Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Технологические модели процессов биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах
ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Технологические модели процессов биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах"



На правах рукописи

ФРОЛОВ ИЛЬЯ ЮРЬЕВИЧ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ДООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В ОТКРЫТЫХ ВОДОЕМАХ

03.00.23- Биотехнология АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О ЛЕН

2009

003488333

На правах рукописи

ФРОЛОВ ИЛЬЯ ЮРЬЕВИЧ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ДООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В ОТКРЫТЫХ ВОДОЕМАХ

03.00.23- Биотехнология АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических иаук

Работа выполнена по Всероссийском научно-исследовательском ) технологическом институте биологической промышленности РАСХ11

Научный руководитель

Заслеженный деятельнауки РФ,

доктор биологических наук, профессор Денисов Аркадий Алексеевич Официальные оппоненты

Ведущая организация: ОАО «Российский научно-исслсдовательскт и проектный институт агропромышленном комплекса» (Роснипиагропром)

Защита состоится 25 декабря 2009г к 10 часов на зассдаиш диссертационного совета по защите диссертаций на соискание учено! степени доктора наук Д 006.069.01 во Всероссийском научно исследовательском и технологическом институте биологичсско) промышленности по адресу: 141142, Московская область, Щелковскш' район, п/о Кашинцево, ВНИТИБП, Е-пии1:уп№Ьр@пип1.ги.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-техническо! библиотеке Всероссийского научно-исследовательского 1 технологического института биологической промышленности

доктор технических наук, профессор кандидат технических наук

Ксенофонтов Борис Семенович Пронин Алексей Александрович

Автореферат разослан 24 ноября 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

Фролов Ю.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Эффективность работы современных систем очистки сточных вод в целом определяется совершенством и качеством организации процесса биологической очистки в аэротенках и дополнительной очистки (доочистки) в биологических прудах.

Наряду с проведением широких научно-технических и технологических исследовании повышения эффективности аэробной биологической обработки сточных вод с помошыо активного ила в настоящее время уделяется большое внимание разработке способов доочистки стоков до норм, установленных природоохранными органами. Имеющиеся к настоящему времени немногочисленные исследования по данной проблеме убедительно показывают, что применение биологических прудов может занять прочное место среди других эффективных методов доочистки сточных вод различного назначения. Различные виды использования биологических прудов требуют проведения исследований условий функционирования бактериально-водорослевых биоценозов, обеспечивающих наибольшую полноту удаления биогенных элементов, надежное обеззараживание водной среды от бактериальных загрязнений и высокую технико-экономическую эффективность промышленного применения.

Существенный вклад в развитие методов обработки жиросодержащнх стоков методами флотации и аэробной очистки внесли: Г.Л. Генцер, Н.В. Растрыгин, В.И. Решняк, В.В. Дегтярев, Ю.И. Бланк, C.B. Яковлев, A.A. Денисов, И.И. Павлинова и другие.

Применение процессов биологической самоочистки сточных вод в биологических прудах, использующих в качестве энсргоисточника энергию солнца, рассматривается в настоящее время в самых разнообразных комплексных технологических схемах утилизации жидких органических отходов. Более того, надо подчеркнуть неограниченные возможности оптимального сочетания искусственных и естественных способов очистки стоков и создания на этой основе гибких и рациональных систем последовательной утилизации биогенных элементов в аэрациопных сооружениях типа аэротенков и открытых водоемах типа биологических прудов.

Цели и задачи исследований

Цслмо настоящей работы являлась разработка технологических моделей процессоп биологической доочистки сточных вод в биологических прудах и транспорта загрязнителей и бактерий путем их фильтрации через почвенные массивы размещения биологических прудов.

При выполнении работы были поставлены следующие задачи:

- изучение физиологии и условий жизнедеятельности растительного и животного мира в биологических прудах;

- разработка математической модели термодинамических процессов в биологических прудах;

- разработка математической модели процесса массопсреноса кислорода в биологических прудах;

- моделирование ламинарного течения вод в биологических прудах;

- моделирование турбулентного течения вод в биологических прудах;

- моделирование биохимических процессов в биологических прудах;

- оценка предельных условий протекания процессов биохимического окисления загрязнений в биологических прудах;

- разработка математических моделей процессов удаления загрязнений органического и минерального происхождения и культуралыюй массы бактерий путем их транспорта фильтрацией через межфазовую поверхность почвенной подложки биологических прудов;

- разработка методов численного решения уравнений транспорта загрязнителей и бактерий, сорбированных на твердой матрице.

Научная нопизна

1. Проведены комплексные исследования физиологии и условий жизнедеятельности растительного и животного миров в биологических прудах и выявлены новые закономерности сосуществования этих двух физиологически различных видов микрофлоры. Так, установлено, что рост водорослей при наличии растворенного СО2 перемещает рН культуралыюй среды к более высоким значениям и поэтому изменение рН обработанной воды может служить хорошим индикатором фотосинтетической активности водорослей. Показано также, что ингибированис патогенной микрофлоры возможно без разрушения водорослей, т.к. кинетики деструкции бактерий и водорослей являются принципиально различными.

2. Впервые проведен тепловой баланс, определяющий термодинамическое равновесие в биологическом пруду на основе анализа поступающих и исходящих тепловых потоков различного происхождения. На этой основе разработана математическая модель термодинамических процессов, которая отражает тепловое состояние обрабатываемой срс!ды в биологических прудах в зависимости от времени пребывания поступающего загрязненного потока и геометрических параметров пруда, влияющих на отношение площади пруда к его объему.

3. Установлено, что изменение концентрации растворенного кислорода в пруду определяется коэффициентом массоперсдачи кислорода, зависящим от температуры, интенсивности перемешивания жидкой и газовой фаз на границе раздела «газ-жидкость», наличия поверхностно-активных веществ. Впервые разработана математическая модель скорости массопереноса кислорода, обеспечивающая возможность прогнозирования качества доочистки органоеодержащих стоков в биологических прудах.

4. На базе классических уравнений механики жидкости разработаны математические модели ламинарных течений применительно к динамическому и термодинамическому состоянию среды неаэрируемого открытого водоема. Полученные модели позволяют прогнозировать гидродинамические характеристики экосистем биологических прудов и могут быть использованы в практике разработки эффективных систем доочистки сточных вод в биологических прудах. : ;

5. На основе балансовых соотношений получены математические модели турбулентных течений в аэрируемых прудах и получены эмпирические коэффициенты процессов перемешивания, обеспечивающие хорошую сходимость экспериментальных и расчетных данных.

6. Впервые разработана локальная модель абсорбции в зависимости от критериальных параметров, характеризующих локальную структуру потока в межфазовой области. Создана динамическая модель, выражающая локальные параметры в зависимости от глобальных характеристик течения водного потока. Установлено, что величина масштабов скорости и длины турбулентного потока зависят от типа взаимодействия (при ветре и без ветра) в межфазовой зоне.

7. Впервые изучены и математически описаны процессы сорбирования загрязнений органического и минерального происхождения и

сфлокулированной биомассы, содержащем! патогенные бактерии и вирусы, при их транспорте через фильтрующие почвенные слои биологических прудов.

8. Впервые разработаны математические модели, позволяющие прогнозировать качество очистки по Б11К и содержание растворенного кислорода в биолог ическом пруде при наличии транспортировки загрязнителей и бактерий через пористую среду почвенного покрова за пределы пруда.

9. Получены ценные для практики проектирования систем очистки профили изменения концентраций загрязнений при разных скоростях разложения субстрата, расходах потока и коэффициентах диффузии.

Практическая ценность

Работа охватывает широкий диапазон расчетно-экспериментальных исследований процессов биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах (биологических прудах).

Полученные результаты и выводы базируются на материалах теоретических, модельных и экспериментальных исследований процессов биологической обработки в биологических прудах и позволяют с высокой степенью надежности рекомендовать их к практическому использованию в промышленных масштабах при создании новых и реконструкции действующих систем биологической очистки сточных вод. Разработанные рекомендации и предложения подтверждены материалами теоретических и экспериментальных работ, показавших высокую степень сходимости, что обеспечивает возможность их надежного использования в производственных условиях с учетом особенностей конкретных видов и характеристик сточных вод и технологических схем конструкций очистных сооружений.

Апробация работы:

На основании проведенных исследований разработаны: «Технологический регламент формирования биоценозов фитопланктона в биологических прудах объектов очистных сооружений предприятий АПК на этапах глубокой доочистки жидких стоков» (Утв. РАСХН 04.12.2007 г.); «Методические рекомендации по созданию систем биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах» (Утв. РАСХН 28.05.2009 г.).

Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУП «МосводоканалНИИпроект» при разработке проектов: «Благоустройство, восстановление и реабилитация пруда»: по адресу: г. Москва, ЮЗАО, МГ1 «Сев. Бутово», ул. Феодосийская, д. 11а» и «Капремонт Нижнего Мещерского пруда»

2009; ОАО «Лизинг экологических проектов» г. Москва при разработке проекта реконструкции очистных сооружений животноводческого комплекса пр откорму 80 тыс. голов свинсй в год: г. Коноши Архангельской обл., 2007 г.; МУП «Павлово-Слободское РЭП ЖКХ» на действующих сооружениях аэробной биологической очистки: п. Павловская Слобода Московской обл. 2009.

