Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ РАБОТЫ СООРУЖЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "ИНТЕНСИФИКАЦИЯ РАБОТЫ СООРУЖЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ"

Л-зззм

На правах рукописи

НИКИФОРОВА Лидия Осиповна

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ РАБОТЫ СООРУЖЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Специальность 03.00.23 - Биотехнология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва-2004

На правах рукописи

НИКИФОРОВА Лилия Осиповна

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ РАБОТЫ СООРУЖЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Специальность 03.00.23 - Биотехнология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москаа-2004

Работа выполнена в Московском государственном университете пищевых производств. В институте управления, качества, безопасности и экологии предприятий продуктов питания на кафедре экологического менеджмента лишевых производств

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор доктор биологических наук, профессор доктор технических наук

Денисов Аркадий Алексеевич Максимова Гальвина Николаевна Первое Алексей Германович

Ведущая организация; Всероссийский научно-исследовательский институт ветеринарии, санитарии, гигиены и экологии

Защита состоится 26 марта 2004 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.069.01 во Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте биологической промышленности Россельхозакадемии по адресу: 141142, Московская область, Щелковский район, п/о Кашинцево ВНИТИБП РЛСХН

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

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

Ю.Д. Фролов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Предотвращение дальнейшего развития процессов антропогенного эвтрофирования и восстановление водных бассейнов России требуют решения сложных вопросов: доочисткн очищенных сточных вод от токсичных веществ, не подвергшихся биохимической деструкции на комплексе очистных сооружений, н максимального снижения концентрации биогенных элементов.

Необходимость решения этих проблем во многом связана с питьевым водоснабжением, так как на станциях водоочистки в основном используются физико-химические методы, не способные удалять растворенные токсичные вещества.

Одним из постоянных источников поступления в водные бассейны токсичных органических и неорганических соединений являются сточные воды с городских очистных сооружений. Очистные сооружения городов, принимая промышленные неочищенные или недочищенные стоки, не имеют, как правило, возможности менять режим эксплуатации отдельных узлов при возникновении аварийных ситуаций. Это приводит к гибели биоценоза биологического ком апекса и надолго подвергает открытые водоемы к приему недочищенных сточных вод с высокими концентрациями нефтепродуктов, органических веществ, соединений металлов, СПЛВ.

В связи с этим постоянно разрабатываются новые методы очистки городских и, особенно, промышленных сточных вод, В настоящее время накоплены значительные теоретические знания по вопросам удаления соединений азота. Вопросы удаления фосфатов являются актуальными в связи с тем, что этот элемент не вступает в окислительно-восстановительные реакции. Удаление фосфатов из сточных вод в основном происходит за счет потребления его клетками биоценоза биологических сооружений и временного аккумулирования отдельными штаммами ми кроорганизмов.

Существующие станции аэрации столкнулись и с другой проблемой: проблемой поступления со сточными водами новых органических соединений из-за расширения использования на промышленных предприятиях новых источников сырья. В настоящее время отсутствуют технологические схемы, позволяющие

биохимическими методами очищать сточные воды, содержащие токсичные вещества как органического, так и неорганического происхождения,

">ги проблемы определяют необходимость в совершенствовании имеющихся и разработке новых технологий. Наиболее перспективными являются технологии, использующие физические поля, как для активации биоценоза, так и для обеззараживания. Для оценки влияния электромагнитных полей на процессы активации биоценоза и обеззараживания, необходимо четко понимать механизм второй фазы биохимической деструкции сложных органических молекул. В связи с этим разработка научных основ различного уровня сложности ресурсосберегающих экологически безопасных технологий очистки сточных вод, использующих »лектромагнитную активацию биоценоза на сооружениях биологической очистки и имеющих целью повышение экономической и технической эффективности при внедрении на производствах, является актуальной научной проблемой.

Цель и задачи работы. Цель исследований состояла в разработке теоретических н прикладных основ технологий и способов интенсификации работы сооружений биологической очистки с использованием электромагнитных полей, позволяющих повысить их технико-экономическую эффективность и экологическую безопасность очищенных сточных вод для открытых водоемов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• изучить кинетику процессов, связанных с механизмом внеклеточной деструкции органических соединений н создать модель биохимического расщепления сложных органических субстратов;

• выявить закономерности влияния электромагнитной активации иловой смеси на окислительную способность биоценоза и величину илового индекса;

• разработать новую безреагентную технологию обеззараживания воды, испытать и изучить условий ее технического внедрения;

• разработать и исследовать технологию глубокого удаления полифосфатов, изучить влияние электромагнитной активации на эффективность процесса;

• разработать и исследовать технологию очистки сточных вод, содержащих токсичные соединения.

Научная новизна. В работе обосновано новое научное направление, обеспечивающее квалифицированный выбор технологии доочистки и обеззараживания сточных вод, содержащих токсичные соединения и биогенные элементы. С этой целью:

1) предложены и обоснованы методологические, научные и технологические основы создания комплексов по очистке сточных вод, содержащих токсичные органические и неорганические соединения, отличающиеся одновременным учетом: основных биологических и экологических принципов, экономических и организационных возможностей промышленных предприятий на современном этапе;

2) разработана модель второй фазы биохимической деструкции многокомпонентных субстратов и определена роль растворенного в воде кислорода, как основного фактора в формировании биоценоза, осуществляющего процесс биологической очистки;

3) изучена динамика изменения количественного состава активного ила в зависимости от концентрации растворенного кислорода в аэрациокных сооружениях;

4} разработан и математически обоснован новый метод определения концентрации растворенных органических соединений в день отбора пробы, позволивший провести сравнительную оценку результатов, получаемых стандартным методом по БПКпс,,.;

5) разработана новая технология обеззараживания водных систем с использованием перпендикулярного потоку воды магнитного поля определенной напряженности и обоснован механизм процесса, вызывающий изменение проницаемости клеток;

6) установлены основные закономерности и особенности влияния электромагнитных полей на биоценоз биологического комплекса. Разработаны научные и практические основы технологии использования электромагнитных полей, позволяющие повысить эффективность очистки сточных вод;

7) разработана гехнология биологического удаления фосфатов и на основе экспериментального материала получена эмпирическая формула расчета количества концентрируемого фосфора в дефосфататорах; К) 1 пучено влияние соединений железа и марганца на биоценоз сооружений биологической очистки и установлены основные закономерности процессов очистки сточных вод, содержащих токсичные органические соединения в присутствии тяжелых металлов;

9) установлены 1акономерности электрохимического окисления токсичных органических соединений в электролизерах с нерастворимыми электродами и изучено влияние очищенных вод на планктон открытых водоемов;

10) проведен эколого-технологический анализ работы сооружений предприятий, сточные воды которых содержат токсичные соединения, мониторинг их систем водопотребления и водоотведения, что обеспечило создание информационной базы для разработки ресурсосберегающих технологий.

Практическая значимость полученных результатов. В промышленных условиях апробированы и подтверждены результаты, полученные в результате научных исследований на лабораторных и пилотных установках, что позволило внедрить:

1) разработанные технологические схемы с использованием электромагнитных активаторов, позволяющие: увеличить окислительную мощность аэрационных сооружений до 40%; сократить объемы очистных сооружений до 25%; сократить затраты на доочистку очищенных сточных вод до 20%; ликвидировать затраты на химические реагенты при вспухании активного нла; ликвидировать реагентное хозяйство при решении вопроса снижения концентрации соединений фосфора в очищенных сточных водах; проводить магнитное обеззараживание очищенных сточных вод до нормативных показателей при получении нетоксичных вод для планктона открытых водоемов;

2) разработанные технологические процессы:

- биологического удаления полифосфатов из основного потока с последующим концентрированием в малых объемах и электромагнитной активацией циркулирующего биоценоза;

- биологической очистки сточных воя предприятий нефтеоргсинтсза, содержащих высокие концентрации соединений серы, ингибирующих биоценоз аэрационных сооружений;

- биологической деструкции трудпоокисляемых и токсичных органических соединений в присутствии тяжелых металлов;

- электрохимической доочисткн очищенных сточных вод, содержащих токсичные соединения, не подвергшиеся биохимической деструкции, на электролизерах с нерастворимыми электродами до показателей, не оказывающих токсичного влияния на планктон открытых водоемов;

- разработан биохимический метод контроля определения концентрации растворенных органических веществ, позволяющий быстро н с высокой степенью точности оценивать экологическую и санитарную обстановку в водном бассейне в день отбора пробы.

Предложены методики расчета сооружений; • биологического удаления полифосфатов;

- биологической очистки сточных вод, содержащих трудноокисляемые и токсичные соединения;

- электрохимической доочистки сточных вод, содержащих токсичные вещества.

Реализация результатов осуществлялась по прямым договорам с Новогорьковским НПЗ, АО «Минудобрения» г. Мелеуз Башкортостан, ЗАО «Этанол» г. Новокуйбышевска, Мэрией г. Обухово на городских очистных сооружениях, АО «Тульский пекарь», ЗАО «Альтер Вест», ООО «Технобридж-Сервис», ООО «Техномост Сервис», "Спичпром" в г. Балабаново Московской области, ООО «Биокомпакт».

Разработаны рекомендации для проектирования новых и реконструкции действующих очистных сооружений предприятий и городов: г. Обухово (Московской области), объединенных городских и производственных очистных сооружений г, Новокуйбышевска, г. Кагодьша (Тюменской области), ЗАО "Минудобрение" г. Мелеуза (Башкортостана), г. Балабаново (Московской области), пос. Ботаково (Московской области).

Разработанные рекомендации использованы в проектах реконструкции очистных сооружений городов: г. Обухово (Московской области), г. Новокуйбышевска, г. Мелеуза (Башкортостана).

Налажено производство установок второго поколения полной заводской готовности контейнерного типа «БиОКС» в ООО «Техномост Сервис».

Оказывается научно-методическая помощь предприятиям, производящим установки контейнерного типа и строительным организациям на площадках, отведенным под очистные сооружения в Московской области.

