Аналіз і розрахунок процесу нітрифікації при очистці стічних вод
На підставі існуючих уявлень і виконаного аналізу запропонована математична модель процесу вилучення азоту із стічних вод шляхом розгляду процесу нітрифікації. Побудовані основні залежності концентрації амонійного азоту від віку мулу, температури та концентрації розчиненого кисню. Враховано і оцінен...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Екологічна безпека та природокористування |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19418 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Аналіз і розрахунок процесу нітрифікації при очистці стічних вод / I.B. Садовська // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2010. — Вип. 6. — С. 129-139. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860088569230524416 |
|---|---|
| author | Садовська, I.B. |
| author_facet | Садовська, I.B. |
| citation_txt | Аналіз і розрахунок процесу нітрифікації при очистці стічних вод / I.B. Садовська // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2010. — Вип. 6. — С. 129-139. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Екологічна безпека та природокористування |
| description | На підставі існуючих уявлень і виконаного аналізу запропонована математична модель процесу вилучення азоту із стічних вод шляхом розгляду процесу нітрифікації. Побудовані основні залежності концентрації амонійного азоту від віку мулу, температури та концентрації розчиненого кисню. Враховано і оцінено інгібуючий вплив різних факторів, а також вплив температури на даний процес. Розроблена методика розрахунку нітрифікації для реакторів-змішувачів.
На основе существующих представлений и выполненного анализа предложена математическая модель удаления азота из сточных вод путем рассмотрения процесса нитрификации. Построены основные зависимости концентрации аммонийного азота от возраста ила, температуры и концентрации растворенного кислорода. Учтено и оценено ингибирующее влияние различных факторов, а также влияние температуры на данный процесс. Разработана методика расчета нитрификации для реактора-смесителя.
On the basic of conception and results of available analysis was proposed a mathematical model of nitrogen removal from sewage by considering nitrification processes. There was build main dependencies of concentration of ammonium nitrogen from age of sludge, temperature and concentration of dissolved oxygen. An inhibition effect of various factors and also temperature of this process is evaluated and taken into account. A calculation technique for nitrification is worked out as applied to reactor-mixers.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:21:46Z |
| format | Article |
| fulltext |
129
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
ÓÄÊ 532.546
ÀÍÀËIÇ I ÐÎÇÐÀÕÓÍÎÊ ÏÐÎÖÅÑÓ ÍIÒÐÈÔIÊÀÖI¯
ÏÐÈ Î×ÈÑÒÖI ÑÒI×ÍÈÕ ÂÎÄ
I.Â. Ñàäîâñüêà, ìàã³ñòð
(Êè¿âñüêèé íàö³îíàëüíèé óí³âåðñèòåò
áóä³âíèöòâà ³ àðõ³òåêòóðè)
Íà ï³äñòàâ³ ³ñíóþ÷èõ óÿâëåíü ³ âèêîíàíîãî àíàë³çó çàïðîïîíîâàíà
ìàòåìàòè÷íà ìîäåëü ïðîöåñó âèëó÷åííÿ àçîòó ³ç ñò³÷íèõ âîä øëÿõîì
ðîçãëÿäó ïðîöåñó í³òðèô³êàö³¿. Ïîáóäîâàí³ îñíîâí³ çàëåæíîñò³ êîíöåí-
òðàö³¿ àìîí³éíîãî àçîòó â³ä â³êó ìóëó, òåìïåðàòóðè òà êîíöåíòðàö³¿
ðîç÷èíåíîãî êèñíþ. Âðàõîâàíî ³ îö³íåíî ³íã³áóþ÷èé âïëèâ ð³çíèõ ôàê-
òîð³â, à òàêîæ âïëèâ òåìïåðàòóðè íà äàíèé ïðîöåñ. Ðîçðîáëåíà
ìåòîäèêà ðîçðàõóíêó í³òðèô³êàö³¿ äëÿ ðåàêòîð³â-çì³øóâà÷³â.
Íà îñíîâå ñóùåñòâóþùèõ ïðåäñòàâëåíèé è âûïîëíåííîãî àíàëèçà
ïðåäëîæåíà ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü óäàëåíèÿ àçîòà èç ñòî÷íûõ âîä
ïóòåì ðàññìîòðåíèÿ ïðîöåññà íèòðèôèêàöèè. Ïîñòðîåíû îñíîâíûå
çàâèñèìîñòè êîíöåíòðàöèè àììîíèéíîãî àçîòà îò âîçðàñòà èëà,
òåìïåðàòóðû è êîíöåíòðàöèè ðàñòâîðåííîãî êèñëîðîäà. Ó÷òåíî è
îöåíåíî èíãèáèðóþùåå âëèÿíèå ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ, à òàêæå âëèÿ-
íèå òåìïåðàòóðû íà äàííûé ïðîöåññ. Ðàçðàáîòàíà ìåòîäèêà ðàñ÷å-
òà íèòðèôèêàöèè äëÿ ðåàêòîðà-ñìåñèòåëÿ.
On the basic of conception and results of available analysis was proposed
a mathematical model of nitrogen removal from sewage by considering
nitrification processes. There was build main dependencies of concentration
of ammonium nitrogen from age of sludge, temperature and concentration
of dissolved oxygen. An inhibition effect of various factors and also temperature
of this process is evaluated and taken into account. A calculation technique
for nitrification is worked out as applied to reactor-mixers.