Материалы диссертационной работы доложены на 8-м Международном конгрессе: «Вода: экология и технология», июнь 2008 г., Москва; Международной научно-практической конференции: «Водоснабжение и водоотвсдсиие мегаполиса», март 2009 г., Москва; IX Международной научно-практической конференции: «Состояние биосферы и здоровье людей», сентябрь 2009 г., Пенза; Международной научно-практической конференции: «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов», декабрь 2009 г., Щелково.

Структура и объем диссертации.

Работа состоит из введения, 10 глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на ¡59 страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков, 4 таблицы, и 3 приложения. Библиография включает 124 наименований, из которых 36 на иностранных языках.

Содержание работы

Обзор литературы, посвященный анализу современного состояния вопроса по теме работы, приведен в главе 1 «Состояние вопроса и выбор направления исследований». Анализ имеющейся информации по этой проблеме показал, что необходимы исследования процессов взаимодействия функциональных блоков в составе очистных сооружениях и создания комплексной системы оптимизации технологических процессов, обеспечивающей достижение ГЩК, установленных органами защиты природы. В биологических прудах поступление .кислорода, необходимого , для бактериального окисления органических загрязнений, обеспечивается как с помощью атмосферной аэрации, так и за счет фотосинтеза клеток водорослей. При этом, кислород, необходимый для биохимического окисления загрязняющих веществ, поставляется в основном планктонными водорослями, выделяющими его в процессе фотосинтеза. В свою очередь, для своего нормального функционирования водорослям требуется углекислота, фосфаты и

аммонийный азот, высвобождаемые микроорганизмами при бактериальном разложении органических веществ. Благодаря таким симбиотическим взаимоотношениям между водорослями и бактериями в биологических прудах создаются благоприятные условия для массового развития фитопланктона, который стимулирует наращивание бактериальной массы для эффективного биохимического окисления органических загрязнений.

Наряду с самоочисткой, основанной на использовании солнечной энергии для выращивания работающей биомассы, в биологический прудах, как и во всех открытых природных водоемах, имеет место и отток жидкой среды в грунтовые воды путем фильтрации ее через формирующий пруд почвенный покров. Поэтому реальные процессы усвоения загрязнений в пруду будут отличаться от теоретически-прогнозируемых, полученных с помощью математических моделей. В связи с этим при изучении процессов доочистки сточных вод в биопрудах надо учитывать, с, одной стороны, утечку части загрязнений и биомассы из водно-иловой среды в объеме биопруда, а с другой стороны надо иметь в виду уменьшение количества работающей в пруде биомассы, Таким образом, бактериально-водорослевый баланс в пруде, базирующийся на взаимной связи выделения кислорода водорослевой составляющей флоры и продуктов обмена жизнедеятельности микроорганизмов будет иметь отклонение от расчетного баланса, не учитывающего транспорт участвующих в процессе веществ.

Таким образом, несмотря на имеющиеся к настоящему времени отдельные научно-исследовательские разработки по рассматриваемой проблеме, методы доочистки от загрязнений сточных вод открытых водоемов еще не нашли широкого и всестороннего применения в экологической практике охраны природной среды регионов. Это объясняется тем, что имеющаяся информационная база по указанной проблеме не дает научно-обоснованных практических рекомендаций по аппаратурно-технологическому оформлению процессов доочистки стоков в промышленных условиях.

В главе 2 «Объекты, материалы и методы исследований» приведено описание объектов исследования, применяемых материалов, методов исследований и способов обработки их результатов. Исследование процессов механической очистки от дисперсно-коллоидных частиц, биохимического окисления загрязнений микроорганизмами активного ила и осаждения биомассы ила при отстаивании водно-иловой смеси производилось на

лабораторных и пилотных установках различных технологических схем, смонтированных на действующих промышленных очистных сооружениях.. При испытаниях производился контроль физико-химических параметров исходной сточной воды, иловой суспензии и осветленной сточной воды, а также микробиологические исследования составов биоценозов активного ила сопутствующей ему микрофлоры и процессов формирования флоккул из нитчатых и зооглейиых бактерий на электронном и оптическом микроскопах. Результаты испытаний представлялись в виде эмпирических зависимостей между основными параметрами, характеризующими процессы очистки и отстаивания дисперсных систем. На основе анализа уравнений баланса материальных потоков были получены аналитические зависимости, позволяющие прогнозировать основные характеристики и закономерности протекания исследуемых процессов.

Традиционная технологическая схема комплексной обработки физико-химической и биологической очистки сточных вод включает первичные отстойники, аэрационные сооружения (аэротенки) и вторичные отстойники, линию рециркуляции биомассы активного ила и участок доочистки выводимых из очистных сооружений сточных вод в биологических прудах.

Объектом настоящих исследований являлись системы биологической доочистки сточных вод с помощью фитопланктона, формируемого в биологических прудах.

Испытаниям подвергались предварительно обработанные па традиционных сооружениях аэробной биологической очистки промышленные и коммунальные стоки, показатели загрязнений которых не удовлетворяли требованиям природоохранных органов по сбросу в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Исходными сточными водами являлись стоки (промышленные и коммунальные), предварительно обработанные на участке биологической очистки (в аэротенках)

При испытаниях производился контроль необходимых для анализов физико-химических и биологических параметров сточных вод и биоценоза биологических прудов и грунтовых вод; концентрации взвешенных веществ, БПК5, концентрации нитритов, нитратов и фосфатов.

Результаты измерений обрабатывались с помощью традиционных статистических методов для оценки закономерностей распределения показателей очистки и определения их среднестатистических значений.

Идентификация родов и видов бактерий производилась с помощью определителя Перги, идентификация водорослей - с использованием рекомендаций монографии «Вородосли, вызывающие «цветение» водоемов северо-запада России», РАН, Ботанический институт им. В.Л.Комарова, М., 2006.

При проведении настоящей работы на природных моделях биологических прудов изучались процессы транспорта водно-иловой смеси через почвенный покров. В экспериментах брались пробы прилегающих к пруду грунтовых вод и сравнивались с грунтовыми водами вдали от водоема. Это дало возможность на основе сравнительных исследований получить данные о транспорте загрязнений и бактерий через фильтрующие слои почвы и уточнить математические модели, описывающие процессы доочистки сточных вод в биологических прудах

В главе 3 «Условия жизнедеятельности растительного и животного мира в биологических прудах» приведены результаты изучения физиологии и условия жизнедеятельности растительного и животного мира в биологических прудах.

Процессы очистки сточных вод в биопрудах имеют ряд преимуществ:

- расходы на инвестиции и эксплуатацию значительно ниже, чем в процессах очистки в аэротенках и биофильтрах;

- весьма значительные буферные возможности по отношению к внезапным и мощным изменениям среды (рН, 1>ПК5, температуры);

- значительно более высокий коэффициент массопередачи тепла с атмосферой, что важно в случае сбросов высокотермических загрязнений;

- существенно более низкие БПК5 и концентрации взвешенных веществ в доочищенных стоках вследствие спокойного отстаивания взвеси в водоеме.

Схема взаимодействия между популяциями микроорганизмов в биологических прудах представлена на рис. 1. Видно, что в верхней зоне пруда аэробные гетеротрофные бактерии потребляют органические вещества, используя выделенный водорослями кислород, и выделяют СО2 и бактериальную биомассу, которая оседает с большей или меньшей скоростью. Ассоциированная таким образом популяция водорослей использует

произведенный С02 как источник углерода, чтобы синтезировать биомассу водорослей и производить кислород.

Другое симбиотическое взаимодействие имеет место между водорослями и смешанной анаэробной бактериальной популяцией в глубине пруда. 13 анаэробных условиях осевшая бактериальная и водорослевая масса выделяет С02 и СН^, которые служат углеродным субстратом для водорослей, находящихся в поверхностных слоях бассейна.

Биоценоз водорослей прудах включает одно- и многоклеточные водоросли, из которых наиболее часто встречаются:

- зеленые водоросли, легко приспосабливающиеся к различным состояниям среды: Chlamydomonas, Clorella, Euglena. Selenastrum westii;

- бледно-зеленые водоросли: Oscillaloria, Phormidium, Anacystis, Anacbaera, Scenedesmus bijugalis, Characium.Oocystis, Arthrospirajenneri;

- диатомовые водоросли: Nitzchia Spp., Phacus, Pyrobotrys, Pandorina, Stichococcus, Micractin'mm, Navícula, Ankistridesmus, Melosira granúlale.

Рис. 1. НАИБОЛЕЕ ЧАС ГО ВСТРЕЧАЮЩИЕСЯ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ ВИДЬ! ВОДОРОСЛЕЙ

Солнечный свет

////// Ь.у

Рис. 2. СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ МЕЖДУ ПОПУЛЯЦИЯМИ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПРУДУ

Большая часть С02 производится посредством бактериального метаболизма. Возможен обмен с атмосферой через поверхность раздела «газ-жидкость» и равновесие концентрации по растворенному СОг в основном обусловлено температурой и наличием достаточного количества С02 в атмосфере. В случае анаэробно-аэробного (неаэрируемого) пруда и при отсутствие ветра сверхнасыщение по С02 в жидкой среде по отношению к равновесию наблюдается достаточно часто и реальная концентрация растворенного С02 является трудно рассчитываемая a priori.

Критическое содержание свободного СОг, ниже которого С02 становится лимитирующим при росте различных водорослей, приведено в табл. 1.

Таблица 1

Критическое содержание свободного COj

Водоросли Критическая концентрация

свободного С02 (моль/л)

Chlamydomonas 26

Зеленые водоросли 10

Chlorella 7

Бледно-зеленые водоросли 3

Критические концентрации С02 в процессе роста бактерий при различных концентрациях СаСоз обобщены на рис.3, что позволяет определить содержание свободного С02 при различных рН и щелочности.

