Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Доочистка и обеззараживание сточных вод водорослево-бактериальной микрофлорой биологических прудов

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Доочистка и обеззараживание сточных вод водорослево-бактериальной микрофлорой биологических прудов"

ЖУЙКОВ ВИТАЛИЙ ЮРЬЕВИЧ

ДООЧИСТКА И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД ВОДОРОСЛЕВО-БАКТЕРИАЛЬНОЙ МИКРОФЛОРОЙ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДОВ

03 00 23- Биотехнология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Щелково - 2008

003168353

На правах рукописи

ЖУЙКОВ ВИТАЛИЙ ЮРЬЕВИЧ

ДООЧИСТКА И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД ВОДОРОСЛЕВО-БАКТЕРИАЛЬНОЙ МИКРОФЛОРОЙ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДОВ

03 00 23-Биотехнология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Щелково - 2008

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте биологической промышленности РАСХН и Московском институте коммунального хозяйства и строительства

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор

Заслуженный деятель науки РФ Денисов Аркадий Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Скичко Николай Данилович доктор ветеринарных наук, профессор Смирнова Ирина Робертовна

Ведущая организация ОАО «Российский научно-исследовательский и проектный институт агропромышленного комплекса» (Роснипиагропром)

Защита состоится 16 мая 2008г в часов на заседании диссертационного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук Д 006 069 01 во Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте биологической промышленности по адресу 141142, Московская область, Щелковский район, п/о Кашинцево, ВНИТИБП

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Всероссийского научно-исследовательского и технологического института биологической промышленности

Автореферат разослан 15 апреля 2008г

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Научно-технические разработки последних лет показывают, что из всех возможных методов глубокой биологической доочистки следует признать наиболее перспективным использование для этих целей биологических прудов непосредственно после станций аэрации и сочетание их с открытыми водоемами рыбохозяйственного назначения Однако, несмотря на имеющиеся к настоящему времени научно-исследовательские разработки по рассматриваемой проблеме, методы доочистки от загрязнений и обеззараживания сточных вод с помощью прудов не нашли широкого применения в экологической практике Это объясняется отсутствием научно-обоснованных практических рекомендаций по аппаратурно-технологическому оформлению процессов доочистки и обеззараживания стоков в промышленных условиях Отсюда вытекает важная практическая задача исследования оптимальных условий роста планктонных водорослей и режимов функционирования водорослево-бактериальной микрофлоры в биологических прудах Разработанные на основе этих исследований практические рекомендации будут способствовать созданию эффективных конструктивно-технологических схем современных сооружений комплексной биологической очистки

Существенный вклад в развитие методов доочистки сточных вод в биологических прудах внесли СН Строганов - 1914, НА Базякина - 1919, Н Г Захаров - 1929, В А Мейен - 1932, Э К Голубовская - 1970, И В Скирдов - 1980, Э С Разумовский - 1980, ПР Таубе -1985, И Р Смирнова - 1990, А А Денисов-2000 и другие

Цель и задачи исследования.

Целью настоящей работы являлась разработка способов повышения эффективности биологической доочистки и обеззараживания сточных вод открытых водоемов с помощью водорослево-бактериальной микрофлоры

При выполнении работы были поставлены следующие задачи

- определить факторы, стимулирующие рост водорослево-бактериальных культур в аэротенках для использования их в качестве инокулята для запуска и поддержания необходимых технологических режимов функционирования биологических прудов доочистки сточных вод,

• исследовать возможности повышения производительности по водорослевой биомассе в биологических прудах за счет поддержания оптимальных значений рН путем подачи в культуральную среду источников азота и неорганического углерода,

определить величины относительного прироста водорослевой биомассы, необходимые для получения концентрации растворенного кислорода, достаточной для достижения заданной степени доочистки сточных вод от органических и минеральных загрязнений,

- изучить механизм бактерицидного действия водорослей и влияние сопутствующей микрофлоры на процесс отмирания бактерий,

- исследовать взаимоотношения различных видов водорослей и определить факторы, определяющие бактерицидную активность сложных водорослевых культур

Научная новизна.

Определены условия культивирования бактериально-водорослевых культур по гидравлическим режимам, уровням концентраций растворенного кислорода, питательных веществ и специфических ингредиентов в аэрационных сооружениях биологической очистки

Определены способы управления выходом водорослевой биомассы путем регулирования уровня рН культуральной среды за счет поддержания оптимальных величин щелочности НСО}" и парциального давления СО2 в барботирующей среде

Установлены балансовые соотношения между относительным приростом биомассы водорослей и количеством освобожденного в процессе фотосинтеза

растворенного кислорода, определяющие эффективность доочистки сточных вод от органических загрязнений в биологических прудах

Показано, что увеличение рН, инициируемое функционированием водорослевой массы, приводит к удалению азота и фосфора из сточных вод и может являться одним из способов их очистки от минеральных загрязнений

Определена степень бактерицидного воздействия различных водорослевых культур на сапрофитную и патогенную микрофлоры, в том числе бактерии группы кишечной палочки

Установлено, что основными факторами, определяющими степень бактерицидной обработки среды, являются температурные воздействия и условия питания и метаболизма водорослевых культур Практическая ценность

Полученные результаты и выводы базируются на материалах теоретических, модельных и экспериментальных исследований биологических систем открытых водоемов и позволяют с высокой степенью надежности рекомендовать их к практическому использованию в промышленных масштабах при создании новых и реконструкции действующих систем комплексной биологической очистки сточных вод коммунального и промышленного происхождения 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 сточных вод и конструктивно-технологических характеристик систем их биологической очистки и доочистки

Апробация работы На основании проведенных исследований разработаны «Технологический регламент формирования фитопланктона в биологических прудах объектов очистных сооружений предприятий АПК на этапах глубокой доочистки жидких стоков»,

Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУЛ «МосводоканалНИИпроект» при разработке проекта «Разработка

рекомендаций и технических предложений по реконструкции и восстановлению очищающей способности прудов доочистки очистных сооружений канализации г Норильска», ОАО «Лизинг экологических проектов» г Москва при разработке проекта реконструкции очистных сооружений свинокомплекса г Коноши Архангельской обл, МУЛ «Павлово-Слободское РЭП ЖКХ» на действующих сооружениях аэробной биологической очистки п Павловская Слобода Московской обл

Материалы диссертационной работы доложены на Международной научно-практической конференции «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов», г Щелково 2007г, VII Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности», Пенза, 2007, 6-й Международной научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы развития жилищно-коммунального комплекса города», МИКХиС, Москва, 2008, Международной научно-практической конференция «Строительство - 2008», г Ростов на Дону, 2008

Структура и объем диссертации.

Работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений Работа изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунка, 20 таблиц и 4 приложений Библиография включает 125 наименований, из которых 24 на иностранных языках

Содержание работы

Обзор литературы, посвященный анализу современного состояния вопроса по теме работы, приведен в главе 1 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 Современные исследования убедительно показывают, что биологические пруды могут занять прочное место среди других эффективных методов доочистки

сточных вод от органических и минеральных загрязнений Эффективное использование биологических прудов требуют создания оптимальных условий функционирования бактериально-водорослевого биоценоза, обеспечивающих максимальное удаление биогенных элементов, надежное обеззараживание водной среды от бактериальных загрязнений и высокую технико-экономическую эффективность промышленного применения

В главе 2 приведено описание объектов исследования, применяемых материалов, методов исследований и способов обработки их результатов Настоящая работа выполнялась в лабораторных условиях, на полупромышленных пилотных установках и на действующих сооружениях биологической доочистки ряда промышленных объектов Объектом исследований являлись системы биологической доочистки сточных вод с помощью фитопланктона, формируемого в открытых водоемах биологических прудах Испытаниям подвергались предварительно обработанные на типовых сооружениях аэробной биологической очистки промышленные и коммунальные стоки При испытаниях производился контроль физико-химических и биологических параметров сточных вод и ценоза организмов биологических прудов Пробы сточной воды подвергались анализу на определение показателей концентрации взвешенных веществ, БПК5, концентрации нитритов, нитратов и фосфатов Идентификация составов бактериально-водорослевой микрофлоры производилась на электронном и оптическом микроскопах

