Комплексные системы биотехнологической обработки жидких органосодержащих отходов предприятий АПК

Кадысева, Анастасия Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Комплексные системы биотехнологической обработки жидких органосодержащих отходов предприятий АПК
ВАК РФ 03.01.06, Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

Автореферат диссертации по теме "Комплексные системы биотехнологической обработки жидких органосодержащих отходов предприятий АПК"

На правах рукошки

КАДЫСЕВА Анастасия Александровна

ОМПЛЕКСНЫЕ СИСТЕМЫ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПРЕДПРИЯТИЙ АПК

03.01.06 - биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

2 6 ДПР 2012

Щелково -2012

005017759

Работа выполнена в ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт биологической промышленности» Россельхозакадемии и ГБОУ ВПО «Московская академия коммунального хозяйства и строительства»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Лауреат премии Правительства РФ Павлинова Ирина Игоревна;

Официальные оппоненты: Дадасян Артур Яшарович доктор технических наук, ГНУ «Всероссийский научно-исследовательских^ и технологический институт биологической промышленности», заведующий лабораторией «Чистые помещения»;

Тихонов Игорь Владимирович доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина», заведующий кафедрой Биотехнология;

Акопян Валентин Бабкенович доктор биологических наук, профессор, ОАО «ГосНИИсинтезбелок», заведующий отделом технологии биосинтеза.

Ведущая организация: ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский

Защита состоится мая 2012г в 10 часов на заседании

диссертационного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук Д 006.069.01 при Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте биологической промышленности по адресу: 141142, Московская область, Щелковский район, пос. Биокомбината, д. 17, ВНИТИБП, Е-таП:упШЬр@таП.ги.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Всероссийского научно-исследовательского и

технологического института биологической промышленности

Автореферат разослан « ХЗ » апреля 2012г. Ученый секретарь диссертационного совета,

институт ветеринарной санитарии, гигиены и экологии»

кандидат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

Наиболее перспективным направлением работ в области совершенствования существующих систем обработки органосодержащих отходов является разработка комплексных систем, позволяющих сочетать эффективные конструкторско-технологические решения в едином производственном цикле. Как установлено исследованиями последних лет, применение комбинированных биологических систем может обеспечить получение максимального эффекта, т.к. они позволяют использовать преимущества различных по своей природе технологических и конструктивных решений и на этой основе добиться получения наивысшей производительности, максимального качества очистки и минимальных экономических затрат. Существенный вклад в развитие биологических методов обработки органосодержащих отходов внесли: C.B. Яковлев, Я.А. Карелин, Е.И. Гюнтер, И.И. Павлинова, Ю.В. Воронов, И.В. Скирдов, В.Н. Швецов, М.А. Евилевич, Р.Ш. Непаридзе, С.М. Шифрин, Ю.Ф. Эль, Т.А. Карюхина, И.Н. Чурбанова, A.A. Денисов и другие. Разработка эффективных промышленных технологий обработки жидких отходов требует проведения широких экспериментальных и теоретических исследований физико-химических и микробиологических процессов, как в лабораторных, так и в производственных условиях. По результатам научно-исследовательских работ представляется возможность создания технологических моделей комплексной биологической обработки, обеспечивающих возможность надежного прогнозирования характеристик и создания наиболее рациональных и эффективных конструктивно-технологических схем очистных сооружений.

Диссертационная работа выполнялась на полупромышленных установках и промышленных объектах, а также в отделе производственной санитарии и охраны окружающей среды ВНИТИБП РАСХН и лаборатории кафедры Коммунального и промышленного водопользования МГАКХиС в

соответствии с планами государственной тематики (ИК №02201158629; РК №01201169494).

Цель и задачи исследований

Целью настоящей работы являлась разработка моделей комплексной технологической системы биологической обработки жидких отходов при различных составах и нагрузках на активныйил.

При выполнении работы были поставлены следующие задачи:

модификация существующих математических моделей процессов аэробной обработки и создание обобщенной модели . активно-иловых процессов, обеспечивающей возможность моделирования системы и позволяющей прогнозировать функционирование отдельных технологических элементов, входящих в состав комплекса обработки сточных вод различного состава;

- экспериментальные исследования процессов аэрации и усвоения субстрата в реакторах с иммобилизованной биопленкой, разработка щ этой основе математических моделей обработки сточных вод и сравнение математических прогнозов с экспериментальными данными;

- разработка погружных комбинированных систем обработки сточных вод с рециркуляцией активного ила с биопленками, нагруженными высоко- и низко концентрированными сточными водами;

Научная новизна

1. Впервые разработаны математические модели процессов обработки сточных вод в трехфазных псевдоожиженных системах, базирующиеся на двух

принципиально отличных методах определения коэффициента массопередачи веществ через биопленку: с помощью диссипации энергии и среднеквадратичных отклонений скорости потока жидкости. Сравнение результатов прогнозирования с помощью этих методов с экспериментальными данными испытаний показали, что полученные математические модели достаточно точно описывают процессы массопередачи, причем модель, базирующаяся на среднеквадратичных отклонениях скорости потока, является более корректной, чем модель, базирующаяся на скорости диссипации энергии.

2. Впервые научно-обосновано и экспериментально доказано, что комплексное применение псевдоожиженного слоя в активно-иловых реакторах аэробного типа является перспективным направлением развития и совершенствования систем аэробной биологической очистки, обеспечивающим как повышение качества очистки, так и достижение высокого технико-экономического эффекта в строительстве и эксплуатации.

3. Впервые при разработке математической модели аэробного биологического процесса был использован метод фрагментации доминирующих показателей загрязнений входного ХПК на три фракции:

- биодеградируемую (включающую растворы и частицы);

- небиодегрдируемые растворы;

- небиодеградируемые частицы;

Это позволило при разработке модели рассматривать: растворимые и дисперсные биодеградируемые фракции как единую фракцию; растворимую небиодеградируемую фракцию как проходящую через реактор без изменения; твердую небиодеградируемую фракцию, аккумулирующуюся в иле и сбрасываемую вместе с ним в течение суточного цикла обработки.

На основе многократной модификации существующих математических моделей процессов усвоения субстрата и массопередачи кислорода и применения эмпирических коэффициентов, полученных по результатам экспериментов, разработан ряд обобщающих технологических моделей,

обеспечивающих комплексное прогнозирование результатов обработки сточных вод;

4. На основе комплекса проведенных экспериментальных работ разработан ряд математических моделей, описывающих концентрацию иммобилизованной биомассы, усвоение субстрата в биопленке, массопередачу кислорода, аэрацию и усвоение субстрата в реакторе с прикрепленной биопленкой, приведено сравнение результатов прогнозирования и экспериментальных данных.

5. Разработаны практические рекомендации по выбору характеристик реакторов с погружной прикрепленной биопленкой, функционирующие на сильно- и слабозагрязненных сточных водах, а также рекомендации по разработке комбинированных систем обработки сточных вод с рециркуляцией активного ила.

Практическая ценность

Работа охватывает широкий диапазон технологических и конструктивных решений, включающих обработку в условиях псевдоожиженных слоев, аэробную обработку активным илом в суспендированном и иммобилизованном состояниях бактериальной массы, анаэробную обработку сточных вод и осадков, комбинированную обработку жидких отходов, обеспечивающую возможность оптимального использования возможностей различных технологий в пределах единого производственного цикла.

Полученные результаты и выводы базируются на материалах теоретических, модельных и экспериментальных исследований аэробных, аноксических и анаэробных систем обработки органосодержащих отходов и позволяют с высокой степенью надежности рекомендовать их к практическому использованию в промышленных масштабах при создании новых и реконструкции действующих систем биологической очистки сточных вод и обработки осадков очистных сооружений. Разработанные рекомендации и предложения подтверждены материалами теоретических и экспериментальных работ, показавших высокую степень сходимости, что обеспечивают

возможность их надежного использования в производственных условиях с учетом особенностей конкретных видов сточных вод и характеристик очистных сооружений.

Апробация работы

На основании проведенных исследований разработаны:

1. «Основы технологического регламента сооружений аэробной биологической очистки» (Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН 15.09.2005г.)

2. «Научно-методические рекомендации по оптимизации гидродинамических процессов в аэрируемых сооружениях биологической очистки высоконагруженных сточных вод предприятий агропромышленного комплекса» (Утв. ВНИТИБП РАСХН, 15.12.2006г.),

3. «Научно-методическое руководство по созданию комплексной системы биологической обработки жидких органосодержащих отходов» (Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН 15.09.2008г.)

4. «Научно-методическое руководство по созданию комплексной системы биологической обработки жидких органосодержащих отходов». (Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН 15.09.2009г.)

5. «Методическое руководство по моделированию процессов массопередачи кислорода и усвоения субстрата в барботажных реакторах с иммобилизованной билопленкой». (Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН 15.09.2011г.)

Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУЛ «МосводоканалНИИпроект» при проектировании очистных сооружений г.Владивостока и при разработке проекта «Экспериментальный блок комплексной очистки Курьяновских очистных сооружений» г. Москва. Кроме того, результаты работы были использованы ЗАО «Водоснабжение и водоотведение» г. Москва при проектно-конструкторских работах на станции биологической очистки сточных вод (СБОС) г. Якутска, ОАО «Водоканал» г.

Ишим при реконструкции производственных очистных сооружений, ОАО «Тюмень Водоканал» и ОАО «Сибгипрокоммунводоканал».

Материалы диссертационной работы доложены на ряде Международных и Российских научных и научно-практических конференций: Региональной научной конференции молодых ученых аграрных вузов Сибирского федерального округа, Омск, 2003; Международной научно-практической конференция «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов» г. Щелково, 2006; Научно-технической конференции студентов, аспирантов и преподавателей МИКХиС «Современные проблемы инженерных систем и экологии городов и населенных пунктов», Москва 2006; 5-й Международной конференции «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России», Пенза, 2007; Международном научно-техническом форуме «Реализация Государственной программы развития рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы перспективы», 0мск-2009; Международной научно-практической конференции - Омского государственного аграрного университета, Омск, 2009; Международной научно-практической конференции «Водоснабжение и • водоотведение мегаполиса», Москва, 2009; Международной научной конференции «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов», Щелково, 2009; УП1-й Международной научной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды», Самарканд; Международном водном форуме Экватек-2010 «Модернизация сооружений очистки сточных вод», Москва, 2010 г; П-й Международной науч.-практ. конф. памят. акад. РАН и РААСН С.В. Яковлева, «Водоснабжение и водоотведение мегаполиса», Москва, 2011; V Международной науч.-практ. конф. «Мониторинг экологически опасных промышленных объектов и природных экосистем», Пенза, 2011; П-й Международной науч.-практ. конф. «Проблемы демографии, медицины и здоровья населения России: история и современность». Пенза, 2011; Всероссийской научной конференции с международным участием «ЭКОБИОТЕХ» посвященной 60 летаю ин-та

Биологии Уфимского научного центра РАН, УФА 2011; П-й Международной науч.-практ. конф. «Строительная индустрия: вчера, сегодня, завтра». Пенза, 2011.

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 263 страницах машинописного текста, содержит 73 рисунков, 13 таблицы и 8 приложений. Библиография включает 220 наименования, из которых 88 на иностранных языках.

Содержание работы

Обзор литературы, посвященный анализу современного состояния вопроса по теме работы, приведен в главе 1. Показано, что применяемая уже длительное время биологическая очистка сточных вод получает все более широкое распространение. Она имеет ряд существенных преимуществ, т.к. при благоприятных условиях достигается высокая степень очистки сточных вод и приемлемые технико-экономические показатели по затратам на строительство и эксплуатацию очистных сооружений. Вместе с тем такая очистка в ряде случаев имеет низкую эффективность и недостаточную надежность из-за плохой осаждаемости активного ила во вторичных отстойниках, связанной со вспухаемостью активного ила. Накопленные к настоящему времени научные данные позволяют расширить область надежного практического использования рассматриваемрго вида биологической очистки сточных вод путем коплексирования ее с другими видами обработки, основанными на иных физико-химических принципах. К числу таких прогрессивных методов обработки жидких стоков относятся: обработка в псевдоожиженном слое многофазных реакторов, усвоение субстрата биопленкой, иммобилизованной на неподвижных и подвижных носителях, применение погружных биологических аэрируемых фильтров с загрузкой,. Наиболее перспективным представляется применение комбинированных систем обработки, сочетающих различные виды очистки в едином производственном цикле, например,

биофильтрацию на загрузке и активно-иловую обработку в суспензии, аэробную обработку в погружном фильтре с последующим осветлением в отстойнике. Внедрение новых, более совершенных методов обеспечит разработку систем с большей биологической активностью, проектирование более компактных и энергоемких аппаратов, а возможность оптимального управления микробиологическими и биохимическими механизмами процессами промышленной обработки и утилизации сточных вод

В главе 2 дано описание объектов исследования и приведены методы исследований и обработки их результатов, использованные при проведении работы. Экспериментальные исследования проводились на физических моделях (лабораторных и пилотных установках) периодического и непрерывного действия с использованием иммобилизованной микрофлоры на различного вида поверхностях-носителях. На действующих очистных сооружениях были смонтированы установки, содержащие блоки аэробной, аноксической и анаэробной обработки, выполненные с учетом технологического масштабирования, обеспечивающие получение реальных технологических параметров и позволяющие провести комплекс экспериментальных исследований процессов биологической обработки сточных вод. Применение экспериментальных установок позволило не только отработать основные технологические параметры, закономерности протекания и действующую микрофлору аэробных процессов, но и провести сравнительные исследования различных комбинаций технологических схем различных видов обработки как высоко-, так и слабозагрязненных органосодержащих отходов. При проведении экспериментов использовались общепринятые методики физико-химических и микробиологических исследований, описанные в официальных изданиях. В процессе исследований применялись современные методы идентификации микроорганизмов, изучения их морфологических свойств, бактериальных структур и физиологического состояния биомассы с помощью современной оптической и электронной микроскопии. Культуральные среды, биомасса активного ила и иммобилизованные биопленки, участвующие в процессах

обработки, исследовались по физико-химическим, биохимическим и микробиологическим • показателям, что позволило определять последовательность и динамику протекания процессов биологической трансформации в различных условиях функционирования биомассы активного ила и биопленки. Использование современных методов научных исследований позволило определить влияние на технологические процессы различного рода внутренних и внешних воздействий и оценить эффективность предлагаемых технологических и конструктивных решений.

Исследование механизма размножения микроорганизмов дало возможность выбрать математическую модель, полностью охватывающую кривую роста микроорганизмов, состоящую в основном из фазы экспоненциального роста и фазы затухания. Анализ существующих научных концепций показал,, что в основе представлений о причинах отмирания микроорганизмов на заключительной стадии очистки существует две основные гипотезы. По одной гипотезе переход микроорганизмов в фазу замедленного роста обусловлен истощением основного субстрата, по другой - прекращение формирования биомассы связано с повышением концентрации ингибиторов в процессе роста микроорганизмов.

Часть работы посвящена исследованию путей оптимального объединения систем, работающих на различных принципах функционирования биомассы в аэрационных сооружениях. Обобщение полученных материалов показало, что комбинированные системы имеют ряд преимуществ перед изолированными по сопротивляемости к ударным нагрузкам, гибкости процесса и удобству управления.

Особенности объектов, материалов и методов, применяемых при выполнении отдельных специфических разделов настоящей работы, приведены ниже в соответствующих разделах.

Приведенные в настоящей работе данные по высокой корреляции экспериментальных и расчетных данных исследований свидетельствуют о корректности и эффективности использования применяемых методик для

достижения поставленных научно-исследовательских задач.

В главе 3 приведены результаты исследований процессов обработки сточных вод в трехфазных псевдоожиженных биологических системах. Экспериментальные исследования процессов обработки сточных вод показали, что на массоперенос субстрата и кислорода в многофазной системе значительное влияние оказывает форма, размеры и скорость всплывания воздушных пузырей. Влияние размеров пузырей на их форму проявляется в виде изменения полярных углов - с увеличением диаметра пузырей их полярные углы либо возрастают (при малых скоростях жидкости), либо уменьшаются (при высоких скоростях жидкости). При этом, более высокие скорости ожижения приводят к вытягиванию пузырей при их подъеме по вертикальному направлению, что уменьшает полярный угол пузырей, способствуя их разбиванию на более мелкие фрагментарные газовые объемы.