Научно-практическая новизна результатов исследований и принятых на этой основе технических решений подтверждены патентами и свидетельством на "Полезную модель" конструкции узла магнитного обеззараживания.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- результаты математического обоснования механизма внеклеточного расщепления органических веществ в сооружениях биологической очистки;

• результаты математического обоснования метода определения концентрации растворенных органических веществ в день отбора пробы;

- обоснование механизма процесса обеззараживания воды в перпендикулярном магнитном поле определенной напряженности;

- результаты технологических исследований по влиянию электромагнитной активации на окислительную способность биоценоза и величину илового индекса;

- разработанная технология глубокого удаления полифосфатов и воздействия электромагнитной активации на эффективность процесса;

- результаты технологических исследований ло электрохимическому окислению токсичных органических веществ в биохимически очищенных сточных водах;

- опенка эколого-экономической значимости использования осадков с иловых карт в качестве удобрения под зерновые культуры, травы и их влияние на экологическую безопасность грунтовых вод.

Апробация работы. Основные положения, изложенные в диссертационной работе, рассмотрены при обсуждении докладов на следующих конгрессах, симпозиумах, конференциях:

• 2-ая Международная научно-техническая конференция " Экологическая оценка загрязнения среды и наземных экосистем" (г. Иваново, 1998 г.);

• Межрегиональная конференция "Энергосберегающие технологии в коммунальном комплексе" (г. Тула, 2000г.);

• Международная научно-техническая конференция «Физические процессы и экологические технологии», (г. Иваново, 2001 г.),

• 4-ая международная научно-техническая конференция "Пища. Экология. Человек" (г. Москва, 2001 г.).

Международные конгрессы: Moldova EcoChem Conference (Chisinau, 2002),

"HELECOto, (Греция, Афины, 2003 г.). Публикации. По теме диссертации опубликовано 46 научных работ, в том числе 2 препринта в РАН, 22 статьи в научно-технических журналах и сборниках России, 1 статья в международном научно-техническом журнале (США), 2 патента и 1 "Полезная модель", 18 тезисов докладов на научно-технических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 406 страниц состоит из введения, шести глав, общих выводов, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 144 рисунка, 166 таблиц, списка использованной литературы из 143 наименований и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении диссертации обосновывается актуальность перечисленных выше проблем, дается общая характеристика выполненной цаучно-исследовательской работы; показано антропогенное воздействие на окружающую среду недоочнщенных сточных вод, поступающих с очистных сооружений в открытые водоемы.

Псовая глава посвящена эколого-технологическому анализу действующих систем очистки и обеззараживания сточных вод, содержит 6 разделов.

В первом разделе представлен обзор по физико-химическим свойствам биологических систем.

Во втором разделе проведен анализ процессов, связанных с влиянием электромагнитных полей на биологические системы. Магнитная обработка водных систем интенсивно развивается, несмотря на слабую разработку теоретических основ. Слабые электромагнитные падя (до Е<0,2 Тл) действуют на водные системы

в течение долей секунды, а физико-химические реакции и процессы, вызванные этим воздействием, протекают уже после обработки. Отмечено, что трудности теоретической трактовки магнитной обработки водных систем связаны с тем, что приходится сталкиваться с проблемами, относящимися к общей теории жидкого состояния.

В третьем разделе проведена оценка антропогенного воздействия соединений азота и проанализированы технологические методы, применяемые на современном этапе с целью снижения экологической нагрузки на водные объекты.

В четвертом разделе проведен анализ влияния полифосфатов на равновесие биогенных элементов в экосистеме и рассмотрены технологические решения, применяемые в настоящее время по сохранению открытых водоемов.

В пятом разделе рассмотрены критерии обеззараживания сточных вод и вод питьевого назначения, проанализированы основные направления, использующие физические поля.

В шестом разделе проанализированы результаты исследований, подтверждающих, что определенный биологический эффект в экосистемах при воздействии электромагнитных полей связан с изменением условий транспорта кислорода в клетках. Отмечены общие закономерности в ряде математических моделей систем биологической очистки сточных вод. Проанализированы модели, основанные на двухфазной теории изъятия загрязнений.

Анализ опубликованных работ позволил сделать вывод, что воздействие физических полей способствует повышению эффекта очистки воды от механических и коллоидных примесей. Однако в литературе практически отсутствуют публикации о влиянии слабых электромагнитных пол,ей на физиологическое состояние микроорганизмов и продолжительность последействия.

Сужение сектора поиска показало, что для оценки влияния электромагнитных полей на процессы активации биоценоза и обеззараживания, необходимо четко понимать механизм второй фазы биохимической деструкции органических соединений. ■'>

Анализ научно-технической и патентной литературы определил круг вопросов и сузил сектор поиска показателя "экотоксичности" загрязнений, поступающих в окружающую среду и их* аналитического контроля в экстремальных ситуациях.

Определены цель и задачи работы.

Вторая глава посвящена изучению возможности биологической очистки сточных вод, содержащих токсичные вещества.

Общая схема выполненных в работе исследований включает в качестве основных этапов: анализ влияния токсичных соединений на ферментативную систему биоценоза, скорость эндогенного дыхания активного ила, определение происхождения токсичности.

Сточные воды, содержащие токсичные органические соединения, подвергались интенсивной деструкции в лабораторных условиях и на промышленных электролизерах с нерастворимыми электродами при плотности тока до 80 А/м2. Резкое увеличение концентрации диоксида углерода, в выделяющемся газе, подтверждает механизм деструктивного разрушения токсичных органических компонентов до СС^ и Н20.

Степень токсичности определялась методом биотестирования на инфузориях, рассматриваемого как наиболее достоверного показателя экологической и санитарной безопасности очищенных сточных вод для водных объектов.

В перечень методик исследований входят известные из литературы методики, ГОСТы, приемы физико-химических исследований и математической обработки результатов. В процессе работы использованы современные физико-химические методы исследования: хроматография, спектрометрия, ртутная пирометрия, атомно-абсорбционный и химический анализ.

Во втором разделе на основе фундаментальных законов, имеющих практическое подтверждение, обосновывается модель механизма многостадийного процесса внеклеточного расщепления органических субстратов до молекул -мономеров с участием внеклеточных ферментов.

В основе постановки задачи данной модели заложено следующее:

для расщепления исходного органического вещества ферменты используют обходные пути - через промежуточные реакции, требующие меньшей энергии активации. Реакция расщепления

АВ —> А+В (1)

требует высокой энергии активации, и поэтому в обычных условиях идет крайне медленно. Фермент (Ф) упрощает проблему, резко ускоряя брутто-процесс по схеме

АВ + Ф—Ь-»АВФ ,

АВФ —Ь-+ВФ + А, (2)

ВФ—^->В+Ф,

поскольку каждая промежуточная реакция имеет низкую энергию активации. При этом фермент, увеличив скорость химических реакций, по окончании процессов сохраняет свою концентрацию. Простейшим примером процесса (2) является гидролиз сахарозы, в результате которого образуются глюкоза (А) и фруктоза (В). Для осуществления гидролиза без фермента требуется энергия активации 32 кК&л/моль. Если же реакция катализируется ферментом сахарозой, то необходимая энергия активации составляет 9,4 кК ал/моль (эта энергия порядка энергии слабых водородных связей).

Наиболее простое математическое моделирование процесса апеллирует к схеме (2). Соответствующая система кинетических уравнений записывается в виде: ¿(АВУЛ = - к,(АВ)(Ф), <1(АВФ)/Л =к((АВХФ)-к2{АВФ), ¿(ВФ)/сИ = к2(АВФ) - к3(ВФ),

<1(А)/Ж «= к3(АВФ), (3)

й(В)/{Ц-кз(ВФ), а{Ф>'А = - к,(АВ)(Ф) + Ь3(ВФ). 1 Из (3) автоматически следуют интегралы движения (законы сохранения элементов);

(АВ) + (АВФ) + (А) = и,

(АВ) +■ (АВФ) + (ВФ) + (В) = 1.0 , , (4)

(АВФ) + (ВФ) + (Ф) = Фо,

t3

где L, и Ф, • начальные концентрации исходного органического соединения и фермента, соответственно.

С учетом (4) система (3) сводится к трем уравнениям: dx/dt = k2<Lo-x -z),

dy/dt = k3(x-y), ' (5)

dz/dt = - k,z(z+y + Фо-U)„ где x=(A), y=(B>, z=(AB). Начальные условия записываются в виде:

x(0) = y(0)-0,z(0) = W (6)

Рассмотрим два характерных случая.

Одноканальный механизм расщепления органического су&страта В соответствии со схемой (2) процесс расщепления исходного органического вещества AB реализуется по двум каналам - с образованием продукта А(1) и продукта В(2). Если скорость наработки продукта В мала, то система (5) упрощается и принимает вид (кз«к,Фо, k|Lo,k3):

dx/dt = ki (Lo-x-z), (7)

dz/dt = - kiz{z+<tyLo) При равных начальных концентрациях субстрата и фермента (Ц=Ф0) из (7) находим решение:

Z = z/Lo = !/(l+kiUt) = 1/(1+aö),

X»k/L0 =

где 0= k2t и о = kilVk^.

В случае, когда начальные концентрации не равны, т.е. Р=Ф<Д^*1, имеем*

z/L0 = (ß-I)/[ßexp(a9M] (9)

x/L0-t-

Из (9) ясно, что нарастание концентрации продукта расщепления А характеризуется двумя временными масштабами: т,= 1/(каФо-м)ит2= 1/кг,

Если начальная концентрация фермента существенно превышает концентрацию исходного органического субстрата (ß»l), то соотношения (9) упрощаются

z/Ц = ехр(-а6), (10)

x/Lo= 1 - ехр(-9) - [ехр{-а9)-ехр(-в)]/( 1-а), где a=k^<ylcj. Для характерных времен имеем: Т1=1/к[Фо и Тг—1/кг. В пределе t—> «о стационарные значения z/Lo-*0 и x/Lo-» I, а значение концентрации продукта В (y/Lo—> 1) устанавливается за времена порядка Тз: т3 > I/kj» max(Tt,ti).

