Аэробная биологическая очистка сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности

2
Работа выполнена во Всесоюзном научно-производственном объединения целлюлозно-бумажной промышленности (ВНГЮбумпром)
Выполнение работы подтверждено Центром независимой экологической экспертизы Санкт-Петербургского Научного Центра Российской Академии наук (ЦНЭЭ СПб НЦ РАН)
Официальные оппоненты:
РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕНМАЯ БИБЛИОТЕКА
8І50 '00
Доктор биологических наук, профессор
^Ьифнов ІІ.А.іЦисковский государствен-*ті универсигЛК. МЯ Ломоносова)
Доктор физико-математических наук Веннциашш Е.В. (Институт водных проблем РАН, Москва)
Доктор биологических наук,
Профессор
Ша г&паев И.Ф. (Самарский государственный медицинский университет)
Санкт-Петербургский Научно-исследовательский Центр экологической безопасности Российской Академии Наук (С-Пб НИЦЭБ РАН)
Защита диссертации состоится 24 февраля 2000 года в 15.30 на заседании Диссертационного совета Д 053.05.91 при Московском Государственном университете им. М В.Ломоноїта, по адресу^19899 Москва, Воробьевы горы, МГУ, Биологический факульт^Р^іссертаиис4^Р^совет Д 053.05.91, ауд. 389.
С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова.
Диссертация в форме научного доклада разослана 2000 года.
Ведущая организация:
Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат биологических наук
Карташева Н.В.
з
ОЬЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Биологическая очистка сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП) является сегодня основным и самым
распространсггным в России и за рубежом методом конечной очистки
загрязненных сточных вол перед их сбросом в водоем. В России
биологической очистке сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности подвергается более 90 % всего объема сточных вод. При этом по объему загрязнений сточных вод ЦБП занимает 1 - 3 места в стране (по различным показателям) среди остальных отраслей народного хозяйства. В период 1964 -1985 гг. на создание систем биологической очистки сточных вод ЦБП в бывшем СССР было затрачено более одного миллиарда рублей (Коровин Л.К., Неволин В ФСметанин В.В., 1989) В разработанной государственной программе природоохранного строительства в ЦБП СССР иа период до 2005 г. предполагалось затратить еше 2,5 миллиарда рублей на общие природоохранные цели. В среднем стоимость сооружений биологической чистки и их эксплуатации составляет 10-20 % от затрат на все производство При этом биологическая очистка сточных вод требует значительных энергозатрат (0,5-2,0 кВт.ч на один кг удаленного БПК) (Коровин Л.К., Зацепилин А.И., 1979) Значительные затраты в масштабах отрасли страны на биологическую очистку сточных вод в ЦБП требуют оптимальной организации этого процесса с целыо снижения стоимости очистки и энергозатрат при одновременном повышении эффективности удаления загрязнений.
Необходимость оптимизации процесса биологической очистки сточных вод, .л на этапе проектирования, так и при эксплуатации существующих очистных | -пружений требует разработки теоретических основ этого процесса.
Многие из эксплуатируемых сегодня сооружений биологической очистки
*' -• і • -
! ^ = олх вод ЦБП, построенных более 30 лег назад по эмпирическим
I .-остям, нс удовлетворяют современным требованиям охраны природы. Это
7
влияния технологических параметров и факторов внешней среды. Экспериментально получены все необходимые значения констант и параметров математической модели. Определены основные критериальные параметры, управляющие процессом, и разработаны упрощенные математические выражения для расчета очистных сооружений, включая суммарное удатение загрязнений (ХПК и БПК5), удаление специфических веществ, расчет избыточного активного ила и аэробную стабилизацию, оценку возраста ила, выполнено изучение компонентного состава активного ила в зависимости от условий процесса, впервые даны биофизические интерпретации и математическое описание показателя загрязненности сточных вод БПК, впервые выполнены теоретические расчеты для показателя БПКполное, обнаружена взаимосвязь понятий «энергия поддержания» и «функции состояния активного ила» (введенной автором), исследованы температурные зависимости. Впервые проведено обследовапие предприятий ЦБ11 страны на содержание диоксинов и фуранов в сточных водах и активном иле. Проведено изучение гидродинамических характеристик действующих сооружений биолоытческой очистки сточных вод ЦБГІ методом радиоактивного трассирования. Разработан и согласован в качестве эксперимента до 1995 г. Государственными природоохранными оріанизациями перечень приоритетных показателей для контроля загрязненности сточных вод 11БП. Практическая ценность работы заключается в том, что в результате проведенных исследований разработаны теоретические основы и математическая модель биологической очистки сто'пшх вод ЦБП, позволяющие осуществлять проектирование, управление и оптимизацию работы очистных сооружений. На этой основе разработана «Инструкция по проектированию очистных сооружений сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной промышленности» (ВСН-13-84), утвержденная в качестве основного отраслевого нормативного документа Минлссбумпромом в 1985 г. и прошедшая практическую апробацию в последующие 15 лет. Результаты исследований использованы также в таких
8
отраслевых документах как «Методика определения экономической эффективности осуществления' природоохранных мероприятий в лесной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности» (1988 г.), «Удельные капитальные вложения и текущие затраты но системам водоснабжения, канализования и очистки сточпых вод Министерства лесной промышленности СССР на период до 19% - 2000 гг.» (1989 г.)
Подготовлен перечень приоритетных показателей для нормирования и контроля стоков предприятий ЦБП. Перечень согласован Госкомприродой СССР (№ 06-10/42-1108 от 31.05.90), Минздравом СССР (№ 142-5/93-24 от 24.04.90), Минрыбхозом СССР (№> 02-44/13-43 от 13.04.90).
На основе результатов исследований разработаны и внедрены технические предложения по совершенствованию процесса биологической очистки сточных вод на Котласском ЦБК, Усть-Илимском ЯГ1К, Кондопожском ЦБК, Ссгсжском ЦБК, Братском ЯПК, Байкальском ЦБК и других предприятиях отрасли с суммарным подтвержденным экономическим эффектом от внедрения в размере более 3 млн. руб/год.
Апробация работы: Основные результаты работы докладывались на заседании секции математического моделирования Всесоюзного микробиологического общества при АН СССР (Москва, 1972), 3-ем Всесоюзном совещании по управляемому биосинтезу и биофизике популяций (Красноярск, 1973), П-ой Всесоюзной школе по математическому моделированию сложных биолог ических систем (Калининград, Моск. обл., 1974), Всесоюзной школе передовою опыта «Очистка сточных вод в целлюлозно-бумажной промышленности» (Москва, ВДНХ СССР, 1983), Всесоюзной научно-технической конференции «Повое в очистке сточных вод, газопылевых выбросов и утилизации отходов ЦБП» (Ленинград, 1986), Всесоюзной школе передового опыта «Новые виды полуфабрикатов для бумаги и картона» (Москва, ВДНХ СССР, 1986), Всесоюзной школе передового опыта «Реализация мероприятий по охране природы на