В главе 3 приведены результаты исследования процессов культивирования водорослево-бактериальных биомасс как посевного материала для запуска и функционирования биологических прудов Целью исследований было определение способов наращивания нитчатых организмов (водорослей и бактерий) в аэротенке для формирования микрофлоры в количестве, необходимом для эффективного функционирования фитопланктона в биологических прудах доочистки

Анализы образцов активного ила, выводимого из аэротенков, показали, что с микробиологической точки зрения его наращивание в аэротенке происходило за счет размножения нитчатых организмов - бактерий и водорослей, являющихся составляющими нормальной флоры активного ила В основной своей массе идентифицированные водоросли являлись сине-зелеными нитчатыми разветвленными и неразветвленными организмами, состоящими из цилиндрических клеток без внутренней арматуры и без конечных клеточных образований Учитывая недостаток света в аэротенках, можно полагать, что водоросли являлись микроаэрофильными или аэробными и росли гетеротрофически, используя в качестве питания простые сахара или низшие органические кислоты (уксусную, пропионовую)

Установлено, что вид нитчатого наращивания бактерий зависит от условий культивирования, причем эти условия хорошо согласовываются с известными физиологическими особенностями микроорганизмов Обобщенные данные испытаний показывают следующие виды увеличения объема нитчатых бактерий

- 5/>/гяего<(/м5-увеличение объема, имеющее место в реакторах полного смешения, работающих при отношениях «питание микроорганизмы» Р М от 1,2 до 1,8 г ХПК/г ВВ сут с концентрациями растворенного кислорода более 5,0 мг/л при температуре 22 °С,

- /^£/а/оа-увеличение объема, имеющее место в реакторах с поршневым потоком при отношениях Р М около 0,5 г ХПК/г ВВ сут с концентрациями растворенного кислорода ниже 0,5 мг/л при температуре около 21 °С, причем сточные воды содержали уксусную кислоту,

- БсЬаоЛпх-увеличение объема, имеющее место в реакторах с поршневым потоком при отношениях Р М от 0,45 до 0,7 г ХПК/г ВВ сут при температурах от 20 до 30 °С, причем сточные воды содержали значительные количества уксусной и пропионовой кислот Уровень концентраций растворенного кислорода в первые 4 часа поддерживался ниже 0,5 мг/л, после чего в течение 3 часов - более 5,0 мг/л

Испытания показали, что увеличение объема нитчатых видов организмов имеет место, когда они достигают конкурентного преимущества над зооглейными видами и обеспечивают свое доминирующее положение

Математическая модель, которая иллюстрирует механизм сосуществования нитчатых и зооглейных видов, может быть описана следующим образом Если два вида организмов в хемостате поглощают одинаковые виды питания и оба защищены от ингибирования, то соответствующие массовые балансы будут определяться следующими уравнениями

(1)

У^ = ъХгУ-(2Хг (2)

(3)

Ш /,, Г2,

(4)

& ^12 ^22

где

V - объем реактора, л, ^ текущее время, сут,

XI - концентрация биомассы в сухом весе 1-го вида, мг/л, Т1, - концентрации на входе и выходе, соответственно, 1-го питательного вещества, мг/л,

- удельная репродуктивная скорость 1-го вида, 1/сут, Уу - коэффициент выхода 1-го вида для ^го питательного вещества, мг клеток/мг питательного вещества (субстрата)

Результирующая установившаяся концентрация биомассы в этом случае

определяется уравнениями.

х -^.г.Лп.й-'О-Муц)] «ч

' У У -У У

М2 *21 *П '22

у _ ^21 ^22 Рз1 (^2 ^

Если виды сосуществуют, то концентрации их биомасс должны быть позитивны Следовательно, все числители и знаменатели в уравнениях (5) и (6) должны быть одновременно положительными или отрицательными

Если они положительные, то X] увеличивается, когда Т1 возрастает и Х2 увеличивается, когда Т2 возрастает Этот алгебраический результат имеет глубокое биологическое значение Величина X] может возрастать только если Их временно больше, чем скорость вымывания (¿/У, что означает, что субстрат, кинетически ограничивающий Х[5 должен также кратковременно превышать свою установившуюся величину, Увеличение Т] будет вызывать временное возрастание в], поэтому ясно, что при положительных числителе и знаменателе лимитирует X] Аналогичная аргументация показывает, что в этом случае 82 лимитирует Х2

Более того, положительный числитель означает, что

Следовательно, каждый вид кинетически ограничен субстратом, что предполагает наименьшую возможную концентрацию биомассы для этого вида Если числители и знаменатели являются одновременно отрицательными, из этого следует, что Б] лимитирует Хг и Бг лимитирует Х[ Если числители и знаменатели не являются одновременно положительными или отрицательными, тогда или Х[ или Хг являются отрицательными и эти виды не существуют, т к они кинетически ограничены одинаковым субстратом Таким образом, конкурирующие виды могут сосуществовать в хемостате только в том случае, если они кинетически ограничены разными субстратами Если они лимитированы одним и тем же субстратом, то медленно растущие виды в конечном счете выводятся из системы В случае сосуществования один из видов будет вырастать, чтобы стать доминирующим, если концентрация на входе лимитирующего субстрата увеличивается в достаточной степени Большое увеличение концентрации на входе одного из видов лимитирующего субстрата приведет к исключению его конкурента В конечном счете и Бг

К,, (У, -Л",)>- Г22 (т2 -,*2)

(7)

(8)

являются функциями скорости вымывания, налагаемой на систему Из предыдущего анализа уравнений (5) и (6) ясно, что идентичность каких-либо видов ограничивающих субстратов также зависит от (¿/V Таким образом, виды, стимулируемые увеличением какого-либо из субстратов, могут измениться, когда изменится скорость вымывания Этот результат является верным также и для чистых культур

Результаты испытаний показали, что накопление нитчатых организмов требует низких концентраций растворенного кислорода в головной части аэротенка с поршневым потоком и высоких концентраций летучих жирных кислот в поступающей на обработку сточной воде Управление ростом нитчатых организмов с помощью поршневого потока является примерно в три раза более предпочтительным по сравнению с управлением с помощью распределенной нагрузки и хлорирования рециркулируемого активного ила

В целом, лабораторные и пилотные исследования показали, что рост нитчатой водорослево-бактериальной микрофлоры может быть управляем в реакторах с поршневым потоком при наличии адекватной аэрации и приемлемых нагрузок по низшим органическим кислотам

Глава 4 посвящена разработке способов управления наращиванием биомассы водорослей в биологических прудах путем регулирования активной реакции среды рН

При традиционных способах биологической очистки (аэротенки, биофильтры, метантенки) минерализация органических компонентов сточных вод идет в процессах гетеротрофного обмена, где интенсивность освещения не играет существешюй роли и они протекают с одинаковой скоростью, как на свету, так и в темноте В биологических прудах решающее значение приобретает реакция фотосинтеза, интенсивность протекания которой полностью зависит от степени освещенности среды При нормально функционирующих биологических прудах основным источником растворенного кислорода является кислород, выделяемый в процессе фотосинтеза Таким образом, исследование условий фотосинтеза планктона

играет большую роль для разработки оптимальных технологических условий эксплуатации и нормативов для сооружения биологических прудов - величины нагрузки по загрязнениям, глубины водоема и времени пребывания в нем сточной воды

На первом этапе работы проводилось исследование процессов фотосинтеза водорослевого планктона в биологических прудах доочистки

