- •Х38 Очистка сточных вод: Пер. с англ./ Хенце М., Армоэс П., Ля-Кур-Янсен Й., Арван Э. — М.: Мир, 2006. — 480 с., ил.
- •ISBN 5-03-003771-3
- •Очистка сточных вод
- •Предисловие научного редактора
- •Предисловие
- •Предисловие к третьему изданию
- •Список используемых обозначений
- •Сточные воды, их объем и состав
- •1.1. Объемы сточных вод
- •1.1.1. Измерения
- •1.1.2. Статистическая обработка
- •1.1.3. Оценочные данные
- •1.1.4. Популяционный эквивалент и нагрузка, создаваемая условным жителем
- •1.1.5. Прогнозирование
- •1.2. Компоненты сточных вод
- •1.2.1. Коммунальные и городские стоки
- •1.2.2. Разброс данных
- •Характеристика сточных вод и биомассы
- •2.1.1. Осаждаемые вещества
- •2.3. Азот
- •Основные биологические процессы
- •3.1.1. Организмы
- •3.2.1. Биологический рост
- •3.2.3. Распад биомассы
- •3.2.4. Накопление запасных веществ
- •3.3.2. Коэффициент прироста ила при аэробной гетеротрофной конверсии
- •3.3.3. Макроэлементы для аэробной гетеротрофной конверсии
- •3.3.4. Кинетические аспекты аэробной гетеротрофной конверсии
- •3.4. Нитрификация
- •3.4.1. Реакции нитрификации
- •3.4.3. Кинетические аспекты нитрификации
- •3.4.4. Влияние окружающей среды на нитрификацию
- •3.5. Денитрификация
- •3.5.1. Реакции денитрификации
- •$.5.2. Коэффициент прироста ила при денитрификации
- •3.5.3. Макроэлементы, необходимые для денитрификации
- •3.5.5. Кинетика денитрификации
- •3.5.6. Влияние окружающей среды на денитрификацию
- •3.6.1. Микроорганизмы
- •3.6.3. Коэффициент прироста биомассы в процессе биологического удаления фосфора
- •3.6.4. Щелочность
- •3.6.5. Кинетика биологического удаления фосфора
- •3.6.6. Влияние окружающей среды на биологическое удаление фосфора
- •3.7.1. Реакции при анаэробном брожении2
- •3.7.2. Рост биомассы и коэффициенты ее прироста при анаэробном брожении
- •3.7.3. Макроэлементы, необходимые для анаэробного брожения
- •3.7.5. Кинетика анаэробного брожения
- •3.7.6. Образование газообразных продуктов
- •3.7.7. Влияние окружающей среды на анаэробное брожение
- •4.3.1. Системы с рециркуляцией активного ила
- •4.3.2. Системы с совмещенным аэротенком и отстойником
- •4.3.3. Системы с контактной стабилизацией ила
- •4.3.6. Проектирование на основе объемной нагрузки
- •4.3.7. Проектирование на основе нагрузки на ил или возраста ила
- •Биофильтры
- •5.4. Двухкомпонентная диффузия
- •5.6.1. Биофильтры без рециркуляции
- •5.6.2. Биофильтры с рециркуляцией
- •5.8.1. Капельные фильтры
- •5.8.2. Погружные фильтры
- •5.9.1. Проектирование капельных фильтров
- •5.9.2. Проектирование реакторов с вращающимися дисками
- •5.9.3. Проектирования фильтров других типов
- •5.9.4. Проектирование биофильтров, предназначенных для удаления растворенных органических веществ
- •5.10. Технические условия работы биофильтров
- •5.10.1. Аэрация в биофильтрах
- •5.10.2. Рост и удаление биомассы
- •5.11. Удаление взвешенных органических веществ
- •Системы очистки с нитрификацией
- •6.1.1. Обособленные системы нитрификации
- •6.1.2. Совместное удаление органического вещества и аммония
- •6.2.4. Фильтры, содержащие только нитрифицирующий ил