Глава 4 «Математическая модель термодинамических процессов в биологических прудах» посвящена разработке математических моделей термодинамических процессов в биологических прудах.

Пруд получает термическую энергию от:

- поступающего потока сточной воды, равного д.р.С,,£г, где е, -температура потока на входе, () - расход потока, р - плотность потока, Ср -удельная теплота при постоянном давлении;

- потока солнечного излучения П(.

Потери термической энергии пруда происходят за счет:

- термического потока выпаривания при испарении воды с поверхности пруда, если давление пара на поверхности выше давления в атмосфере (О,.);

— -СаСОЗ = Юмг/л - - ■ СаСОЗ = 50 мг/п

—СаСОЗ -- 100 мг/п — -СаСОЗ= 200 мг/л

Рис. 3. КРИТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ С02 В ПРОЦЕССЕ РОСТА БАКТЕРИЙ

- теплопроводности и конвективности воздуха над свободной поверхностью пруда (Ц);

- термического потока излучения со свободной поверхности пруда (О,);

- отбора потока с расходом О, если этот поток постоянный и имеет температуру €с.

Использование аналитических зависимостей

£,. = /(') 0, =/(<) е„=Л<>

и интегрирование полученных уравнений позволит получить картину развития во времени термодинамических процессов в биологических прудах, которая показывает, что они зависят от времени пребывания потока в пруду т и геометрических параметров пруда, влияющих на отношение площади пруда к его объему.

И главе 5 «Математическая модель процесса массопереноса кислорода в биологических прудах» приведена математическая модель процесса массопереноса кислорода в биологических прудах. Растворенный

кислород, присутствующий в водной среде пруда, имеет три источника образования:

- свободный кислород, поступающий при искусственной аэрации водной среды (в аэрируемых прудах);

- кислород, поступающий при диффузии воздуха через поверхность раздела фаз «газ-жидкость»;

- кислород, выделяющийся при фотосинтезе водорослей в глубине пруда.

Массопсрснос кислорода через поверхность раздела фаз «газ-жидкость» можно представить в виде: •<

П01=в.к„(С*-С) (I)

где

к,„ -коэффициент массоперсдачи кислорода;

С* - концентрация растворенного кислорода, находящегося в равновесии с парциальным давлением кислорода (является функцией температуры среды);

С - реальная концентрация растворенного кислорода в жидкой фазе.

Если транспорт кислорода конвекцией обеспечивает подачу кислорода в массу жидкости, расположенную непосредственно у поверхности (масса жидкости поддерживаемая в гомогенном состоянии при помощи перемешивания), то диффузионный поток кислорода способствует повышению концентрации растворенного кислорода во всем объеме V жидкости.

Можно записать, что изменение концентрации растворенного кислорода определяется выражением:

, .. (2)

Л К '

Если фотосинтез достаточно эффективен, то локально: й "около

поверхности можно иметь С > С* (сверхсатурация 02) и в этом случае —

(У/

изменяет знак, т.е. имеет место снижение растворимости атмосферного кислорода в пруду. Эта ситуация легко просматривается летом в случае спокойных вод, обильно насыщенных водорослями.

Поступление кислорода вследствие фитосинтетичсской активности водорослей в спокойных прудах это явление является преобладающим по сравнению с поступлением кислорода через поверхность раздела фаз «газ-

жидкость». Для оценки поступления кислорода в этом случае надо принять, что существует постоянное соотношение между свободным кислородом и использованной световой энергией водорослями, равное примерно 3,68 кал/мг02.

Совершенно очевидно, что вся сумма световой энергии не может быть использована водорослями. В том случае, когда известна фотохимическая эффективность водорослей (КПД фотосинтеза) / р, которая по расчетам всегда остается Г)Р ниже 7%, то количество произведенного кислорода ДО, (мг/сут) может быть определено:

(3)

г 3,68 ^

где Пч - поток солнечной радиации на единицу поверхности, выраженный в кал/м2.сут.

Если Н - средняя глубина пруда, то S='JJ^ и Т0Г-Да количество произведенного кислорода определяется соотношением:

Д (4) ' 3,68.//

Общая масса кислорода, выделенная водорослями при проходе потока через пруд, составляет:

М,н ~ ДО, I (5)

где / - среднее время пребывания потока в пруду.

В том случае, когда пруд в достаточной степени турбулизирован и отсутствуют циркуляционные потоки и мертвые зоны, среднее время пребывания в пруду составляет:

V

I = г = —

е

и тогда

м (6) 3,68.Я

Отсюда следует, что прирост концентрации О2 ДС в пруду составляет:

В пределе можно выразить скорость насыщения кислородом:

¿£ = 4£ <¡1 т '

т.е. — = ——- (8)

Л 3,6X11

Видно, что скорость насыщения кислородом тогда бодоще, когда, высота потока Н в пруду наименьшая. ,,.

Таким образом, математическая модель скорости, массопереиоса кислорода имеет следующий вид: > у.-,.,-■■-...>-.,. ;

^ = ак,{С* -С)+--*.-(С*-С)+ ИЬ**.*--.» (9)

Л К ' 3,687/

Разработанная математическая модель может быть использована для прогнозирования качества доочистки органосодержащих стоков в биологических прудах.

В главе 6 «Моделирование ламинарного течения код в биологических прудах» и 7 «Моделирование турбулентного течения вод в биологических прудах» приведены результаты математического моделирования течения ламинарных и турбулентных вод. Уравнения сохранения материи и движения позволяют записать систему уравнений в частных производных, описывающую эволюцию переменных \Л(х, ,1), Р(х, ,0, ( х; Д), Т(х! ,1), э(Х| Д), С ( х, Д), если сформулирован закон солнечной энергии (излучения) и законы химических и биохимических кинстик (скоростей продуцирования/вымирания вида а при химических и биохимических реакциях)1.

Таким образом, в результате выполнения работы получены математические модели ламинарного и турбулентного течений вод в открытых ' водоемах, позволяющие ' прогнозировать гидродинамические' '^арак'геркстики экосистем биологических прудов.

Полученные материалы могут быть использованы в п^аЙикЁ разработки

5'Г< ' :

и создания эффективных систем доочистки сточных вод в биологических прудах.

В главе 8 «Моделирование биохимических процессов в биологических прудах» рассмотрены вопросы моделирование

биохимических процессов в биологических прудах. Основной задачей моделирования биохимических процессов является установление

закономерностей изменения скоростей прироста и отмирания для каждого компонента подоема.

При формировании указанных зависимостей учитываются основные функции биомассы: прирост, отмирание, потребление. Учитывается также возможность механического возврата, когда составной компонент находится в форме частицы, а не в растворенной форме. Отстаивание в основном будет касаться живых органических веществ или продуктов их разрушения (иногда в продуктах разрушения обнаруживаются растворенные вещества и механические частицы).

Модель роста биомассы

При разработке модели, прежде всего, определяется коэффициент роста G вида (клеточное деление) и коэффициент ассимиляции Л субстрата S вида :

(10)

r(<) - A R

где G и А - функции термодинамических и биохимических переменных.

Таким образом, можно считать, что моделирование законов роста сводится к моделированию коэффициентов G и А в случае роста биомассы В при ассимиляции одного единственного субстрата S .

Среди разработанных моделей роста наиболее перспективны два типа:

Модель роста (тип 1) - скорость роста пропорциональна скорости ассимиляции.

Модель роста (тип 2) - скорость роста непропорциональна скорости ассимиляции (модель сохранения субстрата).

Модель роста (muni)

При

имеем;

= Vя«

где

L - константа, представляющая стехиометрический коэффициент элемента в биомассе В .

В этом типе модели можно явно не использовать концентрации во внутренних субстратах [SB] и сформировать системы с концентрациями S и В , для которых:

(12)

где:

G„¡ly = Gafyífifr )

Представлено два типа зависимостей для определения G . Зависимости для определения G . по одному параметру К

(13)

(14)

где К,, у -постоянная Моно.

Зависимости для определения G . по 2-м параметрам К и I (с учетом ипгибировшшя большими концентрациями в субстрате):

С^у = 7—^—С15)

о,,«. = схр

где I - постоянная ингибирования (I К ),

Когда биомасса хорошо адаптирована к субстрату, се прирост уравновешен с ее отмиранием и когда ее количество в субстрате, способном ассимилировать, незначительно, то можно записать:

..постоянно

in , CAi„ в

т< fl - Г С

* ИI» "" Л fítr

где К - константа ассимиляции концентрации элемента в нсассимилированной биомассой форме (Б ).

Тогда получаем линейную модель, которую можно использовать для представления биодсградации углеродсодержащих загрязнений.

С другой стороны, так как:

«■<'■■' = г<«>

то:

гЛ/ч>» = ТЯ<< = К-^Рг ( '

Таким образом можно проследить эволюцию внешних субстратов без явного привлечения биомассы В .

Модель роста (тип 2)

В этой модели скорости роста и ассимиляции субстрата не являются пропорциональными и записываются в виде:

(19)

Закономерности, определяющие величины О и А , имеют, как правило, гиперболическую форму и в данной работе подробно не рассматриваются, т.к. имеют ограниченное применение.

Модели дыхания, отмирания, выделения

Система функционирования клеток возвращает вещества в окружающую среду в органической и минеральной формах.