1. Âñòóï
Çàïîá³ãàííÿ àíòðîïîãåííîãî åâòðîôóâàííÿ âîäîéì, îáóìîâëåíî-
ãî, â ïåðøå ÷åðãó, íàäõîäæåííÿì â íèõ á³îãåííèõ åëåìåíò³â àçîòó
³ ôîñôîðó, ó íàø ÷àñ º íàäçâè÷àéíî àêòóàëüíîþ ïðîáëåìîþ.
Íàéá³ëüøèé ïðàêòè÷íèé ³íòåðåñ ïðåäñòàâëÿº á³îëîã³÷íèé ìåòîä
âèëó÷åííÿ á³îãåííèõ åëåìåíò³â â ïðîöåñ³ í³òðè-äåí³òðèô³êàö³¿ [1,
I.Â. Ñàäîâñüêà, 2010
130
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
2, 3, 4]. ³í íå ïîòðåáóº äîðîãèõ ð³äê³ñíèõ ðåàãåíò³â, íå ïðèçâî-
äèòü äî ï³äâèùåííÿ ñîëåâì³ñòó ñòîê³â, à îá�ºì îñàäó ïðè öüîìó
ìàéæå íå çá³ëüøóºòüñÿ.
Á³îëîã³÷í³ ìåòîäè î÷èñòêè âîäè çàñíîâàí³, ÿê â³äîìî, íà çäàò-
íîñò³ ì³êðîîðãàí³çì³â â ïðîöåñ³ ìåòàáîë³çìó òðàíñôîðìóâàòè ³
óòèë³çóâàòè çàáðóäíåííÿ îðãàí³÷íèìè ðå÷îâèíàìè, ñïîëóêàìè
àçîòó ³ ôîñôîðó. Ïðè öüîìó ïðîöåñ á³îëîã³÷íî¿ î÷èñòêè ïîâ�ÿçà-
íèé ç æèòòºä³ÿëüí³ñòþ ì³êðîáíî¿ ïîïóëÿö³¿, ¿õí³ì âèäîâèì ñêëà-
äîì, ðîñòîì é àêòèâí³ñòþ ³ â ö³ëîìó çàëåæèòü â³ä óìîâ õàð÷óâàí-
íÿ, àåðàö³¿ ñåðåäîâèùà, òåìïåðàòóðè, ðÍ òà ³í. Ôîðìóâàííÿ ³
õàðàêòåð çì³íè ñêëàäó á³îöåíîçó àêòèâíîãî ìóëó â ïðîöåñ³
î÷èñòêè îïèñàí³ íà îñíîâ³ ñòåõ³îìåòðè÷íèõ áàëàíñîâèõ ð³âíÿíü
ñêëàäíèõ ³ âçàºìîïîâ�ÿçàíèõ åòàï³â âçàºìî䳿 îðãàí³÷íîãî ñóá-
ñòðàòó ç ì³êðîîðãàí³çìàìè (îêèñíåííÿ, ñèíòåç, ë³çèñ ³ ò. ³í.) ³
ïðèâåäåí³ â ñïåö³àëüí³é ë³òåðàòóð³ [3�8]. Ìåòîä á³îëîã³÷íî¿ î÷è-
ñòêè çà îö³íêîþ â³ò÷èçíÿíèõ òà çàðóá³æíèõ ñïåö³àë³ñò³â º íàéá³ëüø
åôåêòèâíèì, åêîëîã³÷íèì ³ åêîíîì³÷íèì [4, 7, 9]. Á³îëîã³÷íà î÷è-
ñòêà â³ä ñïîëóê àçîòó, ÿê â³äîìî, ïðîõîäèòü ïîñë³äîâíèì ïðîâå-
äåííÿì ÿê³ñíî â³äì³ííèõ ïðîöåñ³â í³òðèô³êàö³¿ ³ äåí³òðèô³êàö³¿.
ͳòðèô³êàö³þ ïðèéíÿòî ðîçãëÿäàòè ÿê äâîñòàä³éíèé ïðîöåñ,
çä³éñíþâàíèé ãðóïàìè áàêòåð³é-õåìîàâòîòðîô³â Nitrosomonas òà
Nitrobacter.  àêòèâíîìó ìóë³ ¿õ ê³ëüê³ñòü êîëèâàºòüñÿ â ìåæàõ äî
10% çàãàëüíî¿ á³îìàñè [3, 4, 5]. Áàêòå𳿠ãðóïè Nitrosomonas
çä³éñíþþòü îêèñíåííÿ àìîí³þ â í³òðèò, âèêîðèñòîâóþ÷è ìîëå-
êóëÿðíèé êèñåíü. Áàêòå𳿠ãðóïè Nitrobacter äàë³ îêèñëþþòü í³òðèò
â í³òðàò, âèêîðèñòîâóþ÷è êèñåíü, îòðèìàíèé ³ç ìîëåêóëè âîäè.
Ïðîöåñ âö³ëîìó ìîæíà âèðàçèòè òàêèì ÷èíîì [3, 4]:
3232275
324
980 041 0210
981 831
COHNO,OH,NOHC,
HCO,O,NH
+++→
→++
−
−+
(1)
Ç öüîãî ð³âíÿííÿ âèïëèâຠ³íôîðìàö³ÿ, âàæëèâà äëÿ ïðîåêòó-
âàííÿ í³òðèô³êóþ÷è î÷èñíèõ ñïîðóä:
1) êë³òèííèé ïðèð³ñò í³òðèô³êàòîð³â äóæå íèçüêèé ó ïîð³âíÿíí³
ç ïðèðîñòîì ãåòåðîòðîô³â. Íà êîæåí ìîëü îêèñíåíîãî àìîí³éíîãî
àçîòó âèðîáëÿºòüñÿ 0,0021 ìîëü í³òðèô³êàòîð³â. Êë³òèííèé ïðèð³ñò
ñêëàäຠ0,17 ìã/ìã N.