- •6.2.5. Двухстадийные системы нитрификации на фильтрах
- •6.3.1. Системы нитрификации с активным илом
- •6.3.2. Оптимизация работы систем нитрификации
- •6.3.3. Проектирование биофильтров для нитрификации
- •Литература
- •Системы денитрификации
- •7.1.1. Обособленные системы денитрификации
- •7.2.3. Биофильтры для денитрификации
- •7.3.2. Кислород/перемешивание
- •7.3.3. Одновременная нитрификация/денитрификация
- •7.3.4. Газообразный азот в отстойниках и на биофильтрах
- •7.3.5. Потребление кислорода
- •7.3.7. Проектирование систем денитрификации с активным илом
- •7.3.8. Проектирование на основе моделирования
- •7.3.9. Проектирование биофильтров для денитрификации
- •7.4. Редокс-зоны в биомассе
- •Литература
- •Системы биологического удаления фосфора
- •8.1. Уравнения массового баланса при биологическом удалении фосфора в системах с активным илом
- •8.2. Типы систем для биологического удаления фосфора
- •8.3.2. Проектирование реакторов для биологического удаления фосфора
- •8.3.3. Оптимизация процесса биологического удаления фосфора
- •Литература
- •Гидролиз/ферментация и анаэробная очистка сточных вод
- •9.1. Гидролиз/ферментация
- •9.2. Анаэробная обработка сточных вод
- •9.2.1. Введение
- •9.2.2. Уравнения массового баланса при анаэробной обработке
- •9.3.3. Анаэробная очистка на фильтрах
- •9.4.1. Проектирование систем со взвешенной биомассой
- •9.4.2. Проектирование анаэробных фильтров
- •9.4.3. Образование газообразных соединений в анаэробном процессе
- •9.4.4. Оптимизация анаэробной очистки
- •9.4.5. Запуск анаэробных реакторов
- •9.4.6. Нарушения в работе анаэробных реакторов
- •Литература
- •Небиологические системы для удаления фосфора из сточных вод
- •10.1. Уравнения массового баланса для процессов удаления фосфора
- •10.2.1. Осаждение
- •10.2.2. Коагуляция
- •10.2.3. Флокуляция
- •10.2.4. Связывание фосфора в почве
- •10.3. Небиологические системы удаления фосфора
- •10.3.1. Осаждающие вещества
- •10.4. Проектирование установок для удаления фосфора
- •10.4.1. Химическое осаждение
- •10.4.2. Связывание фосфора в почве
- •10.5. Работа установок для удаления фосфора
- •Литература
- •Особенности моделей, их калибровка и применение
- •11.1. Прагматизм и теоретические модели
- •11.1.1. Инженерное мастерство
- •11.1.2. Научно обоснованный детерминистский подход
- •11.1.3. Структура моделей, переменные, параметры и движущие силы
- •11.2. Применение моделей
- •11.2.1. Инструмент планирования
- •11.2.2. Анализ процессов на действующих станциях
- •11.2.3. Проектирование новых станций
- •11.2.4. Контроль работы станций в реальном времени
- •11.2.5. Модели как инструменты исследования
- •11.2.6. Уровень агрегации
- •11.3. Калибровка модели и оценка параметров
- •11.3.1. Структура модели
- •11.3.2. Калибровка, верификация и оценка параметров
- •11.4. Проектирование станций очистки воды
- •11.4.1. Идентификация проблемы
- •11.5. Моделирование систем с биопленкой
- •11.6.3. Интерпретация результатов
- •11.7. Контроль в реальном времени
- •Предметный указатель
- •Оглавление
Хенце М. •Армоэс П.
Ля-Кур-Янсен Й. •Арван Э.