Исследования альгофлоры в разных прудах показали, что скорость накопления общей биомассы водорослей и максимальные ее величины не обнаруживали заметных отличий в зависимости от видового состава фитопланктона При интенсивном цветении прудов количество взвешенного беззольного вещества, которое может служить мерой развития фитопланктона, достигало 200-350 мг/л, что при средней глубине пруда 0,5 м составляло 100175 г/м2 Испытания показали, что компенсационная точка, те глубина, на которой интенсивность фотосинтеза водорослей равна интенсивности дыхания бактерий, в биологических прудах расположена примерно на 10—20 см ниже поверхности воды Поскольку в правильно эксплуатируемых биологических прудах эффективность очистки сточных вод целиком зависит от протекания реакции фотосинтеза, то расположение компенсационной точки должно являться решающим моментом при определении наиболее эффективной глубины прудов В условиях достаточного освещения на 1 мг хлорофилла обычно приходится около 10 мг ассимилированной углекислоты, или 7,3 мг кислорода за час Если принять среднее содержание хлорофилла в прудах за 3 мг/л, то в этом случае интенсивность фотосинтеза составляет около 21 мг Ог/л час

На втором этапе работы производилось определение влияния подачи щелочи, диоксида углерода СО2 и различных видов и концентраций источников азота на величину активной реакции среды рН и соответственно - на выход водорослевой биомассы Пресноводные водоросли Зсепевечтив оЫщиих выращивались в непрерывном процессе культивирования с постоянной скоростью разбавления 0,5 1/сут и при изменении рН в диапазоне 4,2-10,6

Величина рН регулировалась в диапазоне 4,17-7,67 путем непрерывного барботирования в культуральную среду воздуха, 1% - но обогащенного С02, и изменения концентрации источников азота (N0^, ЫН/ или мочевины) в культуральной среде, что, в свою очередь, приводило к изменениям щелочности культуральной среды Щелочность культуральной среды и парциальное давление С02 являлись конечными регуляторами величины рН На рис 1 показана продуктивность по водорослям в зависимости от величины рН в щелочной и кислотной областях при подаче воздуха, обогащенного 1% СОг Продуктивность по водорослям была максимальной (около 225 мг С/сут) при рН 6,6, ко круто падала при незначительном снижении рН в кислотной области В щелочной области (рН > 6,6) продуктивность также уменьшалась, но более плавно, чем в кислотной области Выше пороговых значений рН, равных 10,6, однако, продуктивность резко падала от 100 мг С/ сут до нуля

Рис. 1. Прирост водорослевой культуры Бсепейепзтив оЬИяииэ в зависимости от рН

рН культуры

| ♦ ЫН4 ■ ЫН4+мочевина а мочевина а МОЗ+мочевина • N03

Анализ полученных результатов показывает, что имеет место резкое влияние pH на продуктивность определенных видов водорослей в интенсивной культуре Оптимальные pH при максимальных приростах пресноводных Scenedesmus оЫщиич ограничены узким диапазоном pH от 6,5 до 7,0, при этом незначительные кислотные условия среды могут привести к резкому снижению приростов Другие хлорофитовые, такие как пресноводные водоросли Chlorella vulgaris, способные выдерживать кислотные значения pH лучше, чем Scenedesmus obliquus В противоположность этому, на диатомовые Phaeodactylum tricornutum pH оказывает сильное влияние в диапазоне 7,9-10,2

Результаты работы показывают, что управление pH в культуральной среде может быть достигнуто любым из трех способов

Первый способ предполагает использование различных буферных компонентов (органических или неорганических) аминокислот, аминов и фосфатов Органические компоненты высокоэффективны, но достаточно дороги, неорганические фосфаты ограничены в применении, т к плохо растворимы и дают осадки Использование любого из вышеупомянутых буферов, более того, ограничено узким диапазоном регулирования pH

Вторым способом является управление с помощью комбинаций НСОз" щелочности и непрерывного барботирования воздухом, обогащенным СО2 Как показано на рис 2, необходимую величину pH в культуральной среде можно установить с помощью многочисленных комбинаций щелочи и содержания СОг Особенность этого способа состоит в трудности контроля щелочности, когда источниками азота являются NO3" и NH/

Третий способ является наиболее эффективным способом обеспечивающим минимизацию потерь барбогируемого СО2 Особенность его состоит в том, что барботируемый СОг подается по потребности для балансировки производства ОН" Однако, недостатком этого способа является то, что регулирование pH может быть осуществлено только тогда, когда необходимое pH больше его оптимальной величины

Рис. 2. Изменение рН в зависимости от щелочности в водорослевой культуре при подаче воздуха, обогащенного С02

Щелочность, мг.экв/л

♦ 0,1%С02 0,5%С02 • 1,0%С02 □ 5,0%С02 А Ю,0%С02

Анализ эффективности воздействия различных источников азота на щелочность кулыуралыюй среды показал следующее

- источник - ЖЦ+ является неудовлетворительным, т к он приводит к уменьшению щелочности культуральной среды и сопутствующему ростоподавляющему уменьшению величины рН,

- источник - Ж)з" создает противоположный эффект, хотя рН изменяется в этом случае незначительно,

- источник - мочевина является наиболее подходящим источником азота для максимизации выхода водорослей, когда она подается в комбинации с необходимым количеством щелочи НСОз' в культуральную среду и с

барботирующим воздухом, обогащенным СО2, что приводит к выравниванию величин рН вблизи их оптимальных значений

Таким образом, обобщая результаты проведенного комплекса экспериментальных работ, необходимо отметить, что регулирование рН в микроводорослевой культуральной среде в основном обеспечивается величинами НСО/щелочности и парциального давления СОг в барботирующей среде, при этом выбор источника азота может оказать сильное воздействие на результирующий рН Источник азота - ЫН/ применять нецелесообразно, т к он слишком непрактичен - требует добавления большого количества НСО3" для регулирования рН Источник азота - N03" имеет некоторые преимущества перед ЫН4+, но его использование приводит к производству избыточной щелочности, что требует создания высоких парциальных давлений СОг в барботируемом газе Максимальная продуктивность водорослевой биомассы может быть достигнута использованием мочевины как источника азота и выбором комбинации НСОэ' щелочности в питательной среде и процентного содержания СОг в барботируемом газе для достижения величин рН, близких к оптимальным

В главе 5 приведены результаты исследований процессов доочистки стоков от органических и минеральных загрязнений в биологических прудах Доочистка сточных вод от органических загрязнений Как было указано выше, высокой продуктивности фитопланктона прудов соответствуют большие количества выделяемого ими кислорода При этом прирост биомассы водорослей и количество освобожденного в процессе фотосинтеза кислорода находятся между собой в определенных количественных соотношениях, выражаемых балансовым равенством

ын: + 7,6СО, +17,7Я,ОеС,, Я.. О,. N + 7,60, +15,2Н20 + Н* -886 ккал/

* ' 2 '2 ' 3 >2 /г моль (9)

Это соотношение, если рассматривать его слева - направо, описывает процесс фотосинтезного роста биомассы водорослей за счет потребления компонентов среды С02, ИИ», Н^О, выделение кислорода и потребление

энергии солнечной радиации, справа - налево - обратный процесс, описывающий биохимическое окисление органических веществ, в том числе отмерших водорослей, бактериальной массой при респирации кислорода, выделенного водорослями Анализ соотношения (9) показывает, что при молекулярном весе водорослей 153,3 на 1 г образовавшегося органического вещества потребляется 5,8 ккал, а при обратном процессе окисления и минерализации водорослей выделяется 5,8 ккал Видно также, что образованию 153,3 г органического вещества водорослей соответствует освобождение 243,2 г кислорода Следовательно, на 1 г синтезированного органического вещества освобождается 1,6 г кислорода, или на 1 г освобожденного кислорода приходится 0,6 г прироста органических веществ водорослей Аналогичным образом получаем, что 1 г освобожденного кислорода эквивалентен потреблению 3,64 ккал, т е на 1 ккал потребленной энергии приходится 0,165 г прироста органических веществ

Для уточнения этих данных необходимо учесть, что количество энергии, освобождаемой при полном окислении входящих в состав живых организмов органических веществ или потребляемой при их синтезе (в расчете на единицу потребляемого или освобождаемого кислорода), колеблется в очень узких пределах, что дает основание считать, что оксикалорийный коэффициент для водорослей равен 3,4 ккал/г О Принимая величину этого коэффициента и зная калорийность рассматриваемого органического вещества, входящего в состав тел живых организмов, можно рассчитать коэффициент, показывающий отношение между количеством синтезированного или окисленного органического вещества и участвующим в этих процессах количеством кислорода Проведенные расчеты показали, что при средней калорийности выращенных на сточной воде водорослей около 4,85 ккал/г органического вещества указанный выше коэффициент равен 0,7 г органического вещества на 1 г кислорода Принимая указанные выше расчетные коэффициенты, можно ориентировочно определить величину прироста водорослей, обеспечивающих получение кислорода, необходимого для достижения заданного снижения БПК