131
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
2) ³ñíóº âåëèêà ïîòðåáà â êèñí³: 1,83 ìîëü O2 íà êîæåí ìîëü
àìîí³þ, ÿêèé âèëó÷àºòüñÿ. Òîáòî, 1 ã àìîí³éíîãî àçîòó ïîòðåáóº
4,2 ã êèñíþ äëÿ ñâîãî âèëó÷åííÿ ³ç çàáðóäíåíî¿ âîäè.
3) îêèñíåííÿ àìîí³þ ³ âèëó÷åííÿ á³êàðáîíàòó ñóïðîâîäæóºòüñÿ
çíèæåííÿì ëóæíîñò³. Êîæåí ìîëü îêèñíåíîãî àìîí³éíîãî àçîòó
çí³ìຠ1,98 ìîëü á³êàðáîíàòó. ³äïîâ³äíî, 8,6 ã ëóæíîñò³ âèêîðè-
ñòîâóþòüñÿ äëÿ îêèñíåííÿ êîæíîãî ãðàìó àìîí³éíîãî àçîòó. ßêùî
ñò³÷í³ âîäè íå ìîæóòü çàáåçïå÷èòè íåîáõ³äíó ëóæí³ñòü, òî òîä³
â³äáóâàºòüñÿ çíèæåííÿ ðÍ ñåðåäîâèùà.
Íàâåäåíå â ë³òåðàòóð³ âåëèêå ð³çíîìàí³òòÿ çàïðîïîíîâàíèõ
ìîäåëåé ³ ìåòîä³â, â îñíîâíîìó, îïèñóþòü ïðîöåñè î÷èñòêè ³
íåäîñòàòíüî âðàõîâóþòü êîíñòðóêòèâí³ îñîáëèâîñò³ ðåàêòîð³â ³
ïàðàìåòðè ¿õ ðîáîòè. Òîìó íèæ÷å íà îñíîâ³ àíàë³çó ö³º¿ ³íôîð-
ìàö³¿ áóäå íàâåäåíà çàïðîïîíîâàíà íàìè ìîäåëü âèëó÷åííÿ
àçîòó ³ ìåòîä ðîçðàõóíêó ïðîöåñó í³òðèô³êàö³¿.
2. Ïîáóäîâà ìàòåìàòè÷íî¿ ìîäåë³ ïðîöåñó í³òðèô³êàö³¿
äëÿ ðåàêòîðà-çì³øóâà÷à
Âèêîíàíèé àíàë³ç ïîêàçàâ, ùî â çàãàëüíîìó âèïàäêó ïðîöåñ
í³òðèô³êàö³¿ çàëåæèòü, â îñíîâíîìó, â³ä íàñòóïíèõ ôàêòîð³â:
ïî÷àòêîâî¿ ³ ê³íöåâî¿ âåëè÷èíè ÁÏÊ, ïî÷àòêîâî¿ êîíöåíòðàö³¿
îðãàí³÷íîãî ³ àìîí³éíîãî àçîòó, íàÿâíîñò³ òîêñè÷íèõ ðå÷îâèí
äëÿ í³òðèô³êàòîð³â, êîíöåíòðàö³¿ á³êàðáîíàò ³îíà, âåëè÷èíè pH ³
Eh, òåìïåðàòóðè ñåðåäîâèùà, ëóæíîñò³ âîäè, êîíöåíòðàö³¿ ðîç-
÷èíåíîãî êèñíþ, øâèäêîñò³ ðîñòó í³òðèô³êóþ÷è ì³êðîîðãàí³çì³â,
¿õ ñï³ââ³äíîøåííÿ ç ³íøèìè ì³êðîîðãàí³çìàìè, â³êó àêòèâíîãî
ìóëó. Çàçíà÷åí³ ôàêòîðè âðàõîâàí³ ïðè ïîáóäîâ³ ìàòåìàòè÷íî¿
ìîäåë³ ³ ìåòîä³â ðîçðàõóíêó ïðîöåñ³â í³òðèô³êàö³¿.
Âðàõîâóþ÷è çàçíà÷åíå, ïðîöåñ í³òðèô³êàö³¿ äëÿ ðåàêòîð³â,
ùî ïðàöþþòü çà ñõåìîþ çì³øóâà÷³â, ìîæå áóòè îïèñàíèé ìàòå-
ìàòè÷íîþ ìîäåëëþ, ÿêà ñêëàäàºòüñÿ ³ç ñèñòåìè ð³âíÿíü:
1) íåñòàö³îíàðíå ð³âíÿííÿ ìàòåð³àëüíîãî áàëàíñó ìàñè ðå-
÷îâèíè â ðåàêòîð³:
( )
i
i
oi i N
dN
V Q N N R V
dt
= − − ; (2)
2) íåñòàö³îíàðíå ð³âíÿííÿ ìàòåð³àëüíîãî áàëàíñó äëÿ ì³êðîáíî¿
á³îìàñè:
132
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
( )i
i i i
N
oi N i N i N
dX
V Q X X VY R Vb X
dt
= − + − . (3)
Äëÿ ñòàö³îíàðíèõ óìîâ 0iNi
dXdN
dt dt
= =
ìîæíà çàïèñàòè:
( )
ii oi i oi i i N aX X Y N N b X T− = − − , (4)
äå a
V
T
Q
= .