Коэффициенты сокращения вещества полученного выделением, дыханием, отмиранием устанавливаются следующими зависимостями:

(20)

Определенные таким образом коэффициенты в основном являются функцией фазы роста клеточной биомассы. При этом допускается, что отмирание есть явление незначительно малое в фазе экспоненциального роста и поэтому им можно пренебречь при моделировании основных процессов биологической системы.

Модель отстаивания

Моделирование процесса отстаивания приводит к появлению коэффициента седиментации 5Ш|, объединяющего разнообразные действия объемной массы по отношению к воде в зависимости от гидродинамических условий.

В основном процесс отстаивания описывается следующей зависимостью:

_ г й- с

(21)

ГМ -

Вычисление коэффициента седиментации расчетным путем довольно сложно, поэтому рекомендуется определять его экспериментальным путем.

Модель хищничества

Хищиичество определяет зависимость видов в трофической пищевой цепи и может быть описано по законам роста биомасс, которые были описаны выше:

■1Р.Л,.

(22)

где В , - популяция хищников.

Коэффициенты роста Р и Р учитывают минимальный порог концентрации вида В"", ниже которого хищник не продуцируется:

, я - ВТ

-■ С".(г).-

Рц^РГкП

(23)

Таким образом, при проведении работы получены модели биохимических процессов, обеспечивающие возможность прогнозирования доочистки сточных вод в биологических прудах.

В главах 9 «Оценка предельных условий нрогскания процессов биохимического окисления загрязнений в биологических прудах» и 10 «Моделирование процессов транспорта загрязнителей и биомассы

бактерий через фильтрующий слой почвы пруда» проводится оценка предельных условий протекания процессов биохимического окисления загрязнений в биологических прудах и моделирование процессов транспорта загрязнителей и биомассы бактерий через фильтрующий слой почвы пруда.

Прогнозирование эффективности очистки в открытых водоемах требует разработки моделей экосистем биологических прудов на основе анализа процессов конвективно-диффузионного переноса количества движения, энергии, массы в поверхностных водах. Поэтому в естественных условиях озера, реки и другие водные бассейны подвергаются эвтрофикации и процессам гниения, которые постепенно загрязняют водный бассейн осадками и взвешенными органическими веществами. Когда естественные бактерии и простейшие организмы, содержащиеся в воде, расщепляют этот органический материал, они расходуют кислород, растворенный в воде. Много видов рыб и других водных организмов не могут существовать, когда концентрации растворенного кислорода снижаются ниже 2-5 мл/л. Рыба и зоопланктон используют растворенный кислород для дыхания и поэтому без его достаточной концентрации наступит кислородная смертность. В результате водная фауна гибнет в больших количествах, что приводит к разрушению установившихся в природе питательных цепочек.

Потребление кислорода стоками, содержащими окисляющиеся органические вещества или химикаты, уменьшает его концентрацию в воде. При биологической очистке городских сточных вод перед сбросом их в водный бассейн кислород потребляется биомассой микроорганизмов в больших количествах. Когда это происходит, большая часть доступного растворенного кислорода потребляется аэробными бактериями, отнимая его у других водных организмов. Поэтому поддержание достаточного уровня растворенного кислорода в воде является крайне важным по отношению к большинству форм водной фауны. Для описания транспорта загрязнителей необходимо решение уравнения транспорта загрязнителей через загрязненную водную среду и уравнения конвекционно-дисперсной реакции для транспорта загрязнителей через пористую (почвенную) среду. Для загрязненной подземной зоны предполагается, что транспорт загрязнителей является изотермическим и составление уравнения теплового баланса не требуется. Уравнения модели транспорта загрязнителей также разрабатываются с использованием малого представительного элемента объема подземных вод.

ВЫВОД ы

1. Разработана методология технологического моделирования процессов биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах перед сбросом их в природные водоемы.

2. Установлено, что с ростом концентрации растворенного С02 pH культуральпой среды принимает более высокие значения. В связи с чтим величина pH обработанной воды может служить хорошим индикатором фотосиптстической активности водорослей. При значениях pH 0,5-1,5 тяжелые металлы Cd, Си, Zn и Ni становятся токсичными по отношению к водорослям, особенно к роду Chlorella. Дальнейшее повышение условий освещенности увеличивает благоприятные условия для роста pH и они достигают величины 5-6. При этих значениях pH имеет место удаление части присутствующего аммонийного азота. При достижении pH уровня 10 имеет место выделение фосфатов Р04"\ что значительно увеличивает осаждаемость биомассы, насыщенной водорослями.

3. Проведен тепловой баланс, определяющий термодинамическое равновесие в биологическом пруду на основе анализа поступающих и исходящих тепловых потоков различного происхождения.

Разработана математическая модель термодинамических процессов, которая отражает тепловое состояние обрабатываемой среды в биологических прудах в зависимости от времени пребывания поступающего загрязненного потока и геометрических параметров пруда, влияющих на отношение площади пруда к его объему.

4. Показано, что изменение концентрации растворенного кислорода в пруду определяется геометрией пруда, коэффициентом массопередачи кислорода, зависящим от температуры, интенсивности перемешивания жидкой и газовой фаз на границе раздела «газ-жидкость», наличия поверхностно-активных веществ.

Разработана математическая модель скорости массоперепоса кислорода, обеспечивающая возможность прогнозирования качества доочистки оргапосодержащих стоков в биологических прудах.

5. Разработаны математические модели ламинарных течений в нсаэрнруемом пруду путем использования классических уравнений механики

жидкости применительно к динамическому и термодинамическому состоянию среди открытого водоема.

6. Покачано, что в случае турбулентных потоков необходимо использовать статистические зависимости между случайными переменными при разработке модели поверхностных течений в аэрируемых прудах.

На основе балансовых соотношений получены математические модели турбулентных течений в среднеарифметических переменных. Установлено, что моделирование процессов перемешивания стоков требует проведения экспериментов для получения эмпирических параметров процессов перемешивания вод биологических прудов.

7. Разработана локальная модель абсорбции в зависимости от критериальных параметров, характеризующих локальную структуру потока в межфазовой области.

Создана динамическая модель, выражающая локальные параметры в зависимости от глобальных характеристик течения водного потока.

Установлено, что величина масштабов скорости и длины турбулентного потока зависят от типа взаимодействия (при ветре и без ветра) в межфазовой зоне.

8. Разработаны математические модели, позволяющие прогнозировать параметры очистки по БПК и растворенному кислороду в биологических прудах с учетом транспорта загрязнителей и работающей бактериальной массы через пористую среду почвенного покрова водоема.

9. Получены важные для прогнозирования эффективности очистки в биологических прудах профили изменения концентрации загрязнителей при различных скоростях разложения, расходах потока и коэффициентах диффузии.

10. Полученные модели позволяют прогнозировать гидродинамические характеристики экосистем биологических прудов.

Материалы работы могут быть использованы в практике разработки и создания эффективных систем доочистки сточных вод в биологических прудах.

И. По результатам исследований разработано «Научно-методическое руководство по созданию системы биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах», которое может быть использовано при проектировании новых и реконструкции действующих комплексных очистных сооружений,

включающих доочистку сточных вод в биологических прудах перед сбросом их в природные водоемы.

Предложения для практики.

На основании проведенных исследований разработаны: Технологический регламент формирования биоценозов фитопланктона в биологических прудах объектов очистных сооружений предприятий АПК на этапах глубокой доочистки жидких стоков (Утв. 04.12.2007 Россельхозакадемией); Методические рекомендации по созданию систем биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах (Утв. 28.05.2009 Россельхозакадемией).

Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУП «МосводоканалНИИпроект» при разработке проектов «Благоустройство, восстановление и реабилитация пруда» по адресу: г. Москва, ЮЗАО, МП «Сев. Бутово», ул. Феодосийская, д. 11а» и «Капремонт Нижнего Мещерского пруда» 2009 с предполагаемым годовым экономическим эффектом 15600 тыс. руб. в год; ОАО «Лизинг экологических проектов» г. Москва при разработке проекта реконструкции очистных сооружений животноводческого комплекса по откорму 80 тыс. голов свиней в год: г. Коноши Архангельской обл., 2007 г., с годовым экономическим эффектом 900 тыс. руб.; МУП «Павлово-Слободское РЭП ЖКХ» на действующих сооружениях аэробной биологической очистки п. Павловская Слобода Московской обл..

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ НО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Денисов A.A., Фролов И.Ю. Моделирование процессов переноса загрязнителей и биомассы бактерий через фильтрующий слой почвы биологического пруда У/Безопасность жизнедеятельности. -2009,- № 9 - С. 1822.

2. Фролов И.Ю., Денисов A.A. Создание математической модели для изучения процессов очистки в биологических прудах //Вестник Башкирского университета.- 2009.- Т. 14, №3. - С. 760-762.

3. Денисов A.A., Фролов И.Ю. Моделирование течения вод в биологических прудах //Достижение науки и техники АПК. - 2009,- № 5.- С.-57-59.

4. Денисов Л.А., Павлинова И.И., Фролов И.Ю., Шекста А.Н., Климова U.U., Летаров C.B., Зайпуллнн Н.Р., Сироштаи И.С., Дидепко В.А.. Моделирование пссвдоожижеиных систем биологической очистки

// VIII Международный конгресс «Вода; экология и технология». - М. - 2008. -С. 59-62.

5. Денисов A.A., Фролов И.Ю. Моделирование ламинарного течения вод в биологических прудах //Международная научно-практическая конференция «Водоснабжение и водоотиедепие мегаполиса». - М. - 2009. -С.51-53.

