 1992. - Vol. 34, №9. - p.920-931.

72. Gey M. La probleme de l'azote dans les laux. Paris. 1993. - 364 p.

73. Wood L9B9 et.al. Some Observations in biological Tratments Plants // Proc. Thrid

74. Conference Biological Waste Treatment, Manhattan College, № 7. 1990. - p. 27-38.

75. Barnard J. L. Biological Nutrient Removal Without the addition of chemical // -Water Resear. 1995. - Vol. 9, №4. - p.485.

76. Passwear A. Contributin jn Nitrogen Removal from sevage // Munher bertrage zur Abwasser-Fiherei-andFlussbilogie. 1991. - Bd.12. - s. 197-200.

77. Matsche N. F. The Elimination of nitrogen in the Treatment Plant of Vienna-Blumental. Yater Reserch. - 1992. - Vol. 6, № 4/5. - p.485-486.

78. Dreus L. J., Greef A. M. Nitrogen Eliminationby Rapid Alternation of Aerobic-Anoxic Conditions in "Orbal" ActivatedSludge Plants //. Water Research. 1991. - Vol.7, № 8.- p.l 183-1194.

79. Wang L.K. et. Al. Chemiastry of Nitrification-Denitrification Process // Lournal of Environment Sciences. 1991. - Vol. 21, № 6. -p.23-28.

80. Boschop D. F., Haidman J. A., Stamberd J. B. Single-Stage Nitrification-denitrification //J. Water Pollution Control Federation. 1993. - Vol. 48, №3. - p.521-532.

81. Schwinn D. E., Storrier D. F. Full-Scale Operations of a Single-Stage Nitrification-denitrification Plant // Technical Report EPA 600 / 2-77-088. - 1997. - p. 1-73.

82. Parker D. S., Kaufman W. J and Tenkis D. Physical conditioning of Activated Sludge Ploc // J. Water Pollution Control Federation. - 1994. - Vol. 43, №9. - p.1817 - 1833.

83. Iroin J. Low Temperature Removal of Nitrate by Bacterial denitrification // Water Research. 1994. - Vol. 68, № 15. - p.989.

84. Поруцкий Г.В. Биохимическая очистка сточных вод органических производств. -М.: Химия.- 1985-256 с.

85. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. JL: Химия. - 1990 - 464 с.

86. Роговская И.И. Биохимический метод очистки производственных сточных вод.- М: Стройиздат. 1987 - 139 с.

87. Строганов С.Н., Корольков К.Н. Биохимическая очистка сточных вод. Основные процессы. М.: Госстройиздат. - 1994 - 188 с.

88. Ковалева Н.Г., Ковалев В.Г. Биохимическая очистка сточных вод химической промышленности. -М.: Химия. 1987 - 157 с.

89. Карюхина Н.А., Чурбанова И.Н. Химия воды и микробиология. М.: Стройиздат. -1994-215 с.

90. Гордин И.В., Манусова Н.Б., Смирнов Д.Н. Оптимизация химико-технологических систем очистки промышленных сточных вод. Л.: Химия. - 1997 - 176 с.

91. Брагинский Л.Н., Евилевич М.А. и др. Моделирование аэрационных сооружений для очистки сточных вод. -Л.: Химия. 1990 - 144 с.

92. Гордин И.В., Марков П.П. Технологические системы водообработки. Динамическая оптимизация. Л.: Химия. - 1987 - 264 с.

93. Ксенофонтов Б.И. Биотехнология и охрана окружающей среды // Мир наук -1990-Т.34 -№4-с. 25-28.

94. Леонова Л.И., Ступина В.В. Водоросли в доочистке сточных вод. Киев: Наукова думка. 1988 - 185 с.

95. Лукиных Н.А., Липман Б.М., Криштул В.П. Методы доочистки сточных вод. -М.: Стройиздат. 1992 - 156 с.

96. Остроумов С.А. Введение в биохимическую экологию. М.: МГУ. 1986 - 175 с. Пат. 291981 ГДР МКИ5 C02F9100 Verfahren zur Wetfstoffgewinnung aus abwas derenzymatischen Vorbehandluger von naturwassestoffe aus cellulose. / Robner H. -опубл. 10. 12. 89.

97. Тимофеева C.C., Краева В.З. Способ биологической очистки сточных вод от цианидов. А.с. 709565 СССР, МКИ С02 5/10.