Êîíöåíòðàö³¿ iX òà iN â³äïîâ³äàþòü êîíöåíòðàö³ÿì ó ñòàö³-
îíàðíîìó ñòàí³.
Ïèòîìà øâèäê³ñòü ðåàêö³¿ ïðîöåñó í³òðèô³êàö³¿ ó çàãàëüíîìó
âèïàäêó ìຠâèãëÿä:
1max
i i
i N
i
N N o
i N i c
N C
R X K
Y K N K C
µ
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
+ + , (5)
äå oK � óçàãàëüíåíèé êîåô³ö³ºíò, ÿêèé âðàõîâóº ãàëüìóâàííÿ
ïðîöåñó ð³çíèìè ôàêòîðàìè.
Äëÿ ñïðîùåííÿ ð³âíÿíü (4), (5), çã³äíî ç ³ñíóþ÷èìè óÿâëåííÿìè,
ó ñèñòåìàõ á³îëîã³÷íî¿ î÷èñòêè, ÿê³ çä³éñíþþòü ïðîöåñè í³òðèô³-
êàö³¿ ³ îêèñíåííÿ îðãàí³÷íèõ ðå÷îâèí îá�ºäíàíîþ á³îìàñîþ, ðîç-
ãëÿäàºòüñÿ ð³âíîâàæíèé (òóðáîñòàòè÷íèé) ðåæèì. Ó öüîìó âè-
ïàäêó êîíöåíòðàö³ÿ îêðåìèõ âèä³â ì³êðîîðãàí³çì³â ó çàãàëüí³é
á³îìàñ³ àêòèâíîãî ìóëó ïðîïîðö³éíà ïðèðîñòó öüîãî âèäó, òîáòî
ÿêùî îáìåæèòèñÿ I ñòà䳺þ í³òðèô³êàö³¿, ìîæíà çàïèñàòè:
1 1 101 1 1 1( )N N N aX X N N Y b X T
X X X
∆ − −
= =
∆ ∆
,
äå
1NX∆ ³ X∆ � â³äïîâ³äíî ïðèð³ñò ìàñè áàêòåð³é Nitrosomonas
³ çàãàëüíî¿ á³îìàñè ìóëó ïî ñóõ³é ðå÷îâèí³ íà îäèíèöþ îá�ºì ð³äèíè,
ùî î÷èùóºòüñÿ; X � êîíöåíòðàö³ÿ àêòèâíîãî ìóëó; 01N , 1N �
êîíöåíòðàö³ÿ àçîòó ó âèõ³äí³é ³ î÷èùåí³é âîä³;
/aT V Q= � ñåðåäí³é ÷àñ ïåðåáóâàííÿ ñò³÷íî¿ ð³äèè íà ñòà䳿
àåðîáíî¿ î÷èñòêè.
133
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
Ïðèð³ñò àêòèâíîãî ìóëó ñêëàäå:
0( )c aX Y L L bXT∆ = − −
Ðîçãëÿäàþ÷è ñòàö³îíàðí³ óìîâè ïðîò³êàííÿ ïðîöåñó, ï³ñëÿ
äåÿêèõ ïåðåòâîðåíü îòðèìóºìî:
1
1
1
0 1
1
1
N
m
N C
N C
K b
K N K C
µ
θ
= −
+ + ,
äå
aT X
X
θ =
∆ � â³ê àêòèâíîãî ìóëó (÷àñ ïåðåáóâàííÿ â ñèñòåì³).
3. Ðîçðàõóíîê ïàðàìåòð³â í³òðèô³êàö³¿
Íà ï³äñòàâ³ àíàë³çó íàâåäåíî¿ âèùå ìîäåë³ í³òðèô³êàö³¿ äëÿ
ïîäàëüøî¿ ðåàë³çàö³¿ îêèñíåííÿ àìîí³éíîãî àçîòó äî í³òðèò³â
çàïðîïîíîâàíà íàñòóïíà ñòàö³îíàðíà ìîäåëü, ÿêà îïèñóº çì³íó
êîíöåíòðàö³é àìîí³éíîãî àçîòó ³ êèñíþ â ðåàêòîð³:
1
1
1
1
1
0;
N
m o
N C
N C
K b
K N K C
µ
θ
− ⋅ + =
+ +
(9)
( )
1* 1
1
( ) 0
N
o c o
N C
N C
C C T K a C C N N F
K N K C
β
− + − + − ⋅ =
+ +
; (10)
1
1
1 1
1
( )
1
o
N
Y N N
X
T b
θ
−
=
+
; (11)
1
1 * 1
1
( )
1
mF a a Y
b T
µ
θ
= −
+
(12)
Äëÿ ðîçâ�ÿçàííÿ ñèñòåìè ð³âíÿíü ïðèâåäåìî ¿õ äî áåçðîçì³ð-
íîãî ðîçì³ðó:
134
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
1
11 1
N C
b
N C
⋅ =
+ + ,
( ) ( ) ( )
1
1
1 0 2 * 1
11 1o
N C
K C C K C C N N
N C
− + − = − − ⋅
+ + ,
äå
NC
C
C
K
= ,
1
1
1
N
N
N
K
= ,
1
o
o
N
N
N
K
= ,
0
0
NC
C
C
K
= ,
*
*
NC
C
C
K
β= ,
1 0
1 1
m
b b
Kµ θ
= + ,
1
1
NC
N
K
K
TFK
= ,
1
2
NC C
N
K aK
K
FK
= .