6. Денисов A.A., Фролов И.Ю., Королев М.М. Математическое моделирование в системе биологических прудов ламинарного течения потока сточных вод. // IX Международная научно-практическая конференция «Состояние биосферы и здоровье людей». - Пенза. - 2009. - С. 47-48 .

7. A.A. Денисов, И.Ю. Фролов. Модель ламинарного течения вод в биологических прудах доочистки //Международная научно-практическая конференция «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». - Щелково. - 2009. - С.628-631.

V

ООО "Мещера", ИНН 5050006864, М.О., г. Щелково, ул. Сеирская, д.В Тираж 100. Заказ № 651. 2009г.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Фролов, Илья Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность.

Цель и задачи.

Научная новизна.'.

Практическая значимость.

Апробация работы.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Проблема повышения эффективности биологической доочистки сточных вод, сбрасываемых в открытые водоемы

1.2 Общая характеристика и систематизация водорослевых культур открытых природных водоемов.

1.3 Интенсификация природных процессов самоочищения в биологических прудах.

1.4 Биологические пруды в системе очистных сооружений.

1.5 Транспорт загрязнителей и бактериальной массы через фильтрующий почвенных слой подложки биологических прудов.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Культивирование бактериально-водорослевой микрофлоры в аэрационных сооружениях.

2.1.1 Лабораторные испытания (первый этап).

2.1.2 Пилотные испытания (второй этап).

2.2 Управление ростом водорослей в культуральной среде в установках непрерывного культивирования водорослевой биомассы.

2.2.1 Водорослевая культура и культуральная среда.

2.2.2 Методы культивирования водорослевой биомассы.

2.2.3 Управление культивированием водорослей и анализы образцов водорослевых культур.

2.3 Доочистка сточных вод от биогенных элементов в моделях проточных биопрудов.

2.4 Транспорт загрязнений и бактериальной массы через трансмембранные межфазовые поверхности прудов.

Глава 3. УСЛОВИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАСТИТЕЛЬНОГО И ЖИВОТНОГО МИРА В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ.

3.1 Условия протекания биохимических процессов в прудах.

3.2 Бактериально-водорослевая микрофлора биологических прудов.

Глава 4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ.

4.1 Потоки солнечной радиации ( QR ).

4.2 Потоки поверхностного испарения.

4.3 Потоки теплопроводной и конвекционной теплопередачи.

4.4 Лучистые потоки с поверхности прудов.

Глава 5. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА

МАССОПЕРЕНОСА КИСЛОРОДА В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ.

5.1 Массоперенос кислорода через поверхность раздела фаз «газ-жидкость».

5.2 Поступление кислорода вследствие фитосинтетической активности водорослей.

Глава 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛАМИНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ ВОД В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ.

6.1 Классические уравнения механики жидкости в применении к поверхностным водам.

6.2 Математические модели течения поверхностных вод.

Глава 7. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ ВОД В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ.

7.1 Уравнения течения турбулентных потоков в средних переменных.

7.2 Баланс кинетической энергии турбулентных потоков.

7.3 Модель турбулентного течения в среднеарифметических переменных.

Глава 8. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ.

8.1 Выбор переменных параметров биохимических процессов.

8.2 Модели биохимических процессов очистки стоков.

Глава 9. ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПРОТЕКАНИЯ

ПРОЦЕССОВ БИОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ.

9.1 Локальные модели абсорбции.

9.2 Модель межфазовой турбулентности на поверхности раздела фаз.

Глава 10. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТРАНСПОРТА ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ И БИОМАССЫ БАКТЕРИЙ ЧЕРЕЗ ФИЛЬТРУЮЩИЙ СЛОЙ ПОЧВЫ ПРУДА.

10.1 Модели транспорта загрязнителей и бактерий.

10.1.1 Транспорт загрязнителей через водную среду.

10.1.2 Транспорт загрязнителей через пористую почвенную среду.

10.1.3 Транспорт бактерий через пористую почвенную среду.

10.2 Биологическая потребность в кислороде/концентрация растворенного кислорода.

10.3 Растворенные органические вещества.

10.3.1 Транспорт бактерий в присутствии ДОВ.

10.3.2 Транспорт загрязнителей в присутствии ДОВ.

10.4 Численные решения уравнений.

10.4.1 Уравнение транспорта второго порядка.

10.4.2 Уравнение транспорта первого порядка.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Технологические модели процессов биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах"

Актуальность проблемы

Эффективность работы современных систем очистки сточных вод в целом определяется совершенством и качеством организации процесса биологической очистки в аэротенках и дополнительной очистки (доочистки) в биологических прудах.

Наряду с проведением широких научно-технических и технологических исследований повышения эффективности аэробной биологической обработки сточных вод с помощью активного ила в настоящее время уделяется большое внимание разработке способов доочистки стоков до норм, установленных природоохранными органами. Имеющиеся к настоящему времени немногочисленные исследования по данной проблеме убедительно показывают, что применение биологических прудов может занять прочное место среди других эффективных методов доочистки сточных вод. назначения. Различные виды использования биологических прудов требуют проведения исследований условий функционирования бактериально-водорослевых биоценозов, обеспечивающих наибольшую полноту удаления биогенных элементов, надежное обеззараживание водной среды от бактериальных загрязнений и высокую технико-экономическую эффективность промышленного применения.

В биологических прудах процессы биологической трансформации и минерализации органических загрязнений осуществляются через трофические связи бактериального, растительного и животного биоценозов открытых водоемов. Развиваясь в биологических прудах в массовом количестве, биологические организмы флоры и фауны обеспечивают глубокую доочистку сточных вод от биогенных элементов, сбрасываемых в дальнейшем в водоемы различного, в том числе рыбохозяйственного назначения. Таким образом создается принципиально новая биологическая цепь автогетеротрофных организмов, продукция которых может в конечном счете использоваться в качестве корма для рыб. Как показывают результаты практического внедрения методов доочистки сточных вод с помощью бактериально-водорослевой микрофлоры, на базе биологических прудов возможно создание высокорентабельных рыбоводных хозяйств с высокой естественной репродуктивностью.

Применение процессов биологической самоочистки сточных вод в биологических прудах, использующих в качестве энергоисточника энергию солнца, рассматривается в настоящее время в самых разнообразных комплексных технологических схемах утилизации жидких органических отходов. Необходимо отметить при этом, что естественные способы очистки стоков в биологических прудах не противопоставляются широко применяемым традиционным методам аэробной обработки в действующих системах биологической очистки. Более того, надо подчеркнуть неограниченные возможности оптимального сочетания искусственных и естественных способов очистки стоков и создания на этой основе гибких и рациональных систем последовательной утилизации биогенных элементов в аэрационных сооружениях типа аэротенков и открытых водоемах типа биологических прудов.

Цели и задачи исследований

Целью настоящей работы являлась разработка технологических моделей процессов биологической доочистки сточных вод в биологических прудах и транспорта загрязнителей и бактерий путем их фильтрации через почвенные массивы размещения биологических прудов.

При выполнении работы были поставлены следующие задачи: - изучение физиологии и условий жизнедеятельности растительного и животного мира в биологических прудах;

- разработка математической модели термодинамических процессов в биологических прудах; разработка математической модели процесса массопереноса кислорода в биологических прудах;

- моделирование ламинарного течения вод в биологических прудах;

- моделирование турбулентного течения вод в биологических прудах;

- моделирование биохимических процессов в биологических прудах;

- оценка предельных условий протекания процессов биохимического окисления загрязнений в биологических прудах;

- разработка математических моделей процессов удаления загрязнений органического и минерального происхождения и культуральной массы бактерий путем их транспорта фильтрацией через межфазовую поверхность почвенной подложки биологических прудов;

- разработка методов численного решения уравнений транспорта загрязнителей и бактерий, сорбированных на твердой матрице.

Научная новизна

1. Проведены комплексные исследования физиологии и условий жизнедеятельности растительного и животного миров в биологических прудах и выявлены новые закономерности сосуществования этих двух физиологически различных видов микрофлоры. Так, установлено, что рост водорослей при наличии растворенного ССЬ перемещает рН культуральной среды к более высоким значениям и поэтому изменение рН обработанной воды может служить хорошим индикатором фотосинтетической активности водорослей. Показано также, что ингибирование патогенной микрофлоры возможно без разрушения водорослей, т.к. кинетики деструкции бактерий и водорослей являются принципиально различными.

2. Впервые проведен тепловой баланс, определяющий термодинамическое равновесие в биологическом пруду на основе анализа поступающих и исходящих тепловых потоков различного происхождения. На этой основе разработана математическая модель термодинамических процессов, которая отражает тепловое состояние обрабатываемой среды в биологических прудах в зависимости от времени пребывания поступающего загрязненного потока и геометрических параметров пруда, влияющих на отношение площади пруда к его объему.

3. Установлено, что изменение концентрации растворенного кислорода в пруду определяется коэффициентом массопередачи кислорода, зависящим от температуры, интенсивности перемешивания жидкой и газовой фаз на границе раздела «газ-жидкость», наличия поверхностно-активных веществ. Впервые разработана математическая модель скорости массопереноса кислорода, обеспечивающая возможность прогнозирования качества доочистки органосодержащих стоков в биологических прудах.

4. На базе классических уравнений механики жидкости разработаны математические модели ламинарных течений применительно к динамическому и термодинамическому состоянию среды неаэрируемого открытого водоема. Полученные модели позволяют прогнозировать гидродинамические характеристики экосистем биологических прудов и могут быть использованы в практике разработки эффективных систем доочистки сточных вод в биологических прудах.