Кшнста цнонярный подход Рассмотрим другой предельный случай, когда практически одновременно "срабатывают" оба канала как с наработкой продукта А, так и продукта В. Необходимое условие для реализации этого случая связано с выполнением неравенства: {i = k2/k3«l (11)

Тогда в квазистационарном приближении из третьего уравнения (3Определяется связь между концентрациями промежуточных продуктов (АВФ) и (ВФ): <АВФ) = кз(ВФ)/кг,

что позволяет из третьего уравнения (4) получить зависимость (ВФ) от

концентрации фермента (Ф)

(ВФ) - (Ф0-ФУ(1+1/ц) = ц(Фй-Ф).

С помощью этого соотношения система (3) сводится к системе из двух нелинейных уравнений

d(ABydt = -к|(АВ)Ф,

(12)

c№/dt я -к((АВ)Ф + кг(Ф0-Ф). Используя преобразование Ф * Ф-kjt находим первый интеграл движения системы (12); Ф = Фо(1+М) + Lofl-z) - (ki/k() Inz, где z=(AB)/Lo. Тогда первое уравнение (12) приобретет вид: и dz/dt = -kiz^0(l+k2t) + L0(l-z) - (k2/k|)Inz], Из этого уравнения несложно получить асимптотические решения: при t->0 zs [1 -(t/то)]» то= l/(ki4>0>,

при t-мо z - expKt/i.)3], тя = [2/(к,к2Ф0)1]/1.

При выполнении неравенства (t = ki/(k)Lo) « 1 в квазисгационариом приближении система (12)сводится к одному уравнению:

= -г/(ц + г), где г=(АВ)/Ь0, Э = Фокг^Ц. Это уравнение решается; 6 = 1 -г-[д.1пг.

Очевидно, что характерное время развития процесса т - 1У(Фокг).

Многостадийный процесс гидролиза органических соединений

Помимо рассмотренных выше случаев, в практике важную роль играют многокомпонентные субстраты, деструкция которых протекает с участием нескольких ферментов, причем каждый из ферментов включается на определенной стадии, подготавливая продукт для последующей стадии расщепления.

Типичным примером такого процесса является гидролиз целлюлозы (СбНщО;),,, в котором конечным продуктом является глюкоза (СбН^Ой): {С^оО^ + пН30 п СбНпО*.

Процесс внеклеточной деструкции целлюлозы весьма важен в решении проблемы очистки промышленных сточных вод. Деструкция целлюлозы осуществляется в две стадии:

- на первой стадии целлюлоза ферментом целлюлаэой гидролизуется в целлобиозу (СцНЦОЦ.),

- на второй стадии фермент целлобиаэа расщепляет целлобиозу на две молекулы глюкозы, которая легко проникает в клетку и усваивается ею.

Схема многостадийного внеклеточного гидролиза исходного органического соединения может быть представлена в виде:

5н +ф| ■■ ^ >5(,ч +ф|,

в, +Ф,,—*1~»80+Фм, где 5; - субстраты, вступающие в реакцию расщепления на Ьй стадии, Ф* -соответствующие ферменты, катализирующие реакцию, (¡+к=Г4), N - число стадий, Би-исходное соединение, Бе - конечный продукт, к - константы скорости реакций. Предполагается, что ферменты подвержены распаду по экспоненциальному закону

Система кинетических уравнений, соответствующая схеме (14) записывается следующим образом:

(14)

Ф* = Ф,0ехр(Ч/т), (к = 1,2,...,К)

(15)

Решение (16) несложно получить при выполнении условий кьФю«к^,Ф|*|0, то есть условий, при которых справедлив квазисташонарный подход. С учетом (15) получаем: 8ц/Ьо=ехр[-а(1-еч'т)],

где Ьо - количество исходного субстрата 5Н и аИ^Фют. Предельное количество конечного продукта процесса гидролиза определяется выражением 8о(а>УЬо = I - ехр(-а)

Приняв для уровня распада исходного субстрат значение е"1, при выполнении условия а > [ из (17) получим оценку характерного времени процесса I. = т1п[а/(а-1)] (18)

Анализ подученного уравнения позволяет сделать следующие выводы:

1. Показано, что многостадийный процесс внеклеточного расщепления сложных органических соединений протекает без участия кислорода.

Но изучение его влияния представляется важным, поскольку • соответствующий анализ дает информацию о конечном продукте-мономере, проникающем в бактериальную клетку и являющимся исходным субстратом для биохимических превращений внутри клетки. Одним из таких процессов является синтез белка. ,

2. Обосновано, что в зависимости от концентрации растворенного кислорода в водной среде преобладает тог или иной симбиоз баетерий, осуществляющий биохимические процессы расщепления органических веществ.

Для доказательства правильности сделанных выводов были проведены исследования по изучению динамики изменения количественного состава активного ила при гравитационном отстаивании (таблица 1) в зависимости от концентрации растворенного кислорода в аэрационных сооружениях (таблица 2),

8Лг1-ехр[-о(1-0],

(17)

Таблица 1

Динамика изменения количественного состава биоценоза при гравитационном

отстаивании

Род, вид Время отстаивания, час

исходная проба 0,75 1,3 2,15 2,85

Pseudomonas putida - 9,7 4,7 8,5 8,3 9,4

P.multophila 1,7 7,0 1,6 6,5 '7,4

Bacil us сегеш 5,8 18,3 14,6 11,1 22,0

B.subtilis 5,5 6,0 7,6 6.9 4,0

Methylococcus Capsula 55,0 69,1 102,9 113,4 42,6

Acetobacterium 52,4 54,7 48,3 41,4 68,3

Actinomyces 1,7 3,5 0,4 0,5 4,6

Bacteroides G-,liv 4,4 3,9 9.0 7.0 3,7

Nocardia 3,0 0,3 6,9 6,3 7,5

B.niminicola,liv 8,7 21,1 11,3 9,1 20,7

B. ruminicola ATCC, liv 0,2 5,4 0,1 0,1 0,2

Bdellovibrio 1,9 18,6 11,0 1,4 173

Spirochaeta 4,8 9,5 1,9 4,6 5,9

Sphaerotilus ол 0,1 0,2 0,1 0,1

Flexybacter 10,4 11,1 17,1 10,8 1,7,2

Flavobacterium . 8,6 12,1 12,3 13,5 30,8

D. vulgaris 0,1 53 8,4 5,2 6,5

Fungi 23,0 13,9 73.4 43,9 46,9

Nitrobacter 29,9 28,9 62,3 48,5 58,7

Cytophaaa 19,1 8,9 28,7 18,3 16,8

Butirivibrio 6,8 15,9 3,9 14,6 13,2

Serratio marcescens 8,3 15,9 19.9 12,7 21,5

P. stutzeri 49,9 39,3 63,6 43,2 56,8

Pseudomonas hi 13 5,1 0,0 11,0 2,2 2,5

P.vesicularis 71,9 67,1 61,2 58,4 102,4

En terobacterianceae 5,1 0,6 6,3 5,8 5,5

P.cepacea 23,1 21,0 13.4 45,6 17,8

Butirivibrio 2u26 0,0 10,5 0,0 8,5 15,9

Clostridium butyricum 1,0 5,0 2,2 1,8 3,2

Bifidobacterium S-333 2,1 0,1 3,9 1,0 2,2

Protozoa 97,9 121,5 82,8 155,3 176,4

Propionibacterium jer. п,з 14,4 15,7 11,3 29,7

Desulfobaeter 0,0 16,7 21,8 14,1 18,5

Capnocytophaga 5,4 1,3 10,0 6,4 2,7

Bacteroides (G-) 36,9 6,3 0.1 31,8 20,2

Bjuminicola 17,1 23,0 30,9 17,3 14,5

B.ruminicola ATCC 24,5 40,3 49,3 27,2 24.8

Таблица 2

Динамика изменения состава активного ила в зависимости от концентрации

растворенного кислорода в аэрационных сооружениях

Вещество MHKpoopraHK3MU Концентрация жирных кислот, % от суммы

4,2мгОг/л (пилотная установка) 3,1мг Oi fit (Курьяновская станция^) Открытый водоем

1 2 3 4 5

Ы0;0 Pseudomonas, Leptothrix 0,03 0,02 1,3

Ц3;0 Bacillus, Butyrivibrio 0,05 0,1 0,19

а13;0 Bacillus cereus 0,04 0,04 0'

13;0 Bacillus subtilis 0,04 0,05 0,21

i 14:0 Actinomyces, Spirochaeta 0,2 0,31 1,06

hil3 P.multophyIa + Px 0,02 0,07 0,47

14:И9 Acetobacterium, Sphaerotylus 0,13 0,1 0

il7a Acetobacterium 0,15 0,5 0

al7* Butirivibrio 0,8 0,78 0,!

3hal5 Bacteroides 0,05 0,2 1,86

a! 7a Staphylococcus 0,08 0,25 0

18;Idll Nitrobacter h op. 2,1 6,8 2,8

lOhlS Pseudomonas metabolite 0,8 0,4 0 4

2Ы6 Sphingobacteria 1,0 1,1 0

- 3hl8 Psedomonas diazotrophicus 0,16 0,8 0,7

20,0 Bacillus, Fingi 1,0 0,9 0

18;2 Fingi 2,3 2,0 1,0

2hl8 Sphingobacteria 0,1 0,4 0

18;3 Fingi, Protoroa, Algae 0,3 0 0

2hil6 Flexybacter 0,06 0 0

Полученная информация дала возможность определить целесообразность

проведения процессов окисления и восстановления различных классов соединений

»

данным биоценозом.

В данной работе впервые сделана попытка обобщения изменений видового состава активного ила с изменениями коллоидно-химических показателей иловой

смеси (рис.1) и образующимися новыми классами растворенных органических соединений в очищенных сточных водах.

л

X

0,5

2 • кон

<вктрй

кктрн дид рА4 ТНрС!