Увеличение расхода газа сопровождается ростом объема пузырей и возрастанием скорости их подъема в псевдоожиженном слое, что приводит к изменению их формы и размеров и дополнительному стимулированию скорости подъема, а значит — к сокращению времени пребывания пузырей в псевдоожиженном слое. По мере увеличения протяженности траектории контакта (длина пути пузырей) объемный коэффициент массопереноса кислорода и реальные межфазовые площади пузырей уменьшаются и практически стабилизируются на высоте псевдоожиженного слоя около 100 см. Стабилизация процесса массопередачи кислорода связана с тем, что за пузырьками, имеющими форму сферического сегмента, образуются турбулентные струи. В результате нестационарный массоперенос между дном пузыря и жидкостью турбулентного потока постепенного устанавливается до момента появления равенства между количеством газа, перенесенного пузырем и турбулентным потоком.

Полученные в этом случае коэффициенты массопереноса являются приемлемыми для практики, т.к. они содержат результаты исследования стационарного переноса, составляющего 95% переноса газа за период

всплывания пузырей в колонне. Перенос газа в начальный период отрыва и формирования пузырей является кратковременным и им можно пренебречь.

Скорость адсорбции твердых частиц загрязнений также увеличивается с увеличением скорости псевдоожижения. При снижении вязкости слоя и увеличении турбулентности потока жидкости вокруг пузырей имеет место рост коэффициента переноса кислорода, реальной площади поверхности пузырей и скорости псевдоожиженной жидкости. При этом коэффициенты массопереноса увеличиваются с увеличением эквивалентного сферического диаметра пузырей в меньшей степени, чем скорости их движения, т.к. фронтальные размеры и поверхности пузырей растут более быстро.

Теория пограничного слоя дает очень близкие значения числа Шервурда при движении жидкости вокруг сферических сегментов различной эксцентричности при различных расходах газа, что свидетельствует о линейной зависимости термопластичности псевдоожиженного слоя от скорости жидкости.

Таким образом, были установлены закономерности формирования и подъема газовых пузырей в псевдоожиженном реакторе и определены зависимости объемных коэффициентов массопереноса газа от размеров (объема, диаметра и формы) газовых пузырей и расхода (скорости) и турбулентности псевдоожиженной среды.

Полученные модели процессов диффузионного обмена жидкой и газовой сред с высокой степенью корреляции отражают реальные процессы массопереноса в псевдоожиженных системах очистки сточных вод.

Определение взаимосвязей между коэффициентами массопередачи кислорода и характеристиками турбулентности потоков в аэротенке могут быть определены с помощью двух параметров, характеризующих степень турбулентности: диссипации турбулентной энергии (при низких скоростях движения газожидкостной пленки) и квадратичных отклонений скоростей потока (при высоких скоростях движения газо-жидкостной пленки).

Задача работы состояла в выяснении, какой вид турбулентных параметров в наилучшей степени характеризует механизм передачи кислорода через поверхность «вода-воздух».

Коэффициент передачи кислорода зависит от физических свойств жидкой и газовой сред и характеризует турбулентность газожидкостного потока.

Для оценки влияния турбулентности были использованы функции, определяющие распределение времени формирования поверхностей раздела фаз, которые выражаются через скорость обновления поверхностей раздела фаз.

Скорость передачи кислорода через поверхность раздела фаз может быть выражена в виде уравнения:

= ^<С,-С) (1)

где

У02 - скорость передачи кислорода в единицу времени через единицу поверхности;

т — суммарная масса кислорода в объеме жидкости;

А - поверхность, через которую происходит передача кислорода - коэффициент передачи кислорода через поверхность раздела фаз;

С8 - концентрация кислорода на поверхности «газ-жидкость»;

С - концентрация кислорода в объеме жидкости.

Коэффициент передачи кислорода Кь зависит от характеристик турбулентности потока и от физических свойств жидкой и газовой фаз. Для того, чтобы оценить влияние турбулентности была применена функция, определяющая распределение времени формирования поверхностей раздела фаз.

Скорость обновления поверхности зависит от режима турбулентности и эта взаимосвязь используется для определения коэффициента передачи кислорода. На основе гипотезы Колмогорова выявлены следующие

соотношения между скоростью обновления и коэффициентом передачи кислорода:

"ИГ

^А^)"4 (3)

где

в — вязкостная диссипация турбулентной энергии в единицу времени на единицу массы жидкости;

V - кинематическая вязкость жидкости.

Другая взаимосвязь между коэффициентом передачи кислорода и вязкостной диссипацией энергии может быть получена из следующих соображений. При условии, когда имеет место обновление поверхностей раздела фаз, энергия вязкостной диссипации превалирует над силами поверхностного натяжения и будут справедливы следующие уравнения:

* = ^ (4)

' К, =в11р'12ах<гЕъ'\^ (5)

где

р — плотность жидкости;

а — поверхностное натяжение жидкости.

Эти соотношения констатируют то, что вязкостная диссипация энергии является фактором, управляющим скоростью передачи кислорода.

С другой стороны, на основе анализа получено соотношение между коэффициентом передачи кислорода и среднеквадратичным отклонением скорости потока в виде:

К^Ер-р^хГ^У* (6)

где V' - среднеквадратичное отклонение скорости потока.

Соотношение между коэффициентом передачи кислорода и среднеквадратичным отклонением скорости потока может быть получено при условии, что турбулентная энергия, которая в основном ответственна за перенос кислорода, не рассеяна вязкостными силами, а является энергией, индуцирующей движение частиц воды.

Выражение для турбулентной энергии, которая инициирует движение элемента воды, имеет вид:

К^О^.р^у^У* (7)

На втором этапе было произведено сравнение результатов расчета с помощью приведенных выше 4-х математических моделей (3, 5, 6, с экспериментальными данными, полученными на физических моделях в лабораторных испытаниях.

Экспериментально получены зависимости коэффициента передачи кислорода от скорости вращения турбулизаторов, скорости диссипации энергии, средеквадратичных отклонений скорости потока, от температуры воды.

Сравнение методов оценки коэффициентов передачи кислорода в •зависимости от турбулентности в аэротенке, один из которых базируется на среднеквадратичных отклонениях скоростей потока, второй на скорости диссипации энергии было проведено на основе экспериментальных данных и показало, что модель, базирующаяся на среднеквадратичных отклонениях скорости потока, является более корректной, чем модель, основная на скорости энергии диссипации. Из сравнения расчетных и экспериментальных данных следует, что полученные математические модели достаточно точно описывают процессы массопередачи кислорода, причем модель, описываемая уравнением (7), является наиболее предпочтительной с точки зрения ее сходимости с экспериментом

На основании полученных расчетно-экспериментальных данных показано, что применение технологии псевдоожиженного слоя позволяет объединить лучшие черты таких процессов как биофильтрация,

обеспечивающая эффективное прикрепление, и активно-иловая обработка, характеризующаяся простотой, надежностью и экономичностью управления и строительства. В отличие от традиционных аэротенков реакторы с псевдоожиженным слоем позволяют до минут сократить время пребывания смеси сточной воды и ила, значительно уменьшить объемы очистных сооружений и снизить уровень затрат на строительство и эксплуатацию очистных сооружений. С другой стороны, в отличие от биофильтров, реакторы с псевдоожиженным слоем в полном объеме реализуют механизм удаления твердых частиц загрязнений. При регулировке выводимой из аэротенка с псевдоожиженным слоем очищенной воды оторвавшаяся биопленка обеспечивает возможность эффективного управления процессом биологической обработки сточной воды активным илом.

Как показали экспериментальные исследования, оптимальное сочетание положительных качеств псевдоожиженных систем и селекции доминирующих видов бактерий в соответствии с составом концентрированных обрабатываемых стоков и концентрацией растворенного кислорода, обеспечивают достижение качества очистки по концентрациям взвешенных веществ до 0,2 мг/л, что составляет 99% от исходного уровня загрязнений в условиях эксперимента.

Впервые на теоретическом и практическом уровне доказано, что комплексное применение псевдоожиженного слоя в реакторах аэробного типа является перспективным направлением развития и совершенствования систем аэробной биологической очистки, обеспечивающим как повышение качества очистки, так и достижение высокой технико-экономической эффективности строительства и эксплуатации.

Глава 4 посвящена моделированию процессов аэробной обработки сточных вод активным илом путем создания общей модели, основанной на модификации ряда существующих моделей с учетом особенностей, выявленных при проведении исследований функционирования клеточных структур.

Первостепенная задача создания корректной математической модели процесса состоит в том, чтобы она учла все особенности реального процесса на основе экспериментальных данных, отражающих его протекание в условиях производства. В нашем случае моделирование процесса состояло в том, чтобы, используя концепцию удельной скорости роста микроорганизмов:

<8>

модифицировать ее по отношению к явлениям, установленным при проведении специально поставленных экспериментов (потреблению субстрата, запасанию субстрата и некоторым другим). Разработка модели продолжалась до тех пор, пока не была получена окончательная модель, дающая приемлемую корреляцию с экспериментальным данными.

Разработка общей модели производилась на основе комплекса экспериментальных исследований при постоянной и циклической нагрузках активно-иловых процессов, включающих в том числе процессы нитрификации.

В экспериментальных исследованиях, использующих сырую (необработанную) воду, были использованы суточные циклические волнообразные условия нагрузки на лабораторных активно-иловых установках при возрасте активного ила 2,5 и 20 сут и температуре 20 °С. Процессы, отвечающие этим условиям, наблюдались в течение ряда 24-х часовых циклов, в течение которых фиксировались с регулярными интервалами переменные параметры процесса, такие как концентрации суспендированных в жидкости взвешенных вещества (VSS), ХПК, общий азот по Кьельдалю (TKN), концентрации нитратов и скорость потребления кислорода в реакторе. В качестве первоначальной моделирующей программы была использована базовая модель, которая:

a) включала нитрификацию, основанную на уравнении Моно, относящим скорость удельного роста Nitrosomonas к концентрации аммония в жидкой фазе;

b) разделяла активные эндогенные и инертные фракции ила;

c) обеспечивала связь между скоростью потребления кислорода, гетеротрофным синтезом клеток и эндогенным дыханием;

d) включала основные условия концентрации субстрата путем полного сохранения уравнения Моно, относящего удельную скорость роста гетеротрофных организмов к концентрации субстрата (ХПК) в жидкой фазе.

Экспериментальная работа была проведена на сырой (необработанной) и на отстоенной сточных водах только при установившихся условиях. При использовании метода анализа, непосредственно основанного на теории, разработанной в рамках настоящей работы, даны новые оценки коэффициента увеличения роста Vh и скорости эндогенного дыхания bh при установившихся условиях. Эти величины значительно отличаются от обычно используемых величин и показывают, что:

- фактор нагрузки нелинейно связан с величиной, обратной возрасту ила, т.к. линейная взаимосвязь значительно преуменьшает скорость эндогенного дыхания;

- параметры Y'h и bh взаимосвязаны до такой степени, что нет возможности определять их одновременно, т.е. один из них (bh) должен определяться независимо для точной оценки другого.

Установлено также, что в целях упрощения входной ХПК можно разделить на три фракции - биодеградируемую (которая включает растворенный и дисперсные частицы), небиодеградируемые растворы и небиодеградируемые частицы.

При выполнении данной работы было решено, что удобно выразить эти фракции в параметрах общего входного ХПК. Величины кинетических коэффициентов для отстоенной и сырой сточных вод приведены в табл. 1. Растворенные и дисперсные биодеградируемые фракции рассматриваются как единая фракция для проведения моделирования. Растворенная небиодеградируемая фракция проходит без изменения через установку, а твердая небиодеградируемая фракция аккумулируется в иле и выпускается с ним в течение суточного обращения ило-содержащей сточной воды.

Таблица 1

Величины кинетических коэффициентов, использованных при разработке _активно-иловой модели_

Символ Величина Размерность Символ Величина | Размерност

Кинетика деградации углеродсодержащего материала

0,135 1/мгУ88.сут Ута 1,000 мгУББ/мгУЭЗ

ктг 0' 3,00 мгХПК/мгУБ Э .сут /- 0,078 мгХПК/мгХПК

■^¡20 100,0 мгХПК/д Кг20' 0,015 ШгУБЗ.сут

0,24 1/сут 1,200

п 0,45 мгУБЗ/мгХПК 1,100

0,20 мгУБв/мгУЗв в» 1,029

0,10 мгН/мгУЭЯ «V. 1,000

р 1,48 мгХПК/мгУБЗ 1,000

0,00 мгЖчгУЗБ Ф*. 1,000

Кинетика нитрификации

Л™- 0,65 1/сут Ь,2й 0,04 1/сут

0,21

КпЯ 1,00 мгЫ/л К 0,10 мгУБв/мгЫ

1,123 ф» 2,350

1,029 Ф„ 1,000

Параметры сточной воды на входе (по результатам моделирования)

0,033 мгХПК/мгХПК 0,00 мгЫ/ мrN

0,050 0,00

0,025 мгУ88/мгХПК 0,84 мгЫ/ мгИ

0,090 0,75

Примечание:

а - верхняя величина относится к неосажденной сточной воде; нижняя

величина — к осажденной сточной воде.

Ь — параметры, определенные моделированием.

с - нижние величины включают определенную степень ингибирования

На первом этапе модель была применена непосредственно для прогнозирования ответного поведения при динамических условиях подачи нагрузки. Сравнение прогнозируемых и экспериментальных откликов при суточных циклических волнообразных условиях подачи нагрузки при возрасте ила 2,5 и 20 суток приведены на рис. 1, 2.

Рис. 1. Сравнение теоретических прогнозов с | экспериментальными данными по ХПК и Х/ВЭ.

Возраст активного ила 2,5 сут; рН 7,0; температура 20 °С 140

с; 120;

5 100 оГ

§ 80 та

ь 60

а>,

? 40>

I о | - 20

О 4 8 12 16 20 24

Время,час

■ ХПКотф Постоянная □ ХПКотф Цикличная А УвЭ Постоянная Д УЭЭ Цикличная

Рис. 2. Сравнение теоретических с экспериментальными данными в условиях циклических нагрузок Т1ЧК.

Возраст активного ила 2,5 суп рН 7,0; температура 20 оС

| Постоянная • Цикличная |

Хорошая корреляция между теоретическими и экспериментальными данными модели удаления биогенных элементов была модифицирована путем включения в нее субстратных запасов и синтезируемых клеточных масс и использованием механизма накопления субстрата:

Л к "Г X

(9)

где

Бь - концентрация субстрата в жидкой фазе, мг ХПК/л;

Кк - константа скорости передачи субстрата, мг ХПК/мг УББ-сут;

Х„ - общая концентрация УБЭ, мг УББ/л;

Ршц - максимальная доля запасенного субстрата, которая может быть поглощена иловой массой, мг УББ/ мг УББ;

Х3 - концентрация запасенного субстрата, мг УББ/л.

1 ¿ха_( кпх,р

Х„ Л "[К.+Х.Р

где

Уь - коэффициент увеличения нагрузки в параметрах запасенного субстрата мг ХПК/л, мг УББ/мг ХПК;

Кт - константа максимальной удельной скорости роста, мг УББ/мг ХПК.

Хз - концентрация запасенного субстрата, мг ХПК/л;

Р - отношение ХПК/ УЗБ;

— коэффициент насыщения, мг ХПК/л.

Т.к. эта модель предполагает, что скорость поглощения субстрата не зависит от концентрации субстрата в жидкой фазе, 8ь на конечной стадии в цикле, это приводит к отрицательным величинам 8Ь. Это обстоятельство указанно в уравнение первого порядка, устанавливающего связь с концентрацией субстрата в жидкой фазе Бь- Более того, было также отмечено, что большая фракция инертного материала образовывалась при большом возрасте активного ила и общая концентрация взвешенных веществ X» в уравнении (9) была заменена на концентрацию активных взвешенных веществ

Ка- константа скорости адсорбции субстрата;

Баш - максимальная фракция субстрата, которая может быть сосредоточена на массе активного ила, мг УБЗ/мг У8Б.

На следующем этапе была создана модификация модели (уравнение 9), учитывающая потенциал накопления, который сравним с реальным накоплением субстрата. Кроме того, было учтено, что биодеградируемый субстрат в жидкости достигает величин, близких к нулю, потенциал накопленного субстрата становится фактически равным нулю и, в конечном счете, модель стала отображать тенденцию десорбции.