Ó ðåçóëüòàò³ ðîçâ�ÿçàííÿ ñèñòåìè ð³âíÿíü îòðèìàºìî:
2
1 1 1 2N A A A= ± − ,
1
1 1
b bN
C
N b bN
+=
− − ,
( )
1 0 2 *1 2
1 22 1
oK C K C bNb K K
A
bb
+ −− −= −
− ,
1 2 1 0 2 *
2 1
oK K K C K C bN
A
b
− + + −=
−
.
Íà îñíîâ³ ðåêîìåíäîâàíèõ ðîçðàõóíêîâèõ çàëåæíîñòåé íà ðèñ. 1
äëÿ ð³çíèõ çíà÷åíü θ ïîêàçàíà äèíàì³êà çì³íè êîíöåíòðàö³¿ N1 â
ñò³÷íèõ âîäàõ, ùî î÷èùóþòüñÿ â çàëåæíîñò³ â³ä êîíöåíòðàö³¿
êèñíþ Ñ ïðè µm=0,5 äîá.-1,
1
0,5NK = ìã/ë, 1
NCK = ìã/ë, 0 0,9K = ìã/ë.
ßê âèäíî ³ç ðèñ. 1, ïðè êîíöåíòðàö³¿ ðîç÷èíåíîãî êèñíþ âèùå
3�4 ìã/ë ïðîöåñ í³òðèô³êàö³¿ íå ë³ì³òóºòüñÿ êèñíåì. Òàêèì ÷èíîì
äëÿ çàáåçïå÷åííÿ ïðîöåñó í³òðèô³êàö³¿ â àåðîòåíêó êîíöåíòðàö³ÿ
135
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
ðîç÷èíåíîãî êèñíþ ïîâèííà áóòè íå ìåíøîþ í³æ 3�4 ìã/ë. Çà
òàêèõ óìîâ, âèõîäÿ÷è ç öüîãî, ïðè êîíöåíòðàö³¿ êèñíþ Ñ>3 ìîæíà
ââàæàòè, ùî ïðîöåñ í³òðèô³êàö³¿ íå ë³ì³òóºòüñÿ ³ ð³âíÿííÿ (15)
ìîæíà çàïèñàòè ó âèãëÿä³:
1
1 1
NK
N
θ
θ
=
−
1
1
1 1
m o
b
K
θ
µ θ
= + (10)
Íà ðèñ. 2 íà îñíîâ³ ôîðìóëè (19) ïîáóäîâàíèé ãðàô³ê çàëåæ-
íîñò³ ( )1
1
1N
N
N f
K
θ= = .
Âèõîäÿ÷è ç öüîãî ãðàô³êó, êîíöåíòðàö³ÿ àìîí³éíîãî àçîòó â
î÷èùåí³é âîä³ â ñòàö³îíàðíèõ óìîâàõ ïðè ³íøèõ ñòàëèõ ïîêàçíè-
êàõ, çàëåæèòü â³ä â³êó ìóëó ³ íå çàëåæèòü â³ä ïî÷àòêîâî¿ êîíöåí-
òðàö³¿ àçîòó â ñò³÷íèõ âîäàõ. Ïðè âèõîä³ ñèñòåìè ³ç ñòàö³îíàðíîãî
Ðèñ. 1. Äèíàì³êà çì³íè êîíöåíòðàö³¿ N â ñò³÷íèõ âîäàõ, ùî î÷èùóþòü-
ñÿ, ïðè ð³çíèõ çíà÷åííÿõ â³êó ìóëó è â çàëåæíîñò³ â³ä êîíöåíòðàö³¿
êèñíþ Ñ ïðè ìm=0,5 äîá.-1
136
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
ñòàíó öÿ ñèòóàö³ÿ áóäå çì³íþâàòèñÿ.  òàêîìó âèïàäêó ðîçðàõóíêè
ïîòð³áíî ïðîâåñòè ïî íåñòàö³îíàðí³é ìîäåë³.  òàêîìó âèïàäêó
çàïðîïîíîâàí³ çàëåæíîñò³ äàþòü ðåçóëüòàòè, áëèçüê³ äî äîñë³äíèõ,
ÿêùî â ðîçðàõóíêàõ ïðèéìàòè â ìåæàõ ðåêîìåíäîâàíèõ âåðõí³
çíà÷åííÿ âèõ³äíèõ ïàðàìåòð³â.