5. На основе балансовых соотношений получены математические модели турбулентных течений в аэрируемых прудах и получены эмпирические коэффициенты процессов перемешивания, обеспечивающие хорошую сходимость экспериментальных и расчетных данных.

6. Впервые разработаны модели роста микроорганизмов и показано, что наиболее перспективными из них являются: модель роста, когда скорость роста пропорциональна скорости ассимиляции; модель роста, когда скорость роста непропорциональна скорости ассимиляции (модель сохранения субстрата).

7. Впервые разработана локальная модель абсорбции в зависимости от критериальных параметров, характеризующих локальную структуру потока в межфазовой области. Создана динамическая модель, выражающая локальные параметры в зависимости от глобальных характеристик течения водного потока. Установлено, что величина масштабов скорости и длины турбулентного потока зависят от типа взаимодействия (при ветре и без ветра) в межфазовой зоне.

8. Впервые изучены и математически описаны процессы сорбирования загрязнений органического и минерального происхождения и сфлокулированной биомассы, содержащей патогенные бактерии и вирусы, при их транспорте через фильтрующие почвенные слои биологических прудов.

9. Впервые разработаны математические модели, позволяющие прогнозировать качество очистки по БПК и содержание растворенного кислорода в биологическом пруде при наличии транспортировки загрязнителей и бактерий через пористую среду почвенного покрова за пределы пруда.

10. Получены ценные для практики проектирования систем очистки профили изменения концентраций загрязнений при разных скоростях разложения субстрата, расходах потока и коэффициентах диффузии.

Практическая ценность

Работа охватывает широкий диапазон расчетно-экспериментальных исследований процессов биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах (биологических прудах).

Полученные результаты и выводы базируются на материалах теоретических, модельных и экспериментальных исследований процессов биологической обработки в биологических прудах и позволяют с высокой степенью надежности рекомендовать их к практическому использованию в промышленных масштабах при создании новых и реконструкции действующих систем биологической очистки сточных вод. Разработанные рекомендации и предложения подтверждены материалами теоретических и экспериментальных работ, показавших высокую степень сходимости, что обеспечивает возможность их надежного использования в производственных условиях с учетом особенностей конкретных видов и характеристик сточных вод и технологических схем конструкций очистных сооружений.

Апробация работы

На основании проведенных исследований разработаны: Технологический регламент формирования биоценозов фитопланктона в биологических прудах объектов очистных сооружений предприятий АПК на этапах глубокой доочистки жидких стоков (Утв. 04.12.2007 Россельхозакадемией); Методические рекомендации по созданию систем биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах (Утв. 28.05.2009 Россельхозакадемией).

Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУП «МосводоканалНИИпроект» при разработке проектов Благоустройство, восстановление и реабилитация пруда по адресу: г. Москва, ЮЗ АО, МП «Сев. Бутово», ул. Феодосийская, д. 11а» и «Капремонт Нижнего Мещерского пруда» г. Москва, 2009; ОАО «Лизинг экологических проектов» г. Москва при разработке проекта реконструкции очистных сооружений животноводческого комплекса по откорму 80 тыс. голов свиней в год г. Коноши Архангельской обл, 2007 г.; МУП «Павлово-Слободское РЭП ЖКХ» на действующих сооружениях аэробной биологической очистки п. Павловская Слобода Московской обл. 2009.

Материалы диссертационной работы доложены на на 8-м Международном конгресс «Вода: экология и технология», 3-6.06.2008 Москва; Международной научно-практической конференции «Водоснабжение и водоотведение мегаполиса» март 2009, Москва; IX Международной научно-практической конференции «Состояние биосферы и здоровье людей», сентябрь 2009, Пенза; Международной научно-практической конференции «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов», декабрь 2009г., Щелково. 2009,.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Биотехнология", Фролов, Илья Юрьевич

ВЫВОДЫ

1. Разработана методология технологического моделирования процессов биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах перед сбросом их в природные водоемы.

2. Установлено, что с ростом концентрации растворенного С02 рН культуральной среды принимает более высокие значения. В связи с этим величина рН обработанной воды может служить хорошим индикатором фотосинтетической активности водорослей. При значениях рН 0,5-1,5 тяжелые металлы Cd, Си, Zn и Ni становятся токсичными по отношению к водорослям, особенно к роду Chlorella. Дальнейшее повышение условий освещенности увеличивает благоприятные условия для роста рН и они достигают величины 5-6. При этих значениях рН имеет место удаление части присутствующего аммонийного азота. При достижении рН уровня 10 имеет о место выделение фосфатов РО4" , что значительно увеличивает осаждаемость биомассы, насыщенной водорослями.

3. Проведен тепловой баланс, определяющий термодинамическое равновесие в биологическом пруду на основе анализа поступающих и исходящих тепловых потоков различного происхождения.

Разработана математическая модель термодинамических процессов, которая отражает тепловое состояние обрабатываемой среды в биологических прудах в зависимости от времени пребывания поступающего загрязненного потока и геометрических параметров пруда, влияющих на отношение площади пруда к его объему.

4. Показано, что изменение концентрации растворенного кислорода в пруду определяется геометрией пруда, коэффициентом массопередачи кислорода, зависящим от температуры, интенсивности перемешивания жидкой и газовой фаз на границе раздела «газ-жидкость», наличия поверхностно-активных веществ.

Разработана математическая модель скорости массопереноса кислорода, обеспечивающая возможность прогнозирования качества доочистки органосодержащих стоков в биологических прудах.

5. Разработаны математические модели ламинарных течений в неаэрируемом пруду путем использования классических уравнений механики жидкости применительно к динамическому и термодинамическому состоянию среды открытого водоема.

6. Показано, что в случае турбулентных потоков необходимо использовать статистические зависимости между случайными переменными при разработке модели поверхностных течений в аэрируемых прудах.

На основе балансовых соотношений получены математические модели турбулентных течений в среднеарифметических переменных. Установлено, что моделирование процессов перемешивания стоков требует проведения экспериментов для получения эмпирических параметров процессов перемешивания вод биологических прудов.

7. Разработана локальная модель абсорбции в зависимости от критериальных параметров, характеризующих локальную структуру потока в межфазовой области.

Создана динамическая модель, выражающая локальные параметры в зависимости от глобальных характеристик течения водного потока.

Установлено, что величина масштабов скорости и длины турбулентного потока зависят от типа взаимодействия (при ветре и без ветра) в межфазовой зоне.

8. Разработаны математические модели, позволяющие прогнозировать параметры очистки по БПК и растворенному кислороду в биологических прудах с учетом транспорта загрязнителей и работающей бактериальной массы через пористую среду почвенного покрова водоема.

9. Получены важные для прогнозирования эффективности очистки в биологических прудах профили изменения концентрации загрязнителей при различных скоростях разложения, расходах потока и коэффициентах диффузии.

10. Полученные модели позволяют прогнозировать гидродинамические характеристики экосистем биологических прудов.

Материалы работы могут быть использованы в практике разработки и создания эффективных систем доочистки сточных вод в биологических прудах.

11. По результатам исследований разработано «Научно-методическое руководство по созданию системы биологической доочистки сточных вод в открытых водоемах», которое может быть использовано при проектировании новых и реконструкции действующих комплексных очистных сооружений, включающих доочистку сточных вод в биологических прудах перед сбросом их в природные водоемы.

147

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Фролов, Илья Юрьевич, Щёлково

1. Абрамов И.А. Проблемы очистки животноводческих стоков на фермах и комплексах и пути их решения. // Минск,1990,с.35.

2. Абросимова Е.М. Сброс очищенных сточных вод в рыбохозяйственные водоемы. Водоснабжение и санитарная техника, 1991; N 1, с. 5-7.

3. Азизова Н.А., Жукова Н.А., Николаева И.О. Биологическая оценка влияния токсичности некоторых загрязнителей на гидробионтов. Сб. науч. тр. Всерос. НИИ прудового рыбного хозяйства, 1992, Т. 66, с.85-88.

4. Айвазова Л.Е.; Старцева А.И.; Гроздов А.О. Биотестирование сточных вод на предприятиях различных отраслей народного хозяйства. Водная токсикология и оптимизация биопродукционных процессов в аквакультуре. Сб. науч. тр. М, 1988, с. 47-53.

5. Алимов А.Ф., Бульон В.В., Гутельмахер В.П., Иванова С.И. Применение биологических и экологических показателей для определения степени загрязнения природных вод.// Вод. Ресурсы, 1989, №5, с. 1-53.

6. Алфимов Н.Н. Санитарно-биологический анализ воды и теория информации. //Теория и практика биологического самоочищения загрязненных вод. М., АН СССР, 1991, с. 191.

7. Андрианов В.А.; Королевская В.М.; Осипов Б.Е.; Борисов В.М.; Забейворота А.Н.; Ромасев С.Б. Биотестирование метод экологического мониторинга природных сред АГКМ. Тез. докл. науч.конф. Астрахань, 1997, с. 6.

8. Баринова С.С.; Медведева Л.А. Атлас водорослей индикаторов сапробности. Владивосток. Дальнаука, 1996, 364 с.

9. Басе М.Г.; Худяков П.Г.; Шелегедин В.Н. Метод биотестирования сточных вод на основе бактерий Escherichia coli К12. Биотехнология, 1993; N7 -С. 36-40.