(либо величину фотосинтезной аэрации при данной скорости прироста фитопланктона)

В общем виде прирост водорослей планктона выражается зависимостью

с Dh

где

Сс - суточный прирост водорослей планктона, г сухого вещества/м3 сут, Lt - снижение БПК, г О/м3, D - время пребывания воды, сут, 3,4 - оксикалорийный коэффициент, ккал/г О, h - калорийность водорослей, ккал/г сухого вещества, Of - безразмерный коэффициент, выражающий отношение количества выделенного и потребленного на снижение БПК кислорода

Из уравнения (10) может быть получена зависимость для определения

величины снижения БПК в г за сутки, приходящееся на 1 м2 площади пруда

4 (11)

' D 3,40/ v '

где

dm - глубина пруда, м,

Сщ = Сс dm - суточный прирост биомассы водорослей на 1 м2 площади пруда,

dm/D - гидрологическая нагрузка, т е глубина ежедневно поступающей и сливаемой воды, если представить ее в виде слоя, равномерно распределенного по поверхности пруда

Доочистка сточных вод от минеральных загрязнений Исследования показали, что для ассимиляции большого количества минеральных (азотных и фосфорных) соединений должен быть получен в достаточном количестве водорослевый материал, причем избыток водорослевой массы должен быть представлен в легко удаляемой форме В процессе активного фотосинтеза в водорослевых культурах бикарбонатно-карбонатное равновесие нарушается из-за изъятия водорослями диоксида углерода, в результате чего возрастает величина pH, что вызывает осаждение фосфатов Изъятие фосфатов из раствора благоприятно влияет на качество очистки сточных вод, но при высоких pH замедляется рост водорослевых культур Для предотвращения подавления роста водорослей по этой причине

необходимо добавлять к среде диоксид углерода Кроме того, при увеличении величины рН из-за уменьшения степени ионизации аммония аммонийный азот в стоках теряется, уходя в атмосферу В связи с этим возникает необходимость компенсировать эти потери добавлением внешних источников азота Таким образом, увеличение рН, инициируемое водорослями, приводит к удалению азота и фосфора из сточной воды и является одним из способов изъятия минеральных загрязнений

Для моделирования стока с высоким содержанием аммонийного азота в подаваемые сточные воды было добавлено необходимое количество хлоридов, чтобы поднять содержание аммонийного азота до 50 мг азота/л Подача стока затем была отрегулирована, чтобы обеспечить время пребывания 24 часа и после этого стабилизировать систему Результаты испытаний показали, что почти полное удаление аммонийного азота имело место при величине рН выше 8,5 Удаление ортофосфатов осаждением было менее значительным - от 22,0 до 7,5 мгРСУл

Таким образом, анализ полученных данных позволяет сделать следующие выводы

- концентрация фосфатов в водной среде, выводимой из пруда, может быть существенно снижена ее осаждением в дополнительным отстойнике с последующим сбросом насыщенного фосфатами осадка на иловые площадки,

- удаление избыточной биомассы водорослей, содержащей высокое содержание аммония и фосфатов, целесообразно производить с помощью вращающейся дисковой конструкции узла культивирования, снабженного скреперным механизмом,

- снижение эффективности очистки от аммония и фосфатов, наблюдаемое в ночное время, может быть компенсировано применением флуоресцентного освещения лампами, размещенными над или между дисками узла культивирования,

как альтернатива повышению рН за счет интенсификации водорослевого фотосинтеза может быть использовано регулирование рН с

помощью добавления щелочи, особенно в периоды снижения освещенности в ночное время

В главе 6 приведены результаты исследования процессов обеззараживания сточных вод при их доочистке в биологических прудах

При проведении исследований бактерицидная активность водорослевых культур изучалась по отношению к бактериям группы кишечной палочки (БГКП)

Данные экспериментальных работ показали, что в образцах культур водорослей, находящихся на свету, в результате их фотосинтезной деятельности активная реакция среды рН быстро повышается до 10,0-11,0 и выше В этих условиях имеет место одновременно и антибиотическая активность водорослей, и химическая стерилизация воды, что приводит к интенсивной гибели бактерий При более низких значениях рН (8,0-10,0) гибель бактерий в зрелых культурах водорослей обуславливается уже только одним из этих факторов - антибиотическими свойствами водорослей Поэтому активная реакция среды в процессах доочистки служит косвенным показателем физиологического состояния культуры водорослей Высокий показатель рН указывает на состояние водорослей, когда бактерицидные свойства их проявляются наиболее активно Это было доказано специальными опытами с искусственным подщелачиванием водопроводной воды до различных значений рН При отсутствии в среде водорослей, даже при рН 9,5 внесенные микробы продолжают высеваться из 0,3 мл воды в течение 5-6 суток наблюдения и лишь начиная с рН 10,5 и выше наступает более их быстрое отмирание Поэтому можно считать установленным факт выраженного бактерицидного эффекта водорослей и их главенствующей роли в бактериальном самоочищении сточных вод в биологических прудах

При этом установлено, что бактерицидные свойства протококковых водорослей проявляются в отношении БГКП независимо от среды, на которой водоросли выращивались Культуры водорослей, выращенные на сточной жидкости, поступающей в биологические пруды, и на искусственных

минеральных питательных средах, в одинаковой степени бактерицидны Можно было бы предположить вредное воздействие на внесенные бактерии самой сточной жидкости (бактериофагия, микробный антагонизм, химические вещества промышленных стоков и др), т к в биологические пруды обычно поступают смешанные стоки, но в сопоставительных опытах с водорослями, выращенными на сточной воде и искусственных минеральных средах, не обнаружено бактерицидное действие самой сточной воды О наличии в культурах протококковых водорослей бактерицидного компонента говорит и тот факт, что биологическая активность фильтратов этих водорослей такая же как самих культур (табл 1), несмотря на то, что клеток водорослей в фильтрате нет, а следовательно, отсутствует и их непосредственное влияние

Таблица 1

Бактерицидное действие протококковых водорослей в зависимости от среды обитания и рН

Водоросли

Питательная среда Scenedesmus Scenedesmus Chlorella

quadricauda obliquus vulgaris

pH н л о § * 2 ~ g is 1 2 pH Выживаемость S paratyphi В, сут pH Выживаемость S paratyphi В, сут

m

Сточная жидкость 9,35 5 9,75 3 9,25 4

без обработки

Сточная жидкость 9,8 3 9,8 2 10,4 3

стерилизованная

Для более глубокого изучения механизма действия протококковых водорослей на бактерии было проведено большое число опытов с культурами водорослей на сточной воде и искусственных минеральных питательных средах В каждом из опытов водоросли разбивались на 3 равные порции Одна порция оставалась без обработки, другая фильтровалась через мембранные ультрафильтры и опыт проводился с фильтратом, третья фильтровалась, и затем перед опытом фильтрат обрабатывался активизированным углем Все образцы опытов раздельно инфицировались эмульсией суточной агаровой культуры палочки Е coli из расчета 1000 микробных тел в одном мл жидкости В процессе наблюдения не установлено каких-либо различий между бактерицидным действием нативных культур водорослей и их фильтратов

Бактерии кишечной палдочки Hcoli, вносимые в культуры водорослей Scenedesmus quadricaida, Ankistrodesmus arcuatus (pH среды - 9,8-9,85) и в их фильтраты, спустя 24 часа после инфицирования уже не высевались из 0,3 мл этих жидкостей В случаях, когда фильтраты водорослей обрабатывались до инфицирования активированным углем, то так же, как и из контрольных образцов (среда без водорослей), внесенные бактерии продолжали высеваться из 1 мл воды в течение всего срока наблюдения, тогда как в образцах, не обработанных углем, они не обнаруживались к этому сроку в 50 и более мл