Ðîçðàõóíîê ïàðàìåòð³â í³òðèô³êàö³¿ çä³éñíþºòüñÿ ç íàâåäåíèìè
âèùå ðåêîìåíäàö³ÿìè ³ çàêëþ÷àºòüñÿ ó âèçíà÷åíí³ êîíöåíòðàö³¿
àìîí³éíîãî àçîòó 1N íà âèõîä³ ç ðåàêòîðà ÷è ÷àñó í³òðèô³êàö³¿
ïðè â³äîìîìó â³êó ìóëó ³ ³íøèõ ðîçðàõóíêîâèõ ïàðàìåòðàõ. Õî÷
äàí³ çàëåæíîñò³ íàâåäåí³ äëÿ ðîçðàõóíêó îêèñíåííÿ àìîí³éíîãî
àçîòó äî í³òðèò³â, âîíè ìîæóòü áóòè âèêîðèñòàí³ ³ äëÿ ðîçðàõóíêó
öüîãî îêèñíåííÿ äî í³òðàò³â øëÿõîì çàì³íè âèõ³äíèõ ïàðàìåòð³â
íà ïàðàìåòðè, â³äïîâ³äí³ ö³é ñòà䳿 í³òðèô³êàö³¿. Íàâåäåí³ çàëåæ-
íîñò³ äîçâîëÿþòü òàêîæ ê³ëüê³ñíî îö³íèòè âïëèâ íåäîñòàòêó êèñíþ
íà ê³íöåâ³ ðåçóëüòàòè í³òðèô³êàö³¿. Äëÿ ïðîâåäåííÿ ðîçðàõóíê³â ³
ðåàë³çàö³¿ çàïðîïîíîâàíèõ ìîäåëåé í³òðèô³êàö³¿ íåîáõ³äíî ìàòè
÷èñëîâ³ çíà÷åííÿ êîåô³ö³ºíò³â ³ îêðåìèõ ïàðàìåòð³â, ÿê³ âõîäÿòü
ó ðîçðàõóíêîâ³ ôîðìóëè ³ ð³âíÿííÿ. Ïðîâåäåíèé àíàë³ç ë³òåðàòóð-
íèõ äæåðåë ïîêàçàâ, ùî ïðè î÷èñòö³ ïåðåâàæíî ì³ñüêèõ (ãîñïî-
äàðñüêî-ïîáóòîâèõ) ñò³÷íèõ âîä â³ä àìîí³éíîãî àçîòó ïîòð³áíî
ïðèéìàòè:
Ðèñ. 2. Äèíàì³êà çì³íè ïðèâåäåíî¿ êîíöåíòðàö³¿ 1N â ñò³÷íèõ âîäàõ,
ùî î÷èùóþòüñÿ â³ä ïðèâåäåíîãî â³êó àêòèâíîãî ìóëó.
137
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
1
0,4...0,75mµ = ãîä-1,
1
0,5...1,5NK = ìã/ë, 0,7...1,0
NCK = ìã/ë,
1 0,15...0,30Y = ã/ã, 1 0,05b = ãîä-1, 1 3, 430a = ãÎ2/ãNO2 ïðè îêèñ-
íåíí³ àìîí³éíîãî àçîòó 4N NH +− äî í³òðèò³â ³ 1 4,57a = ãÎ2/ãNO2
� ïðè îêèñíåíí³ 4N NH +− äî í³òðàò³â, * 1,42a = ãÎ2/ãXT1.
4. Âïëèâ ð³çíèõ ôàêòîð³â íà ïðîöåñ í³òðèô³êàö³¿
Iíã³áóâàííÿ ³ ë³ì³òóâàííÿ ïðîöåñó í³òðèô³êàö³¿ çä³éñíþºòüñÿ
ðÿäîì ôàêòîð³â, ³ç ÿêèõ íàéá³ëüøèé ³íòåðåñ ïðåäñòàâëÿº íàÿâí³ñòü
ó âîä³ âóãëåêèñëîòè ó âèãëÿä³ á³êàðáîíàò-³îíó 3HCO− . ³äîìî, ùî
êîæåí ìîëü îêèñëåíîãî àçîòó çí³ìຠ1,98 ìîëÿ âóãëåêèñëîòè, î
ïðèçâîäèòü äî çíèæåííÿ ëóæíîñò³ ³, â³äïîâ³äíî, äî çíèæåííÿ ðÍ
ñåðåäîâèùà, ïðè÷îìó äëÿ îêèñíåííÿ êîæíîãî ãðàìó àìîí³éíîãî
àçîòó ïîòð³áíî çàáåçïå÷èòè 8,6 ã ëóæíîñò³. Ó âèïàäêó íåäîñòàòíüî¿
ê³ëüêîñò³ ëóæíîñò³ ¿¿ ë³ì³òóâàííÿ ïðîöåñó í³òðèô³êàö³¿ ïîâèííî
áóòè âðàõîâàíå ïîïðàâî÷íèì êîåô³ö³ºíòîì:
*
*
*
*S
S
K
K S
=
+
Iíã³áóþ÷èé âïëèâ íà ïðîöåñ í³òðèô³êàö³¿ ìîæå ñóòòºâî ñòâî-
ðþâàòè îäíî÷àñíå ïðîò³êàííÿ ïðîöåñó á³îîêèñíåííÿ îðãàí³÷íèõ
ðå÷îâèí ãåòåðîòðîôíèìè ì³êðîîðãàí³çìàìè. Öåé âïëèâ âðàõîâóºòüñÿ
ïîïðàâî÷íèì êîåô³ö³ºíòîì 1N
N
L
N
L
K
K L
η = ≤
+ , ÿêèé âèçíà÷àºòüñÿ
ïåðåâàæíî äîñë³äíèì øëÿõîì.
Òåìïåðàòóðà ñóòòºâî âïëèâຠíà ê³íåòèêó í³òðèô³êàö³¿, ïðî ùî
ñâ³ä÷èòü ãðàô³ê çàëåæíîñò³ 1 ( , )N f Tθ= , ïðèâåäåíèé íà ðèñ. 3.