сут;

Х„:

(П)

где

Анализ показал, что в сточных водах все субстраты имеют преимущественно дисперсную природу. Поэтому при разработке теоретической модели было сделано допущение, что не адсорбированный субстрат, который остается- связанным во флоккулах ила, уплотняется в отстойнике и рециркулируется обратно в реактор. Отметим, что субстрат, связанный во флоккулах, не является накопленным субстратом. Концентрации ХПК выходные и отфильтрованные в реакторе являются, следовательно, принципиально растворимой небиодеградируемой фракцией входного ХПК. Ответы, прогнозируемые теоретической моделью, объединяющей эти модификации, приведены на рис. 3-5. Интенсивность фильтрованного ХПК в аэротенке в этом случае хорошо воспроизводится теоретической моделью. Этот подход подтверждается экспериментальными наблюдениями, показывая, что не имеется существенного различия между концентрацией растворенного ХПК на выходе при возрастах ила 2,5 или 20 сут при температурах 20 и 12 °С. Однако эти модификации не улучшают прогноз резкого уменьшения скорости потребления субстрата при завершении питания при возрасте ила 2,5 сут.

Рис. 3. Теоретический прогноз для серии реакторных пилотных установок в условиях циклических нагрузок.

120

§ 100

1 ё

® "я

ю О 80

<в £

о. 2

§ 5 60

* |

ё § 40

О. «

о 1

а х

О 20

1 1« Г14! >

Ж- _ л г ^—ж— : — 1*- -5 Г " * -. ■ > V»

1 ■-"-1 - { Р- < Г * ~ 1 1 .

г-

♦ 1 ■ 2 А 3 * 4 Ж Среднее

Рис. 4. Теоретический прогноз для серии реакторных пилотных установок в условиях циклических нагрузок.

Возраста ктивного ила 18 суп рН 7,8; температура 21 °С

Ч О X

0 Ц

= ! X .

1 О

§ х

о :т г о

60 50 40 30 20 10 0

1 ^ Ь »» » [ ¡■"ХЛ

■Ух'

у* з —о—- Ь Л_1 - ГГ~ -1 Г "^"Лч ь —в —А * —л —А

■ 1 ' 1 к -А ' ж %

1 \ X»

—

Время, час

ТЫКвход о ТЫКсреднее Ж ХПКвход Д ХПКсреднее

Рис. 5. Теоретический прогноз для серии реакторов пилотных установок в условиях

циклических нагрузок. Возраст активного ила 18 сут; рН 7,8; температура 21 °С

24 !

♦ 1 N03 ■ 2 N03 АЗ N03 «4 N03 04 TNK П2 TNK дЗ ТЙКоТтЙк]

Т.к. нитрификация имела место при обоих возрастах ила, экспериментальные прогнозы скорости потребления кислорода совмещали . требования кислородного метаболизма обоих видов организмов гетеротрофных и автотрофных. Было предположено, что резкое уменьшение экспериментальной скорости потребления кислорода при окончании питания является поведенческой характеристикой автотрофной нитрификации. Принятие этой гипотезы приводит к развитию модифицированной модели для нитрификации, которая объединяет следующие концепции:

1). Фракция протеиносодержащего азота непригодна непосредственно для нитрификации, она должна быть сначала превращена в свободный и солевой аммоний до включения ее в процесс нитрификации. Это превращение в аммоний является относительно медленным процессом.

2). Превращение аммония в нитраты является мгновенным.

3). При накоплении ХПК определенное количество азота также запасается.

В соответствии с модифицированной моделью нитрификации резкое уменьшение скорости потребления общего кислорода при завершении питания вызывается быстрым окончанием добавления поступающего аммония. Применение модифицированной нитрификационной модели показывает, что использование уравнения Моно к моделируемой нитрификации при суточных циклических волнообразных условиях подачи питания является неправомочным.

Объединение модифицированной нитрификационной модели в общую модель дало прогноз для возраста ила 2,5 сут. Хотя резкое уменьшение скорости потребления общего кислорода было адекватно предсказано, однако корреляция могла быть получена только после того, как было принято, что свободный аммоний и фракции солевого аммония поступающего общего азота составляет всего 20%, а органическая связанная фракция 80%. Это вступает в противоречие с экспериментальными данными для городских сточных вод, которые показывают примерно 80% общего азота как свободного, так и солей аммония и 20% органического связанного азота. Исключение тестируемого уравнения Моно для нитрификации при наличии различных теорий нитрификации не могло быть сделано до тех пор, пока не было получено научно-обоснованного подтверждения.

Разработка математической модели биологической денитрификации в активно-иловых процессах привела к пересмотру предыдущей модели. Из проведенной работы очевидно, что быстрое удаление субстрата из жидкой фазы является энергетически потребляющим механизмом. Это наблюдение подтверждено альтернативным объяснением резкого уменьшения потребления общего кислорода: резкое падение является поведенческой характеристикой гетеротрофных организмов, вызванной прекращением потребности в энергии для адсорбции субстрата, происходящей в результате окончания добавления субстрата.

Математическая модель была модифицирована с целью объединить энергетические требования для адсорбции и нитрификационную теорию,

базирующуюся на уравнении Моно, относящим концентрацию аммония к скорости роста Nitrosomonas. Энергетические требования адсорбции были объединены на базе 8% субстрата (ХПК), трансформированного из жидкой фазы. Входные фракции аммония и органического связанного азота были взяты в соответствии с их экспериментальными данными, т.е. примерно 80% свободного аммония и связанного аммония и 20% органического азота. В то же время концепция накопления органического азота и его медленной конверсии в свободный и связанный аммоний, установленные в предыдущих моделях были сохранены. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов показа, что имеет место значительное улучшение в прогнозных способностях модифицированной математической модели скорости потребления кислорода, общего азота и прогнозах концентрации нитратов при обоих возрастах ила (2, 5 и 20 сут.).

Температурные воздействия на процессы были оценены повторением экспериментальных тестов при 12 °С при 3,3 и 30 сут возрастах ила. Эти константы свидетельствуют о том, что скорость адсорбции в значительной степени зависит от температуры, скорость синтеза зависит от нее меньше, а .скорость эндогенного дыхания практически нечувствительна к температуре. Первые две температурно-зависимые константы определялись повторными модельными исследованиями до тех пор, пока не была получена удовлетворительное соответствие при 12 °С; соответствие для эндогенного дыхания была определено измерениями скоростей утилизации кислорода по времени в группе опытов разложения при различных температурах, аэробно смешанных в жидкости суспендированных твердых частиц.

При 3,3 сут возрасте ила скорость потребления кислорода уменьшается до фактически постоянной величины между периодами подачи и отсутствия питания. Из теоретической модели можно заключить, что биодеградируемый субстрат ХПК (±50 мг ХПК/л) связан в иле и не адсорбируется. Аналогично, большие концентрации запасенных твердых частиц остаются неметаболизированными. Обе эти концентрации субстрата удаляются из

процесса при ежедневном выводе ила. Длительные высокие уровни накопления являются основной причиной того, почему скорость потребления кислорода остается практически постоянной в течение 24-х часового цикла. То, что не наблюдалось процесса нитрификации, является фактом, успешно спрогнозированным моделью.

При возрасте ила 30 сут предсказанное поведение скорости потребления кислорода несколько отличалось от наблюдаемого поведения. При окончании периода питания экспериментальная скорость потребления кислорода быстро уменьшалась, тогда как теоретически, скорость уменьшалась более плавно. Тем не менее, скорость потребления кислорода была достаточно хорошо прогнозируема в течение всего периода питания. Концентрация суспендированных в жидкости взвешенных твердых частиц и отфильтрованного . ХПК также удовлетворительно моделировались. Концентрации накопленных твердых веществ значительно отличаются между периодами подачи и отсутствия питания, приводя к изменениям скорости потребления субстрата в процессе 24-часового цикла.

Моделирование процессов роста микроорганизмов в дисперсной среде

аэротенков

В настоящей работе сделана попытка не только обобщить существующие работы, и рассмотреть перспективы моделирования биотехнологических процессов, которое является полезным инженерным инструментом в руках исследователей и проектировщиков.

Основной задачей моделирования является оптимизация либо отдельных комбинаций узлов, либо - всего комплекса обработки, включая и выбор конструктивных узлов системы биологической очистки сточных вод.

Моделирование используется в качестве первого шага при выборе структурной и гидравлической схемы, прогнозировании и проведении расчетов и разработке технологической и конструкторской документации.

В настоящей работе рассмотрены процессы бактериального роста и питания и их моделирование в условиях дисперсного роста в аэротенках полного смешения.

Понимание процессов микробиального роста и потребления субстрата обязано появлению оригинальных концепций процессов очистки органосодержащих стоков бактериальной микрофлорой активного ила. Начальное развитие этой проблемы было положено концепцией Моно, давшей теоретическое обоснование взаимосвязи между скоростью роста бактерий и концентрацией потребляемого ими субстрата, которое имеет вид

где

/л — максимальная скорость роста; Б - концентрация субстрата.

Целый ряд других теорий развили эту идею и дали математические

Система дифференциальных уравнений, описывающая рассматриваемые процессы имеет следующий вид:

где

К3 - коэффициент половинной скорости; X - концентрация бактерий; I - время.

Эти уравнения в дальнейшем были модифицированы с учетом потерь бактериальной массы из-за ингибирования и гибели микроорганизмов:

(12)

описания процессов бактериального роста и усвоения субстрата.

(13)

где Kd - скорость отмирания и ингибирования бактерий.

После учета параметров загрязненности входного потока и геометрических размеров аэротенка уравнение роста микроорганизмов приобретает вид:

Ж V " V ' V ' l\Ks+SJ

-ад (15)

где

О — расход потока на входе; V — объем аэротенка.

Уравнение потребления субстрата аналогично было модифицировано в

виде:

(16)

л V V 1 V 2 Ч^+я; ' ' где <2, - расход.рециркуляционного потока.

Использование приведенных выше зависимостей позволило вывести уравнения, описывающие квазистатическое состояние биологической системы:

_ К5М(®Л]

(17)

1 \+ьвс

где

У — нагрузка на активный ил; 0С - время пребывания активного ила; Бо - концентрация субстрата на входе; Бр концентрация субстрата на выходе; Ь - коэффициент ингибирования бактерий; X] - концентрация активного ила.

Эти уравнения в дальнейшем были модифицированы и приведены к виду, который может быть использован в инженерных расчетах:

V_Q S0-S! V X,

где U - удельная скорость утилизации субстрата.

Полученные уравнения в настоящее время используются при проведении проектных работ и являются чрезвычайно полезными для прогноза некоторых фундаментальных процессов, таких как влияние возраста активного ила на интенсивность протекания биохимических процессов окисления органических загрязнений. '

Однако в настоящее время есть основания полагать, что эти уравнения нуждаются в развитии и модификации.

Главным недостатком традиционных методов моделирования является использование уравнений, описывающих установившиеся взаимосвязи между параметрами процессов. Этим самым игнорируется тот факт, что из-за колебаний нагрузки условия в аэротенках никогда не являются установившимися.

Экспериментальные исследования процессов биологической очистки показали, что характер изменения нагрузки определяется следующим соотношением:

Объем суспендированных твердых частиц в активно-иловой смеси / ХПК активно-иловой смеси = Const для данного возраста ила.

Таким образом, наличие переменных нагрузок в процессе биологической очистки препятствует практическому использованию математических моделей с фиксированной нагрузкой.

Моделирование бактериальной кинетики может быть произведено на использовании различных базовых соотношений.

Так, для этой цели предложено использование аналогии с химическими реакциями, которое могло быть описано следующим соотношением:

Субстрат + Окислитель —»Биомасса + Продукты дыхания.

Однако в дальнейшем было установлено, что колебания содержания окислителя, биомассы и продуктов дыхания могут быть описаны более точно при учете запасенного и в дальнейшем потребленного бактериальными клетками субстрата в виде системы соотношений:

Потребление - Субстрат —> Запасенный субстрат Рост - Запасенный субстрат —* Протоплазма Экзогенное дыхание - Запасенный субстрат + Окислитель —> Продукты ыхания

Экзогенное дыхание - Протоплазма + Окислитель —>• Продукты дыхания.

Исследования показали, что скорость потребления субстрата зависит от разницы между количеством запасенных продуктов и способностью к максимальному насыщению клеточных резервов в соответствии с уравнением:

где

I — время аэрации; .

X] - концентрация межклеточного субстрата;

X]* - пороговая величина концентрации Хь ниже которой X) зависит от скорости подачи субстрата;

а, - коэффициент конверсии субстрата (а! = Х1 / Б);

К1 - константа скорости подачи субстрата;

Э - концентрация субстрата, запасенного клетками бактерий в системе; - максимальная насыщающая способность запасания субстрата клетками бактерий в системе;

М - концентрация клеток бактерий в системе.

Скорость метаболизма зависит от концентрации запасенных продуктов и определяется уравнением первого порядка:

— »Я.Д/^- —}м-К2— М (20)

л х'\м м) 2 м '

где Кг - константа скорости метаболизма.

Скорость ингибирования (гибели) клеток также определяется уравнением первого порядка:

^- = агХг£-КъМ (21)

где

а — часть запасенных продуктов, которая расходуется на синтез клеточного материала;

а2 - коэффициент конверсии (М / Б);

Кз - константа половинной скорости ингибирования клеток

Изменение концентрации промежуточных и конечных продуктов метаболизма описывается как:

— = а,К2М (22)

си '

где

Р — концентрация промежуточных и конечных продуктов;

а4 — коэффициент конверсии.

Изменение активности микроорганизмов также учитываются в модели путем допущения, что скорость удаления субстрата зависит от содержания запасенных продуктов питания:

Л = (23)

Подстановка коэффициента активности к в приведенные выше уравнения приводит к модели кинетики дисперсного роста в виде:

¡¡ЫМ-.^Ш-КД1-Я)" (24)

Полученное уравнение является наиболее точным математическим описанием процессов кинетики в дисперсной среде. Основное преимущество этого метода состоит в том, что он позволяет нагрузке изменяться без разрыва связи между кинетикой субстрата и бактериальной кинетикой. Однако надо

иметь в виду, что этот подход предусматривает использование большого количества коэффициентов и констант, что усложняет моделирование процессов кинетики при переменных нагрузках.

Экспериментальные и математические методы определения коэффициентов дают довольно широкие диапазоны изменения их величин, особенно для К5 и ц. Так, по некоторым данным, величина К5 имеет низкие значения (обычно порядка 1 мг/л для углеводородов и 1 цг/л для аминокислот), в то время как по другим данным К5 имеет величины

значительно выше, чем концентрация субстрата в аэротенке, т.е. порядка 50-100 мг/л. Имеют место похожие колебания и в декларации величины ц. В этих случаях оказывается, что причины различий могут частично иметь место из-за колебаний жизнеспособности ила. Такие отклонения вызывают сомнения относительно как точности, так и повторяемости коэффициентов.

Более простым и предпочтительным в ряде случаем может оказаться метод, в основе которого лежит концепция зависимости нагрузки от скорости роста в виде:

(25)

¡и+тУ

где

т - затраченная энергия;

Уо - нагрузка.

Анализ существующих подходов показал, что неправомерным является применение для переходных условий уравнений установившихся процессов, например такого как:

И = ~ (26)

При изменении нагрузок, особенно в случае ударной нагрузки

— *0 (27)

где X изменяется в соответствии с балансом:

1 ах 1 Г, ч хг1

и=—.—+—I (1+г)-г—- (28)

X Л &[_ х \ к '

где г - коэффициент рециркуляции.

В заключение необходимо подчеркнуть, что практическим использованием результатов моделирования является получение научно-обоснованных прогнозов, обеспечивающих возможность оптимального выбора типа и размера конструктивных узлов, а также минимизации негативного воздействия любых внутренних и внешних факторов.

В связи с этим, результаты настоящей работы рекомендуется использовать при проведении научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ, направленных на разработку и создание эффективных систем аэробной обработки органосодержащих сточных вод.

Таким образом, настоящая работа касается только основных биологических механизмов и кинетик их протекания. Основное заключение из этой работы состоит в том, что скорость потребления кислорода является наиболее важным параметром при любой попытке раскрыть механизмы и кинетики активно-иловых процессов.