,0

1Н< ра<

КОГО К 1СЛОр0 |Д

гл иг/л гслорсА» 0+4 мг/я

17Г

Врем«, ч

г.5

Рис, 1. Кинетик! изменени* величины »летрокинетаческого потсккидла иловой снеси

Проведенные исследования показали, что изменения химического состава в адсорбционном слое частиц активного ила четко фиксируются изменением величины электро кинетического потенциала иловой смеси системы. Комбинация этих методов позволила получить новую информацию о химическом составе продуктов метаболизма (таблица 3).

Таким образом, за время гравитационного уплотнения во вторичном отстойнике в водной фазе частиц активного ила происходит накопление высокомолекулярных кислот и спиртов, которые в анаэробных условиях используются анаэробами в качестве органического субстрата.

Для количественного определения продуктов метаболизма, появившихся в очищенной воде после гравитационного отстаивания, и их биоразлагаемости в открытых водоемах требовался метод, позволяющий получать значения этих концентраций в день отбора проб.

Стандартный метод определения концешрации органических веществ по БПКпоян, дает результат только через 20 суток. Для случая аварийных ситуаций на промышленных предприятиях, способных привести к экологическим катастрофам,

н требующих принятие радикальных мер в короткий промежуток времени, такая методика неприемлема.

Таблица 3

Динамика изменения концентраций продуктов метаболизма в адсорбционном слое частиц активного ила при гравитационном отстаивании

Вещество Концентрация органических веществ, мкг/мл

Исходная вода 45 мин 80 мин 130 мин 170 мин

Олеиновая кислота 274 39 15 67 19

Стеариновая кислота 478 86 25 64 42

Пальмитиновая кислота 561 159 39 127 70

Оксиран 189 0 0 0 0

Пальмитолеиновая кислота 126 22 5 24 7

Мнриетинова* кислота 66 22 14 11 9

Сквапен 64 34 16 23 4

Диоктилфталат 108 38 12 71 8

Фосфат С18Р3907Р 28 18 6 15 0

Двбутилфталат 242 76 39 149 23

Пальмитиновый спирт 18 6 0 - 4.6 0

Маноилокснд 93 106 17 14 3

Моноглицерид С! 6 17 7 5 П 6

Пентадековая кислота 0 П 0 0 0

ЭЙкоэановая кислота 0 0 0 7 0

Основываясь на разработанной модели внеклеточного расщепления органических веществ, был математически обоснован новый метод Определения концентрации растворенных органических веществ в день отбора пробы.

Сущность разработанного метода заключается в использовании высокой концентрации биомассы, способной расщепить за короткий промежуток времени от 30 минут до 2 часов практически все растворенные и коллоидные органические вещества, подвергающиеся биохимическому окислению в открытых водоемах.

Математическое обоснование разработанного метода определения концентрации органических веществ Для теоретического описания процесса потребления кислорода при измерении концентрации органических веществ воспользуемся теорией реакторов периодического действия при условии отсутствия поступления кислорода извне.

Математическая модель

Методика основана на экспериментальных закономерностях:

1. Удельная скорость потребления кислорода при достоянной температуре пропорциональна концентрации органических веществ в воде;

2. Изменение концентрации кислорода, обусловленное питанием бактерий,

пропорционально (с обратным знаком) изменению их концентрации;

3. Скорость эндогенного дыхания не зависит от степени загрязнения воды при малых значениях ВПК.

Запишем перечисленные закономерности в виде уравнений. Математическая формулировка приведенных закономерностей имеет следующий вид:

dAn„/dt = k*»L»A; adnn/dt = - dA/dt; dn51w/dt = r«A, (19) L(t) - концентрация органических загрязнений данного типа в момент времени t, выраженная в единицах ВПК, мг/л;

АО) - концентрация микроорганизмов в момент времени t, мг/л; n(t) - концентрация кислорода в момент времени t, мг/л;

Дп = n(0) - n(t) - суммарное количество кислорода, потребленного за время t, мг/л; Дп^дХО - доля кислорода, потребленного в процессе эндогенного дыхания к моменту времени t, мг/л;

An„(t) - доля кислорода, потребленного на питание микроорганизмов (включая ферментативное окисление), мг/л;

к* - коэффициент пропорциональности в первом законе (1), л/мг*ч; а - коэффициент пропорциональности во втором законе (2); г - скорость эндогенного дыхания, мг/г*час. Начальные условия:

no = n(0), L0= L(0) ■ БПКпмк.. А»= А(0); (20)

Написанные уравнения определяют полностью процессы в реакторах периодического действия без дополнительных поступлений кислорода извне, то есть те процессы, которые имеют место при измерении ВПК. Суммарное количество кислорода, потребленного за время t, составляет Дп = Дп„д + Дп,, (21)

Из определения ВПК следует

Lo-L'iion-i^dn,, (22)

Решая систему уравнений (19) с учетом начальных условий (20) и соотношения (22), получим; Лп„ = U (еи - \У (ew + a Lo / Ао) (23)

Ли мщ = г [Ао t + aF(t)], (24)

где F(t) = t+ C(I+a Lo / Ао У(а L0 к / Ао )]1п[(1+а Ц ekI / Ао) /(1+а IV А0)], к= к*( Ао + а Ц)

В соответствии с (21) суммарное потребление кислорода за время t определяется выражением ДпП = Lo(eh - 1)/( ekt + a L^ Ао) + г [Ао t + a L0 F(t)] (25)

В случае, наиболее адекватном экспресс-методу a L</ Ао«1, здесь учтено, что в типичных случаях а^0,3-0,6, имеем An(t)= L0( 1 - ek')+ гАо t ( (26)

Разработанная математическая модель позволяет конкретизировать достаточно простой и надежный метод определения ЕПК™,,,,,^ Lo

Специфика экспресс-метода. Оценки В ГОСТированноЙ методике при больших разбавлениях начальная концентрация активного ила в основной и контрольной колбах практически одинакова. За время инкубации в основной колбе (присутствует Б ПК) концентрация микроорганизмов возрастает согласно второму закону. Б контрольной колбе (отсутствует БПК) концентрация микроорганизмов остается практически на прежнем уровне. За время их инкубации потребление кислорода в результате эндогенного дыхания в основной колбе будет превышать аналогичную величину в контрольной. Поэтому значение БПК при его определении будет завышено в контрольной колбе, так как в первый член числителя уравнения (25) войдет избыточное потребление кислорода вновь образовавшихся микроорганизмов.

Ошибку в определении БПК можно найти по формуле: ДБПКп0ЯН.-{ ((Lo ew - I)/ (ем + a Lo / Ао)+ г a U F(t)]- Lo} m, (27)

m - степень разбавления. Относительную ошибку (в %) - по формуле:

5БПКпопн.=<АБПКпми./ти)100% , (28)

гз

»

Проведенная оценка показала, что измеренное БПКго может отличаться от БПКпшм. До 100%, причем для легкоокисляемых субстратов будет иметь место завышение показания, а для трудноокисляемых - занижение показателя.

В третьей главе исследовано влияние электромагнитных полей на окислительную способность биоценоза и величину илового индекса.

Вместо традиционного подщелачивания сточной воды гашеной известью была исследована новая технология, в основе которой лежит реакция бактерий на воздействие слабых электрических и электромагнитных полей. В диссертации приводятся результаты промышленных исследований по влиянию слабых электромагнитных полей на седиментационные свойства активного ила. Проведенные исследования показали, что эту технологию можно использовать и на станциях, где вспухание активного ила вызвано превышением нагрузки по органическим веществам. В результате электромагнитной обработки иловой смеси удалось снизить величину илового индекса до 50%, что привело к снижению взвешенных веществ в осветленной воде с 250-270 мг/л до 40-70 мг/л (рис.2).

ТОО

g eso S

J eoo x

550

>s

3 500 g 4SO 400 350

3qq' ■■■ ■ -■———_— —

30 40 Ю ao 100 110 140 1M I«O -

Напряжение, В

Рис. 2. Изменения величины илового индекса активного ила, прошедшего через электромагнитный активатор Проведенные исследования показали, что слабые электромагнитные поля понижают степень гидратации иловой смеси и создают условия для образования

плотных ассоциатов. Для сравнения эффективности снижения величины илового индекса в параллельно работающих аэротенках были смонтированы электрические активаторы. Снижение величины илового индекса в сооружениях с электрическим активатором составило 30-35 с электромагнитным активатором — 40-45 %, за счет изменения пространственной конформацни.

Микроскопирование иловой смеси показало, что объемное хаотическое переплетение нитчатых бактерий, свойственное активному илу контрольной системы, приобретает упорядоченность в виде параллельности цепочек дня аэротенков с электромагнитной обработкой, и веерообразным расположением нитчатых бактерий с концевой фиксацией в аэротенках с электрической обработкой иловой смеси. ,

Было установлено, что для получения максимального эффекта снижения величины илового индекса, на электромагнитную обработку необходимо подавать иловую смесь с концентрацией 1,7-2,3 г/л, что соизмеримо с концентрацией биомассы в аэрационных сооружениях. На основании полученных результатов в промышленных установках "БиОКС" электромагнитные активаторы устанавливаются не на линии возвратного ила, а до вторичных отстойников.

На снижение величины илового индекса по данной технологии оказывает влияние и концентрация растворенного кислорода в аэротенке. Было установлено, что при использовании технологии электромагнитной активации иловой смеси, концентрацию растворенного кислорода в аэротенке необходимо поддерживать не менее 2,6 мг/л и не более 4,2 мг/л.

Промышленное апробирование технологии воздействия электромагнитной активации на окислительную способность биоценоза проводилось на производстве древесностружечных плит, сточные воды которого содержат высокие концентрации формальдегида. В период залповых сбросов концентрация формальдегида достигает 200 мг/л. Эксплуатация очистных сооружений показала, что максимальная концентрация формальдегида в поступающих сточных водах, не приводящая к снижению окислительной мощности аэрациоиных сооружений, составляет 20-24 мг/л. Поэтому сточные воды перед поступлением в аэрогенки разбавляются водопроводной водой. В целях экономии водопроводной водй были

смонтированы электромагнитные активаторы. Использование электромагнитной активации биоценоза позволило увеличить концентрацию формальдегида в поступающих сточных водах с 20 до 110 мг/л при отсутствии ингибирования, сохранении значения величины илового индекса и требуемой степени очистки (рис.3).