ßê ïîêàçóº ïðàêòèêà, øâèäê³ñòü í³òðèô³êàö³¿ ð³çêî çíèæóºòüñÿ
ïðè äîñÿãíåíí³ 30 îÑ.  çâ�ÿçêó ç öèì íåîáõ³äíî çàïîá³ãàòè ðîáîò³
àåðîòåíê³â ïðè ãðàíè÷íèõ òåìïåðàòóðàõ. Äëÿ ïðàêòè÷íèõ ö³ëåé
óðàõóâàííÿ âïëèâó òåìïåðàòóðè çä³éñíþºòüñÿ øëÿõîì êîðèãóâàí-
íÿ îêðåìèõ êîíñòàíò ³ êîåô³ö³ºíò³â íà òåìïåðàòóðíèé ôàêòîð.
³ê àêòèâíîãî ìóëó, íå ïîâèíåí áóòè ìåíøèì çà 6 ä³á, ùî
óçãîäæóºòüñÿ ³ç äîñë³äíèìè äàíèìè. ³ê ìóëó ïîâèíåí ïåðåâèùó-
âàòè øâèäê³ñòü ðîñòó í³òðèô³êóþ÷èõ áàêòåð³é. Îòðèìàí³ äàí³ òàêîæ
138
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
Ðèñ. 3. Çàëåæí³ñòü êîíöåíòðàö³¿ N1 â ñò³÷íèõ âîäàõ
â³ä â³êó àêòèâíîãî ìóëó ïðè ð³çíèõ òåìïåðàòóðíèõ ðåæèìàõ.
óçãîäæóþòüñÿ ³ç çàëåæíîñòÿìè, ùî îòðèìàí³ äëÿ êîíöåíòðàö³¿
àçîòó â î÷èùåíèõ ñò³÷íèõ âîäàõ â çàëåæíîñò³ â³ä â³êó ìóëó ïðè
ð³çíèõ òåìïåðàòóðàõ ñò³÷íî¿ ð³äèíè (ðèñ. 3).
Íà ïðîöåñ í³òðèô³êàö³¿ â çàãàëüíîìó âèïàäêó áåçïîñåðåäíüî
âïëèâຠâåëè÷èíà. Îïòèìàëüíå çíà÷åííÿ ðÍ äëÿ ïðîöåñó í³òðèô³-
êàö³¿ çíàõîäèòüñÿ â ìåæàõ â³ä 8 äî 9. ßê ïîêàçóþòü ÷èñëåíí³
äîñë³äæåííÿ, ïðîöåñ í³òðèô³êàö³¿ â³äáóâàºòüñÿ ïðè çíà÷åííÿõ ðÍ
â³ä 7 äî 8, ùî áëèçüêî äî îïòèìàëüíèõ çíà÷åíü. Âèõîäÿ÷è ³ç öüîãî,
âïëèâ ðÍ íà øâèäê³ñòü ïðîöåñó í³òðèô³êà³ö³¿ ìîæíà íå âðàõîâó-
âàòè, àáî êîðèãóâàòè çàãàëüíèé êîåô³ö³ºíò ³íã³áóâàííÿ ïðîöåñó.
5. Âèñíîâîê
Ó õîä³ äîñë³äæåíü ðîçðîáëåíà ìàòåìàòè÷íà ìîäåëü äëÿ ðåàêòîðà,
ùî ïðàöþº çà ñõåìîþ àåðîòåíê-çì³øóâà÷ ïðè ïðîò³êàíí³ ïðîöåñó
í³òðèô³êàö³¿. Äëÿ âèçíà÷åííÿ ïàðàìåòð³â í³òðèô³êàö³¿ îòðèìàíî
ðîçâ’ÿçàííÿ àíàë³òè÷íèìè ìåòîäàìè ñèñòåìè ð³âíÿíü, ÿê³ îïèñó-
þòü á³îîêèñíåííÿ àìîí³éíîãî àçîòó 4N NH +− äî í³òðèò³â
2N NH +− ç óðàõóâàííÿì êèñíåâîãî ðåæèìó, ÿêå äîçâîëÿº îö³íèòè
äèíàì³êó í³òðèô³êàö³¿ â çàëåæíîñò³ â³ä â³êó ìóëó ³ êîíöåíòðàö³¿
êèñíþ. Ïîáóäîâàí³ îñíîâí³ çàëåæíîñò³ äëÿ êîíöåíòðàö³¿ àìîí³é-
139
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
íîãî àçîòó â çàëåæíîñò³ â³ä â³êó ìóëó, òåìïåðàòóðè òà êîíöåíòðàö³¿
ðîç÷èíåíîãî êèñíþ. Îö³íåíî âïëèâ ð³çíèõ ³íã³áóþ÷èõ ôàêòîð³â íà
ïðîöåñ í³òðèô³êàö³¿, à òàêîæ âïëèâ òåìïåðàòóðè íà äàíèé ïðîöåñ.
* * *
1. Áèîëîãè÷åñêàÿ î÷èñòêà ïðîìûøëåííûõ ñòî÷íûõ âîä îò ñî-
åäèíåíèé àçîòà / À.À. Áîíäàðåâ // Àâòîðåôåðàò äèñ. ... ä-ðà òåõí.
íàóê � 05.23.04. � ÂÍÈÈ ÂÎÄÃÅÎ. � Ì. � 1990 � 49 ñ.
2. Îëåéíèê À.ß. Ìîäåëèðîâàíèå ïðîöåñîâ óäàëåíèÿ àçîòà
èç ñòî÷íûõ âîä íà ìàëîãàáàðòíûõ óñòàíîâêàõ áèîëîãè÷åñêîé
î÷èñòêè / À.ß. Îëåéíèê, À.È. Òåòåðÿ // Ïðèêëàäíàÿ ãèäðîìåõàíè-
êà. � 2001. � ¹ 3, ò. 3(75). � Ñ. 59�65.