В главе 5 приведены результаты исследований процессов обработки сточных вод в системах с иммобилизованной биопленкой.

Кинетика усвоения субстрата биопленками существенно отличается от кинетики, реализуемой диспергированными бактериями в суспензионных жидких средах. Действительно, удаление субстрата из водной среды в этом случае требует диффузии всех питательных реагентов в биопленку, потребления их организмами и диффузии продуктов метаболизма обратно в водную среду через биопленку.

Взаимосвязи между концентрацией субстрата и глубиной биопленки предполагает, что скорость реакции окисления ограничена единым субстратом Б, концентрация которого вне биопленки в объеме жидкости равна Бо; на поверхности биопленки - Бз, в клеточном матриксе биопленки - 8С; в глубине биопленки - постоянно лимитированная величиной Градиент Бс

поверхности раздела фаз «жидкость-пленка», где г = 0 (ё8(/<1г), находится в диапазоне между малыми величинами (случай ограниченного метаболизма) и высокими величинами (случай ограниченной диффузии).

Неполное смешение жидкой фазы, прилежащей к поверхности биопленки, связанное с массопередачей в биопленку, приводит к уменьшению градиента концентрации субстрата между объемом жидкости и поверхностью биопленки. В действительности изменение концентрации происходит непрерывно, что ограничивает протяженность пограничного жидкого слоя глубиной + Ь2. Коэффициент диффузии для любого вида субстрата через пограничный жидкий слой определяется как соответствующий коэффициент молекулярной диффузии через воду. Глубина пограничного жидкого слоя может быть вычислена как:

(29)

•А)

где

Ас - площадь биопленки, см2;

- коэффициент диффузии химических веществ через воду, см2/сут.;

10 -поток химических веществ через поверхность биопленки, мг/сут.

Если бактериальная пленка не ограничена метаболически, то концентрация субстрата в глубине биопленки будет достигать минимальной величины Б;, на которой процесс бактериального метаболизма остановится. Эта ситуация будет иметь место только в относительно глубокой биопленке; если глубина биопленки ограничена или гидравлическим срезом (турбулентностью) или сползанием биомассы, тогда метаболизм субстрата может иметь место на всем протяжении слоя (метаболически ограниченный случай).

Глубина биопленки в точке, на которой Бс = Б;, является так называемой эффективной глубиной Ье, и будет содержать только организмы, активно метаболизирующие субстрат. Такая концепция предполагает, что поток субстрата через поверхность биопленки не увеличивается с увеличением

глубины биопленки дальше определенной критической глубины. Можно также считать, что передача в активный слой органических веществ из клеточного лизиса или из анаэробной ферментации внутри инертного (неактивного) слоя (т.е. Le - Ls) незначительно уменьшает поток органических субстратов из объема жидкости, хотя некоторое уменьшение теоретически должно иметь место.

Массопередача субстрата в биопленку на единицу площади описывается

как

где

dSu/dt - скорость массопередачи субстрата, мг/сут.; Dc - коэффициент диффузии внутри биопленки, см2/сут.; 5Sc/óz -градиент субстрата к площади поверхности, мг/см4. Скорость усвоения субстрата S в любой точке внутри биопленки предполагается соответствующей уравнению Моно:

(31)

dt Sc+K, к4

где

-dSc/dt - скорость усвоения лимитирующего субстрата, мг/л.сут.; к - максимальная скорость усвоения лимитирующего субстрата, мг/сут./мг;

Ks - коэффициент полускорости Моно, мг/л; Sc - концентрация лимитирующего субстрата, мг/л; Хс - бактериальная концентрация в биопленке, предполагаемая как постоянная по глубине, мг/л.

При применении уравнений (30) и (31) к дифференциальному элементу ширины dz, массопередающие показатели становятся равными:

Входной поток = ACDC.—- (32)

Выходной поток = -Ac.Dc\^- +—.—dz I (33)

\8z dz dz )

Активный ил = (34)

Sc+Ks

Результирующее уравнение для установившегося состояния после объединения показателей массового баланса системы будет иметь вид:

d2Sc _ kScXc dz2 DC.(SC + K,)

Решение уравнения Moho для граничных условий. Для погружной биопленки, глубина которой ограничена массопередачей субстрата (диффузией), двумя граничными условиями, очевидными из рис. 1, являются:

Sc = Ss при z — Q

dSg/dz = 0 при z = Le

Нелинейное уравнение (35) является обычным дифференциальным уравнением второго порядка. Оно не имеет однозначного решения, однако может быть решено для двух граничных условий уравнения Моно.

Общий случай. Для приближенного решения уравнения (46) необходимы два граничных условия:

dSc/dz = 0 при z = Le

Sc = 8 при z = Le

где

S — некоторая, отличная от нуля, малая концентрация субстрата.

Величина 6 незначительно изменяется в потоке (через поверхность биопленки), если она выбрана равной небольшой части коэффициента половинной скорости, несмотря на то, что его величина незначительно изменяется с эффективной глубиной Le.

Решения этой модели обобщены графически на рис. 6, 7 и распространяются на все типичные диапазоны изменения указанных параметров.

Использование графического решения модели требует применения метода итераций для расчета 1о/Ас через пограничный жидкий слой в биопленке.

Рис. 6. Величина потока через поверхность биоппенки МАс в зависимости от концентрации субстрата Ээ на поверхности биопленки Кз = 100 мг/л

100

о к. Е о"

о 0,1

0,01

Эз, мг/л

♦ ¿о = 1000 мг/л • Цо = 600 мг/л А-к) = 200 мг/л ■ ,к> = 50 мг/л

Рис. 7. Толщины активной массы биопленки 1-е в зависимости от концентрации субстрата на поверхности биопленки Ээ Кб = 100 мг/л

0,01

вз, мг/л

♦ -Ь = 1000 мг/л • За = 600 мг/л А Ло = 200 мг/л ■ Ло = 50 мг/л

Упрощающим предположением при разработке модели биопленки является то, что концентрация субстрата S лимитирует скорость метаболизма во всей биопленке. Поэтому необходимо знать вид ограничения - либо биопленка лимитирована электронным донором либо электронным акцептором. Любой из двух этих видов ограничения может лимитировать скорость усвоения субстрата внутри биопленки или скорость диффузии в биопленку. Если электронный донор или электронный акцептор являются лимитирующими, тогда эти виды являются ограничивающими и субстрат и поток, как это будет показано ниже.

Ограничение субстрата. Скорость усвоения ограничивающих видов субстрата была моделирована уравнением Моно (31). Виды ограничения, лимитирующие скорость усвоения в любой точке внутри биопленки, могут быть определены сравнением влияния концентрации на относительную скорость реакции для обоих видов (электронного донора и электронного акцептора), которая для каждого вида определяется как S</(Sc + К*). Этот анализ приводит к прогнозу, что электронный акцептор является субстратно-ограничивающим, когда выполняется следующее условие:

S^S^ (36)

где

SCd, SM - соответствующие концентрации электронного донора и электронного акцептора на определенной глубине биопленки, соответственно, мг/л;

Кд^, К^ - коэффициенты половинной скорости для электронного донора и электронного акцептора, соответственно, мг/л.

Исходя из этого уравнения, электронный донор или электронный акцептор могут лимитировать скорость усвоения субстрата в биопленке в зависимости от относительной величины концентраций и коэффициентов полускоростей. Существует вероятность, что один из видов может быть лимитирующим во внешней части биопленки, а другой - во внутренней части

биопленки. Этот случай не учитывается моделью, представленной в этой работе, т.к. необходимы дополнительные исследования, чтобы распространить модель и на эти случаи.

Ограничение потока. Теория массопереноса может быть использована, чтобы предсказать, чем будет лимитироваться диффузия через поверхность пленки - электронным акцептором или электронным донором.

Основная метаболическая реакция внутри пленки:

vllD + уаА + потребность для роста —»конечный продукт + клетки (37)

где

у<ь уа коэффициенты стехиометрической реакции для электронного донора (Б) и электронного акцептора (А), соответственно.

Можно предложить соотношение, которое целесообразно использовать для прогноза, когда электронный акцептор является поточно-лимитирующим. Это соотношение рассматривает относительные стехиометрические потребности для электронного донора и электронного акцептора и потребность для реагирующих видов диффундировать в биопленку. Для того, чтобы удовлетворить эти требования поток электронного акцептора (10а), проходящий данную площадь поверхности биопленки, должен быть отнесен к потоку электронного донора (1м) в соответствии со следующим соотношением:

где

М\¥а, МГЭД'а - молекулярные веса электронного акцептора и электронного донора, соответственно.

В соответствии с уравнением (30) поток для каждого вида также равен АсВс(с'8/га), поэтому:

где

55а, 85<1 - концентрации электронного акцептора и электронного донора на поверхности биопленки, соответственно, мг/л;

Оса. — соответствующие коэффициенты диффузии внутри биопленки, см2/сут.

Это уравнение показывает, что относительные изменения в концентрациях электронного акцептора и электронного донора с глубиной биопленки равны:

В соответствии с уравнением (40) виды концентраций, которые достигали нуля первыми при уменьшении концентраций внутри биопленки, являлись видами, лимитирующими поток.

Таким образом, если

5 (41)

то электронный акцептор является лимитирующим поток; в других случаях поток ограничивает электронный донор. В объеме жидкости электронный акцептор лимитирует поток, когда

(42)

ц^дщ, А«, ^ А^-А»;

Можно показать, что отношение Оса : Псс1 приблизительно равно отношению Бжа : т.е. последний член уравнения (42) является

пренебрежимо малым.

Если

(43)

то ограничивает поток электронный акцептор; в других случаях ограничивающим поток является электронный донор.

Уравнение (43) показывает, что растворенный кислород (БО) ограничивает поток во многих гетеротрофных биопленках. Например, типичная

величина коэффициента диффузии для глюкозы и кислорода в воде при температуре 20 °С равна 0,5 и 1,6 см2/сут, а также величины vd и v„ равны 1 и 2 соответственно; эти показатели могут быть использованы в уравнении (43) при условии, что аналогичное отношение Dca : Dcd имеет место для каждой величины внутри биопленки.

В основу разработки математических моделей были положены балансовые уравнения веществ, участвующих в процессе окисления органических загрязнений. На основе анализа уравнений балансов субстрата и биомассы микроорганизмов были получены модели процессов непосредственного окисления органических веществ и процессов ингибирования разложения субстратов, образующихся в процессе обработки.

При проведении исследований определялась морфология и структура иммобилизованной микрофлоры в реакторе с фиксированным слоем. Микробиологические популяции пленки были окружены экзополисахаридным матриксом. По всему матриксу наблюдалась развитая сеть каналов, которые способствовали выделению газа и проникновению питательных веществ в нижние слои пленки.

Тест-контроль функционирования системы очистки с помощью микрофлоры активного ила. Состав биоценоза активного ила, культивируемого в процессе биологической очистки сточной воды в аэротенке, определяется в первую очередь характером поступающих на очистку стоков, а именно -количеством и условиями подвода органического субстрата к клеткам бактерий и поэтому биоценоз микрофауны, присутствующей в активном иле является индикатором состояния активного ила.

Качественный и количественный учет представителей микрофауны и их физиологического состояния по ходу прохождения сточной воды в аэротенках позволяет получить достаточно достоверные данные о качестве очистки сточной воды.

В ходе биологической очистки сточной воды происходит смена одних

видов гидробионтов другими в зависимости от технологиченкой схемы обработки среды и условий по питанию. Этот процесс характеризуется тем, что в логарифмической фазе роста микроорганизмов имеет место преобладание амеб Rhizopoda и жгутиковых Flagellata или Mastigophora. Семейство жгутиковых Flagelles coloniaus представлены двумя группами, в колониях которых особи или разделены друг от друга либо объединены в плотные флоккулы. Жгутиковые 1-й группы свидетельствуют о высокой концентрации кислорода и достаточно хорошем качестве стока. Жгутиковые 2-й группы указывают о повышенной нагрузке по БПК, недостатке или отсутствии кислорода, при этом качество стока низкое.

В процессе дальнейшего логарифмического роста бактерий в обрабатываемой среде начинают преобладать жгутиковые (сначала зеленые, относящиеся к растительным формам, а затем бесцветные Bodo, Mortas, Hexamitus), но появляются и свободноплавающие инфузории Ciliata, питающиеся отдельными бактериями. При уменьшении числа бактерий в фазе эндогенного развития в пищевой конкуренции побеждают прикрепленные к субстрату сидячие инфузории Suctoria.

Фаза замедленного развития характеризуется ' преобладанием прикрепленных инфузорий, являющихся экзопаразитами, которые посредством длинных щупалец с присосками на концах потребляют питательные вещества из жертвы. Заключительный этап биологической очистки в аэротенке, на котором проходят первая и вторая стадии нитрификации при повышенной концентрации кислорода и большом возрасте активного ила, характеризуется развитием большого количества коловраток Rotatoria.

Такова классическая схема изменения видового состава микрофауны при реализации в аэротенке оптимальных условий протекания процесса биохимического окисления загрязнений микроорганизмами активного ила.

При отклонении режима питания в аэротенке от классического, когда подвод субстрата осуществляется непрерывно за счет растворения дисперсных и коллоидных частиц, состав гидробионтов претерпевает изменения. При

этом, степень отклонения гидробиологического состава от классического является индикатором величины отклонения качества процессов, протекающих в блоках механической и биологической очистки исходной сточной воды. Поэтому анализ гидробиологического состава иловой суспензии в аэротенке может позволить качественно оценить эффективность функционирования всей технологической схемы очистки.

Оптические и электронные микрофотографии перегруженного активного ила показывают наличие большого количества ни тчатых бактерий ЗркаегоН1ш пшат и ааскэМИх сНскоШпа в активном иле.

При оптимальном функционировании технологической схемы в составе биоценоза активного ила на всех этапах очистки имеют место флоккулирующие бактерии 2оо§1оеа ramigera (рис. 8).

Рис. 8. Популяции в верхних слоях биопленки. Длинные палочки, короткие и округлые палочки и небольшие кокки, составляющие популяции в верхних слоях биопленки. Увеличение 9000х

Таким образом, микроскопические обследования, хотя и имеют определенные ограничения, являются существенным этапом в диагностике качества очистки сточных вод и должны непрерывно совершенствоваться. Простейшие являются наиболее показательными элементами в процессе срыва работы сооружений, приводящих к функционированию активных илов в условиях, связанных, в частности, с окислением (концентрацией растворенного кислорода) и продолжительностью аноксической фазы.

Использование микрофауны как потенциального индикатора активных илов на пилотной установке в фазе запуска.

Цель исследования состояла в реализации метода количественного наблюденга микрофауны за несколько лет и определения возможности использования этих результатов для прогнозирования промышленного использования в фазе запуска.

В практических условиях имеет место отсутствие адаптации к экстремальным условиям (сверх низкие или сверх высокие нагрузки, залповые промышленные сбросы, недостаток кислорода и т.д.). Отсюда трудности прогнозирования эволюции технологических параметров (потребление кислорода, прирост активного ила), потеря равновесия системы (вспухание активного ила).

Регулярно обнаруживаемые колебания концентрации Protozoaires могут быть связаны с колебанием питания или отношением между жертвой и паразитирующим хищником. Микрофауна интегрирует воздействие всех параметров и это делает ее особенно чувствительной. Поэтому скорость ответа на изменение среды делает особо значимым индекс биологического контроля очистных установок с большими нагрузками, в том числе сооружений промышленных масштабов.

С научной точки зрения представляется интересным: с одной стороны связать микрофауну с совокупностью параметров системы очистки, точно определяющих функционирование сооружений, с другой стороны, проверить и

подтвердить практическую целесообразность исследованного метода микрофауны, основанного на упрощенном определении и математическом прогнозировании.

Наконец, установлено, что развитие микрофауны является функцией всей совокупности параметров, где трудно представить единственный преимущественный параметр. Таким образом, для оптимального использования микрофауны как индикатора необходимо учитывать ряд параметров, таких как рециркуляцию, отбор активных илов, подача кислорода, нагрузка и природа стока. При этом важной особенностью индикации состояния системы является необходимость контроля не только изменение видового состава, но и динамики изменения концентрации вида микрофауны (рис. 9).