2- система с элекгрймгкмтмьы депоялором Рис.3. Влияние концентрации формальдегида на удельную скорость окисления

Таблица 4

Технико-экономическое сравнение очистных сооружений биологической очистки (расход 200 м3 /сутхи)

Показатели Размерность Проектные С электромагнитной обработкой иловой смеси*

Объем водопроводной воды, используемой на разбавление поступающих сточных вод м^/сутки 1100-1230 210-226

Стоимость обеззараживания очищенных сточных вод руб. /сутки $0-67 9-12

Потребляемая мощность кВт 24,2 18,7

Площадь под очистные сооружения га 0,8 0,64

Очистка и обеззараживание сточных вод представляют собой единый комплекс. Разработанный новый метод обеззараживания воды относится к безреагентным методам и основан на использовании перпендикулярного потоку воды постоянного магнитного поля определенной напряженности (В=0,2Тл). Эксплуатация полиэтиленовых труб высокого давления на промышленных установках показала, что эффективность обеззараживания воды не зависит от прозрачности и цветности воды, концентрации взвешенных и коллоидных примесей. Эффект обеззараживания зависит от:

• скорости потока, расстояния между магнитами, соотношения диаметра трубы и размеров постоянных магнитов.

В зависимости от скорости потока наблюдаются либо эффекты обеззараживания, либо активации ферментативной системы биоценоза (рис.4).

0.6

0.5

0,4

$ 0.3

0,2

-

/ N ^_

/ \

_1 / \

/ [\

/ \ 1 1 N

/ N

/ N

1 1

0,0

0,2

0,4 0,6 0,8

Скорость потока, м/с Рнс. 4. Влияние скорости потока на изменение ферментативной активности

Расчеты показали, что оптимальное время пребывания микроорганизмов в магнитном поле для получения эффекта обеззараживания составляет 0,67 сек. Увеличение времени пребывания в магнитном поле приводит не только к обеззараживанию, но разрыву мембраны клеток, что фиксируется химическими анализами воды в приемных резервуарах.

Механизм пронесся обеззараживания воды в перпендикулярном магнитном поле

Все штаммы микроорганизмов примерно на 80% состоят из' воды, содержащей высокие концентрации сшей. При прохождении микроорганизмов с потоком воды через магнитное поде на внутриклеточные ноны будут действовать

сила Лоренца: ^ где ц-заряд иона, £-скорость движения иона

относительно магнитного поля с магнитной индукцией &. Движение иона в клетке направлено вдоль оси х и описывается уравнением: ^^ Решение этого

уравнения имеет вид:

Таким образом, ионы разных знаков внутри клетки будут двйгаться навстречу друг другу, то «ть потечет ток. На границе клетки произойдет разделение зарядов. При этом напряженность электрического пол* Е можно определить из условия: сила электростатического притяжения между зарядами равна силе Лоренца.

Заряд на мембране в первом приближении - плоский конденсатор. Так обстоит дело, если клетка не вращается. Реально а воде клетки вращаются за счет броуновского движения и гидродинамики.

Расчеты показали, за 1 с среднеквадратичный угол поворота клетки составит 104°. Это приведет к распределению заряда на мембране.

Реально микроорганизмы будут иметь углы поворота как больше, так и меньше среднеквадратичного значения. Поэтому часть клеток будет подвержена обеззараживанию, а часть нет.

В результате этого фиксируются следующие эффекты:

• изменяется проницаемость мембраны, что приводит к проникновению д клетку веществ, которые ранее не фиксировались;

• изменяется внутриклеточный метаболизма, связанный с накоплением токсичных веществ, ингибирующих механизм жизнеобеспечения;

• происходит перезарядка ионов, особенно металлов с переменной валентностью.

Те клетки, которые имели углы поворота больше среднеквадратичного значения, останутся живыми.

Проведенные исследования показали, что выжившие микроорганизмы в

Время, мин

Рис. 5. Кинетика изменения скорости эндогенного дыхания и активности ферментативной системы микроорганизмов под действием магнитного поля

Скорость эндогенного дыхания и активность ферментативной системы(у) резко падают, что приводит к включению внутриклеточных биохимических механизмов, стремящихся сохранить жизнеспособность микроорганизма. Затем начинает возрастать как скорость эндогенного дыхания, так и ферментативная активность. Причем между этими величинами наблюдается корреляция. Исследования показали, что при восстановлении жизнеспособности микроорганизмов наблюдаются апериодические колебания. Период колебаний изменяется от 1 до 3 мин. Обнаруженные эффекты доказали, что магнитные поля длительное время оказывают значительное влияние на жизнедеятельность клетки и внутриклеточные биохимические процессы. Поэтому в промышленных установках предусматривается многократное прохождение воды через модуль магнитного обеззараживания, что позволяет повышать эффективность процесса и достигать степень обеззараживания, соответствующую нормативным документам.

Проведенные исследования показали, что питьевая вода, прошедшая обеззараживание в перпендикулярном магнитном пале при В*0,2 Тл, практически в течение одного месяца сохраняет свойства, тормозящие жизнеспособность микроорганизмов. Причем, те штаммы микроорганизмов, которые сохранили жизнеспособность, продолжают испытывать угнетение ферментативной системы.

При малых значениях В (В<0ДТл), наблюдавшаяся активация ферментативной системы' биоценоза, позволила предположить широкие возможности практического использования данного эффект. Прежде всего, в возможности ускорения второй стадии деструкции сложных органических соединений, что приведет к интенсификации всего комплекса очистки. Сохранение на несколько часов измененных физических свойств воды позволяет воздействовать на коллоидно-химические свойства поверхности иловой смеси, а, следовательно, и на окислительную способность биоценоза.

В четвертой главе рассматривается новая технология удаления соединений фосфора на сооружениях биологической очистки. Разработанная технология предусматривает концентрирование малых количеств фосфатов из больших объемов воды. Использование активного ила в качестве аккумулятора и адсорбента

фосфатов одновременно является перспективным направлением в решении данной

|»

проблемы. В основе технологии используются природные аккумулирующие свойства зооглейных сообществ и закономерности конкурирующей адсорбции ионов с близкими энергетическими характеристиками.

Исследования показали, что основными параметрами, оказывающими влияние на процесс биодефосфатшож являются:

• отношение ХПК / ВПК в поступающих сточных водах,

• конкурирующая адсорбция фосфат - и нитрат - конов,

• концентрация растворенного кислорода в сооружении,

• концентрация биомассы в сооружении,

• значение величины электрокннетического потенциала иловой смеси.

Изучение процесса химической адсорбции фосфатов поверхностью частиц активного ила показало, что эффект изъятия зависит от присутствия в воде нитрат-ионов. Полученная зависимость кинетики сорбции-десорбции фосфатов

позволяет сделать вывод о том, что между этими ионами существует динамика конкурирующей адсорбции. Концентрация нитратов в воде более 1,2 мг/л снижает эффективность адсорбции фосфора до 50%. Предварительное удаление нитратов из сточных вод в аноксичных условиях способствует интенсивной адсорбции полифосфатов и удержанию их определенный промежуток времени на поверхности активного ила. Время контакта биомассы со сточной водой не должно превышать 25-30 минут. Через 25-30 мин., обогащенную фосфором биомассу удаляют из общего потока очищаемых сточных вод. В течение 10-15 минут наблюдаете» термодинамическое равновесие, затем начинаются Интенсивные процессы десорбции фосфатов. Концентрирование полифосфатов в малых объемах воды, с последующей обработкой этих объемов известью, позволяет получать плотный осадок Саэ(Ю<)2, который направляется в первичный отстойник.

Для активного ила аэротенков, работающих на полную биологическую очистку, значения электрокинетическото потенциала находятся в интервале (-4,5)<£<(-8) мВ. Этим значениям потенциала соответствует количество фосфора, расходуемого клеткой на внутриклеточный синтез, равное (0,6-0,92) мг/л. Электромагнитная обработка иловой смеси, вызывая активацию ферментативной системы, способствует увеличению количества потребляемого фосфора на внутриклеточный синтез. При отрицательных значениях величины электро кинетического потенциала поверхности частиц активного ила физико-химическая адсорбция практически отсутствует, происходит только внутриклеточное потребление. Аккумулирование фосфора в дефосфататоре происходит при потенциале биомассы -0,9 <£,< +0,7 мВ. Изъятие фосфора из воды за счет физико-химической адсорбции происходит при потенциале поверхности частиц активного ила +0,7мВ, достигая максимального значения при £е[+2,7; +5,0} мВ. Для получения максимального эффекта дефосфатацни необходимо поддерживать концентрацию растворенного кислорода в сооружении не более 0,7 мг/л и концентрацию биомассы не менее 3,7 г/л. Изъятие, равное расчетному значению С = 4,0 мг/л Ро/" достигается при концентрации растворенного кислорода, близкой к нулевой, что практически невозможно получить при

постоянном поступлении новых объемов сточных вод в сооружение. Обработка

массива экспериментальных данных позволила получить эмпирическую формулу

для расчета количества концентрируемого фосфора в дефосфататоре, которая

выполняется с точностью 6% в области концентраций (ОД...20 мг/л):

^ * Схпк * к * (3,59 - Со) ДР = -:-, где

1п 1« * ехр (7,061-133 * С ц.кою)

• СХпк - Х1Ж поступающей сточной воды, мгл;

• -БПКлолм. поступающей сточной воды, мг/л; « а{ - концентрация ила в системе;

• С0- концентрация растворенного кислорода, мг/л; а; - доза ила, г/л;

• С м-яоо) - концентрация нитратов по (ЬГ>, мг/л;

• к - константа, характеризующая соотношение различных классов органических загрязнений, растворенных в воде, а также наличие веществ, способных к окислительно - восстановительным реакциям.

