Удосконалення методів розрахунку споруд біологічної очистки
Loading...
Files
Date
2020
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
UKR: Дисертація присвячена розробці методів оцінки ефективності очистки води в біореакторах – аеротенках. Біологічна очистка стічних вод широко використовується в усіх країнах світу, тому що являє собою ефективний засіб ліквідації органічних забруднень. На етапі проектування споруд біологічної очистки, реконструкції існуючих біореакторів виникає потреба швидко оцінити ефективність роботи споруд для нових умов експлуатації. З часом конструкції біореакторів, режими їх роботи суттєво ускладнюються. Дуже часто умови експлуатації сучасних біореакторів відрізняються від «типових», коли для розрахунку біореакторів достатньо використання існуючих інженерних методів розрахунку. Інженерні методи не враховують ряд важливих параметрів, що впливають на процес біологічного очищення стічних вод, а саме: форму біореактора, присутність рухомих носіїв біоценозу, наявність додаткових конструктивних елементів в споруді, тощо. Тому інженерні методи не відповідають, в ряді випадків, сучасним вимогам. У зв’язку з цим розробка сучасних методів комп’ютерного моделювання багатофакторного процесу очистки стічних вод в біологічних реакторах з метою визначення ефективності їх роботи є важливою науковою задачею. Наукова новизна отриманих результатів: вперше: - розроблено метод оцінки ефективності роботи біологічного реактора для очистки стічних вод, що базується на використанні двовимірних моделей гідродинаміки, масопереносу та біологічної очистки, який дозволяє швидко розрахувати ефективність очистки води в споруді з урахуванням її конструктивних особливостей, режиму роботи; - розроблено метод оцінки ефективності роботи біологічного реактора для очистки стічних вод, що базується на використанні тривимірних моделей гідродинаміки, масопереносу та біологічної очистки, який дозволяє швидко розрахувати ефективність очистки води в споруді з урахуванням її конструктивних особливостей, режиму роботи; - розроблено метод оцінки ефективності роботи біологічного реактора для очистки стічних вод, що базується на використанні двовимірних моделей гідродинаміки, масопереносу та біологічної очистки, який дозволяє швидко розрахувати ефективність очистки води в споруді з рухомим біоценозом; удосконалено: - метод розрахунку біореактора для очистки стічних вод, що базується на використанні нуль–вимірних моделей біологічної очистки стічних вод, який дозволяє, на відміну від існуючих, враховувати зміну з часом витрати та концентрації активного мулу, субстрату, що надходять в біореактор. Практичне значення отриманих результатів. Розроблені в дисертації методи дозволяють швидко оцінювати ефективність роботи як класичних біореакторів, так і реакторів з додатковими конструктивними елементами, а також реакторів з рухомим біоценозом. Час розрахунку ефективності роботи біологічного реактору за допомогою розроблених методів складає декілька секунд, що є дуже важливим для їх практичного використання при проведенні проектувальних робіт. Розроблені методи розрахунку будуть корисними для оптимізації роботи існуючих біологічних реакторів при змінних режимах роботи. Результати дисертаційної роботи впроваджені на ТОВ «Енергосервіс-КР», а також використовуються в навчальному процесі Дніпровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна при підготовці студентів, які навчаються за освітньою програмою «Водопостачання та водовідведення».