Очистка сточных вод
Биологические и химические процессы
Перевод с английского канд. хим. наук Т. П. Мосоловой
под редакцией д-ра хим. наук С. В. Калюжного
Москва «Мир» 2006
Mogens Henze •Poul Harremc^s
Jes la Cour Jansen •Eric Arvin
S P IL D E V A N D SR E N SN IN G
BIOLOGISK OG KEMISK
(W ASTEW ATER T R E A T M E N T .
Biological and Chemical Processes)
Polyteknisk Forlag
УДК 628.543+315.2 ББК 38.761.2+241
Х38
Хенце М .
Х38 Очистка сточных вод: Пер. с англ./ Хенце М., Армоэс П., Ля-Кур-Янсен Й., Арван Э. — М.: Мир, 2006. — 480 с., ил.
ISBN 5-03-003771-3
Вучебномиздании, написанномученымиизДании, обобщены современ ные биохимические представления о процессах очистки сточных вод (удале ниеорганическихзагрязнений, соединенийазотаифосфораит.д.). Подробно рассмотрены теоретические основы происходящих процессов и возможные инженерно-технологические решения. Существенное внимание уделено математическому моделированию какинструменту при проектировании сов ременных очистныхсооружений.
Для студентов и аспирантов инженерно-строительных, химических, био технологическихиэкологически ориентированныхвузов, атакжеспециалис тов по проектированиюи эксплуатации очистныхсооружений.
УДК 528.543+315.2 ББК 38.761.2+241
Учебное издание
Могенс Хенце, ПольАрмоэс, Йес Ля-Кур-Янсен, ЭрикАрван
Очистка сточных вод
Зав. редакции канд. хим. наук Т. И. Почкаева. Ведущий редактор Р. И. Краснова. Художник М. М. Иванов
Оригинал-макет подготовлен О. Г. Лапков пакете IAT£X2E
Подписано к печати 10.04.2006 г. Формат 60x84Vi6.
Бумага офсетная. Печать офсетная. Уел. печ. л. 27,9. Уч.-изд. л. 26.90. Изд. № 3/10164. Тираж 1500 экз. Заказ 4726.
Издательство «Мир» Министерства культуры и массовых коммуникаций РФ
107996, ГСП-6, Москва, 1-й Рижский пер., 2. Диапозитивы подготовлены в издательстве «Мир».
Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленных диапозитивов в ГУП «Брянское областное полиграфическое объединение»
241019, г. Брянск, пр-т Ст. Димитрова, 40
|
Редакциялитературы похимии |
|
© 1992 by Mogens Henze, Poul |
|
Harrenures, Jes la Cour Jansen, |
|
Eric Arvin and Polyteknisk Forlag. |
ISBN 5-03-003771-3 |
© перевод, оформление «Мир», 2006 |
Предисловие научного редактора
Вода является основой жизни на Земле. Однако интенсивное воздействие человека на природу привело к такому загрязнению водных ресурсов планеты, что историческая «Конференция ООН по окружающей среде и развитию» (Рио-де-Жанейро, 1992 г.) назвала эту проблему глобальной и требующей безотлагательного решения на пути «устойчивого развития» мирового сообщества.
Следует отметить, что в нашей стране во времена СССР очистке сточных вод уделялось значительно большее внимание, чем сейчас,
а научно-методическая литература по данной тематике издавалась
вдостаточном объеме. Особенно плодотворны были 1970-80-е годы (см., например, Евилевич М. А., Брагинский Л. Н. Оптими зация биохимической очистки сточных вод. — Л: Стройиздат, 1979; Яковлев С. В., Карюхина Т. А. Биохимические процессы в очистке сточных вод. — М: Стройиздат, 1980; Яковлев С. В., Скирдов И. В., Швецов В. Н. Биологическая очистка производственных сточных вод. — М: Стройиздат, 1985; Евилевич А. 3., Евилевич М. А. Ути лизация осадков сточных вод.— Л: Стройиздат, 1988 и др.). С распадом СССР и резким ухудшением экономического положения издание такого рода литературы на русском языке практически прекратилось на всем постсоветском пространстве, что не могло не сказаться как на квалификации специалистов, работающих в этой важнейшей отрасли народного хозяйства, так и на уровне самой отрасли. Между тем за последние 20 лет мировая наука и технология очистки сточных вод сделали гигантский шаг вперед. Волею судеб оказавшись вовлеченным в международную научнотехническую кооперацию в этой сфере, а также в работу руководя щих органов «Международной водной ассоциации» (International Water Association, IWA), я посчитал своим долгом организовать перевод на русский язык данной книги, суммирующей все послед-
ние достижения в области обработки сточных вод. В связи с этим хочу выразить искреннюю признательность издательству «Мир» и лично заведующей редакции литературы по химии Почкаевой Т. И. за проявленное понимание и конструктивное сотрудничество в этом вопросе.