98. Тимофеева С.С., Руш.Е.А., Старостина В.Ю. Современные подходы к технологиям очистки сточных вод и утилизации бытовых отходов малых населенных пунктов // Проблемы оценки и прогноза устойчивости геологической среды г. Иркутска. -Иркутск-1997-с. 141-144.

99. Тимофеева С.С., Стом Д.И., Курочкин М.М., Бутина Н.П. Способ биологической очистки сточных вод от органических соединений . А.с. 914508 СССР, МКИ С02 3/34.

100. Тимофеева С.С., Стом Д.И., Суслов С.Н. Способ биологической очистки сточных вод от фенольных соединений. А.с. 709565 СССР, МКИ С02 5/10.

101. Тимофеева С.С., Стом Д.И., Суслов С.Н. Способ биологической очистки сточных вод от фенольных соединений. А.с. 941317 СССР, МКИ С02 3/32.

102. Тимофеева С.С., Стом Д.И., Суслов С.Н. Способ биологической очистки сточных вод от фенольных соединений. А.с. 939467 СССР, МКИ С02 3/22.

103. Forss К., Jokinen К., Savolainen М., Williamsson Н. Utilization of enzymes for effluent trealization in the pulp and paper industry // Paper ja pun 1989 - v. 71, № 10 - p. 1108 - 1112.

104. Экман Э.Ф. Естественная биологическая очистка сточных вод в накопителе // Водоснабжение и санитарная техника 1994 - № 8 - с. 15-17.

105. Глобенко Г. М., РахмоновН. Р. Глубокая очистка сточных вод спиртовых заводов // Водоснабжение и канализация. М., Стройиздат, 1984. 192 с.

106. Ключихин В. 3. Применение окислителей в технологии глубокой очистки городских сточных вод. Горький. Горковский инженерно-строительный ин-т, 1990 - 13 с.

107. Jasutare S. Application of Ozone in Japan for Water and Wastewater treatment // Ozone Sci Eng. 1991 - p.309-312.

108. Zepp R. G. Factors affecting the Photochemical treatment of Nazardous waste // Environ. Sci.Technol 1995 22 - p.256-257.

109. Peyton G.R., Glaze W. M. Destruction of pollutans in Waters with ozone in combination with wetraviolet radiation. 3. Photolysis of agneons ozone // Ybild, 1995 p.761 -767.

110. Аагнюк В. H., Коваленко А. И., Доочистка городских сточных вод биоультрафильтрованием // Химия и технология воды. 1990 - 8, № 4. - с.73-76.

111. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика. Под ред. Самохина В. Л., М., Стройиздат, 1991. 637 с.

112. Троян О. С. и др. Самоочищение и биоиндиксация загрязненных вод. М: Стройиздат, 1990, с.57-68.

113. Патент РФ № 2053840. Катализатор окисления сернистых соединений в процессе биологической очистки сточных вод / Кочеткова Р.П., Кочетков А. Ю., Коваленко Н.А. и др. 1993.

114. Патент РФ № 2097128. Катализатор окисления сернистых соединений / Кочеткова Р.П., Кочетков А. Ю., Коваленко Н. А. и др. 1997.

115. Патент РФ № 2097338. Способ биохимической очистки сточных вод / Кочеткова Р.П., Кочетков А. Ю., Коваленко Н.А. и др. 1997.

116. Патент № 2108298. Способ доочистки сточных вод / Кочеткова Р.П., Кочетков А. Ю., Коваленко H.A. и др. 1997.

117. Р. П. Кочеткова, Н. А. Коваленко, А. Ю. Кочетков и др. Изучение гетерогенно-каталитического жидкофазного окисления сульфида натрия и меркаптанов // Сб. науч. трудов "Химия, наука, производство, экология". Ангарск: АТИ, 1992. - с. 1218.

118. Р. П. Кочеткова, Н. А. Коваленко, А. Ю. Кочетков и др. Разработка и внедрение биокаталитического способа очистки сточных вод // Химия и технология воды (Киев), 1998. т.20. - № 4.

119. Р. П. Кочеткова, Н. А. Коваленко, А. Ю. Кочетков и др. Биокаталитическая очистка сточных вод // Тезисы докладов 3-го Международного Конгресса "Вода: Экология и Технология". 1998. - с. 415.