При испытаниях определялась также роль сопутствующей водорослям микрофлоры на процесс отмирания патогенных бактерий кишечной группы Для определения влияния сопутствующей микрофлоры на бактерицидный эффект водорослей при взаимодействии их с БГКП, были проведены испытания с бактериально чистыми и бактериально загрязненными культурами водорослей Бактериально чистые культуры водорослей Scenedesmus obliquus, Chlorella vulgaris были получены обработкой их антибиотиками (стрептомицин, левомицетин) Установлено, что сопутствующая водорослям микрофлора не проявляет антагонистического действия в отношении искусственно вводимых в культуру водорослей бактерий Сроки выживаемости их в обоих вариантах опыта были близки друг к другу

Проведенными исследованиями установлены факторы, определяющие бактерицидную активность протококковых водорослей

В проявлении бактерицидных свойств фитопланктона главную роль играет физиологическое его состояние, которое, в свою очередь, определяется рядом факторов окружающей среды В случае достаточного количества питательных веществ развитие водорослей идет интенсивно и наблюдается непрерывный рост коли-титра, при этом даже повторное искусственное инфицирование водной среды кишечной палочкой не останавливало возрастание коли-титра до конца эксперимента В случаях же истощения питательной среды и накопления вредных продуктов жизнедеятельности водоросли начинают терять свою биологическую активность, размножение клеток прекращается и наступает их быстрое отмирание Если в этой сточной воде еще будут оставшиеся бактерии, в частности Е coli, они могут начать усиленно размножаться

Большую роль в бактерицидной активности водорослей играет температурный фактор, что прослеживается и в лабораторных, и в природных условиях (прудах), где в летнее время благодаря более интенсивному процессу фотосинтеза бактериальное самоочищение идет с большей скоростью, нежели осенью и ранней весной

Эксперименты, проведенных с культурами водорослей Chlorella vulgaris и Scenedesmus quadricauda на сточной воде в условиях политермостата (температура 3-5°, 10-12°, 20-25°) и при 12-часовом освещении в течение суток (мощность освещения - 3000 лк), показали, что при температуре 3-5° прироста клеток в культурах обоих видов водорослей практически не было, а титр-коли повысился за 16 суток только на 1 знак, как и в контрольных образцах (сточная вода без водорослей) При температуре 10-12° наблюдался некоторый прирост числа клеток водорослей и повышение коли-титра К 16-м суткам в культуре Chlorella vulgaris он был равен 103 против исходного 10"5 (повышение в 100 раз), а в культуре Scenedemus quadricauda - 10"2 (повышение в 1000 раз) При температуре 20-25° размножение обоих видов водорослей шло довольно

энергично, что обеспечило повышение коли-титра к 1б-м суткам до 100 мл Интересно отметить, что при низкой температуре (3-5°) и показатель активной реакции среды pH низкий (7,65-8,6), а при температуре 20-25° он достигает 1010,1 Следовательно, такой температурный режим является наиболее подходящим для нормального развития и проявления бактерицидной активности водорослей

При испытаниях определялись также факторы, влияющие на скорость бактериального самоочищения прудов в присутствии протококковых водорослей Скорость отмирания бактерий группы кишечной палочки изучалась в водах с различной степенью загрязненности при разных температурных режимах (5,20,37°) Для той же цели в условиях, исключающих биологический антагонизм, параллельно ставились опыты на дважды дистиллированной воде с добавлением к ней в качестве питательного субстрата различных количеств пептона Было установлено, что бактериальное самоочищение прудовой воды протекает более интенсивно в интервале температур 2037° С понижением температуры этот процесс замедляется На рис 3 продемонстрирован случай, когда исходный коли-титр воды, равный 10"1, повысился при температуре 5° до 102 за 27 суток, при температуре 20° этот показатель был достигнут к 20-м суткам, а при 37° - к 15-м суткам Из полученных данных вытекает также, что при высоком содержании в среде органических веществ значительно замедляется скорость отмирания БГКП На рис 4 и 5 приведены скорости отмирания Е coli при различных температурных условиях в дважды дистиллированной воде (чистой и загрязненной добавлением пептона) Видно, что сроки выживаемости бактерий существенно зависят от качества воды при температуре среды 20°С в чистой воде Е coli выживают до 20 суток, а при наличии загрязняющих стоков - до более чем 80 суток Таким образом, более низкие температуры и повышенная загрязненность воды органическими веществами способствуют удлинению сроков выживаемости бактерий, а значит - ухудшают качество бактерицидной обработки воды в прудах

Рис. 3. Скорость бактериального самоочищения пруда в зависимости от температурных условий

-•-1 = 5 С -•-t = 20 С —А— t = 37 С

Рис. 4. Скорость отмирания Е. coli в дважды дистиллированной воде в зависимости от температурных условий. Добавлено пептона 0,1 мг/п.

Время, сут

—«—t = 5 С t = 20 С = 37 С

[-■-1 = 5 С -»-1 = 20 С -А-1 = 37 С

По результатам настоящей работы могут быть рекомендованы следующие мероприятия для достижения высокой степени доочистки от органических и минеральных загрязнений и обеззараживания сточных вод в биологических прудах

= на этапе выращивания посевной водорослево-бактериальной микрофлоры

выбор типа аэротенка-инокулятора с соответствующим гидравлическим режимом потока (путем подбора оптимальной комбинации «смешения-вытеснения»),

подбор биоценоза автотрофных растительных организмов (водорослей), наиболее распространенных в данной местности,

управление нагрузкой по питательному субстрату (по концентрациям биогенных элементов и специфических ингредиентов на основе жирных кислот),

- регулирование подачей воздуха на аэрацию, обеспечивающей оптимальное распределение концентрации растворенного кислорода по длине аэротенка,

= на этапе доочистки и обеззараживания стоков в биологических прудах

- выбор типа пруда с соответствующими конструктивными параметрами (объемом, глубиной), обеспечивающими необходимые уровни солнечной радиации и время пребывания обрабатываемой воды,

- подача в пруды доочистки стимуляторов - источников азота (аммония, нитратов или, предпочтительно, - мочевины),

- подача в пруды щелочи для регулирования активной реакцией среды

рН,

- барботирование в пруды воздуха, обогащенного диоксидом углерода

ВЫВОДЫ

1, Разработаны и экспериментально подтверждены способы повышения эффективности биологической доочистки и обеззараживания сточных вод с помощью водорослево-бактериальной микрофлоры биологических прудов и выданы практические рекомендации по управлению технологическими режимами функционирования биологических прудов доочистки в системе комплексной обработки сточных вод

2 Определено, что выращивание водорослево-бактериальной микрофлоры для запуска и последующего поддержания стабильных режимов работы биологических прудов наиболее эффективно в аэротенках с поршневым потоком при температурах от 20 до 30°С, исходных соотношениях «питание-биомасса» 0,5-0,7 г ХПК/г биомассы микроорганизмов, низких концентрациях растворенного кислорода (ниже 0,5 мг Ог/л) на входе и высоких концентрациях солей летучих жирных кислот - ацетата 100 мг/л и пропионата 35 мг/л)

3 Установлено, что при интенсивном развитии фотосинтеза водорослей концентрация фитопланктона достигает 200-350 мг/л и при средней глубине 0,5

м его выращивание составляет 100-175 г/м2 поверхности пруда, при этом содержание хлорофилла в прудах составляет в среднем 3 мг/л, что обеспечивает выделение кислорода в количестве около 20 мг 02/л час

4. Разработаны технологические режимы максимального производство водорослей за счет обеспечения оптимальных величин активной реакции среды pH, равных 8,0 - 10,0, причем установлено, что наиболее эффективным способом управления pH является подача в водную среду щелочи и мочевины в комбинации с барботированием воздухом, обогащенным диоксидом углерода СО2 в количестве от 1,0 до 5,0 %