Экспериментально установлено, что для сточных вод Люберецкой станции аэрации к =* 1,2827, для Курьяновской - к = 1,0857.

Использование электромагнитной активации биоценоза позволило значительно увеличить эффективность концентрирования полифосфатов (рис.6).

фосфора

Существование замкнутого цикла по концентрациям биогенных элементов на всех станциях аэрации, не позволяет достигать норм ПДК рыбохозяйственных водоемов даже при использовании новых технологий анаэробно-аноксично-аэробной очистки (ААО).

Это связано с тем, что штаммы, способные к накоплению избыточных концентраций фосфора, за счет замкнутого биогенного цикла, существующего на станции, поступают в аэробные зоны технологических схем, уже имея увеличенные количества фосфора в клетках. Чтобы уменьшить значения концентраций биогенных элементов в очищенных водах, требуется, как 'можно больше уменьшить эти показатели в возвратных водах. Проведенными исследованиями показано, что использование в настоящее время перед аэротенками коагулянтов (солей железа и алюминия), приводит к снижению величины удельной скорости окисления органических веществ в аэрационных сооружениях до 40%.

В пятоЦ .главе рассматривается влияние тяжелых металлов на биоценоз очистных сооружений. Исследования по изучению влияния соединений железа на микроорганизмы показали, что увеличение концентрации до 0,4 мг/л оказывает благоприятное влияние, вызывая возрастание скорости эндогенного дыхания (рис.7).

£

8

о | 2

Концентрация Ре , мг/л

Рис.7.Типичная зависимость влияния соединений железа на эндогенное дыхание биоценоза

Концентрациям соединений железа более 0,5 мг/л соответствует начало процесса ингибировония эндогенного дыхания для большинства микроорганизмов, присутствующих в водкой среде. При концентрации ионов железа 4,7 мг/л приборы регистрируют отсутствие потребления кислорода.

В отличие от ионов железа, соединения марганца являются токсичными практически при концентрациях более 0,05 мг/л (рис.8). Причем, ноны марганца оказывают отрицательное влияние на эндогенное дыхание одновременно всего биоценоза.

Проведенные исследования показали, что аэробный ил аэротенков адсорбирует на своей поверхности и удерживает внутри клетки до 0,31 мг Мп1+/ сут.*г ; анаэробный ил - 0,014 мг Мп1+/ сут.*г ,»,. Аэробный ил удерживает в клетке соединения Мпг+ в течение восьми суток, после чего клетки гибнут, и соединения марганца фиксируются в очищенной воде.

Для уменьшения ннгибирующего влияния соединений железа и марганца на активный ил аэротенков был смонтирован модуль электромагнитной активации, позволивший увеличить скорость эндогенного дыхания в 2,0-3,2 раза (рис.9). Слабые электромагнитные воздействия на активный ил аэротенков позЬолилн увеличить активность ферментативной системы микроорганизмов до 40%.

я1

>

о"

и * в

6

4

2

О

0.0 0,1 0.2 0,3 0.4 0,5 0,в

Концентрация, мг/л Рис.9. Влияние электромагнитной активации на биоценоз аэротенков

Отдельные классы органических соединений оказывают токсичное влияние на биоценоз аэрашгонных сооружений, надолго замедляя процессы биохимической деструкции. Это приводит к значительному увеличению площадей, отводимых под очистные сооружения. В целях уменьшения территорий и ускорения процессов очистки была исследована технология, в которой поступающие сточные воды перед аэрационными сооружениями подвергались электрохимическому окислению. Это позволяло токсичные органические соединения окислять до классов, относящихся к "биохимически окисляемым". При проведении исследований на пилотной электролизной установке с нерастворимыми угольными электродами было установлено, что по мере уменьшения концентрации токсичных органических веществ в воде наблюдается накопление пероксида водорода. Промышленная эксплуатация электролизеров с нерастворимыми угольными электродами на сточных водах, содержащих токсичные органические вещества, позволила накопить экспериментальный материал для проведения математической

обработки и получения эмпирической формулы расчета изменении БПК5 при оптимальных условиях эксплуатации:

1п(и,>= А*ехр[ к02Ух}Л] + у0, где

• ~ ВПК), мг/л;

• т - время пребывания води в межэлектродном пространстве;

• ] - плотность тока в электролизере; к - сопротивление электродов;

• А » 4,98 ±0; 1= 19,61 ±0,793; у0 = 1,125 ± 0,0487.

На основании проведенных исследований были разработаны узловые методологические подходы к решению экологических вариантов очистки токсичных сточных вод. Базовая технологическая схема очистки сточных вод, содержащих токсичные соединения, представлена на рис.10. Для получения величины БПК$ на уровне ПДК рыбохозяйственных водоемов необходимо при электрохимическом окислении токсичных соединений поддерживать в электролизере с нерастворимыми угольными электродами ^ 100. В случае присутствия в поступающих сточных водах тяжелых металлов > 2,0 мг/л необходимо после усреднителя устанавливать биокоагулятор, рассчитанный на 30-ти минутный контакт сточных вод с иловой смесью.

Оценка эффективности снижения концентрации токсичных соединений проводилась по выживаемости тест-объекта Б1у1опусЫа ту!)1и$. Токсичное воздействие сточной воды на инфузории фиксировалось в течение одного часа после отбора пробы. Это позволяло быстро менять режим эксплуатации электролизеров и перемешать модуль электромагнитной активации. Для случая накопления в очищаемых сточных водах токсичных веществ в сооружениях комплекса механической очистки (ПМО), использование электрохимического доокисления (Э) в сочетании с электромагнитным воздействием (М) позволяло получать очищенную воды нетоксичную для планктона открытых водоемов. Исследования показали, что накопления в воде свободного пероксида водорода не происходит до тех пор, пока присутствуют органические вещества (таблица 5). Выживаемость планктона открытых водоемов, принимающих такие очищенные сточные воды, составляет 98%. Для получения окончательного результата было

Таблица 5 • Результаты биохимических и токсикологических исследований при различных комбинациях технологических схем доочистки и обеззараживания сточных вод птицефабрик

Наименование показателей Единицы измерений Технологические схемы доочистки и обеззараживания токсичных сточных вод

Щ жая вто рая третья четвертая

Л МО м пмо э (¡=56 А/и5) ПМО э 0-56 Э*М 0«5в М<4 ПМО М э 0=58 А№)

Эффективность Лрочистш поХПК |гГ/Л % 480,0 371.52 т% 186,0 27,0 »5,9% 320 18,0 »% 14,4 144 "Тз 49.3% 32 56% 15.4 51%

РН 6.5 6,55 6,45 6,2 М 6.15 8,1 7.15 7,1 7.1 7.3

Н-ЫНч «к/л 3,75 2.5 12,5 10,0 24.5 25,0 24.0 15,0 13.5 И.5 10,6

N-N0-} и/л 0. 0,026 0,01 0,012 0,009 0,009 0,01 0,014 0,03 0,017 0,016

N•№>1 иг/л 1,0 1.73 0.9 1.0 0,81 0,72 0,76 1.0 1,49 9.9 0,45

Р-Р№ч М7л 1.2 1.08 3.4 3.1 5.3 5,1 5.1 1.2 1,1 1.1 1.4

Взвешенные мщеспа мг/л 100,0 Ш 215,0 150,0 30.2% 395,0. 300,0 24% 295,0 108,0 100,0 92,1 83,0

Сухой остаток »г/л 380,0 - 410,0 - 635,0 • - 320,0 - - -

БГКП КОЫООил 4000 200 95% 1000 200 №% 1100 200 82% 100 1000 500 400 0

ОМЧ КОЕ/(мл 21 12/ 42.9% 12 2 83* 14 3 79% 3 53 21 60% 5 0

Естественная концентрация инфузорий в стачной «аде шт./мл 414 265/ 36,№ 0 0 0 0 0 44 4 7 2

Выживаемость инфузорий через 1 час. * 30 40 30 50 30 52 во 30 40 55 90

Прирост численности инфузории 390 600 700 750

НгОг мг/л • - 1 400 I 600 | 510 - 210 150

ПП|Ц<Д ГТ кДЛ 1 ^лмсчапп Попечет инфузорий производился черв» 48 часов лови внесения »лунку по 2 шт. е кввдуюлужу Г^обы не фильтровались и ящвржаг« исходные инфуэорт (более мели»)

проведено полное сравнение показателей биотестирования с санитарно-бактериологическими показателями. Полученные значения представлены в таблице 6.

Таблица 6

Результаты биотестирования и сан итарно-бактери ©логические показатели

очищенных сточных вод

Комбинации схем доочистки и обеззараживания БГКП-E.coli, КОЕ в 100 мл БОКГ КОЕ в 1 мл Выживаемость тест-объектов инфузорий через 1 час экспозиции,% Прирост 1 5(у1опусЫа муШиз за 48 часов, К(48)

Вова после механической очистки 40 21 60 6

Магнитная обработка 10 12 70 8

Электрохимическая обработка 20 12 65 7

Электрохимическая + магнитная 0 1 98 15

Электрохимическая + магнитная 1 14 85 10

Магнитная + электрохимическая + магнитная 2 3 82 Ю

Магнитна* + эле ктрохнмичес кая 1 4 84 ' 8

Комплексная оценка очищенных н обеззараженных проб воды представлена

в таблице 7. Таблица 7

Оценка токсичности очищенных стачных вод при оптимальном технологическом

режиме эксплуатации сооружений (рн = 6,2)

Оптимальный технологи ческий режим БГКП-E.coli, КОЕ в 100мл БОКГ КОЕ в 1 мл Выживаемость тест-объектов инфузорий через 1 час экспозиции, % Прирост ,.. Sty ¡onychia Mytilus за 48 часов, К(48)

Вода после механической очистки 17 31 60 1 3

Вода после электрохимической доочистки и магнитного обеззараживания 0 3 100 " 116

Таким образом, 48 часовая экспозиция на тест-организмы инфузории 81у1опус1иа муШих

подтверждает правильность выбора технологической схемы доочистки и обеззараживания токсичных сточных вод.