120. Н. А. Коваленко, Р. П. Кочеткова, А. Ю. Кочетков и др. Биокаталитическая очистка сточных вод // Тезисы 5-го Международного симпозиума "Чистая вода России-99" Екатеринбург, 1999 . - с. 100.

121. А. Ю. Кочетков, Р. П. Кочеткова, Н. А. Коваленко и др. Адсорбционно-каталитическая доочистка сточных вод // Тезисы 5-го Международного симпозиума "Чистая вода России-99" Екатеринбург, 1999 . - с. 102.

122. Н. А. Коваленко, Р. П. Кочеткова, А. Ю. Кочетков и др. Биокаталитическая очистка сточных вод // Научно-практическая конференция "Обеспечение качественной питьевой водой населения Сибири". Барнаул, 2000. - с. 89.

123. А. Ю. Кочетков, Н. А. Коваленко, Р. П. Кочеткова и др. Адсорбционно-каталитическая доочистка сточных и питьевых вод // Четвертый международный конгресс "Вода: экология и технология" . Москва, 2000. - с. 523.

124. Н. А. Коваленко, Р. П. Кочеткова, А. Ю. Кочетков и др. Биокаталитическая очистка сточных вод // Тезисы докладов 4-го Международного Конгресса "Вода: Экология и Технология". Москва, 2000. - с. 525.

125. Байер Е., Шретцман П. Обратимое присоединение кислорода комплексами металлов // Структура и связь. М.: Мир, 1989 - т.2 - с. 279-346.

126. Братушко Ю.И. Координационные соединения ЗсЬпереходных металлов с молекулярным кислородом // Успехи химии координационных соединений. Киев: Наук. Думка, 1987-с. 167.

127. Савицкий A.B., Нелюбин В.И. Активация молекулярного кислорода при взаимодействии с комплексами переходных металлов // Успехи химии. 1985 - 44, № 2 -с.214-235.

128. Братушко Ю.И. Электронная структура и реакционная способность комплексов переходных металлов с молекулярным кислородом // Биологические аспекты координационной химии. Киев: Наук. Думка, 1990 -с.27-62.

129. Мартелл А.Е., Такуи Хан М.М. Катализ ионами металлов реакций молекулярного кислорода//Неорганическая биохимия. М.: Мир, 1988-т.2-с.53-93.

130. Fridowich J. Thebiologi of oxygen radical // Science. 1988 -т.2 -c.53-23.

131. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. М.: Химия, 1973с.376.

132. Идельчик И.Е. Аэродинамика промышленных аппаратов. М.: «Энергия», 1964-с. 35-37.

133. Пуско-наладочные работы проведены согласно Технологического регламенту на проектирование биокаталитической установки и инструкции на эксплуатацию установки, разработанных НПП « Катализ».

134. Для изучения влияния катализаторов на эффективность биологической очистки оценена работа установки по сравнению с контрольным аэротенком.1. РЕШИЛИ:

135. Признать биокаталитический способ очистки сточных вод от органических, азотсодержащих соединений работоспособным, высокоэффективным по снижению токсичных ингредиентов.

136. В результате выполненных пуско-наладочных и эксплуатационных работ достигнуты следующие показатели:

137. Ингредиент концентрация, мг/л Эффективность, %до внедрения биокаталитической очистки после внедрения биокаталитической очистки1. ХПК 40 12 851. Фенолы 0,06 0,01 90

138. Азот аммонийный 3,0 0,2 97

139. Азот нитратный 40,0 10,0 80

140. Азот нитритный 0,2 0,02 60

141. Передать биокаталитическую установку в постоянную эксплуатацию цеху 52/152 УВКиОСВ.

142. Очищенные сточные воды после биокаталитической очистки направлять далее по действующей технологической схеме.

143. Экономический эффект от внедрения составляет 320088,6 тыс. рублей в ценах 1996 г. А^Р

144. Начальник цеха 52/152 Главный инженер УВК и ОСВ

145. Научный руководитель НПП «Катализ»

146. А. В. Коваленко С. С. Горявин1. Р. П. Кочеткова

147. УТВЕРЖДАЮ Директор Hi 111 «Катализ»1. Л, С. Резникова 2000 г:1. УТВЕРЖДАЮ "ернический,ктор1. Цветков 2000 г.1. АКТвнедрения установки по изготовлению гетерогенных металлокомплексных катализаторов на полимерной основе в цехе 122/123 завода полимеров

148. Основанием для разработки технологии синтеза гетерогенных металлокомплексных катализаторов на полимерной основе для жидкофазного окисления серосодержащих и азотсодержащих органических соединений явились х/договора с ОАО АНХК.