5 Установлено, что в процессе активного фотосинтеза водорослевых культур активная реакция среды возрастает до pH более 8,5, что обеспечивает практически полное удаление аммонийного азота путем его выноса в атмосферу и снижение концентрации ортофосфатов за счет осаждения на водорослевой биомассе

6 Предложена и отработана на промышленных сооружениях технология обеззараживание сточных вод в биологических прудах за счет повышения активной реакции среды pH, интенсифицирующей антибиотическую активность водорослей (при pH более 8,0) и вызывающей химическую стерилизацию водной среды (при pH более 10,0)

7 Установлено, что эффект обеззараживания определяется температурой и загрязненностью обрабатываемой среды При культивировании водорослей в диапазоне температур 3-5°С коли-титр повышается только на один порядок, а в диапазоне температур 20-25°С - на пять порядков, причем скорость отмирания бактерий значительно замедляется при высоком содержании загрязнений в водной среде - в чистой воде бактерии кишечной палочки Е coli выживают до 20 суток, в загрязненной среде - до 80 суток

8 Разработана и доведена до стадии практической реализации технология обеззараживания при совместном выращивании культур водорослей При инфицировании кишечной палочкой Е coli культур водорослей Chlorella vulgaris и Ankistrodesmus в раздельно выращиваемой культуре Chlorella

vulgaris кишечная палочка обнаруживается в течение 6 суток, в культуре Anktstrodesmus - в течение 4 суток, а при совместном выращивании этих культур - в течение 3 суток, что свидетельствует о суммировании бактерицидного эффекта

9 Разработан и введен в действие «Технологический регламент формирования фитопланктона в биологических прудах объектов очистных сооружений предприятий АПК на этапах глубокой доочистки жидких стоков»

Предложения для практики

На основании проведенных исследований разработаны «Технологический регламент формирования фитопланктона в биологических прудах объектов очистных сооружений предприятий АПК на этапах глубокой доочистки жидких стоков» (Отделением ветеринарной медицины Россельхозакадемии, протокол № 1 от 04 12 2007г ),

2 Резульаты и материалы выполненной работы использованы ГУП «МосводоканалНИИпроекг» при разработке проекта «Разработка рекомендаций и технических предложений по реконструкции и восстановлению очищающей способности прудов доочистки очистных сооружений канализации г Норильска» с годовым экономическим эффектом 30,9 млн руб/год, ОАО «Лизинг экологических проектов» г Москва при разработке проекта реконструкции очистных сооружений свинокомплекса г Коноши производительностью 35-40 тонн ХПК/сут с годовым экономическим эффектом 900 тыс руб/год, МУП «Павлово-Слободское РЭП ЖКХ» на действующих сооружениях аэробной биологической очистки п Павловская Слобода Московской обл

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах 1 Денисов А А, Жуйков ВЮ Очистка сточных вод в открытых водоемах от органических и минеральных загрязнений с помощью водорослей Достижения АПК 2007, № 12, с 54-58

2 Жуйков В Ю Очистка сточных вод от биогенных элементов фитопланктоном биопрудов Экология и промышленность России 2008, № 1, с 26-28

3 Павлинова И.И , Жуйков В Ю Биологическая очистка сточных вод в биологических прудах ВОДА-п^аапе 2007, № 3, с 48-50

4 Денисов А А, Жуйков ВЮ, Фролов ИЮ Исследование процессов роста водорослей на стоках, прошедших аэробную биологическую очистку Материалы Международной научно-практической конференции «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов», 20-21 декабря 2007г, г Щелково 2007,398-401

5 Павлинова И И, Жуйков В Ю Доочистка сточных вод от биогенных элементов путем использования водорослей в биологических прудах VII Международная научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности», Пенза, 2007, с 69-72

6 Жуйков В Ю Чистые пруды 6-я Международная научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы развития жилищно-коммунального комплекса города», МИКХиС, Москва, 2008, с 49-52

7 Жуйков В Ю Экологические аспекты в инженерной среде Международная научно-практическая конференция «Строительство - 2008», г Ростов на Дону, 2008, с 114-115

8 Жуйков В Ю Бактериально-водорослевые пруды в доочистке и обеззараживании сточных вод XI Конференция «Ландшафтная индустрия» Москва, 2008, с 77-80

Отпечатано в ООО «Мещера», г Щелково, М О , ул Свирская, два, зак № 870, тираж 100 экз

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Жуйков, Виталий 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 Обеззараживание сточных вод в биологических прудах.

1.4 Интенсификация природных процессов " самоочищения в биологических прудах.

1.4.1 Биологические пруды в системе очистных сооружений.

1.4.2 Эпидемиологическая оценка биологических прудов.

1.4.3 Общие нормативы, сооружения/ и эксплуатации биологических прудов.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Культивирование бактериально-водорослевой микрофлоры.

2.2 Управление ростом водорослей в культуральной среде.

2.3 Доочистка сточных вод от биогенных элементов.

2.4 Обеззараживание сточных вод в биологических прудах.

Глава 3. КУЛЬТИВИРОВАНИЕ БАКТЕРИАЛЬНО-ВОДОРОСЛЕВЫХ МАСС КАК ИНОКУЛЯТА ДЛЯБИОЛОШЧЕСКИХ ПРУДОВ.

3.1 Исследование процессов управления ростом бактериально-водорослевых нитчатых организмов на лабораторных установках (первый этап).

3.2 Исследование процессов управления ростом бактериально-водорослевых нитчатых организмов на пилотных установках (второй этап).

Глава 4. УПРАВЛЕНИЕ РОСТОМ ВОДОРОСЛЕЙ ПУТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ РН КУЛЬТУРАЛЬНОЙ СРЕДЫ.

4.1 Процессы фотосинтеза фитопланктона водорослей.

4.2 Регулирование выхода водорослевой биомассы путем подачи в культуральную среду диоксида углерода С02 и различных видов и концентраций источников азота.

4.2.1 Теоретическая разработка.

4.2.2 Экспериментальные результаты.

Глава 5. ДООЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ.

5.1 Доочистка сточных вод от органических загрязнений.

5.2 Доочистка сточных вод от минеральных загрязнений:.

Глава 6. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ.

6.1 Взаимоотношения фитопланктона и бактерий кишечной группы в биопрудах.

6.2 Факторы, определяющие биологическую активность протококковых водорослей.

6.3 Относительная скорость отмирания бактерий кишечной группы в присутствии протококковых водорослей.

6.4 Взаимоотношения различных видов протококковых водорослей и их бактерицидное действие при совместном выращивании.

6.5 Бактериальное самоочищение открытых водоемов.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Доочистка и обеззараживание сточных вод водорослево-бактериальной микрофлорой биологических прудов"

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 по1 данной проблеме убедительно показывают, что применение биологических прудов может занять. прочное место: среди других эффективных методов доочистки сточных вод. При этом, следует признать наиболее перспективным использование биологических прудов для доочистки непосредственно после станций аэрации, а также сочетание их с открытыми водоемами рыбохозяйственного 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.

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.

Проведенными к настоящему времени исследованиями установлено, что интенсивное наращивание биомассы фитопланктона способствует увеличению количества выделяемого кислорода. При этом, прирост биомассы водорослей и количество освобожденного в процессе фотосинтеза кислорода находятся- во вполне определенных количественных соотношениях.

Канализационные и промышленные сточные воды богаты органическими веществами, составляющими основу питания бактерий. В то же время< состав биогенных компонентов этой' среды благоприятствует и развитию фитопланктона, в частности протококковых водорослей, обладающих сильным антибактериальным действием. Поэтому антагонизм в борьбе за питательные вещества между фитопланктаном и микрофлорой сточной жидкости лежит в основе бактериального самоочищения сточных вод в биологических прудах. Скорость и полнота отмирания патогенных бактерий кишечной группы определяет собой степень эпидемиологической безопасности при* спуске стоков из биологических прудов^ в открытые водоемы хозяйственного и культурного назначения. В современной специальной литературе практически отсутствуют систематизированные сведения о процессах отмирания данной группы бактерий в биологических прудах.