10. Ю.Бессонов Н.М., Васигов Г.В., Буриев С. Микроорганизмы сточнойжидкости животноводческого комплекса и их взаимоотношения с водорослями. //Узб.биол.журнал. 1986. №2 с. 14-16.

11. Бобков П. Современная техника водоподготовки и очистки сточных вод. Международный агропромышленный журнал, 1991; Т. с. 88-94.

12. Бобун И.И,; Вангели B.C.; Тропик О.Н.; Спыну К.И.; Исак М.И.; Кодряну В.В. Санитарная оценка эффективности очистки стоков животноводческих комплексов и их утилизации, Охрана природы Молдавии, 1988, с. 182-187.

13. Буриев С.Б.; Ахунов А. А. Биотехнологические основы очистки сточных вод животноводческих комплексов, Тезисы докладов. Пущино, 1988, с. 71.

14. Вавилин В. А. Анализ модели процесса биологической очистки воды.// Химия и технология воды. 1985, №7, с 1 1-14.

15. Вассер С.П., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П. Водоросли. Справочник. Киева. Наукова думка. 1989, 608 с.

16. Виноградов П. Н., Дурдыбаев С. Д., Руденко И. Д., Черепанов А. А. Нормы технологического проектирования систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета. М.: Минсельхозпрод, 1999. - 77с.

17. Водоросли водоемов Московской области. Основы изучения видового разнообразия. Институт водных проблем. РАН. М., 2002, 140 с.

18. Волова Т.Г. Экологическая биотехнология. Новосибирск, 1997, 141 с

19. Воронович Н.В.; Налимова С.С. Химия и микробиология воды. Волгоград., 2003, 235 с.

20. Воропаева О.Г., Рублева И.М., Бугрецова Г.С. Изучение интенсивности фотосинтеза альгокультур в присутствии метанола. Биологические науки, 1992; Т. 3, с. 127-132

21. Воропаева О.Г.; Рублева И.М. Микроскопические водоросли Scenedesmus как биотест для оценки уровня загрязнения природных вод. Тезисы докладов. Пущино, 1988, с. 21-22.

22. Ворошилов Ю.И., Ковалев Н.Г., Мальцман Т.М. Очистка, утилизация ивлияние на природную среду сточных вод животноводческих счплексов.// Обзор информации ВННИИТЭагропром. М., 1989.

23. Ворошилов Ю.И.; Мальцман Т.С.; Одинцова Т.Н.; Федосеев Ю.П. Очистка сточных вод животноводческих комплексов в биологических прудах. Охрана природ, среды при сельскохозяйственном производстве. М, 1988, с. 99-103.

24. Гареев Э.А. Особенности формирования и изменчивости экологических условий в прудах и малых водохранилищах. Екатеринбург, 2002.

25. Головина СВ. Микробное загрязнение сточных вод свиноводческих комплексов на этапах очистки. // Гигиена и санитария. 1993. №1. с. 86-88.

26. Гольд З.Г., Гаевский Н.А., Попельницкий В.А. Влияние антропогенных загрязнений на перестройку пресноводных альгоценозов. Экологическая химия водной среды. М, 1988, с. 200-213.

27. Горюнова С.В. Методы биотестирования в охране природных вод. Аграрный сектор и его современное состояние. М, 2002, с. 87-89

28. ГОСТ 24481-80 «Вода питьевая. Отбор проб».

29. Гребнев Е.В., Вавилин В.А., Васильев В.Б. Доочистка сточных вод от соединений азота в аэрируемых биологических прудах. Водные ресурсы. 1981,№ 1, 128-139.

30. Гринин А. С.; Орехов Н.А.; Новиков В.Н. Математическое моделирование в экологии. -М. ЮНИТИ-ДАНА, 2003 -269 с.

31. Гутиева З.А., Шахмурзов М.М. Нетрадиционный способ снижения концентрации аммонийного азота, нитратов и нитритов в воде рыбоводных прудов. Проблемы биологоческого .разнообразия Северного Кавказа. Нальчик, 2001, с. 71-72.

32. Денисов А. А. Повышение эффективности и надежности биологической очистки сточных вод. //ВНИИТЭНагропром. 1989. с.84.

33. Денисов А.А. Проблемы очистки животноводческих стоков и пути их решения. //Минск. 1990.

34. Доливо-Добровольский Л.Б. и др. Биологические пруды в системе сельскохозяйственного использования сточных вод. // Тр. ЦНИИ ССВ. 1969. №1 с. 162-164.

35. Еременко Е.В.; Сухоруков Г.А. Разработка программ охраны вод и моделирование качества воды. Защита речных бассейнов, озер и эстуариев от загрязнения. Л, 1989,-с. 49-75

36. Жирков Е.И., Овцов Л.П., Музыченко А. А и др. Руководство по устройству и эксплуатации сооружений для подготовки и утилизации сточных вод малой канализации в естественных условиях. //Минсельхозпрод, 1999. 90с.

37. Инструкция по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческих комплексах // Ч.П, 4.III. М., «Колос» 1984.

38. Кабиров P.P. Альгоиндикация с использованием почвенных водорослей. Альгология, 1993, Т.З, с. 73-83.

39. Калацкий Ю. М., Стефанов В. Е., Агеева О. Г., Васильев В. Ю.Оценка загрязненности объектов окружающей среды с помощью хемилюминесцентной ферментативной тест-системы. Вестник С.Петербург, ун-та. Сер. 3. 2004, № 3, с. 84-87.

40. Капаруллина Е.Н. Метаболизм углерода и азота у облигатного деструктора ЭДТА. Тезисы Всероссийской Молодежной конференции «Актуальные аспекты современной микробиологии», Москва, 1-3 нояб., 2005, с. 37-38.

41. Карпенко В.И.; Мыслович В.О.; Сиренко JI.A.; Малашепко Ю.Р. Культивирование микроводорослей на сточных водах птицефабрик. Тезисы докладов, г. Пущино, 1988, с. 90

42. Косов В.И.; Шульгин Д.Ф.; Клыков В.Е.; Иванов В.Н. Математическое моделирование природных экосистем Вопросы загрязнения природных вод. -Тверь., 1998, -255 с.

43. Крайнюкова А.Н. Состояние и перспективы применения методов биотестирования для оценки загрязнения водной среды. М, 1988, с. 108-124.

44. Краснова Т.А., Мельченко Г.Г., Юнникова Н.В., Самойлова Н.А. Методы анализа экосистем. Кемерово., 2002, 143 с.

45. Крючкова Н.М. Механизм регуляции численности зоопланктона в биологических очистных прудах, Гидробиологические, исследования водных экосистем Белоруссии. Минск, 1988, с. 80-90.

46. Левич А.П., Артюхова В.И. Измерение потребностей фитопланктона и субстратных факторах среды. Изв. АН СССР. Сер. биол. 1991. № 1. с. 114-123.

47. Левич А.П., Булгаков Н.Г., Замолодчиков Д.Г. Оптимизация структуры кормовых фитопланктонных сообществ. М.: КМК, 1996. 136с.

48. Левич А.П., Максимов В.Н., Булгаков Н.Г. Теоретическая и экспериментальная экология планктонных водорослей. Управление структурой и функциями сообществ. М.: Изд-во НИЛ, 1997. 384с.

49. Леонов A.M., Ширяк И.М. Возможность эффективного использования сточных вод животноводческих комплексов крупного рогатого скота. Вод. хозяйство Урала. Красноярск. -1991. -с.120-123.

50. Малофеев В.М. Биотехнология и охрана окружающей среды. М., 1998, 191с.

51. Методическое руководство по биотестированию воды. РД-118-02-90. М., 1991.48с.

52. Нечаев А.П. Нормирование условий отведения сточных вод в поверхностные водные объекты. Водоснабжение и санитарная техника, 1999; N1, с. 2-6.

53. Обух П.А.; Шаларь В.М.; Могылдя В.М.; Рудик В.Ф. Водоросли и биотестирование химического загрязнения пресноводных водоемов,

54. Экологическая химия водной среды. М, 1988, с. 214-229.

55. Очистка сточных вод животноводческих комплексов в биологических прудах. Охрана природной среды при сельскохозяйственном производстве. М, 1988. с. 99-103.

56. Петрова A.J1. Фитопланктон и динамика его биомассы. Экология зарастания озера и проблемы его восстановления. СПб. 1999, с. 121133.

57. Рощин A.M. Жизненные циклы диатомовых водорослей. Киев. Наукова думка, 1994. 170 с.

58. Рубин А.Б., Кононеико Ф.Ф., Пащенко В.З., Гамаровский С.С., Венедиктов П. С. Принципы регуляции и модельные системы первичных процессов фотосинтеза. Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Биофизика. 1987. Т. 22, 210с.

59. Рублева И.М.; Воропаева О.Г.; Тюленева СВ. Развитие Scenedesmus quadricauda под воздействием метанола в хроническом эксперименте. Регуляция жизнедеятельности растений химическими средствами. Ярославль, 1988,-с. 14-20

60. Рублева И.М.; Воропаева О.Г.; Тюленева С.В. Развитие Scenedesmus quadricauda под воздействием метанола в хроническом эксперименте, Регуляция жизнедеятельности растений химическими средствами. Ярославль, 1988, с. 14-20.

61. Саяпин В. П., Романенко Н.А. Ветеринарно-санитарные и гигиенические аспекты использования стоков в сельском хозяйстве. Обзорная информ. / ЖИТЭИагропрм. М., 1991.-49с.