3. Henze M. Treatment Springer / M. Henze, P. Harremoes,
G. Jansen, E. Arwin. � Berlin, New York, 2002. � 430 p.
4. Horan N. J. Biological Wastewater Treatment System /
N.J. Horan. � Leeds. England � 1990 � 309 p.
5. Weijers S.R. Modelling identification and control of activated
sludge plants for nitrogen removal / S.R. Weijers // Technische
Universiteit Eindhoven: The Netherlands, 2000. � 235 p.
6. Ìèøóêîâ Á.Ã. Ñõåìû áèîëîãè÷åñêîé î÷èñòêè ñòî÷íûõ âîä
îò àçîòà è ôîñôîðà / Á.Ã. Ìèøóêîâ // Ìåòîäè÷åñêèå ðåêîìåíäà-
öèè. � ÑÏáÃÀÑÓ: Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, 1995. � 34 ñ.
7. ßêîâëåâ Ñ.Â., Êàðþõèíà Ò.À. Áèîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû â
î÷èñòêå ñòî÷íûõ âîä / Ñ.Â. ßêîâëåâ, Ò.À. Êàðþõèíà. � Ì.:
Ñòðîéèçäàò, 1980. � 200 ñ.
8. Âàâèëèí Â.À. Íåëèíåéíûå ìîäåëè áèîëîãè÷åñêîé î÷èñòêè è
ïðîöåññîâ ñàìîî÷èùåíèÿ â ðåêàõ / Â.À. Âàâèëèí. � Ì.: Íàóêà,
1979. � 119 ñ.
9. Áèîëîãè÷åñêàÿ î÷èñòêà ïðîèçâîäñòâåííûõ ñòî÷íûõ âîä /
Ñ.Â. ßêîâëåâ, È.Â. Ñêèðäîâ, Â.Í. Øâåöîâ, À.À. Áîíäàðåâ,
Þ.Í. Àäðèàíîâ. � Ì.: Ñòðîéèçäàò, 1985. � 208 ñ.
Îòðèìàíî: 11.08.2010 ð.
EB-6_2010-05-11-2010 129.pdf
EB-6_2010-05-11-2010 130
EB-6_2010-05-11-2010 131
EB-6_2010-05-11-2010 132
EB-6_2010-05-11-2010 133
EB-6_2010-05-11-2010 134
EB-6_2010-05-11-2010 135
EB-6_2010-05-11-2010 136
EB-6_2010-05-11-2010 137
EB-6_2010-05-11-2010 138
EB-6_2010-05-11-2010 139
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-19418 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0062 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:21:46Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Садовська, I.B. 2011-04-28T11:55:30Z 2011-04-28T11:55:30Z 2010 Аналіз і розрахунок процесу нітрифікації при очистці стічних вод / I.B. Садовська // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2010. — Вип. 6. — С. 129-139. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. XXXX-0062 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19418 532.546 На підставі існуючих уявлень і виконаного аналізу запропонована математична модель процесу вилучення азоту із стічних вод шляхом розгляду процесу нітрифікації. Побудовані основні залежності концентрації амонійного азоту від віку мулу, температури та концентрації розчиненого кисню. Враховано і оцінено інгібуючий вплив різних факторів, а також вплив температури на даний процес. Розроблена методика розрахунку нітрифікації для реакторів-змішувачів. На основе существующих представлений и выполненного анализа предложена математическая модель удаления азота из сточных вод путем рассмотрения процесса нитрификации. Построены основные зависимости концентрации аммонийного азота от возраста ила, температуры и концентрации растворенного кислорода. Учтено и оценено ингибирующее влияние различных факторов, а также влияние температуры на данный процесс. Разработана методика расчета нитрификации для реактора-смесителя. On the basic of conception and results of available analysis was proposed a mathematical model of nitrogen removal from sewage by considering nitrification processes. There was build main dependencies of concentration of ammonium nitrogen from age of sludge, temperature and concentration of dissolved oxygen. An inhibition effect of various factors and also temperature of this process is evaluated and taken into account. A calculation technique for nitrification is worked out as applied to reactor-mixers. uk Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України Екологічна безпека та природокористування Основи природокористування та безпека життєдіяльності Аналіз і розрахунок процесу нітрифікації при очистці стічних вод Article published earlier |
| spellingShingle | Аналіз і розрахунок процесу нітрифікації при очистці стічних вод Садовська, I.B. Основи природокористування та безпека життєдіяльності |
| title | Аналіз і розрахунок процесу нітрифікації при очистці стічних вод |
| title_full | Аналіз і розрахунок процесу нітрифікації при очистці стічних вод |
| title_fullStr | Аналіз і розрахунок процесу нітрифікації при очистці стічних вод |
| title_full_unstemmed | Аналіз і розрахунок процесу нітрифікації при очистці стічних вод |
| title_short | Аналіз і розрахунок процесу нітрифікації при очистці стічних вод |
| title_sort | аналіз і розрахунок процесу нітрифікації при очистці стічних вод |
| topic | Основи природокористування та безпека життєдіяльності |
| topic_facet | Основи природокористування та безпека життєдіяльності |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19418 |
| work_keys_str_mv | AT sadovsʹkaib analízírozrahunokprocesunítrifíkacíípriočistcístíčnihvod |