Рис. 9. Суточные изменения основных групп

10000 •

1000 4=

100

в:

н =

8 10 12 Время, суг

|—Дисперсные бактерии — |—*—Flagelles: Petalomonas — j —Ж - Ciliés: Sommes spp. —

■— Flagelles: Bodo H—Amibes: Petites sp. -I—Métazoaires: Rotiferes

Наиболее гетерогенные биопленки с кислородом, как акцептором электронов, в аэротенках с погруженными мембранами, являются таким смешанным (комбинированным) случаем.

ВЫВОДЫ

1. На основе анализа базовых математических моделей процессов биологической обработки сточных вод и результатов экспериментальных исследований физических моделей систем очистки сточных вод различного происхождения и состава разработаны модели комплексной обработки жидких органосодержащих отходов, показывающие высокую степень сходимости с экспериментом, что свидетельствует об их надежности и возможности использования при проектировнаии новых более совершенных очистных сооружений.

2. Установлены закономерности формирования и подъема газовых пузырей в псевдоожиженном реакторе и определены зависимости объемных коэффициентов массопереноса газа от размеров (объема, диаметра и формы) газовых пузырей, расхода (скорости) и турбулентности псевдоожиженной среды.

3. Предложены два метода оценки коэффициента передачи кислорода в зависимости от турбулентности в аэротенке, один из которых базируется на среднеквадратичных отклонениях скорости потока, второй - на скорости диссипации энергии.

4. На основе расчетных и экспериментальных данных показано, что применение технологии псевдоожиженного слоя позволило объединить лучшие черты таких процессов как биофильтрация, обеспечивающая эффективность прикрепленной биопленки и высокую концентрацию активной биомассы, и активно-иловая обработка, характеризующаяся простотой управления, удобством, экономичностью и надежностью в эксплуатации.

5. На основе комплекса проведенных экспериментальных работ разработан ряд математических моделей, описывающих концентрацию

иммобилизованной биомассы, усвоение субстрата в биопленке, массопередачу кислорода, аэрацию и усвоение субстрата в реакторе с прикрепленной биопленкой, приведено сравнение результатов прогнозирования и экспериментальных данных.

6. Впервые разработаны практические рекомендации по выбору характеристик реакторов с погружной прикрепленной биопленкой, функционирующие на сильно- и слабозагрязненных сточных водах, а также рекомендации по разработке комбинированных систем обработки сточных вод с рециркуляцией активного ила.

7. Наиболее перспективным принципом создания псевдоожиженных систем, в которых реализуется увеличение гидравлических и органических нагрузок в течение длительного времени, является модельный принцип, при котором последовательность регулируемых потоков позволяет обеспечить дополнительную гибкость и управляемость смежными аэротенками, которые могут управляться последовательно или параллельно.

8. Из сравнения расчетных и экспериментальных данных следует, что полученные математические модели достаточно точно описывают процессы массопередачи кислорода, причем модель, использующая выражение для турбулентной энергии, которая инициирует движение элемента воды, является наиболее предпочтительней.

9. Установлено, что математическая модель способна адекватно описать процессы удаления субстрата, утилизацию и передачу кислорода в барботируемом реакторе с биопленкой. При этом в модели могут быть рассмотрены два различных способа передачи кислорода от барботируемых воздушных пузырей: растворение кислорода в объеме жидкости и межфазная передача кислорода.

10. Результаты сравнения моделирования и экспериментальных работ показали, что аэротенк с фиксированной пленкой со значительным уровнем контакта «пузырь-биопленка» может достичь высокой эффективности передачи кислорода.

11. В отличие от традиционного аэротенка, реактор с псевдоожиженным слоем в полном объеме реализует механизм удаления твердых частиц загрязнений, что исключает необходимость во вторичной обработке очищенной воды после аэротенка.

12. Сопоставление теоретических и экспериментальных результатов показывает хорошую сходимость (коэффициент корреляции составляет г = 0,9 -0,94).

Предложения для практики.

На основании проведенных исследований разработаны:

1. «Научно-методические рекомендации по оптимизации процессов анаэробной обработки высоконагруженных органосодержащих предприятий агропромышленного .комплекса» (Утв. ВНИТИБП РАСХН, 15.12.2006г.),

2. «Научно-методическое руководство по созданию комплексной системы биологической обработки жидких органосодержащих отходов», » (Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН 26.09.2008г.)

3. Методическое положение «Моделирование процессов массопередачи кислорода и усвоение субстрата в барботажных реакторах с иммобилизованной биопленкой» (Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН 14.04.2011г.)

4. Результаты и материалы выполненной работы использованы:

- при проектировании очистных сооружений города Владивосток. (Утв. ГУЛ «МосводоканалНИИпроект», 22.10.2006г.);

- при разработке проекта «Экспериментальный блок комплексной очистки Курьяновских очистных сооружений» г. Москва (Утв. ГУЛ «МосводоканалНИИпроект», 12.09.2011г.);

5. Справка об использовании проектной организацией результатов научно-исследовательской работы при проектно-конструкторских работах на станции биологической очистки сточных вод (СБОС) г. Якутска (Утв. ЗАО «Водоснабжение и водоотведение» г. Москва, 14.11.2011г.);

6. Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы при реконструкции производственных очистных сооружений ОАО «Водоканал» г. Ишим (Утв. ОАО «Водоканал» г. Ишим, 15.11.2006);

7. Отзыв о результатах научно-исследовательской работы «Анаэробные методы обработки высоконагруженных органосодержащих отходов». (Утв. ОАО «Тюмень Водоканал» и ОАО «Сибгипрокоммунводоканал», 01.11.2006).

8. Предполагаемый годовой экономический эффект от использования результатов научно-исследовательской работы составляет 11 млн 980 тыс. руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Денисов A.A., Павлинова И.И., Кадысева A.A.. Исследования биоценоза иммобилизованной биопленки анаэробного реактора. Вестник Казанского технологического университета. 2007, № 1, с. 37-41.

2. Кадысева A.A. Энергетические характеристики анаэробных систем обработки органосодержащих сточных вод и осадков очистных сооружений. Безопасность жизнедеятельности. 2008, № 9, с. 36-38.

3. Тарасова И.И., Кадысева A.A. Обзор некоторых проблем дезинфектологии. Журнал Ветеринария и веткормление. 2010. № 6, С. 58-60.

4. Павлинова И.И., Кадысева A.A. Интенсификация очистки сточных вод свиноводческого комплекса. Свиноводство. 2011, № 5, С. 36-38.

5. Кадысева A.A. Моделирование процессов роста микроорганизмов в дисперсной среде аэротенка полного смешения. Свиноводство. 2011, № 6, с. 3032.

6. Кадысева A.A. Аэробная обработка концентрированных сточных вод предприятий АПК в реакторе с погружным слоем загрузки. Журнал «Ветеринария и кормление» 2011, № 4, с. 36-37.

7. Денисов A.A., Тарасова И.И., Павлинова И.И., Калистратов И.М., Кадысева A.A. Оптимизация биоценозов активного ила очистных сооружений животноводческих комплексов для снижения антропогенной нагрузки на водные экосистемы. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13, (2) С. 158-161.

8. Денисов А.А, Калистратов И.М., Кадысева A.A. Модернизированная технология переработки жидких отходов предприятий АПК. Доклады РАСХН. 2012. №1, С. 51-54.

9. Денисов A.A., Павлинова И.И., Калистратов И.М., Кадысева А. А. Применение псевдоожиженного слоя в биологической очистке сточных вод предприятий АПК. Вестник Россельхозакадемии. 2011. № 6, С. 34-35.

10. Кадысева A.A. Оптимизация комбинированных установок биологической фильтрации. Журнал Ветеринария и веткормление. 2011, № 5, С. 19-20.

11. Павлинова И.И., Кадысева A.A. Расчетно-экспериментальные исследования процессов передачи кислорода в сооружениях биологической очистки животноводческих сточных вод. Свиноводство. 2011, № 8, с. 69-72.

12. Денисов A.A., Кадысева A.A., Ганяев A.M., Чичиелишвилли Г.Д., Бондырев Д.Е., Калистратов И.М., Махров C.B., Скребнев Ю.В. Моделирование роста активного ила в аэротенказ идеального смешения. Ветеринарная медицина. Межведомственный тематический научный сборник. Харьков. 2011, Вып. 95, С. 53-54.

13. Денисов A.A., Кадысева A.A., Ганяев A.M., Чичиелишвилли Г.Д., Бондырев Д.Е., Калистратов И.М., Махров C.B., Скребнев Ю.В. Применение псевдоожиженного слоя для повышения качества очистки сточных вод в аэротенке. Ветеринарная медицина. Межведомственный тематический научный сборник. Харьков. 2011, Вып. 95, С. 55-56.

14. Кадысева A.A., Биотехнологический метод удаление азота из сточных вод АПК. Журнал Ветеринария и веткормление. 2012, № 1, С. 38-41.

15. Денисов A.A., Павлинова И.И., Николаев В.Г., Кадысева АЛ.,. Жуйков В.Ю., Жуйкова Л.И., Косарев А.К., Гончарова A.B., Жакевич A.A., Зайнуллин Н.Р., Фролов И.Ю. Установка для очистки сточных вод. Патент РФ N2404133 по заявке N 2009108196 от 10.03.2009 г.

16. Кадысева A.A., Кныш А.И., Попова В.В., Русаков В.Н. Водно-солевой режим орошаемых земель Омского Прииртышья и его оптимизация (монография). Омск, изд-во ОмГАУ, 2009 г. 9,5 п.л.

17. Кадысева A.A., Кныш А.И. Биотехнологические методы очистки сточных вод (монография). Омск, изд-во ОмГАУ, 2009 г. 8,4 пл.

18. Кадысева A.A., Ушакова И.Г. Словарь-справочник по курсу «Химия и микробиология воды». Омск, изд-во ОмГАУ, 2009 г. 8,4 п.л.

19. Павлинова И.И., Кадысева A.A., Юдин П.В. Организация гидродинамического режима псевдоожиженных систем очистки сточных вод. Сборник статей. II Межд. науч.-практ. конф. «СТРОИТЕЛЬНАЯ ИНДУСТРИЯ: вчера, сегодня, завтра». Пенза, октябрь, 2011. С. 134-137.

20. Павлинова И.И., Кадысева A.A., Елизарова К.А. Совершенствование технологии биологической очистки сточных вод - путь к безопасности жизнедеятельности мегаполиса. Сборник статей. П Меж. науч.-практ. конф. «СТРОИТЕЛЬНАЯ ИНДУСТРИЯ: вчера, сегодня, завтра». Пенза, октябрь, 2011. С. 134-141.

21. Кадысева A.A. О необходимости реконструкции очистных сооружений г. Ишима Тюменской обл. Вестник ОмГАУ. Научно-педагогический журнал. Мат. регион, науч. конф. молодых ученых аграрных вузов Сибирского федерального округа 20-21 мая 2003, с. 31-36.

22. Павлинова И.И., Кадысева A.A. Стабилизация активного ила при аэробных и аноксических условиях. // Мат. Межд. науч.-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов», Щелково, 15 декабря 2006, с.207-210.

23. Павлинова И.И., Кадысева A.A. Гидродинамика псевдоожиженных систем очистки. // Мат. Межд. науч.-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов», Щелково, 15 декабря, ■2006, с.211-215.

24. Кадысева A.A., Павлинова ИИ. Структура и динамика анаэробных бактериальных сообществ. // Мат. Науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и преподавателей МИКХиС «Современные проблемы инженерных систем и экологии городов и населенных пунктов», Москва, 12 декабря 2006, с. 88-90.

25. Денисов A.A., Павлинова И.И., Кадысева A.A. Решение проблемы рационального водопользования и экологии гидросферы - поддержание оптимальных условий функционирования микробиологических популяций в процессе анаэробного сбраживания. // Мат. 5-й Межд. Конф. «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России», Пенза, 2007, с. 35-38.

26. Денисов A.A., Павлинова И.И., Кадысева A.A. Основы метода экологической защиты - морфологические и структурные особенности метагенных бактерий биопленки анаэробного реактора. // Мат. 5-й Межд. Конф.

«Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России», Пенза, 2007, с. 4.4-47.

27. Денисов A.A., Павлинова И.И., Кадысева A.A. Механизм роста и продуцирования бактериальных культур в анаэробном процессе. // Мат. 5-й Межд. конф «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России», Пенза, 2007, с. 48-49.

28. Кадысева A.A., Кугачева М.П. Биологическое удаление биогенных элементов, содержащихся в сточных водах. // Мат. Межд. Науч.-техн. форума «Реализация Государственной программы развития рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы перспективы» (26-27 февраля 2009 г.) 0мск-2009, с.312-314.

29. Кадысева A.A. Очистка высококонцентрированных сточных вод. Актуальные вопросы современного водохозяйственного комплекса // Межд. науч.-практ. конф. - Омского государственного аграрного университета, 3-4 декабря 2009.: Омск:ИПК Макшеевой Е.А., 2009, с. 67-68

30. Кадысева A.A. Стабилизация ила при аэробных и аноксических условиях. Актуальные вопросы современного водохозяйственного комплекса// Межд. науч.-практ. конф. - Омского государственного аграрного университета, 3-4 декабря 2009.: Омск:ИПК Макшеевой Е.А., 2009, с. 99-100.

31. Кадысева A.A., Кныш А.И., Попова В.В. Историческое развитие гидротехники. Актуальные вопросы современного водохозяйственного комплекса // Межд. науч.-практ. конф. - Омского государственного аграрного университета, 3-4 декабря 2009.: Омск:ИПК Макшеевой Е.А., 2009, с. 33-39.

32. Денисов A.A., Кадысева A.A., Дмитриченков Д. Разработка комбинированных и активно-иловых систем обработки сточных вод с рециркуляцией активного ила. // Межд. науч.-практ. конф. «Водоснабжение и водоотведение мегаполиса» март 2009, Москва, с.47-48.

33. Кадысева A.A. Комбинированные установки биологической фильтрации. // Межд. науч. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов», декабрь, 2009. Щелково, с. 630-632.

34. Денисов A.A., Кадысева A.A. Комбинированные установки биологической фильтрации. // Межд. науч. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов» декабрь, 2009. Щелково, с. 198-202.

35. Кадысева A.A., Жакевич A.A., Нинаров A.A. Разработка комбинированных биофильтров и активно-иловых систем обработки сточных вод с рециркуляцией активного ила. // Мат. VIII Межд. Науч. Конф. «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды», май 2010 г., Самарканд, с.504-506.

36. Кадысева A.A. Использование биогаза - одно из направлений при модернизации сооружений обработки осадков сточных вод. // Сборник докладов семинара молодых ученых и специалистов водного сектора стран СНГ в рамках международного водного форума Экватек-2010 «Модернизация сооружений очистки сточных вод» 1 июня 2010 г.

37. Денисов A.A., Павлинова И.И., Кадысева A.A. Гидродинамика псевдоожиженных систем очистки сточных вод. // Мат.П-й Межд. науч.-практ. конф. памят. акад. РАН и РААСН C.B. Яковлева, «Водоснабжение и водоотведение мегаполиса» М.:Изд.Л.Будник. 2011. С.120-124.

38. Павлинова И.И., Кадысева A.A. Структура и динамика анаэробных бактериальных сообществ. // МатЛ-й Межд. науч.-практ. конф. памят. акад. РАН и РААСН C.B. Яковлева, «Водоснабжение и водоотведение мегаполиса» М.:Изд.Л.Будник. 2011. С.277-282.

39. Кадысева A.A., Павлинова И.И. Оценка количества осадка предприятий АПК, подлежащих анаэробной стабилизации. // Мат. V-й Межд. науч.-практ. конф. «Мониторинг экологически опасных промышленных объектов и природных экосистем», Пенза, 2011. С.113-115.

40. Павлинова И.И., Кадысева A.A. Псевдоожиженные системы в технологии биологической очистки сточных вод. // Мат. П-й Межд. науч.-практ. конф. «Проблемы демографии, медицины и здоровья населения России: история и современность». Пенза, октябрь, 2011. С. 109-112.