Поступающие

сточные адьг &Й5

2

1___________

. Осад» на обезвоживание

1- усреднитель с пневматической аэрацией, 2- первичный отстойник, 3- фильтр тонкой очистки, 4- двухсекционный электролизер, 5- денитрифнкатор, 6-вторичный отстойник, 7-аэротенк-нитрнфн катер с электромагнитной активацией иловой смеси, &-вторичныЙ отстойник, 9-блок доочистки с модулем магнитного обеззараживания

Рис.10. Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод, содержащих токсичные соединения

В шестой главе рассматриваются перспективы применения электромагнитных активаторов на очистных сооружениях биологической очистки сточных вод, содержащих высокие концентрации токсичных органических веществ. Представлены результаты применения электромагнитной активации и электрохимического доокнсления при очистке сточных вод предприятий пищевой

промышленности. Результаты работы установки БнОКС-200 на молочном комбинате "Марс" в Московской области представлены в таблице в. Результаты эксплуатации очистных сооружений "БиОКС" за 2002 год Таблица 8

Точка . отбора Т",С Взвешен в-ва, мг/л ХПК, мг/л бпк5 мг/л N-N114 мг/л N-N01* мг/л Р-РО<л* мг/л

Первое полугодие

Вход 14,1 ±4,3 105± 38 520±42 224± 19 2 5,4 ±2,3 1,8± 0,4 8,4± 0,9

Выход 16,8±3,б 3,4± 2,1 38± 10 3,6± 2,7 0,6±03 б,8± 1,5 0,5± 0,1

Второе полугодие

Вход 18,3 ±3,7 110±23 507± 38 238± 17 19,7±3,б 2,7± 0,6 9,7± 1,2

Выход 19,2±2,8 2,6± 1,8 32± 7,4 3,2± 2,4 0,4± ОД 7,б± 0,9 0,3±0,1

Обобщение методологического, научного и технологического материала диссертации позволило составить банк данных по выбору технологических схем очистки сточных вод на основании экологического мониторинга водопотребления и водоотведения промышленного предприятия (таблица 9).

В данной главе особое внимание уделяется использованию осадков с иловых карт в качестве органических сельскохозяйственных удобрений. Подробно рассмотрен вопрос использования осадков с иловых карт в качестве удобрения под зерновые культуры и травы. В работе представлены результаты химических анализов по аккумулированию и миграции тяжелых металлов из осадков с иловых карт в грунтовые воды. Контроль осуществлялся по 23 металлам. Исходные концентрации тяжелых металлов в осадках с иловых карт представлены в таблице 10. Опасность загрязнения подземных вод возникает в связи с фильтрацией в подземные водоносные пласты дождевых вод, растворяющих компоненты ила. Вследствие изменения химического состава вод образуются ареалы загрязнений в водоносных пластах, со временем увеличивающиеся в размерах и захватывающие целые участки чистых природных подземных вод (таблица 11).

Проведенный экологический мониторинг по проникновению тяжелых металлов в зерновые культуры и травы (таблицы 12,13) доказал, что необходимо вводить ограничения при использовании таких осадков, На основании

Таблица 9

Банк данных технологических схем очистки сточных вод, содержащих токсичные соединения

Исходные данные экологического мониторинга промышленного предприятия Технологи чес кая

Расход Концентрация Концентрация Наличие Присутствие токсичных веществ схема очистки по

сточных вод. органических биогенных тяжелых ■ ■ Токси кологичес кие последовательности

м'/сутки веществ, мг/дм') элементов, мг/дм} металлов, мг/дм3 органических неорганических показатели сочетания основных методов

до 1000 до 500 - +■ - + + 1-5-6

до 1000 до 500 - - + - + 1-6

до 1000 100-1000 + + - 4- + 1-5-1-2

до 1000 100-2000 + + + + + 1-3-5-2

до 10000 100-500 + + - + + 1 -4-2

до 10000 100-500 - - + - + 1-6'

до 10000 500-2000 + + + 1 - 3 (локальная очистка на самом кон центрированном потоке) - 4 -1 - 2

Условные обозначения методов очистки сточных вод; 1 - механическая очистка, 2 - биологическая очистка, 3 - электрохимическая очистка, З1 - двухступенная электрохимическая очистка, 4 - биокоагулятор, 5 - нейтрализация, 6 - сочетание электрохимического окисления и магнитной обработки'воды, б1 - двухступенная электрохимическая очистка и магнитна* обработка воды на первой ступени

экологического мониторинга трех крупнейших предприятий (Новогорьковского НПЗ, Кондопожского ЦБК, Щекинского химкомбината) было доказано, что проникновение тяжелых металлов в колосья зерновых культур, травы и грунтовые воды - минимально для осадков от трех до пяти лет.

Таблица 10

Результаты химического анализа осадков с иловых карт

Осадок с иловых карт, годы Определяемый элемент, мг/кг сухого веса >

Си Мп Сг Ре • гп

Один 900 240 75 17500 950 .

Три 850 75 140 17000 1000

Пять 975 500 235 22250 1100

Семь 1125 325 200 17250 900

Десять 1050 475 230 22250 1100

Результаты химического анализа грунтовых вод Таблица 11

Номер Определяемый элемент, мг/л

поля А\ Са Си N8 РЬ Ъь А5 са * мкг

первое (контр) отсут 82,4 отсут 19,82 отсут 0,4 отсут 0,009 0,1

второе 0,0151 54,9 отсут 13,6 0,036 отсут 0,0073 0,14

третье отсут 69,2 0,0048 17,66 0,0009 0,45 отсут отсут 0,3

четвертое отсут 80,5 отсут 32,74 0,044 0,378 огсут отсут 0,29

Содержание металлов в колосьях зерновых культур Таблица 12

Номер Определяемый элемент, мг/кг твердой фазы Нь

поля А1 Са Си Ыа РЬ 2л Аэ С<1 мкгЛ

Первое (контр.> 73,47 3581 5,75 1277 35,11 70,4 отсут 1,17 105

Второе 315,3 4325 24,83 1558 21,29 118 59,37 отсут 130

Третье 194,9 Гб058 6,03 1428 1,097 37,32 отсут 2,1. 128

Четвертое 161,2 8068 6,03 1371 отсут 153,9 58,25 огсут 93

Полученные результаты доказали, что ртуть малоподвижна в почвах, имеющих рН> 7. Соединения ртути подвижнее в почвах легких, бедных гумусом по сравнению с почвами тяжелыми, богатыми органическими веществами.

Содержание химических элементов в травах Таблица 13

Элемент Определяемый элемент, мг/кг твердой фазы

первое поле второе поле третье поле четвертое поле

Алюминий 154,2 55 111,2 111,5

Бор 91,¡5 86,74 91,16 120,7

Кальций 10550 6800 6060 8047

Кобальт отсутствие 3,43 отсутствие 1,93

Хром^ 223 253 279 289

Медь 6,4 6,4 отсутствие 27,04

Железо 640 223 398 285

Калий 71488 54378 51261 60436

Магний 2499 2112 2200 2564

Молибден 3,405 27,02 22,56 17,45

Марганец 76,2 34,8 28,64 32,21

Натрий 2195 2749 2869 32?0

Никель 20,65 25,51 29,77 34,63

Фосфор 4748 4673 4736 5090

Свинец отсутствие отсутствие отсутствие 1,3

Кремний 580 131 410 691

Титан 2,73 23,7 17,01 47,85

Цинк 37,8 28,02 24,6 98,05

Мышьяк отсутствие 63,8 отсутствие 49,8

Кадмий отсутствие 1,2 отсутствие отсутствие

Литий отсутствие отсутствие отсутствие 4,6

Цирконий отсутствие 18,3 отсутствие 21,96

Ниобий 7,6 17,2 1,46 35,56

Бериллий отсутствие 4,055 отсутствие отсутствие

Иттрий 1,613 6,45 0,2

Рений отсутствие отсутствие отсутствие отсутствие

Висмут отсутствие 82,74 94 53,1

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Результаты исследований использованы при разработке технологической схемы очистки сточных вод, содержащих токсичные соединения и биогенные элементы, и включены в рекомендации для проектирования новых и реконструкции действующих очистных сооружений предприятий и городов: • г. Обухово (Московской области), г. Новокуйбышевска, г. Каголыма (Тюменской области), ЗАО "Минудобрение" г. Мелеуза (Башкортостана), г. Валабаново (Московской области), пос. Ботаково (Московской области).

• разработанные рекомендации использованы в проектах расширения очистных сооружений городов: г. Обухове {Московской области), г. Новокуйбышевска , г. Мелеуза (Башкортостана).

• налажено производство установок второго поколения полной заводской готовности контейнерного типа «БиОКС» в ООО «Техномост Сервис».

Разработанная технологическая схема ншшьзована в конструкторских решениях и внедрена в типовые проекты ООО "Техномост Сервис". Установки «БиОКС» ООО «Техномост Сервис» обеспечивают степень очистки сточных вод, содержащих токсичные вещества и биогенные элементы, на уровне 11ДК рыбохозяйственных водоемов по 21 показателю из 23, нормируемых в настоящее время. Степень очистки подтверждена контролирующими органами Госнадзора.

ВЫВОДЫ

1. Разработаны методологические, научные и технологические основы очистки сточных вод, содержащих токсичные соединения и биогенные элементы, позволяющие разрабатывать экологически безопасные станции аэрации, способные обеспечивать сохранение планктона открытых водоемов.

2. Математически обоснован механизм второй фазы биохимической деструкции сложных органических веществ в сооружениях биологической очистки. Доказана роль растворенного в воде кислорода как фактора, определяющего формирование определенного биоценоза, и конечного продукта расшепления, являющегося исходным субстратом для внутриклеточных биохимических процессов. На основании данной модели математически обоснован новый экспресс-метод определения концентрации растворенных органических веществ в день отбора пробы.