Несколько слов о самой книге. В предисловии к монографии ее авторы, общепризнанные мировые авторитеты в этой области, отмечают, что они не ставили целью дать подробный свод жестких норм и правил проектирования и строительства современных систем сточных вод. Основная направленность книги в другом — в последовательном обобщении фундаментальных и практических знаний, лежащих в основе применяемых и разрабатываемых на перспективу технологий очистки сточных вод, а также в фор мировании нового, более экологичного и ресурсосберегающего технологического мировоззрения при решении этой проблемы. Так как основные процессы очистки зиждятся на фундаменте биотехнологических методов, то в книге существенное внимание уделено описанию базовых биологических процессов (гл. 3), а также кинетики роста и метаболизма микроорганизмов (гл. 3-9) — основ ных «рабочих лошадок» в процессах минерализации органических загрязнений и перевода неорганических загрязнений в безопасные формы. В этой связи я предвижу определенные трудности при усвоении предлагаемого здесь материала читателями с традици онной технологической подготовкой, прекрасно разбирающимися, например, в том, как и из каких материалов построить очистное со оружение, как и каким оборудованием организовать материальные потоки и т. д., но имеющими весьма поверхностную подготовку в области микробиологии и химической инженерии. Между тем даже простое понимание механизмов, лежащих в основе современных биотехнологий очистки сточных вод (например, удаления азота и фосфора), требует более гармоничного образования по специально сти, предполагающего, помимо знания названных выше дисциплин, также и хорошую математическую подготовку.
Данная книга является прекрасной иллюстрацией этого тезиса, так как содержит достаточно много математических формул, обобщающих результаты экспериментальных наблюдений, а это, в свою очередь, подчеркивает, что современная технология очистки воды достигла высокого уровня.
Об этом же свидетельствует и тот факт, что за период активной жизни всего лишь одного поколения инженеров подход к проекти рованию очистных сооружений изменился от сугубо эмпирического
до научно обоснованного. Идеологии и философии этого современ ного подхода, основанного на математическом моделировании, и посвящена весьма интересная последняя глава этой книги.
Однако нельзя не отметить суховатый стиль изложения и несколько поверхностное (в некоторых местах) описание анаэроб ных процессов очистки сточных вод, интенсивно внедряемых в настоящее время на практике.
Монография предназначена для исследователей и практиков, работающих в области очистки сточных вод, экологии и биотех нологии. Она будет интересна технологам и инженерам, поскольку описывает новые и часто неожиданные технические находки и ре шения, а также проектировщикам, так как дает ряд универсальных приемов, которые могут быть применены для описания условий, не входящих в узкий интервал опытных данных. Книга, без сомнения, окажет очень важную помощь преподавателям строительных и экологических вузов и поможет им ввести своих студентов в мир действительно современных технологий. Студенты и молодые спе циалисты просто обязаны тщательно изучить предлагаемый здесь материал, чтобы соответствовать требованиям, предъявляемым к ним со стороны фирм-работодателей.
Хотелось бы надеяться, что она будет способствовать подъему российской науки и технологии в области обработки сточных вод и привлечению молодежи.
Член Стратегического совета IWA, доктор химических наук
С. В. Калюжный