Кадысева Анастасия Александровна

КОМПЛЕКСНЫЕ СИСТЕМЫ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПРЕДПРИЯТИЙ АПК

Подписано в печать 16.03.12. Формат 60x84 1/16. Объем 2,1 авт. л. Гарнитура Times New Roman. Тираж 100 экз. Заказ Ка 28

Издательство МГАКХиС 109029, Москва, Ср. Калитниковская ул., Д.ЗО Тел. 911-58-03, факс 670-71-80. E-mail: ?115803@rambler.ru

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Кадысева, Анастасия Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность.

Цель и задачи.

Научная новизна.

Практическая значимость.

Апробация работы.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Обработка сточных вод в трехфазных псевдоожиженных системах.

1.1.1 Массоперенос веществ.

1.1.2 Массопередача кислорода.

1.1.3 Функционирование реакторов с псевдоожиженными слоями.

1.2 Аэробная биологическая очистка сточных вод.

1.3 Аэробная обработка с иммобилизованной биопленкой.

1.3.1 Механизм усвоения субстрата прикрепленной биопленкой.

1.3.2 Практическое использование иммобилизации бактерий в реакторах с биопленкой.

1.4 Обработка сточных вод в аноксических условиях.

1.4.1 Стабилизация ила при аэробных и аноксических условиях.

1.4.2 Удаление органических загрязнений с помощью нитратов.

1.4.3 Удаление органических загрязнений с помощью сульфатов.

1.4.4 Комбинированная обработка отходов.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.42 2.1 Трехфазные псевдоожиженные системы.

2.1.1 Массоперенос веществ.

2.1.2 Массопередача кислорода.

2.2 Аэробная обработка сточных вод.

2.3 Обработка сточных вод в системах с биопленкой.

2.4 Обработка сточных вод на погружных иммобилизационных мембранах.

2.4.1 Аэробная обработка концентрированных стоков.

2.4.2 Обработка предварительно осветленных стоков.

2.4.3 Разработка комбинированных биофильтрово-суспендированных систем.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД В ТРЕХФАЗНЫХ ПСЕВДООЖИЖЕННЫХ СИСТЕМАХ.

3.1 Массоперенос веществ в жидких псевдоожиженных слоях.

3.1.1 Форма, поверхность и скорость всплывания пузырей.

3.1.2 Изменение массопередачи кислорода.

3.1.3 Изменение массопереноса с диаметром пузырей и скоростью жидкости.

3.1.4 Изменение числа Шервурда с числом Пекле и скоростью жидкости.

3.2 Массопередача кислорода в турбулентных биологических системах.

3.2.1 Математические модели передачи кислорода.

3.2.2 Результаты экспериментальных исследований.

3.3 Применение псевдоожиженного слоя для повышения качества очистки в аэротенке.

Глава 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АЭРОБНОЙ ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД АКТИВНЫМ ИЛОМ.

4.1 Разработка общей модели активно-иловых процессов.

4.2 Моделирование процессов роста микроорганизмов в дисперсной среде аэротенков.

Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД В СИСТЕМАХ С ИММОБИЛИЗОВАННОЙ БИОПЛЕНКОЙ.

5.1 Математическая модель усвоения субстрата иммобилизованной бактериальной пленкой.

5.1.1 Концептуальная модель иммобилизации.

5.1.2 Усвоение субстрата в биопленке.

5.1.3 Ограничения по усвоению субстрата.

5.1.4 Коэффициенты для модели биопленки.

5.1.5 Чувствительность модели биопленки к ее параметрам.

5.1.6 Инженерное применение математической модели.

5.2 Аэрация и усвоение субстрата в реакторе с иммобилизованной биопленкой.

5.2.1 Математическая модель процесса удаления субстрата и потребления кислорода.

5.2.2 Сравнение результатов моделирования и экспериментальных данных.

5.3. Тест-контроль функционирования системы очистки с помощью микрофлоры активного ила.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Комплексные системы биотехнологической обработки жидких органосодержащих отходов предприятий АПК"

Актуальность проблемы

В настоящее время важной научно-технической проблемой, требующей срочного решения, является экологическая защита природной среды от загрязнения ее отходами промышленных производств и бытовыми стоками населенных пунктов. Попадание органических загрязнений в водные и почвенные бассейны происходит при сбросе коммунальных и промышленных сточных вод, образующихся при реализации технологических процессов производства и переработки продукции. В связи с этим возникает необходимость строительства сложных очистных сооружений, обеспечивающих показатели очистки, заданные природоохранными органами.

Современные традиционные очистные сооружения содержат участок механической очистки сточных вод от крупнодисперсных загрязнений органического и минерального происхождения, участок биологической очистки сточных вод от мелкодисперсных и коллоидных загрязнений органического происхождения в аэротенках с помощью диспергированных или псевдоожиженных в сточной воде микроорганизмов активного ила и участок биологической доочистки сточных вод от трудноокисляемых органических загрязнений в сооружения типа биофильтр и биореактор с иммобилизованной биопленкой.

Сточные воды, как правило, содержат широкий спектр органических углерод-, азот- и фосфорсодержащих загрязнений, находящихся в диспергированном, коллоидном и растворенном состояниях. Диспергированные загрязнения (в основном крупно- и средне-дисперсные частицы), находящиеся во взвешенном состоянии, отделяют от сточной воды различными способами в процессе механической обработки (в основном, путем гравитационного осаждения в первичных отстойниках) и выводят из очистных сооружений на иловые площадки. Органические вещества, находящиеся в мелкодисперсном, коллоидном и растворенном состояниях, подвергаются биологическим методам обработки, в процессе которых реализуются биохимические процессы их окисления микроорганизмами активного ила.

Управление смешанными культурами микроорганизмов в условиях непрерывных процессов биохимического окисления органических загрязнений является одним из перспективных путей максимального использования биологической активности и окислительной способности микроорганизмов активного ила. Правильный выбор эффективных технологических схем очистки и оптимизация составов биоценозов активного ила являются основными путями достижения высоких показателей очистки и снижения избыточных биомасс активного ила.

Одним из важных путей интенсификации аэробной биологической очистки сточных вод является повышение концентрации взаимодействующих компонентов, участвующих в процессе, микроорганизмов и растворенного кислорода. Для достижения этих целей необходимы сооружения с повышенными дозами активного ила, большой продолжительностью контакта обрабатываемой среды с источником кислорода, увеличенной поверхностью раздела фаз «жидкость-кислород» и быстрым обновлением их границ.

Наиболее перспективным направлением работ в области совершенствования существующих систем обработки органосодержащих отходов является разработка комбинированных систем, позволяющих комплексировать эффективные конструкторско-технологические решения в едином производственном цикле. Как установлено исследованиями последних лет, применение комбинированных биологических систем может обеспечить получение максимального эффекта, т.к. они позволяют использовать преимущества различных по своей природе технологических и конструктивных решений и на этой основе добиться получения наивысшей эффективности функционирования, максимального качества очистки и минимальных экономических затрат.

Разработка эффективных промышленных технологий обработки жидких отходов требует проведения широких экспериментальных и теоретических исследований физико-химических и микробиологических процессов как в лабораторных, так и в производственных условиях. По результатам научно-исследовательских работ представляется возможность создания технологических моделей комплексной биологической обработки, обеспечивающих возможность надежного прогнозирования характеристик и создания наиболее рациональных и эффективных конструктивно-технологических схем очистных сооружений.

Цель и задачи исследований

Целью настоящей работы являлась разработка технологических моделей комплексной системы биологической обработки жидких отходов при различных составах и нагрузках на активный ил.

При выполнении работы были поставлены следующие задачи:

- разработка математических моделей процессов обработки сточных вод в трехфазных псевдоожиженных системах с использованием расчетных и эмпирических коэффициентов, получаемых по результатам экспериментальных работ на физических моделях в лабораторных условиях; сравнение результатов прогнозирования и экспериментальных данных с целью определение степени их корреляции между собой; модификация существующих математических моделей процессов аэробной обработки и создание обобщенной модели активно-иловых процессов, обеспечивающей возможность моделирования процессов и позволяющей прогнозировать функционирование отдельных технологических элементов, входящих в состав комплексной системы обработки сточных вод различного состава на основе общей модели активно-иловых процессов;

- экспериментальные исследования процессов аэрации и усвоения субстрата в реакторах с иммобилизованной биопленкой, разработка на этой основе математических моделей обработки сточных вод и сравнение математических прогнозов с экспериментальными данными;

- экспериментальные исследования по определению возможности использования нитратов и сульфатов для удаления углерод- и азотсодержащих загрязнений при аноксических и анаэробных условиях в реакторах с иммобилизованной микрофлорой.

Научная новизна

1. Впервые разработаны математические модели процессов обработки сточных вод в трехфазных псевдоожиженных системах, базирующиеся на двух принципиально отличных методах определения коэффициента массопередачи веществ через биопленку: с помощью диссипации энергии и среднеквадратичных отклонений скорости потока жидкости. Сравнение результатов прогнозирования с помощью этих методов с экспериментальными данными испытаний показали, что полученные математические модели достаточно точно описывают процессы массопередачи, причем модель, базирующаяся на среднеквадратичных отклонениях скорости потока, является более корректной, чем модель, базирующаяся на скорости диссипации энергии.

- биодеградируемую (включающую растворы и частицы);

- небиодеградируемые растворы;

- небиодеградируемые частицы;

Это позволило при разработке модели рассматривать растворимые и дисперсные биодеградируемые фракции как единую фракцию, растворимую небиодеградируемую фракцию как проходящую через реактор без изменения, твердую небиодеградируемую фракцию, аккумулирующуюся в иле и сбрасываемую вместе с ним в течение суточного цикла обработки.

На основе многократной модификации существующих математических моделей процессов усвоения субстрата и массопередачи кислорода и экспериментальных работ по определению эмпирических коэффициентов балансовых уравнений разработан ряд обобщающих технологических моделей, обеспечивающих комплексное прогнозирование результатов обработки сточных вод;

Практическая значимость.

Работа охватывает широкий диапазон технологических и конструктивных решений, включающих обработку в условиях псевдоожиженных слоев, аэробную обработку активным илом в суспендированном и иммобилизованном состояниях бактериальной массы, анаэробной обработки сточных вод и осадков, комбинированной обработки жидких отходов, обеспечивающей возможность оптимального использования возможностей различных технологий в пределах единого производственного цикла.

Апробация работы.

На основании проведенных исследований разработаны:

4. «Методическое руководство по моделированию процессов массопередачи кислорода и усвоения субстрата в барботажных реакторах с иммобилизованной биопленкой». (Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН 15.09.2011г.)

Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУП «МосводоканалНИИпроект» при проектировании очистных сооружений г.Владивостока. Кроме того, результаты работы были использованы ОАО «Водоканал» г. Ишим при реконструкции производственных очистных сооружений и ОАО «Тюмень Водоканал» и ОАО «Сибгипрокоммунводоканал».

Материалы диссертационной работы доложены на: Международной научно-практической конференция «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов» г. Щелково, 2006; Научно-технической конференции студентов, аспирантов и преподавателей МИКХиС «Современные проблемы инженерных систем и экологии городов и населенных пунктов», Москва 2006; 5-й Международной конференции «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России», Пенза, 2007; Международном научно-техническом форуме «Реализация Государственной программы развития рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы перспективы», 0мск-2009; Международной научно-практической конференции - Омского государственного аграрного университета, Омск,

2009; Международной научно-практической конференции «Водоснабжение и водоотведение мегаполиса», Москва, 2009; Международной научной конференции «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов», Щелково, 2009; VIII-й Международной научной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды», Самарканд; Международном водном форуме Экватек-2010 «Модернизация сооружений очистки сточных вод», Москва, 2010 г; П-й Международной науч.-практ. конф. памят. акад. РАН и РААСН C.B. Яковлева, «Водоснабжение и водоотведение мегаполиса», Москва, 2011; V Международной науч.-практ. конф. «Мониторинг экологически опасных промышленных объектов и природных экосистем», Пенза, 2011; П-й Международной науч.-практ. конф. «Проблемы демографии, медицины и здоровья населения России: история и современность». Пенза, 2011; Всероссийской научной конференции с международным участием «ЭКОБИОТЕХ» посвященной 60 летию ин-та Биологии Уфимского научного центра РАН, УФА 2011.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)", Кадысева, Анастасия Александровна

ВЫВОДЫ

1. На основе анализа базовых математических моделей процессов биологической обработки сточных вод и результатов экспериментальных исследований физических моделей систем очистки сточных вод различного происхождения и состава разработаны модели комплексной обработки жидких органосодержащих отходов, показывающие высокую степень сходимости с экспериментом, что свидетельствует об их надежности и возможности использования при проектировании новых более совершенных очистных сооружений.

5. На основе комплекса проведенных экспериментальных работ разработан ряд математических моделей, описывающих концентрацию иммобилизованной биомассы, усвоение субстрата в биопленке, массопередачу кислорода, аэрацию и усвоение субстрата в реакторе с прикрепленной биопленкой, приведено сравнение результатов прогнозирования и экспериментальных данных.

230

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Кадысева, Анастасия Александровна, Щелково

1. Айнштейн В.Г., Баскаков А.П., Берг Б.В. Псевдоожижение. М., Химия, 1991.

2. Алиева P.M., Илялетдинова А.Н. Реализация экологического принципа в микробиологической очистке сточных вод. Изв. АН СССР. 1986, № 4, с. 517-527.

3. Ангере И.З., Вилюма A.B. Изменение интенсивности дыхания ассоциаций микроорганизмов в сточных водах свиноводческих комплексов. Соврем. Пробл. Биотехн. Микроорганизмов: Тез. Докл. Конф. Рига, 1987, с. 5

4. Андреев С.Ю. Математическое моделирование процесса аэрирования // Водоснабжение и сан.техника. 2007. - №3. - С. 34-36

5. Андрюшин А.И. Расчетно-экспериментальный метод определения скорости всплытия пузырей воздуха в реальных условиях флотатора. Технология нефти и газа. 2009, № 1, с. 21-27.

6. Баженов В.И. Разработка высокопроизводительного аэротенка с управляемым кислородным режимом: Дисс.канд.техн.наук. / МИСИ им. В.В. Куйбышева. М., 1989.

7. Баран A.A., Тесленко А.Я. Флокулянты в биотехнологии. Л., Химия, 1990, с. 85-87, 117-139.

8. Барков A.B. Процесс флокуляции активного ила и механизмы деконтаминации в аэротенках. Сб. науч. тр. ВНИИВСГЭ. 1995, № 97, с. 115-120.

9. Бейли Дж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии. В 2-х частях. М, Мир, 1989.

10. Ю.Бигон М., Хартер Дж., Таусент К. Экология. Особи, популяции, сообщества. М., Мир, 1989.

11. П.Бизей К., Борделиус А., Кабрал С. Иммобилизованные клетки и ферменты. М., Мир, 1988.

12. Биологическая очистка сточных вод и отходов сельского хозяйства. Под ред. М.Ж. Кристапсона. Рига, 1991.

13. Бирюков В.В, Барбот B.C. Иммобилизованные клетки в биотехнологии. Пущино. 1987, с. 163-173.

14. Богомазов O.A., Машанов A.B., Кобылянский В.Я. Электрохимические методы биотестирования сточных вод. М., Химия, 1996.

15. Брагинский JI.H., Евилевич М.А., Бегачев В.И. Моделирование аэрационных сооружений для очистки сточных вод. Л., Химия. 1980.

16. Буевич Ю.А., Минаев Г.А. Струйное псевдоожижение. М. Химия, 1984.

17. Буланова A.M., Андрюшин А.И. Гидродинамические и массообменные процессы при псевдоожижении гомогенных систем. Материалы Международного научно-практического семинара «Водоснабжение и водоотведение мегаполиса» г. Москва, 2008, с. 68-70.

18. Вавилин В.А. Анализ модели процесса биологической очистки воды. Химия и технология воды. 1985, № 7, с. 11-14.

19. Вавилин В.А. Время оборота биомассы и деструкция органических веществ в системах биологической очистки. М., Наука, 1986.

20. Варваров В.В., Брындина Л.В., Ильина Н.М. Биологическая очистка сточных вод. Экология и безопасность жизнедеятельности, 1996, № 1, с. 46-48.

21. Варежкин Ю.М., Михайлова А.И., Терентьев A.M. Методы интенсификации процесса биологической очистки сточных вод. М., 1987.

22. Вейцер Ю.И., Минц Д.М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод. М: Стройиздат, 1984.