62. Сергиенко Л.И. Математическое моделирование в экологии. Аграрая наука, 1997; N 5, -С. 20-22.

63. Сергиенко Л.И. Теоретические вопросы экологии: водный аспект. Волгоград, 2002, 102 с.

64. Сиренко Л. А., Козицкая В. Н. 1988. Биологические активные вещества водорослей и качество воды. Киев. 255 с.

65. Смирнова И.Р., Волков Г.К. Охрана окружающей среды при естественной биологической очистке сточных вод и навозных стоков. Вестник РСХН.1994, №2, с.54-56.

66. Смирнова И.Р., Субботина Ю.М. Использование биологических прудов и ботанической площадки с высшей растительностью для доочистки животноводческих стоков. «Ветеринария» .№2, 1995, с.51-54.

67. Солнцева И.О.; Половкова О.А. Численность и структура бактериопланктона в экспериментальных мезокосмах. Экология, 1995; N6 -С. 480-482

68. Сопрунова О.Б. Альгобактериальные сообщества водной техногенной системы. Автореф. дис.канд.биол.наук. Астрах.гос.техн.ун-т.Рыбохоз.фак. Астрахань., 1997, 25с.

69. Сопрунова О.Б. Дзержинская И.О. Основы функционирования альгобактериальных сообществ техногенных экосистем. Тез.докл.УШ съезда Гидробиологического о-ва РАН. Калининград, 2001; Т.2, с. 177.

70. Станиславская Е. Сезонная динамика массовых видов водорослей перифитона в многолетнем ряду. Тез.докл.УШ съезда Гидробиологического общества РАН. Калининград, 2001; Т.1, с. 204

71. Тетиор А.Н. Антропогенный антибиоз (экологический паразитизм, хищничество, подавление). М., 2000, 50с.

72. Тюньков И.В. Сравнительная оценка методов биотестирования природных и сточных вод. Проблемы науки и производствава в условиях аграрной реформы. Новосибирск, 1993, с. 131-132.

73. Усачева И.С. Водоросли водоемов Московской области. Основы изучения видового разнообразия/РАН. Ин-т вод. пробл. -М., 2002, -140 с.

74. Усачева И.С. Водоросли водоемов Московской области. Основы изучения видового разнообразия/РАН. Институт водных проблем. М., 2002, 140 с.

75. Фурсов Г1.В., Левич А.П. Математическое моделирование в экологии сообществ. Проблемы окружающей среды. Обзорная информация. ВИНИТИ, 2002, № 9.

76. Фурсов П.В., Левич А.П., Алексеев В.Л. Экспериментальные принципы в математической биологии. Успехи современной биологии. 2003, Т. 123, №2, с. 115-137.

77. Ханг Я.Т., Селивановская С.Ю., Латыпова В.З. Биологические законы инженерии окружающей среды. Казань. 1999, 99 с.

78. Шаяхметов И.Ф. Экологическая биотехнология: Уфа., 2003 -167 с.

79. Ahmadjian V. Algalfungal symbioses. Progress in phycological research. Eds. F.E Round and D.J. Chapman. Elsevier, Amsterdam. 1992. p. 179-233.

80. Antia N.J., Harrison P.J., Oliveira L. The role of dissolved organic nitrogen in phytoplankton nutrition, cell biology and ecology. Phycologia. 1991. Vol. 30. p. 1-89.

81. Ault-Riche D., Fraley C.D., Tzeng C.M., Kornberg A. Novel assay reveals multip: pathways regulating stress-induced accumulations of inorganic polyphosphate in Escherichia coli. J. Bacteriol. 1998. Vol. 180. p. 18411847.

82. Bar E., Rise M, Vishkautsan M., Arad S. Pigment and structural changes in Chlorella upon light and nitrogen stress. J. Plant Physiol. 1995. Vol. 146. p. 527-534.

83. Baur W.H. Gewassergute bestimmen und beurteilen. Praktische Anleitung fur Gewasserwarte und alle an der Qualitat unserer Gewasser interessierten Kreise. Hamburg-Berlin. 1987, 141 p.

84. Baur W.H. Gewassergute bestimmen und beurteilen. Praktische Anleitung fur Gewasserwarte und alle an der Qualitat unserer Gewasser interessierten Kreise. -HamburgBerlin., 1987,-141 p.

85. Bermudez A. Mathematical Techniques for Some Environmental Problems Related to Water Pollution Control Mathematicas Climate and Environment. 1993. pp: 12-27.

86. Butler M., Haskew A.E.J., Young M.M. Copper tolerance in the green alga Chlorella vulgaris. Plant Cell Environ. 1980. Vol. 3. P. 119-126.

87. Chiou C.T., Malcolm R.L., Brmton T.I., Kile D.E. Water solubility enhancement of some organic pollutants and pesticides by dissolved humic and fulvic acids Environ. Sci. Tech., 1986. 20, p. 502-508

88. Cho B-H, Komor E. The amino acid transport systems of the autotrophically growr green alga Chlorella. Biochim. Biophys. Acta. 1985. Vol. 821. p. 384-392.

89. Choi H., Corapcioglu M.Y. Transport of a non-volatile contaminant in unsaturated porous media in the presence of colloids. J. Contain. ITydrol, 1997. 25, p. 299-324.

90. Comolet A. Pollution des eaux par les nitrates: les etats de la communaute face a ce probleme. Inform, agr. FNSEA, 1989; v. 613, p. 2936.

91. Csonka L.N., Epstein W. Osmoregulation. Escherichia coli and Salmonella typhimurmm. Ed. F.C. Neidhardt. ASM Press. 1998. p. 12101223.

92. David K., Kifferstein B. Water Pollution and Society Longman group U.K. 1991.

93. Flores E., Herrero A. Assimilatory nitrogen metabolism and its regulation. Molecular biology of cyanobacteria. Ed. D.A. Bryant. Kluwer, Amsterdam. 1994. p. 487-517.

94. Fogg G.E. The phytoplanktonic ways of life. New Phytol. 1991. Vol. 118. p. 191-232.

95. Fogg G.E., Thake B. Algal cultures and phytoplankton ecology. University of Wisconsin Press, Madison. 1987.

96. Gambolati G., Rmalclo A., Brebbia C.A., Grayand W.G., Pinder G.F. Compu-tational Methods in Surface Hydrology. 1990.

97. Jenkins M.B., Lion L.W. Mobile bacteria and transport of polynuclear aromatic hydrocarbons in porous media. Applied Environ. Microbiol. 1993. 59, p. 3306-3313.

98. Landry P.L. L'epuration des eaux par les veg6taux. Agriculture, 1994; V. 51, N3, p. 7-10 .

99. Lane A.E., Bunis J.E. Effects of environmental pH on internal pH of renoidosa, Scenedesmus quadricauda and Euglena mutabilis. Plant PhysioL 1981. v. 58, pp. 439-442.

100. Les nitrates dans l'eau: une pollution reelle et croissante. Agr. France, 1990; v. 153. n. 42, p. 14-16.

101. Les nitrates du progres. Nouv. Agriculteur, 1989; v. 142, p. 25-30.

102. Les nitrates dans l"eau: une pollution reelle et croissante, Agr. France, 1990; T. 153. N42,-p. 14-16

103. Lindqvist R., Enfield C.G. Biosorption of dichlorodipheny, trichloroethane and hexachlorobenzerie in groundwater and its implications for facilitated transport. Applied Environ. Microbiol., 1992. 58, p. 2211 -2218.

104. Magee B.R., Lionand L.W., Lemley A.T. Transport of dissolved organic macromolecules and their effect on the transport of phenanfhrene in porous media Environ. Sci. Tech., 1991. 25, p. 324-331.

105. McCarthy J.F., Zachara J.M. Subsurface transport of contaminants. Environ. Sci. Tech., 1989. 23, p. 496-502.

106. Perichon C. Valoriser les boues d"epuration. Fr. agr, 1990; v. 2335, p. 49.

107. Pescod M.B., Mara D.D. Design, operation and maintenance of wastewater stabilization pondsTreatment and use of sewage effluent for irrigation, 1986, p, 93-115.

108. Recknagel F. Applied systems ecology. Approach and case studies in aquatic ecology. -Berlin. 1989, -118 p.

109. Schachner H.; Rassinger M.; Loiskandl W.; Schafer E.; Weingartner A. Mathematische beschreibung des Simulationsmodells HAM (Hydrodynamic Adsorption Model). Bodenkultur, 1997, p. 249-260.

110. Singh U.P.; (138) Scholl J.E. Computer modeling for water quality planning: A case study, J. Water Pollut. Control Fed, 1989; T. 61. N 1, -p. 8794.

111. Song-Bae K., (136) Corapcioglu M, Y.Contaminant transport in riverbank. Itration in the presence of dissolved organic matter and bacteria: A kinetic approach. J. Hydrol., 2002, 266, p. 269-283.

112. Stomp M., (123) Huisman J. F., Veraart A.J., Gerla D., Rijkeboer M., Ute I. A., Stal L. Adaptive divergence in pigment composition promotesphytoplankton biodiversity. J. Nature. 2004. 432, N 7013, p. 104-107.

113. Vallier R. (124) Utilisation des boues d'epuration en agriculture consequences sur la chaine alimentaire. Rev. suisse Agr, 1988; v. 20, N 4, p. 238-239.

114. Venediktov P.S., (125) Chemeris Y.K., Heck O.J. Regulation of the quantum yeld of photosystem. Reaction by products of C02 fixation in Chlorella. Photosynthetica. 1989. v. 23. p. 281-287.