Таким образом, несмотря на имеющиеся к настоящему времени отдельные научно-исследовательские разработки по рассматриваемой проблеме, методы доочистки от загрязнений и обеззараживания от патогенной микрофлоры сточных вод открытых водоемов еще не нашли широкого 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 и санитарной обработки стоков в промышленных условиях.

Отсюда вытекает важность и актуальность решения задачи практического применения доочистки и обеззараживания сточных вод в биологических прудах, что требует глубокого изучения условий роста планктонных водорослей, состава фито- и зоопланктона, характера взаимоотношений водорослевых и бактериальных (в том числе патогенных) культур.

В целом, такие исследования, завершающиеся разработкой практических рекомендаций и промышленных технологий, должны обеспечить создание наиболее рациональных и эффективных конструктивно-технологических схем современных сооружений комплексной биологической очистки.

Цель и задачи

Целью настоящей работы являлась разработка способов повышения эффективности биологической доочистки и обеззараживания сточных вод открытых водоемов с помощью водорослево-бактериальной микрофлоры.

При выполнении работы были поставлены следующие задачи:

- определить факторы, стимулирующие рост культур водорослей в аэротенках для, использования их в качестве инокулята для запуска и поддержания необходимых технологических режимов' функционирования биологических прудов доочистки сточных вод;

- исследовать возможности повышения производительности по водорослевой биомассе в биологических прудах за- счет поддержания оптимальных значений рН путем подачи в культуральную среду источников азота и неорганического углерода; определить величины относительного прироста водорослевой биомассы, необходимые для получения концентрации растворенного кислорода, достаточной для достижения заданной степени доочистки сточных вод от органических и минеральных загрязнений;

- изучить механизм бактерицидного действия водорослей и влияние сопутствующей микрофлоры на процесс отмирания бактерий;

- исследовать взаимоотношения различных видов водорослей и определить факторы, определяющие бактерицидную активность сложных водорослевых культур.

Научная новизна.

Определены условия культивирования водорослево-бактериальных культур по гидравлическим режимам, уровням концентраций растворенного кислорода, питательных веществ и специфических ингредиентов в аэрационных сооружениях биологической очистки.

Определены способы управления выходом водорослевой биомассы путем регулирования уровня рН культуральной среды за счет поддержания оптимальных величин щелочности НСОз" и парциального давления СОг в барботирующей среде.

Установлены балансовые соотношения между относительным приростом биомассы водорослей и количеством освобожденного в процессе фотосинтеза растворенного кислорода, определяющие эффективность доочистки сточных вод от органических загрязнений в биологических прудах.

Показано, что увеличение рН, инициируемое функционированием! водорослевой массы, приводит к удалению азота и фосфора из сточных вод и может являться одним из способов их очистки от минеральных загрязнений.

Определена степень бактерицидного воздействия различных водорослевых культур на сапрофитную и патогенную микрофлоры, в том числе бактерии группы кишечной палочки.

Установлено, что основными факторами, определяющими степень бактерицидной обработки среды, являются температурные воздействия и условия питания и метаболизма водорослевых культур.

Практическая ценность.

Полученные результаты и выводы базируются на материалах теоретических, модельных и экспериментальных исследований биологических систем открытых водоемов и позволяют с высокой степенью надежности рекомендовать их к практическому использованию в промышленных масштабах при создании новых и реконструкции' действующих систем комплексной* биологической очистки сточных вод коммунального» и промышленного происхождения. 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 сточных вод и конструктивно-технологических характеристик систем их биологической очистки и доочистки.

Апробация работы.

На основании проведенных исследований- разработан технологический регламент формирования биоценозов- фитопланктона в биологических прудах объектов очистных сооружений предприятий АПК на этапах глубокой доочистки и обеззараживания-жидких стоков.

Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУП «МосводоканалНИИпроект» при проектировании очистных сооружений канализации г. Норильска, ОАО «Лизинг экологических проектов» г. Москва при проектно-конструкторских работах при проектировании очистных сооружений животноводческого комплекса по откорму 80 тыс. голов свиней в год г. Коноши Архангельской обл., МУП «Павлово

Слободское РЭП ЖКХ» Московская обл. при апробации процесса биологической доочистки и обеззараживании сточных вод водорослево-бактерицидной микрофлорой биологических прудов.

Материалы диссертационной работы доложены на Международной научно-практической конференции «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов», г. Щелково . 2007; VII Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности», Пенза, 2007; 6-й Международной научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы развития жилищно-коммунального комплекса города», Москва, 2008; Международной научно-практической конференции «Строительство - 2008», г.Ростов на Дону, 2008.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Биотехнология", Жуйков, Виталий Юрьевич

ВЫВОДЫ

1. Разработаны и экспериментально подтверждены способы повышения эффективности биологической доочистки и обеззараживания сточных вод с помощью водорослево-бактериальной микрофлоры биологических прудов и выданы практические рекомендации по управлению технологическими режимами функционирования биологических прудов доочистки в системе комплексной обработки сточных вод.

2. Определено, что выращивание водорослево-бактериальной микрофлоры для запуска и последующего поддержания стабильных режимов работы биологических прудов наиболее эффективно в аэротенках с поршневым потоком при температурах от 20 до 30°С, исходных соотношениях «питание-биомасса» 0,5-0,7 г ХПК/г биомассы микроорганизмов, низких концентрациях растворенного кислорода (ниже 0,5 мг 02/л) на входе и высоких концентрациях солей летучих жирных кислот - ацетата 100 мг/л и пропионата 35 мг/л).

3. Установлено, что при интенсивном развитии фотосинтеза водорослей концентрация фитопланктона достигает 200-350 мг/л и при средней глубине 0,5 м его выращивание составляет 100-175 г/м поверхности пруда, при этом содержание хлорофилла в прудах составляет в среднем 3 мг/л, что обеспечивает выделение кислорода в количестве около 20 мг

О /л. час.

4. Разработаны технологические режимы максимального производство водорослей за счет обеспечения оптимальных величин активной реакции среды рН, равных 8,0 - 10,0, причет установлено, что наиболее эффективным способом управления рН является подача в водную среду щелочи и мочевины в комбинации с барботированием воздухом, обогащенным диоксидом углерода С02 в количестве от 1,0 до 5,0 %.

5. Установлено, что в процессе активного фотосинтеза водорослевых культур активная реакция среды возрастает до рН более 8,5, что обеспечивает практически полное удаление аммонийного азота путем его выноса в атмосферу и снижение концентрации ортофосфатов. за, счет осаждения на водорослевой биомассе.

6. Предложена и отработана на промышленных сооружениях технология обеззараживание сточных вод в биологических прудах за счет повышения активной реакции среды pH, интенсифицирующей антибиотическую активность водорослей (при pH более 8,0) и вызывающей химическую стерилизацию водной среды (при pH более 10,0).

7. Установлено, что эффект обеззараживания определяется температурой и загрязненностью обрабатываемой« среды. При культивировании водорослей в диапазоне температур. 3-5°G коли-титр повышается только на один порядок, а в диапазоне температур 20-25°С - на пять порядков, причем* скорость отмирания бактерий i значительно замедляется при высоком содержании загрязнений в водной среде — в чистой воде бактерии кишечной палочки E.coli выживают до . 20 суток, в ' г : загрязненной среде - до 80 суток. >и

8. Разработана и доведена до стадии практической реализации технология! обеззараживания при совместном выращивании культур водорослей. При инфицировании кишечной палочкой E.coli культур водорослей Chlorella vulgaris и Ankistrodesmus в раздельно выращиваемой культуре Chlorella vulgaris кишечная палочка обнаруживается в течение 6 суток, в культуре Ankistrodesmus - в течение 4 суток, а при совместном ^ выращивании этих культур — в течение 3 суток, что свидетельствует о суммировании бактерицидного эффекта.

9. Разработан и введен в действие «Технологический регламент формирования, фитопланктона в биологических прудах объектов очистных сооружений предприятий АПК на этапах глубокой доочистки жидких, стоков»

173

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Жуйков, Виталий 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 H.A., Жукова H.A., 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 JI.E.; 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 H.H. 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. Архипченко И.А. Микробиологические аспекты очистки сточных вод. //Известия АМН СССР. Сер. Биол. 1983 №4 с. 560569.