ENG: The dissertation is devoted to the development of methods to evaluate the efficiency of wastewater treatment in bioreactor – aeration tank. Biological wastewater treatment is widely used in all countries of the world, because it is an effective mean of eliminating organic pollutants. At the stage of designing or reconstruction of existing biological treatment facilities (bioreactors), there is a need to quickly assess the efficiency of the facilities for new operating conditions. Over time, the design of bioreactors, their modes of operation have become significantly more complicated. Very often the operating conditions of modern bioreactors differ from the "typical", when, for calculation of bioreactors, the existing engineering methods of calculation cannot be used. Engineering methods do not take into account a number of important parameters that affect the process of biological wastewater treatment in aeration tanks, for example, engineering methods do not take into account the shape of the bioreactor, the presence of mobile carriers with sludge, the presence of additional structural elements in the structure. Therefore, engineering methods do not meet, in some cases, modern requirements. Therefore, the development of modern methods of computer modeling of the multifactor process of wastewater treatment in biological reactors, in order to determine the efficiency of their work – is an important scientific task. Scientific novelty of the obtained results: For the first time: - developed a method for evaluating the efficiency of a biological reactor for wastewater treatment, based on two-dimensional models of fluid dynamics, mass transfer and biological treatment, which allows quickly to calculate the efficiency of waste water treatment in bioreactor taking into account its design features; - developed a method for assessing the efficiency of a biological reactor for wastewater treatment, based on three-dimensional models of fluid dynamics, mass transfer and biological treatment, which allows quickly to calculate the efficiency of waste water treatment in bioreactor taking into account its design features; - developed a method for evaluating the efficiency of a biological reactor for wastewater treatment, based on two-dimensional models of fluid dynamics, mass transfer and biological treatment, which allows quickly to calculate the efficiency of wastewater treatment in a bioreactor with a mobile biocenosis. Improved: - method of calculating the bioreactor for wastewater treatment, based on balance models of biological wastewater treatment, which, in contrast to existing ones, takes into account changes over time flow rate and concentration of activated sludge, substrate entering the bioreactor. The practical significance of the results. The methods developed in the dissertation allow quickly to evaluate the efficiency of both classical bioreactors and reactors with additional structural elements, as well as reactors with mobile biocenosis. The time of calculation of the efficiency of the biological reactor, using the developed methods, is a few seconds, which is very important for their practical use in design work. The developed calculation methods will be useful for optimizing the operation of existing biological reactors under variable operating modes. The results of the dissertation are implemented at company Energoservice-KR, and are also used in the educational process of the Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan for students majoring in "Water Supply and Wastewater Treatment".
ENG: The dissertation is devoted to the development of methods to evaluate the efficiency of wastewater treatment in bioreactor – aeration tank. Biological wastewater treatment is widely used in all countries of the world, because it is an effective mean of eliminating organic pollutants. At the stage of designing or reconstruction of existing biological treatment facilities (bioreactors), there is a need to quickly assess the efficiency of the facilities for new operating conditions. Over time, the design of bioreactors, their modes of operation have become significantly more complicated. Very often the operating conditions of modern bioreactors differ from the "typical", when, for calculation of bioreactors, the existing engineering methods of calculation cannot be used. Engineering methods do not take into account a number of important parameters that affect the process of biological wastewater treatment in aeration tanks, for example, engineering methods do not take into account the shape of the bioreactor, the presence of mobile carriers with sludge, the presence of additional structural elements in the structure. Therefore, engineering methods do not meet, in some cases, modern requirements. Therefore, the development of modern methods of computer modeling of the multifactor process of wastewater treatment in biological reactors, in order to determine the efficiency of their work – is an important scientific task. Scientific novelty of the obtained results: For the first time: - developed a method for evaluating the efficiency of a biological reactor for wastewater treatment, based on two-dimensional models of fluid dynamics, mass transfer and biological treatment, which allows quickly to calculate the efficiency of waste water treatment in bioreactor taking into account its design features; - developed a method for assessing the efficiency of a biological reactor for wastewater treatment, based on three-dimensional models of fluid dynamics, mass transfer and biological treatment, which allows quickly to calculate the efficiency of waste water treatment in bioreactor taking into account its design features; - developed a method for evaluating the efficiency of a biological reactor for wastewater treatment, based on two-dimensional models of fluid dynamics, mass transfer and biological treatment, which allows quickly to calculate the efficiency of wastewater treatment in a bioreactor with a mobile biocenosis. Improved: - method of calculating the bioreactor for wastewater treatment, based on balance models of biological wastewater treatment, which, in contrast to existing ones, takes into account changes over time flow rate and concentration of activated sludge, substrate entering the bioreactor. The practical significance of the results. The methods developed in the dissertation allow quickly to evaluate the efficiency of both classical bioreactors and reactors with additional structural elements, as well as reactors with mobile biocenosis. The time of calculation of the efficiency of the biological reactor, using the developed methods, is a few seconds, which is very important for their practical use in design work. The developed calculation methods will be useful for optimizing the operation of existing biological reactors under variable operating modes. The results of the dissertation are implemented at company Energoservice-KR, and are also used in the educational process of the Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan for students majoring in "Water Supply and Wastewater Treatment".
Description
М. Лемеш: ORCID 0000-0002-1230-8040
Захист – 18 травня 2021р., Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Захист – 18 травня 2021р., Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Keywords
очищення води, водокористування, біологічний реактор, чисельне моделювання, модель Monod, рухомі носії біоценозу, water treatment, water use, biological reactor, numerical modeling, Monod model, moving bed biofilm reactor, КГВ
Citation
Лемеш М. В. Удосконалення методів розрахунку споруд біологічної очистки : дис. ... д-ра філософії : спец. 192. Дніпро, 2020. 143 с.