3. Установлены закономерности влияния электромагнитных полей на интенсификацию работы сооружений биологической очистки, позволяющие увеличить окислительную мощность сооружений до 30%, снизить величину илового индекса до 45% и увеличить нагрузку на аэрацнонные сооружения до 25% при поступлении сточных вод, содержащих токсичные соединения и биогенные элементы. Электромагнитная обработка иловой смеси позволяет выдерживать биоценозу аэротснков залповые сбросы, содержащие высокие

концентрации токсичных веществ. Адаптация биоценоза происходит в 1,5 раза быстрее, и в 1,3 раза ускоряется восстановление химических показателей очищенной воды.

4. Разработан новый метод обеззараживания воды, основанный на использовании перпендикулярного потоку постоянного магнитного поля определенной напряженности (В=0,2 Тл). На основе фундаментальных законов математически обоснован механизм обеззараживания воды. На данную

I

технологию обеззараживания получен патент № 2126772 и на документацию промышленного образца защищена "Полезная модель"-№2001115272/20.

6. Разработана технологическая схема глубокого удаления фосфатов и полифосфатов без применения реагентов, предусматривающая концентрирование малых количеств фосфатов из больших объемов воды. Установлены основные параметры, оказывающие влияние на процесс биодефосфатации. В дефосфататорах использование электромагнитной активации биоценоза позволяет достичь удаления фосфора до 98%, что выше по сравнению с технологической схемой ААО, имеющей эффективность 90 %.

7. Впервые выполнен комплекс исследований по влиянию тяжелых металлов (на примере соединений железа н марганца) на ферментативную систему и скорость эндогенного дыхания биоценоза. Определены концентрации, при которых наступают: активация, ингибирование и гибель биоценоза. Изучены процессы накопления тяжелых металлов биоценозом и определено время угнетения внутриклеточного защитного механизма, приводящее к гибели клетки.

8. Разработана технология очистки сточных вод, содержащих токсичные вещества и биогенные элементы. Изучена возможность электрохимического доокислсния в электролизерах с нерастворимыми электродами токсичных органических веществ. Проведенный комплекс токсикологических исследований позволил определить оптимальные параметры режима эксплуатации сооружений, работающих по данной технологической схеме, и достичь степени очистки сточных вод, не оказывающей влияния на прирост планктона открытых водоемов.

9. Впервые выполнен полный комплекс исследований по аккумулированию и миграции тяжелых металлов из осадков с иловых карт, используемых в качестве удобрения на: грунтовые воды, злаковые культуры, травы. Полученные результаты доказали, что нельзя использовать избыточный активный ил в качестве сельскохозяйственных удобрений, если он нахадился на иловых площадках более S лет.

10. Разработанная технологическая схема очистки сточных вод, содержащих токсичные вещества и биогенные элементы, использована в проектной и технической документации при изготовлении установок "БнОКС" на производительность от 5 до 1500 м3/сутки полной заводской готовности контейнерного типа в ООО "ТЕХНОМОСТ СЕРВИС"

(патентов 2002134422/15).

Основное содержание исследований опубликовано в следующих работах;

1. Никифорова Л.О. Влияние физико-химических свойств поверхности частиц активного ила на эффект очистки. // Сб. науч. тр. "Методы повышения эффективности работы очистных сооружений канализации". -1989. - С. 27-32

2. Никифорова Л.О. Изменение электрокинетического потенциала поверхности активного ила при отстаивании. // Сб. науч. тр. "Совершенствование методов биологической и физико-механической очистки производственных сточных вод". - 1990. - С. 38-42.

3. Никифорова Л.О., Немцев В,А. Измерение редоке-потеншала в биологически очищенных сточных водах. // Сб. науч. тр. "Методы аналитического контроля природных и промышленных сточных вод". -1995.-С. 19-25.

4. Никифорова Л.О. Очистка сточных вод ог соединений фосфора и аммонийного азота. // Строительство и архитектура.- 199б.-№ 2.- С. 42-48.

5. Никифорова Л.О., Захватаева Н.В., Осипов Г.А., Шеломков A.C. Влияние работы вторичных отстойников на свойства возвратного активного ила, //Строительство и архитектура,-1996.- №5, - С, 46-58.

6. Никифорова Л.О. Биохимическое удаление фосфора из сточных вод. //Строительство и архитектура.-1998.-№1. - С. 17-23.

7. Никифорова Л.О. К вопросу о возможности биохимического удаления соединений азота и фосфора в одном сооружении на станциях биологической очистки // Строительство и архитектура,-1998.- №2. - С. 24-28.

8. Гавриков В.Ф., Никифорова Л.О„ Недува А.Ш., Филиппов В.П. Методика определения растворенных органических веществ в подземных источниках. //Мелиорация и водное хозяйство,-1998,-Ns2. -С. 17-20.

9. Никифорова Л.О. Изучение окислительно-восстановительных процессов в нитрифмкатерах. // Строительство и архитектура.-1998.- №2. -С. 28-30. ■

10. Гавриков В.Ф„ Никифорова Л.О., Недува А.Щ., БелопольскиЙ Л.М. Обеззараживание воды в магнитных полях // Мелиорация и водное хозяйстао.-1999,-№4.-22-24.

П.Бирюков A.C., Гавриков В.Ф., Никифорова Л.О., Недува А.Ш., ЩегловВ.А. Окисление органических соединений микроорганизмами в аэробных условиях //ФИАН РФ.- 1999,-№33,- 33с.

12. Бирюков A.C., Гавриков В.Ф., Никифорова Л.О., Щеглов В.А. Внеклеточная переработка органических соединений в водных системах // ФИАН РФ,-1999.-№35, - 8с.

*

13. Бирюков A.C.. Гавриков В.Ф., Никифорова Л.О,, Щеглов В.А. Ферментативная гидропизация органических соединений//ФИАН РФ.-1999.- №9. - С. 27-33.

14.Biiyukov A.S., Gavrikov V.F., Neduva A.Sh,, Nikiforova L.O., and Shcheglov V,A, Ecological aspects of water. A Quick-Test Method for Determination of Biochemical Consumption of Oxygen in Aqueous Systems with Organic Contamination /I Journal of Russian Laser Research.-1999,- v.20.-№ 5. - P. 478-502.

15.Лукерченко B.H., Никифорова Л.О. Обеззараживание питьевой воды // Вода и :экология.-2000.- Кэ2. - С. 19-26.

16. БелопольскиЙ ЛЛ1„ Никифорова Л.О, Влияние ионов железа и марганца на процессы биохимической очистки сточных вод // Вода и экология. - 2001№2, С. 28-32.

17. Гавриков В,Ф„ Никифорова Л.О., Щеглов В.А. Математическая модель кинетики процесса биологической очистки водных систем от органических соединений // Химическая технология, ИОНХ РАН,-2003,- № 7. - С. 35-42.

18. Никифорова Л,0. Изучение технологии очистки и обеззараживания сточных вод птицефабрик до требуемых нормативов // Химическая технология, ИОНХ РАН.-2003,- № 9. - С. 33-37.

19. Павлова И.В., Чурмасова Л.А., Никифорова Л.О. Применение метода биокоагуляции для очистки сточных вод от соединений марганца Н Экология и промышленность России.-2003.-№ 10,-С, 39-40.

20. Павлова И.В., Чурмасова Л.А., Никифорова Л.О. Доочистка сточных вод молокозавода//Экология и промышленность России.-2003.-№ 7.-С. 24-26.

21. Никифорова Л.О., Павлова И.В., Бе.толольскнй Л.М. Влияние соединений железа и марганца на биоценоз сооружений биологической очистки //Химическая технология, ИОНХРАН.-2004.-№ I. -С.31-35.

22.Рябкин М.В., Чурмасова Л.А., Никифорова Л.О. Интенсификация процесса очистки и обеззараживания промышленных и сельскохозяйственных отходов //Материалы Третьей Международной научно-технической конференции «Пища. Экология, Человек.».- M.-I999.

23. Щеглов В.А., Гавриков В.Ф., Никифорова Л.О. Об экологических проблемах водных систем 7/Материалы Международной научно-технической конференции «Физические процессы и экологические технологии».-2001.- Иваново, 4-6 июня

24.Nikiforova L.O., Belopolsky L.M., Pavlova LA. Use of biocoagulation at sewage treatment from connections of manganese // Материалы The presentation at the Second International Conference ECOLOGICAL CHEMISTRY to be held on October 11-12.-2002.- in Chisinau Republic ofMoldova,

25.Nikiforova L.O., Pavlova I.A. Influence of Biocoenosis age on anaerobic of sewage treatment efficiency U Материалы "4 th INTERNATIONAL EXHIBITION CONFERENCE ON ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY", ATHENS, 30 January - 2 February-- 2003.

26.Чурмасова Л.А., Рацщдов M.T., Никифорова Л.О. Разработка технологических решений по обеззараживанию производственных отходов с целью экологизации пищевых предприятий // Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации" - М., 2003.- С. 94-96.

27. Никифорова Л.О., Чурмасова Л.А., Воронкова Н.Е. Особенности биологической очистки сточных вод хлебопекарного производства И Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 125-летию

Томского университета, раздел "Экология и природопользование". - Томск,

<

2003 г.- С. 48-55. Патенты н полезные модели:

28. Патент №2126772 от 27.02,99. Способ обеззараживания жидкой Среды. Гавриков В.Ф., Недува А.Ш., Никифорова Л.О., Белопольскнй Л.М., Розенберг И.М., Шнейдерман М.М.

29. Патент Ха 2002134422/15 (0366483) от 20.12.2002. Установка для очистки сточных вод. Белопольскнй Л.М„ Белопольскнй М.С., Никифорова Л.О.

30. Лукерченко В.Н., Киселев В.М., Никифорова Л.О., Шикин Г.Н. Свидетельство на «Полезную модель» № 2001115272/20 (016344) от 04,07.2000г. «Устройство для обработки жидких сред».

Отпечатано в ООО "Мещера" г. Щелково, Московской обл. Пролетарский проспект, 11. Зак. №010, тир. 100 экз.