23. Великанов А. Л. Моделирование процессов функционирования водохозяйственных систем. М., Наука, 1983.

24. Венецианов Е.В. Динамика сорбции из жидких сред. М., Химия, 1983.

25. Виницкая A.A., Патеюк В.М., Сырмолотов В.И. Регулирование подачи воздуха в аэротенки // Автоматиз. и упр. системами водоснабж. и водоотвед. М., 1986. - С. 64-73.

26. Гарнаев А.Ю., Седых Л.Г. и др. под ред. Кринстонсона М. Биологическая очистка сточных вод и отходов сельского хозяйства. Динамические модели. Рига. 1991.

27. Гвоздяк П.И. Иммобилизованные микроорганизмы в очистке сточных вод. В сб. Иммобилизованные клетки в биотехнологии. Пущино, 1987, с. 56-62.

28. Генцдер Г. Л. К определению фундаментальных параметров «время флотации» и «рабочая глубина флотокамеры» во флотационных установках//Альманах-2000. М.: МААНОИ, 2000. - С. 59-67.

29. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Высшая школа М: 2000. 478 с.

30. Грачев В.А., Дорофеев А.Г., Асеева В.Г., Николаев Ю.В., Козлов М.Н. Дыхательная активность илов, используемых в биологической очистке сточных вод: Сб. статей и публикаций / МГУП Мосводоканал. М., 2008.-с. 190-200.

31. Гринберг Т.А. Способность смешанных культур метилотрофных микроорганизмов синтезировать экзополисахариды. Микробиологический журнал. 1987, Т. 49, № 2, с. 52-56.

32. Гринин A.C., Орехов H.A., Новиков В.Н. Математическое моделирование в экологии. И., Юнити-Дана, 2003, 269 с.

33. Грищенко C.B., Газиева A.M., Филиппова H.A. Использование адаптированной микрофлоры для очистки сточных вод. Очистки воды. Тез. Докл. Конф. Киев. 1988, с. 99-100.

34. Гулиа В.Г. Поверхностные явления и некоторые вопросы химической кинетики. М., Химия, 1982.

35. Гуревич Ю.Л., Ладыгина В.П., Теремова М.И. Деградация техногенных потоков вещества сообществом микроорганизмов и простейших. Известия РАН, 1995, № 2, с. 226-230.

36. Данилович Д. А., Дайнеко Ф. А., Мухин В. А., Николаева Е. Б., Эпов А.Н. Удаление биогенных элементов. Водоснабжение и санитарная техника. 1998. №9. 10-13.

37. Денисов А.А, Блехерман Б.Е., Евдокимова Н.Г. Тонкая структура внеклеточных биополимеров микроорганизмов активного ила //Доклады ВАСХНИЛ, 1988, N 10, с. 39-41.

38. Денисов A.A. Повышение эффективности и надежности биологической очистки сточных вод. М. ВНИИТЭИАгропром, 1989.

39. Денисов A.A. Повышение эффективности и надежности биологической очистки сточных вод. В кн.: «Научные основы производства ветеринарных препаратов», Сбор ник научных трудов ВГНКИ ветеринарных препаратов. Москва, 1989, с. 126-130.

40. Денисов A.A. Полунепрерывный режим аэробной биологической очистки сточных вод активным илом. В кн.: «Научные основы производства ветеринарных препаратов», Сборник научных трудов ВГНКИ ветеринарных препаратов. Москва, 1989, с. 131-135.

41. Денисов A.A. Продленная аэрация при аэробной биологической очистке сточных вод активным илом. Вестник сельскохозяйственной науки. 1991, N 7, с. 115-120.

42. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Миллер В.М. Поверхностные силы. М., Наука, 1985.-400 с.

43. Долженко JI.A. Экология биотрансформации при очистке сточных вод. М. Стройиздат, 2001.

44. Дорофеев А. Г., Козлов М. Н., Данилович Д. А., Аджиенко Т. М., Рыбаков J1. А. Сравнительная оценка методов определения концентрации кислорода для контроля процессов биологической очистки сточных вод. Вода и экология, 2001. № 4. 18-26.

45. Евилевич М.А., Брагинский J1.H. Оптимизация биохимической очистки сточных вод. JL, Стройиздат, 1989.

46. Ейтс Д. Основы механики псевдоожижения. М., Мир, 1986.

47. Емцев Е.Т., Мишустин E.H. Микробиология. М.: Дрофа, 2005.

48. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.:Акварос, 2003.

49. Жмур Н.С. Управление процессом и контроль результата очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.:Луч, 1997.52.3апольский А.К., Баран A.A. Коагулянты и флокулянты. JL, Химия, 1987, 204 с.

50. Иванов Г.Г., Эль Ю.Ф. и др. Повышение эффективности работы крупноразмерных аэротенков. Водоснабжение и санитарная техника. М., 1991, № 1,с. 11-13.

51. Ивановский Р.Н. Биоэнергетика и транспорт субстрата у бактерий. М., Изд-во МГУ, 2001.

52. Иммобилизованные клетки. Методы. Под ред. Д. Вудрова . М., Наука, 1988,215 с.

53. Карюхина Т.А., Соловьев А.Е., Симонов A.B. Интенсификация процесса биоокисления воздействием на активный ил его гомогенатом

54. Эффективные процессы и аппараты для очистки сточных вод предприятий легкой промышленности: Сб.науч.тр. МИСИ им. В.В.Куйбышева. М., 1984. - С. 105-109.

55. Кафаров В.В. Основы массопередачи. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1979. - 439 с.

56. Кафаров В.В., Винаров А.Ю., Гордеев JI.C. Моделирование биореакторов // Итоги науки и техники / Процессы и аппараты хим. техн. М.: ВИНИТИ, 1982. - Т. 10. - С. 88-169.

57. Кафаров В.В., Винаров А.Ю., Гордеев J1.C. Моделирование биохимических реакторов. М.: Лесная промышленность, 1979. - 342с.

58. Колесников В.П., Вильсон В.К Гордеев-Гавриков Е.В. Комбинированные сооружения с биофильтрами и аэротенками-отстойниками, ж-л «ЖКХ» № 12, Часть I., Москва, Россия, 2003.

59. Колесников В.П., Вильсон Е.В. Современное развитие технологических процессов очистки сточных вод в комбинированных сооружениях: Под ред. Академика ЖКХ РФ В.К. Гордеева-Гаврикова. Ростов-на-Дону: Юг, 2005, 212 с.

60. Кощеенко К. А., Суходольская Г.В., Иммобилизация клеток микроорганизмов. Пущино, 1987.

61. Кузнецов С.И., Дубинина Г. А. Методы изучения водных микроорганизмов. М., Наука, 1989. -188с.

62. Кунии Д., Левеншпиль О. Промышленное псевдоожижение. М., Химия, 1976.

63. Ласков Ю.М., Репин Б.Н., Ерин A.M., Баженов В.И. Управляемые аэротенки в составе очистных сооружений // Водоснабжение и сан.техника. 1987. - №4. - С. 24-26.

64. Ленский Б.П. Проектирование и расчет очистных сооружений канализации. Ростов, 1988.

65. Литвиненко В.И. Псевдоожижение. Ухта, 1998.

66. Лукиных H.A. Биологическая очистка городских сточных вод и перспективы ее развития в России. Материалы Международного конгресса «Вода: экология и технология», М., 1994, с. 819-820.

67. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М., Химия, 1984.

68. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология, т. 1. Теоретические основы инженерной экологии. М., Высшая школа, 1996, с. 111-134, 202-225.

69. Мамаева Н.В. Изменения состава и численности организмов активного ила в зависимости от условий очистки сточных вод. В сб.ст «Простейшие активного ила». Л., Наука, 1983, с. 125-129.

70. Мартынов С.И. Взаимодействие частиц в суспензии. Казань, 1998.

71. Математические модели и методы управления крупномасштабными водными объектами. М., Наука, 1987.

72. Метод расчета аэротенков по кинетическим параметрам процесса. Репин Б. Н. Водоснабжение и санитарная техника. 1983. № 2. 8-10.

73. Мешенгиссер Ю.М., Щетинин А.И., Галич P.A., Михайлов В.К. Удаление азота и фосфора при ступенчатой денитрификации и пневматическом перемешивании // Водоснабжение и сан.техника. -2005.-№7.-С. 42-47.

74. Миронова С.И., Малама A.A., Филимонова Т.В. Кинетика роста микроорганизмов на поверхности полимерных материалов. Доклады АН БССР. 1985, Т. 29, № 6, с. 558-560.

75. Мишуков Б. Г. Схемы биологической очистки сточных вод от азота и фосфора/Методические рекомендации СПбГАСУ: СПб, 1995, 35 с.

76. Моделирование и прогнозирование в экологии. Рига, 1980.

77. Мошев В.В., Иванов В.А. Реологическое поведение концентрированных суспензий. М., Наука, 1990.

78. Найденко В.В., Колесов Ю.Ф. Биологическая очистка трудноокисляемых загрязнений сточных вод в аэротенках. Водоснабжение и санитарная техника. 1991, № 4, с. 22-24.

79. Науменко З.С. Изучение особенностей биоценоза активного ила при различных технологических режимах работы аэротенков свинокомплексов. Автореферат диссертации. С.-П., 1994.

80. Некрасова И.П. Методика оптимизационных расчетов систем подачи воздуха в аэротенки // Водоснабжение и сан.техника. 2008. - №6. - С. 36-38.

81. Никовская Г.Н. Адгезионная иммобилизация микроорганизмов в очистке воды. Химия и технология воды. 1989, Т. 11, № 2, с. 158-169.

82. Никольская Г.Н., Глоба Л.И. Иммобилизация бактерий в зависимости от гидратации поверхности клеток и сорбентов. Докл. ФН УССР Сер. Б. Геол. Хим. И биол. науки. 1989, № 10, с. 79-82.

83. Ныс П.С., Скляренко A.B., Заславская Н.К. Иммобилизованные клетки в биотехнологии. Пущино, 1987.

84. Оценка продолжительности очистки сточных вод в аэротенках и регенерации активного ила. М., Химия и технология воды, 1988, т. 10, № 1, с. 73-85.

85. Пааль Л.Л., Кару Я.Я., Мельдер Х.А. и др. Справочник по очистке природных и сточных вод. М., Высшая школа, 1994, 336с.

86. Павлинова И. И., Шегеда А. Н. Биологические методы очистки сточных вод от азотных загрязнений // Безопасность жизнедеятельности. 2008. -№6. - С. 47-51.

87. Павлинова И.И. Технологическое моделирование управляемого процесса аэробной биологической очистки сточных вод. Авто.реф. дисс. докт. техн. наук. -Щелково, М.О., 2006.

88. Павлинова И.И., Андрюшин А.И. Гидродинамика трехфазных псевдоожиженных слоев. Достижения науки и техники АПК, 2008, № 12, с. 33-37.

89. Павлова И.Б. и др. Применение компьютерной телевизионной морфоденситометрии в изучении микробного антагонизма. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, № 7, 1994, с. 63-66.

90. Павлова И.Б. и др. Электронно-микроскопическое исследование развития бактерий в колониях. Гетероморфный рост бактерий в процессе естественного развития популяции. ЖМЭИ, 1990, № 12, с. 1215.

91. Пахомов А.Н, Данилович Д.А. и др. Разработка и внедрение новых технологий очистки сточных вод и обработки осадка. Сборник докладов Международного конгресса «ЭТЭВК-2005», Ялта, 24-27 мая, с. 308-314.

92. Пашацкий Н.В., Землянский А.Н., Плотников C.B. и др. Моделирование кинетики биохимической очистки промышленных сточных вод // Инженерная экология. 2000. - №3. - С. 30-37.

93. Перт С.Д. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. М., 1988,350 с.

94. Печуркин Н.С., Брильков A.B., Марченкова Т.В. Популяционные аспекты биотехнологии. Новосибирск. 1990.

95. Писаренко В.Н. Оценка технологической эффективности работы очистных сооружений канализации. М., Стройиздат, 1990.

96. Проектирование сооружений для очистки сточных вод (справочное пособие к СНиП) / ВНИИ ВОДГЕО. М.: Стройиздат, 1990.-192 с.

97. Пронин A.A. Гидродинамика и массопередача кислорода в аэрационных сооружениях. Ав. реф. дисс. канд. техн. наук. -Щелково, М.0.2005.

98. Протодьяконов И.О. Гидродинамика и массообмен в дисперсных системах жидкость-твердое тело. Л., Химия. 1987.

99. Протодьяконов И.О., Чесноков Ю.Г. Гидродинамика псевдоожиженного слоя. Л., Химия, 1982.

100. Репин Б.Н., Баженов В.И. Моделирование кислородного режима в аэротенках-вытеснителях // Водные ресурсы АН СССР. 1991. - №1.

101. Репин Б.Н., Баженов В.И. Улучшение кислородного режима аэротенка методом продольного перемещения иловой смеси // Интенсификация процессов обработки питьевой воды, сточных вод и осадка: Сб.науч.тр. / МНТК Волгоград. Волгоград, 1990. - С. 100-111

102. Репин Б.Н., Баженов В.И. Управление процессами очистки сточных вод в аэротенках // Водные ресурсы АН СССР. 1988. - №3. -С. 158-165.

103. Розенбаум Р.Б., Тодес О.М. Движение тел в псевдоожиженном слое. Л., изд-во ЛГУ, 1980.

104. Романов П.Г. Методы расчета процессов химической технологии. М., Химия, 1993.

105. Садовская Г.М., Ладыгина В.П., Теремова М.И. Фактор нестабильности в процессе биодеградации сточных вод. Биотехнология, 1995, № 1-2, с.47-49.

106. Синицын А.П., Райнина Е.И., Лозинский В.И. и др. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. М., Изд-во МГУ, 1994.

107. Сироткин A.C. Современные технологические концепции аэробной биологической очистки сточных вод. Казань, КазГУ, 2002.

108. Состояние и перспективы техники псевдоожижения в кипящем слое. М., Химия, 1988.

109. Сысуев В.В. Современные методы и оборудование для аэрации жидкостей при биологической очистке сточных вод. М. Стройиздат, 1990.

110. Таварткиладзе И.Н. Сорбционные процессы в биофильтрах. М., Стройиздат, 1984.

111. Терентьев В.И., Павловец Н.М. Биотехнология очистки воды. В 2-ух частях. СПб.: Гуманистика, 2003. 272 с.

112. Тец В.В. и др. Контакты между клетками в бактериальных колониях. ЖМЭИ, 1991, № 2, с. 7-13.

113. Трехфазный кипящий слой и его применение в промышленности. М., Химия, 1977.

114. Федотовский B.C. Эффективная сдвиговая вязкость концентрированных эмульсий, суспензий и пузырьковых сред. Обнинск, 1997.

115. Хенце М., Армоэс П., Ля-Кур-Янсен Й., Арван Э. Очистка сточных вод: Пер. с англ. М.: Мир, 204. 480 с.

116. Цыганов С.П., Тарасенко Н.Ф. и др. Динамика численности микроорганизмов активного ила при аэробной биологической очистке сточных вод. Микробиологический журнал, 1985, т. 47, № 1, с. 36-40.

117. Чернобережский Ю.М. Основы микробиологии и химии воды. М., Наука, 1988.

118. Чупов В.В., Усова А.В., Яковенко И.И. Ковалентная иммобилизация клеток в полимерных гидрогелях. В сб. Иммобилизованные клетки в биотехнологии. Пущино, 1987, с. 114-123.

119. Чурбанова И.Н. Микробиология. М., Высшая школа, 1987, 239 с.

120. Чурбанова И.Н. Химия воды и микробиология. М.: Стройиздат, 1983.

121. Шлегель Г. Общая микробиология. М, Мир, 1987, 566 с.

122. Щербак J1.C., Степанова JT.T. Методические указания к лабораторным занятиям по микробиологии. КГСХА, 1998.

123. Экологическая биотехнология/Под ред. К.Ф. Форстера, Д.А. Дж. Вейза. Л.: Химия, 1990. 384 с.

124. Эпов А.Н., Примин Д.И. Применение метода динамического моделирования для оптимизации аэрационной системы. Проекты развития инфраструктуры города. МосводоканалНИИпроект, Прима-Пресс. М., 2005.