9. Базякина H.A., Востоков H.A., Строганов С.Н. Опыты с самоочищением сточной жидкости в непроточных прудах. Отчет комиссии по очистке сточных вод. М., 1919, ч. 1, с. 105-176.

10. Ю.Баринова С.С.; Медведева JI.A. Атлас водорослей индикаторов сапробности. Владивосток. Дальнаука, 1996, 364 с.

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

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

13. Бобун И.И,; Вангели B.C.; Гроник 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.

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

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

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

17. 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.

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

19. ВоловаТ.Г. Экологическая биотехнология. Новосибирск, 1997, 141 с

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

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

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

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

24. 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.

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

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

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

28. Горюнова C.B. Методы биотестирования в охране природных вод. Аграрный сектори его современное состояние. М, 2002, с. 87-89,'

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

30. 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.

31. Гусева К.А. Роль синезеленых водорослей в водоеме. Экология и физиология синезеленых водорослей. M., JL, Изд-во АН СССР, 1965, с 1233.

32. 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.

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

34. Денисов A.A. Проблемы очистки животноводческих стоков и пути их решения. //Минск. 1990.

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

36. Жирков Е.И., Овцов Л.П., Музыченко А. А и др. Руководство по устройству ю 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 // 4.1, М., «Колос» 1982.

38. Инструкция по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческих комплексах // 4.II, Ч.Ш. М., «Колос» 1984.

39. Кабиров Р.Р. Альгоиндикация с использованием почвенных водорослей. Альгология, 1993, Т.З, с. 73-83.

40. 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.

41. 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.

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

43. Крайнюкова А.Н. Состояние и перспективы применения методов биотестирования'для оценки загрязнения водной среды. М, 1988, с. 108124.

44. Краснова Т.А., Мельченко Г.Г., Юнникова Н.В1, Самойлова H.A. Методы анализа экосистем. Кемерово., 2002, 143 с.

45. Крючкова H.M. 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. № I.e. 114123.

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., Мерзлая Г.Е., Бондаренко В.В. и др.' Проблемы- очистки свиновотноводческих стоков на фермах и комплексах и пути их решения. Минск, 1990, с 7-8.

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

51. Лукницкая А.Ф. Влияние температуры содержания на теплоустойчивость некоторых водорослей. /Цитология. 1963. Т. 5, №21.

52. Лях С.П. Адаптация микроорганизмов к низким температурам. М.: Наука, 1976, 160с.

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

54. Мейен В.А. Очистка* сточной жидкости в прудах и выращивание в них рыбы. М., 1932.

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

56. Минеева Л. А. Влияние интенсивности света на автотрофное и гетеротрофное питание Clorella vulgaris и Scenedesmus obloquus.

57. Микробиология. 1962. T. 31. Вып. 3, с. 411-416.

58. Музафаров A.M. Культивирование и применение водорослей в хозяйстве. Ташкент, 1987.

59. Очистка сточных вод животноводческих комплексов в биологических прудах. Охрана' природной среды при сельскохозяйственномпроизводстве. М, 1988. с. 99-103.

60. Петрова A.JI. Фитопланктон и динамика его биомассы. Экология зарастания озера и,проблемы его восстановления. СПб. 1999,» с. 121-133.

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

62. Рубин А.Б., Кононенко 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.

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

64. Саяпин В. П., Романенко H.A. Ветеринарно-санитарные и гигиеническиеаспекты использования!стоков в.сельском хозяйстве. Обзорная информ. / ЖИТЭИагропрм. М., 1991.-49с.

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

66. Сиренко Л. А., Гавриленко1 М. Я. 1978. «Цветение» воды и эвтрофирование. Киев. 230с.

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

68. Сиренко Л.А. Физиологические основы, размножения1 синезеленых водоросли в водохранилищах. Киев: Наукова думка, 1972. 203с.

69. 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.

70. 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.

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

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

73. Станиславская Е. Сезонная динамика массовых видов водорослей перифитона в многолетнем ряду. Тез.докл.УШ съезда Гидробиологического общества РАН. Калининград, 2001; Т.1, с. 204-205.

74. Строганов С.Н. Об опытах с прудами для очистки сточных вод на московских полях орошения. Изв. постоянного бюро Всероссийских водопроводных и саетехнических съездов. 1914, с. 16-21.

75. Судьина Е.Г., Шнюкова Е.И., Костлан Н.В., Мушак П.А., Тупик Н.Д. Биохимия синезеленых водорослей. Киев: Наукова думка, 1978. 264с.

76. Суханова K.M. Особенности термического- повреждения клеток Euglena gracilis. Общие механизмы клеточных реакций на повреждающие воздействия. JL, 1977, с. 185-187.

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

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

79. Унгуряну Д.В.; Ионец И.Г. Очистка сточных вод животноводческих комплексов, Охрана природы Молдавии, 1988, с. 119-126.

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

81. Федоров В.Д. Сине-зеленые водоросли и эволюция фотосинтеза. МОИП. Биология сине-зеленых водорослей. Ред. В.Д. Федоров, М.М. Телитченко. М.: МГУ, 1964. с. 141-163.

82. Федоров В.Д. Физиологические основы бактериального фотосинтеза. Биология автотрофных микроорганизмов. М.: МГУ. 1966. с. 124-130.

83. Федоров, В:Д., Гусев М.В., Галочка Л.Д. Свет определяющий фактор углеродистого питания фотосинтезирующих организмов. Вопросы гидробиологии. М.: Наука, 1966, 426с.

84. Федоров В.Д., Дауда Т.А. Сезонные изменения пищевой конкуренции у фитопланктонных организмов. Журнал общей биологии. 1973. Т. 14. №. 5. с. 646-653.

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

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

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

88. 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.

89. 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. 1841-1847.

90. Bar E., Rise M, Vishkautsan M., Arad S. Pigment and structural changes in

91. Chlorella upon light and nitrogen stress. J. Plant-Physiol. 1995. Vol. 146. p. 527-534'.

92. Baur W.H. Gewassergute bestimmen und beurteilen. Praktische Anleitung für Gewasserwarte und alle an der Qualität unserer Gewässer interessierten Kreise. Hamburg-Berlin. 1987, 141 p.

93. 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.

94. Cho B-H, Komor E. The amino acid transport systems of the autotrophically growr green alga Chlorella. Biochim. Biophys. Acta. 1985. Vol. 821. p. 384392.

95. Comolet A. Pollution des eaux par les nitrates: les états de la communauté face a ce problème. Inform, agr. FNSEA, 1989; v. 613, p. 29-36.

96. Csonka L.N., Epstein W. Osmoregulation. Escherichia coli and Salmonella typhimurmm. Ed. F.C. Neidhardt. ASM Press. 1998. p. 1210-1223.

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

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

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

100. Fogg G.E., Westlake D.F. The importance of extracellular products of algae in freshwater. Proc. Int. Assoc. 1975. Vol. 12. P. 2119-2132.

101. Landry P.L. L'épuration des eaux par les végétaux. Agriculture, 1994; V. 51, N3, p. 7-10.

102. 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.

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

104. Les nitrates du progrès. Nouv. Agriculteur, 1989; v. 142, p. 25-30.

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

106. 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.

107. Recknagel F. Applied systems ecology. Approach and case studies in aquatic ecology. Berlin. Akad.-Verl, 1989. 138 p.

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

109. Stomp M., Huisman J. F., Veraart A.J., Gerla D., Rijkeboer M., Ute I. A., Stal L. Adaptive divergence in pigment composition promotes phytoplankton biodiversity. J. Nature. 2004. 432, N 7013, p. 104-107.

110. Vallier R. Utilisation des boues d'épuration en agriculture conséquences sur la chaîne alimentaire. Rev. suisse Agr, 1988; v. 20, N 4, p. 238-239.

111. Venediktov P.S., Chemeris Y.K., Heck O.J. Regulation of the quantum yeld of photosystem. Reaction by products of CO2 fixation in Chlorella. Photosynthetica. 1989. v. 23. p. 281-287.