149. Производство опытно-промышленной установки организовано на установке по получению сажевых концентратов после ее реконструкции.

150. Комплекс производства катализаторов включает в себя следующие этапы:- приготовление металлокомплекса;- смешение в гомогенизаторе металлокомплекса с полиэтиленом;- формовка катализаторной массы в виде гранул Д = 5-25 мм.

151. Приготовление металлокомплекса осуществляется путем активации исходных компонентов (оксидов металлов переменной валентности, отработанных катализаторов, пиритного огарка и др.) с помощью механического размола в присутствии пластификатора.

152. Исходные данные для расчета:

153. Объем сточных вод БОС-1 — 50 тыс. м3/сут; годовой объем сточных вод— 18250000 м3.

154. Годовое потребление воздуха БОС-1 составляет 460889 тм3.

155. Ингредиент Биокаталитический метод очистки Существующие сооружения Снижение

156. ХПК, мг/л 12,0 40,6 в 3,4 раза

157. Фенолы, мг/л 0,01 0,033 в 3,3 раза

158. Азот аммонийный (N114), мг/л 0,1 3,0 в 30

159. Азот нитратный (ИОз), мг/л 6,0 13,5 в 2,2

160. Азот нитритный (N02), мг/л 0,02 0,115 в 5,75"

161. Примечание: по столбцу 3 использованы данные отчета УВК за 1995 год.

162. Эффективность доочистки составляет:по фенолам — 40%;по азоту аммонийному — 35%;по ХПК—35-40%

163. Годовое количество (кг/год) вредных веществ, сброшенных со сточными водами, составляет:

164. Ингредиент Биокаталитиче ский метод очистки от БОС-1 Существ ующий метод Снижение сброса с БОС-1 Снижение при доочистке на прудах-отстойника Ожидаемое, снижение от биокаталитич еского метода после доочистки

165. ХПК 219000,0 740950,0 521950,0 40% -313170,0

166. Фенолы 182,5 602,3 419,8 40% -251,9

167. Азот (аммонийный) 1825,0 54750,0 52925,0 35% 34401,2

168. Азот (нитратный) 109500,0 246375,0 136875,0 136875,0

169. Азот (нитритный) 365,0 2098,7 1733,7 1733,7

170. ХПК/ 1,7 =43341,4 тыс. руб.где 1,7 — коэффициент экологической ситуации;35 — территориальный коэффициент индексации к базовым нормативам платы за сбросы.1. Всего: 330099,8 тыс. руб.

171. Затраты НИР, строительно-монтажные работы и катализатор: 3310000 : 5 = 662000 тыс. руб. (с учетом срока эксплуатации 5 лет)

172. Общий экономический эффект: 982088,6 662000 = 320088,6 тыс. руб.1. Начальник ОТЭ АО АНХК1. Директор НПП "Катализ

173. Главный инженер УВК АО АНХК1. Зам. начальника ПЭО1. Экономист УВК1. УТВЕРЖДАЮ1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ- по результатам опытно-промышленных испытаний на биокаталитической установке

174. Для изучения влияния катализатора на эффективность биоочистки в аэротенке сравнивалась работа аэротенков № 7 (с катализатором) и № б (контрольного).

175. Провести реконструкцию II очереди БОС-1 с полным автономным илооборотом.

176. Токсикологические исследования проводились методами биотестирования и гидробиологического контроля, утвержденными Государственным комитетом РФ по охране окружающей среды.

177. Показано, что б ио каталитическая очистка не сопровождается ухудшением органолептических характеристик воды, а очищенная вода относится к категории нетоксичной, согласно результатам биотестирования.

178. Биокаталитическая технология отвечает экологическим требованиям безопасности по токсичности очищенной воды и может быть рекомендована в промышленных технологиях водоочистки.

179. Зав. лаб. межвузовской региональной лаборатории экологических исследований при ИГУ, ир.офсч^сор^< * 1 ШпейзерГ.М

180. МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

181. Электронная почта (E-mail): [e-mail]

182. Г Директору ООО НПП "Катализ"alexgl [e-mail]„