125. Яковлев С.В., Демидов О.В. Современные решения по очистке природных и сточных вод // Экология и промышленность России. -1999.-№12.-С. 12-15.

126. Яковлев С.В., Ленский Б.П. Расчет аэротенков-вытеснителей. Водоснабжение и санитарная техника. 1989, № 3, с. 5-7.

127. Activated sludge separation problems. Theory, Control Measures, Practical Experance /Scientific and Technical report №16, Edited by Valter Tandoi, David Jenkins and Jiri Wanner, IWA Publishing, London Seattle, 2006.

128. Ahn K.H., Song K.G., Application of microfiltration with a novel fouling control method for reuse of wastewater from a large-scale resort complex. Desalination, 2000, 129 207-216.

129. Albasi C., Bessiere Y., Desclaux S., Remigy J.C., Filtration of biological sludge by immersed hollow-fiber membranes: influence of initialpermeability choice of operating conditions, Desalination. 2002, 146 427431.

130. Al-Sahwani M.F., Al-Rawi E.H. Bacterial extracellular material from brever waste-water for row water treatment. Biol. Wastes. 1989, v. 28, n 4, c. 271-276.

131. Andersen J. Aspects Immobilized Cell Sistemes. Process Eng. 1986, 153-176.

132. Bac W., Back S.C., Chung J.W., Lee Y.W. Nitrite accumulation in batch reactor under various operational conditions. Biodégradation, 2002, 12,359-366.

133. Bernardes R.S., Spanjers H., Klapwijk A. Modelling respiration rates in nitrifying SBR treating domestic wastewater. Environ. Technol., 1996, 17,337-348.

134. Bernardes R.S., Spanjers H., Klapwijk A. Modelling respiration rate and nitrate removal in a nitrifying-denitrifying SBR treating domestic wastewater. Bioresour. Technol., 1999. 67, 177 189.

135. Bernet N., Sanchez O., Cesbron D., Steyer J.-P., Delgnes J.-P. Modeling and control of nitrite accumulation in a nitrifying biofilm reactor. Biochem. Eng. J., 2005. 24, 173 183.

136. Beun J.J., Heijnen J.J., van Loosdrecht M.C.M. Nitrogen removal in a granular sludge sequencing batch airlift reactor. Biotechnol. Bioeng., 2001. 75, 82-92.

137. Biggs C.A., Lant P.A., Activated sludge flocculation: on mine determination of floe size and the effect of shear. Water Research. 2000. 34 2542-2550.

138. Bossier P., Verstraete W. Triggers for microbial aggregation in activated sludge // Applied Microbiol. Biotechnol. 1996. - №45.

139. Bouhabila E.H., Ben Aim R., Buisson H., Fouling characterisation in membrane bioreactors. Separation and Purification Technology. 2001. 123132.

140. Boyer C., Duquenne A.-M., Wild G. Measuring techniques in gasliquid and gas-liquid-solid reactors. Chemical Engineering Science. 2002. -№57.-p. 3185-3215.

141. Bucke C. Process engineering aspects of immobilized cell systems. 1986.

142. Bura R., Cheung M., Liao B., Finlayson J., Lee B.C.,. Droppo I.G, Leppard G.G. and Liss S.N., Composition of extracellular polymeric substances in the activated sludge floe matrix. Water Science and Technology. 1998. 37325-333.

143. Chang I., Lee C., Membrane filtration characteristics in membranecoupled activated sludge system-the effect of physiological states of activated sludge on membrane fouling. Desalination. 1998. 120, 221-233.

144. Chang I.S, Fane A.G. Characteristics of microfiltration of suspensions with inter-fibre two-phase flow. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2000. 75, 533-540.

145. Characklis W.G. Biofilm development: a process analysis. Microbial Adlesion and Aggregation. 1984, p. 137-157.

146. Cho B.D., Fane A.G., Fouling transients in nominally sub-critical flux operation of a membrane bioreactor. Journal of Membrane Science. 2002, 209,391-403.

147. Choi H., Zhang K., Dionysiou D.D., Oerther D.B., Sorial G.A., Influence of cross flow velocity on membrane performance during filtration of biological suspension. Journal of Membrane Science. 2005, 248, 189199.

148. Chua H.C., Arnot T.C., Howell J.A., Controlling fouling in membrane bioreactors operated with a variable throughput. Desalination. 2002. 149, 225-229.

149. Cockx, A., Do-Quang, Z., Chatellier, P., Audic, J.M., Line A., Roustan M. Global and local mass transfer coefficients in waste water treatment process by computational fluid dynamics // Chemical Engineering Proceedings. 2001. - №40. - P. 187-194.

150. Cui Z.F., Chang S., Fane A.G., The use of gas bubbling to enhance membrane processes. Journal of Membrane Science. 2003. 221, 1-35.

151. Defrance L., Jaffrin M.Y., Comparison between filtrations at fixed transmembrane pressure and fixed permeate flux: application to a membrane bioreactor used for wastewater treatment. Journal of Membrane Science. 1999, 152, 203-210.

152. Defrance L., Jaffrin M.Y., Reversibility of fouling formed in activated sludge filtration. Journal of Membrane Science. 1999. 157, 73-84.

153. Downing L.S., Nerenberg R. Performance and microbial ecology of the hybrid membrane biofilm process for concurrent nitrification and denitrification of wastewater // Water Science & Technology. 2007. - V. 55, No. 8-9.-P. 355-362.

154. Dudley J. Mass transfer in bubble columns: a comparison of correlations // Water Res. 1995. - №29. - p. 1129-1138.

155. Durmaz B., Sanin F.D. Effect of carbon to nitrogen ratio on the composition of microbial extracellular polymers in activated sludge // Water Science and Technology. 2001. - V. 44, No. 10. - P. 221- 229.

156. Ecoles C.R., Horan N.J. Mixed culture modeling of activated sludge flocculation with a computer controlled fermenter. Adv. Ferment.2.Proc. Conf., London. 1985, p. 51-60.

157. Elmalen S., Grasmick A. Mathematical models for biological aerobic fluidized bed reactors in Mathematical Models in Biological Waste Water Treatment, ed. Grouiec M.J., 1992.

158. Ericsson L., Aim B. Stady of flocculation mechanisms by observing effects of a complexing agent on activated sludge properties. Kracow. 1989, c. 31-38.

159. Esrarza-Soto M., Westerhoff P. Biosorption of humic and fulvic acids to live activated sludge biomass // Water research. 2003. - V. 37, No. 10. -P. 2301-2310.

160. Gerardi M. H. Nitrification and Denitrification in the Activated Sludge Process. John Wiley & Sons, Inc. - 2002. - P. 193.

161. Gillot S., Heduit A. Effect of air flow rate on oxygen transfer in an oxidation ditch equipped with fine bubble diffusers and slow speed mixers. // Water research. 2000. - №5. - v.34.

162. Glover G.C., Printemps C., Essemiani K., Meinhold J. Modelling of Wastewater Treatment Plants How Far Shall We Go with Sophisticated Modelling Tools? // Water science and technology. 2006. - V. 53, No. 3. -P. 79-89.

163. Hayden A., Pedros P.B., Reade J. Total nitrogen removal from high-strength ammonia recycle stream using a single submerged attached growth bioreactor // Water Science & Technology. 2007. - V. 55, No. 8-9. -P. 59-65.

164. Hong S.P., Bae T.H., Tak T.M., Hong S., Randall A., Fouling control in activated sludge submerged hollow fiber membrane bioreactors. Desalination. 2002. 143, 219-228.

165. Hunze M., Schumacher S. Oxygen transfer by diffused air into activated sludge basins. Computer simulations: a tool for an optimal operational design. Nineth IWA Praha, Czech Republic. - 2003.

166. Jeppson U. Modelling aspects of wastewater treatment processes. 1996.

167. Jeppsson U., Rosen C., Alex J., Copp J., Gernaey K.V., Pons M.-N., Vanrolleghem P.A. Towards a benchmark simulation model for plant-widecontrol strategy performance evaluation of WWTPs // Water Science & Technology. 2006. - V. 53, No. 1. - P. 287-295.

168. Juang D. F., Chiou L. J. Microbial population structures in activated sludge before and after the application of synthetic polymer // Int. J. Environ. Sci. Tech. 2007. - V. 4, No. 1.-P. 119-125.

169. Le-Clech P, Jefferson B., Chang I.S., Judd S.J., Critical flux determination by the flux-step method in a submerged membrane bioreactor. Journal of Membrane Science. 2003. 227 81-93.

170. Le-Clech P, Jefferson B., Judd S.J., Impact of aeration, solids concentration and membrane characteristics on the hydraulic performance of a membrane bioreactor. Journal of Membrane Science. 2003. 218, 117-129.

171. Lee W., Kang S., Shin H., Sludge characteristics and their contribution to microfiltration in submerged membrane bioreactors. Journal of Membrane Science. 2003. 216, 217-227.

172. Li Dao-hong, Granozarcozug J.J. Structure of activated sludge floes. Biotechnol. And Bioeng. 1990, v. 35, n 1, p. 57-65.

173. Liu R., Huang X., Sun Y.F., Qian Y., Hydrodynamic effect on sludge accumulation over membrane surfaces in a submerged membrane bioreactor. Process Biochemistry. 2003. 39, 157- 163.

174. Martin M.A., Lopez Enriquez L., Fernandez-Polanco M., Villaverde S., Garcia-Encina P.A. Nutrients removal in hybrid fluidised bed bioreactors operated with aeration cycles // Water Science & Technology. 2007. - V. 55, No. 8-9.-P. 51-58.

175. Mathematical model in biological waste water treatment. 1985.

176. McGinnis D.F., Little J.C. Predicting diffused-bubble oxygen transfer rate using the discrete-bubble model // Water Research. 2002. - №36. - P. 4627-4635.

177. Messing R.A., Oppergmann R.A., Kolot F.B. Immobilized Microbial Cells. 1994, v. 106, p. 12-28.

178. Microbial Adhesion to Surfaces / Eds. R.C.W. Berceley, J.M. Lynch. N.Y.: Ellis Horwood Ltd. 1980.

179. Modin O., Fukushi K., Nakajima F., Yamamoto K. A membrane biofilm reactor achieves aerobic methane oxidation coupled to denitrification (AME-D) with high efficiency // Water Science & Technology. 2008. - V. 58, No. 1. - P. 83-87.

180. Nagaoka H., Ueda S., Miya A., Influence of bacterial extracellular polymers on the membrane separation activated sludge process. Water Science Technology 34 (1996) 165-172. (106).

181. Ognier S., Wisniewski C., Grasmick A., Membrane bioreactor fouling in sub-critical filtration conditions: a local critical flux concept. Journal of Membrane Science. 2004. 229, 171-177.

182. Park J-S., Yeon K-M, Lee C-H., Hydrodynamics and microbial physiology affecting performance of a new MBR, membrane-coupled highperformance coupled reactor. Desalination. 2005. 172, 181-188.

183. Philips N., Heyvaerts S., Lammens K., Impe J.F. Mathematical modelling of small wastewater treatment plants: power and limitations // Water Science & Technology.-2005.-V. 51, No. 10.-P. 55-63.

184. Pidlisnyuk V.V., Marutovsky R.M., Radeke K.-H., Klimenko N.A. Biosorption Processes for Natural and Waste Water Treatment Part II:

185. Experimental Studies and Theoretical Model of a Biosorption Fixed Bed // Engineering in Life Sciences. 2003. - V. 3, Is. 11. - P. 439-445.

186. Pollice A., Laera G., Blonda M. Biomass growth and activity in a membrane bioreactor with complete sludge retention. Water Res., 2004, 38, 1799- 1808.

187. Pollice A., Tandoi V., Lestingi C. Influence of aeration and sludge retention time on ammonium oxidation to nitrite and nitrate. Water Res., 2002. 36, 2541-2546.

188. Priyali S., Steven D. K. Simultaneous nitrification-denitrification in a fluidized bed reactor. Water Sci. Technol., 1998. 38 (1), 247 254.

189. Ramel C., Scriabin W. L'amélioration du transfert d'oxygene par circulation des boues actives dans les stations d'épuration. // L'eau, L'industrie, Les nuisances. 1992. - №12.

190. Rittmann B.E., Manem J.A. Développement and experimental evaluation of a steadystate, multispecies biofilm model. Biotechnol. Bioeng., 1992. 39,914-922.

191. Rosenberger S., Witzig R., Manz W., Szewzyk U., Kraume M. Operation of different membrane bioreactors : experimental results and physiological state of the microorganisms. Water Sci. Technol., 2002. 41, 269 277.

192. Ruiz G., Jeison D., Chamy R. Nitrification with high nitrite accumulation for the treatment of wastewater with high ammonia concentration. Water Res. 2003. 37 (6), 1371-1377.

193. Ruiz G., Jeison D., Chamy R. Nitrification-denitrification via nitrite accumulation for nitrogen removal from wastewaters. Bioresour. Technol., 2006. 97,330-335.

194. Smith S., Judd S., Stephenson T., Jefferson B. Membrane bioreactors-hybrid activated sludge or a new process? Membrane Technol., December 2003, 5-8.

195. Spanjers H., Vanrolleghem P.A., Olsson G., Dold P.L. Respirometry in control of the activated sludg process : Principles, IAWQ, Scientific and Technical Report. 1998. №7.

196. Spicer P.T., Keller W., Pratsinis S.E., The effect of impeller type on floe size and structure during shear-induced flocculation. Journal of Colloid and Interface Science. 1996. 184, 112-122.

197. Spicer P.T., Pratsinis S.E., Shear induced flocculation : the evolution of floe structure and the shape of the size distribution at steady state. Water Research. 1993. 30, 1049-1056.

198. Straver M.H., Smit G., Kijne J.W. Purification and partial characterization of a flocculin from brewer's yeast. Appl. Environ Microbiol. 1994, v. 60, n 8, p. 2754-2758.

199. Tacke D., Pinnekamp J., Prieske H., Kraume M. Membrane bioreactor aeration: investigation of the velocity flow pattern // Water Science & Technology. 2008. - V. 57, No. 4. - P. 559-565.

200. Teena M., Smith C.M. Lection probe molecular films in biofouling: characterization of early films on non-living and living surfaces. Mar. Ecol. Progr. Sev. 1995, v. 119, n. 1-3, p. 229-336.

201. Thaure D., Lemoine C., Daniel O., Moatamri N., Chabrol J. Optimisation of aeration for activated sludge treatment with simultaneous nitrification denitrification // Water Science & Technology. 2008. - V. 58, No. 3.-P. 639-645.

202. Turner R. Fluidization, London, 1984.

203. Ueda T., Hata K., Kikuoka Y., Seino O., Effects of aeration on suction pressure in a submerged membrane bioreactor. Water Research. 1997. 31, 489-494.

204. Villaverde S., Fdz-Polanco F., Garcia P. A. Nitrifying biofilm acclimation to free ammonia in submerged biofilters. Start-up influence. Water Res., 2000. 34 (2), 602 610.

205. Villaverde S., Garcia-Ensina P.A., Polanco F. Influence of pH over nitrifying biofilm activity in submerged biofilters. Water Res., 1997. 31 (5), 1180- 1186.

206. Wagner M., Popel H.J. Surface active agents and their influence on oxygen transfer // Water Sci. Tech. 1996. - №34(3-4). - p. 249-256.

207. Wang L.K., Borgenthal T., Wang M.H. Kinetics and stoichimetry of respiration in biological treatment process. Jour, of Environmental Sciences, 1991, January/february, p. 39-43.

208. Windey K., Inge D.B., Verstraete W. Oxygen-limited autotrophic nitrification/denitrification (OLAND) in a rotating biological contactor treating high-salinity wastewater. Water Res., 2005. 39, 4512 4520.

209. Wisniewski C ., Grasmick A., Floe size distribution in a membrane bioreactor and consequences for membrane fouling. Colloids and Surface A 1998, 138, 403-411.

210. Wyffels S., Pynaert K., Boeckx P., Verstraete W., Van Cleemput O. Identification and quantification of nitrogen removal in a rotating biological contactor by 15N tracer techniques. Water Res., 2003. 37, 1252 1259.

Информация о работе

Кадысева, Анастасия Александровна
доктора биологических наук
Щелково, 2012
ВАК 03.01.06

Диссертация

Комплексные системы биотехнологической обработки жидких органосодержащих отходов предприятий АПК - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы