Обработка сточных вод путем использования биополимеров активного ила

Жуйкова, Людмила Ивановна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Обработка сточных вод путем использования биополимеров активного ила
ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Обработка сточных вод путем использования биополимеров активного ила"

На правах рукописи

Жуйкова Людмила Ивановна

ОБРАБОТКА СТОЧНЫХ ВОД ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОПОЛИМЕРОВ АКТИВНОГО ИЛА

03 00.23 - биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Щелково -2007

003065304

На правах рукописи

Жуй копа Людмила Ивановна

ОБРАБОТКА СТОЧНЫХ ВОД ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОПОЛИМЕРОВ АКТИВНОГО ИЛА

03 00 23 - биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Щелково -2007

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

Научный руководитечь:

цоктор биологических наук, профессор Денисов Аркадий Алексеевич Официальные оппоненты:

доктор биоло1 ический наук, профессор Албулов Алексей Иванович кандидат технических наук Шеломков Александр Сергеевич

Ведущая организация ФГУП Российский научно-исследовательский и

проектный институт агропромышленного комплекса

Защита состоится 05 октября 2007г в 10 часов на заседании диссертационного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук Д 006 069 01 во Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте биологической промышленности по адресу 141142, Московская область, Щелковский район, п/о Кашинцево, ВНИТИБГ1

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

Автореферат разослан 04 сентября 2007г

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

Диссертационная работа выполнялась в лабораторных условиях и на полупромышленных пилотных установках, смонтированных на действующих очистных сооружениях объектах

Цель и задачи исследования

Целью настоящей работы являлась разработка способов повышения эффективности очистки сточных вод от дисперсных, коллоидных и металлосодержащих загрязнений с помощью биополимеров активного ила

При выполнении работы были поставлены следующие задачи

изучение механизма и динамики процессов осаждения дисперсных и коллоидных частиц органических загрязнений с помощью полимеров активного ила,

- определение влияния технологических параметров обработки иловой суспензии на эффективность механической очистки высокозагрязненных стоков,

- разработка практических рекомендаций по внедрению метода повышения эффективности механической очистки сточных вод за счет использования биополимеров активного ила,

- микробиологические исследования динамики трансформации биоценоза активного ила аэрационных сооружений при его предварительной обработке гидромеханическими методами,

- исследование процессов извлечения ионов тяжелых металлов с помощью полимеров, выделяемых чистыми бактериальными культурами и бактериями активною ила очистных сооружений,

С - определение влияния технологических параметров процесса обработки металлосодержащих сточных на эффективность удаления из них токсичных ионов тяжелых металлов перед подачей на участок биологической очистки,

- экспериментальные исследования процессов комплексирования ионов тяжелых металлов основными контрагентами культуральных сред при биологической очистке металлосодержащих стоков,

- разработка математических моделей процессов роста и ингибирования микроорганизмов токсическими соединениями металлов в составе сточных вод при периодическом и хемостатном режимах культивирования

Научная новизна

Проведена сравнительная оценка эффективности механической и биологической очистки высоконагруженных органосодержащих стоков при различных способах обработки сточной воды с помощью биофлоккулянтов активного ила перед подачей ее на участок биологической очистки

Определены оптимальные конструктивно-технологические параметры технических средств и режимов предварительной гидромеханической обработки иловой суспензии (продолжительности и интенсивности обработки, концентрации биополимеров в обрабатываемой воде)

Разработана методика прогнозирования оптимальных нагрузок по загрязнениям на участок биологической очистки при различных методах предварительной обработки сточной воды и выданы практические рекомендации по ее внедрению в промышленных масштабах при строительстве и реконструкции очистных сооружений

Проведено микробиологическое обследование биоценозов активного ила и выявлена динамика их трансформации при гидромеханическом воздействии на клеточные структуры, подтверждающая результаты технологических испытаний режимов очистки реальных стоков на полупромышленной пилотной установке

Проведена сравнительная оценка эффективности очистки металлосодержащих сточных вод чистыми бактериальными культурами

и бактериями активного ила от различных тяжелых металлов адсорбцией на необработанных клетках, ресуспендированных клетках и комплексированием внеклеточными полимерами

Выявлено влияние технологических параметров режимов обработки металлосодержащих сточных вод (исходной концентрации металлов, среднего времени пребывания клеток бактерий и возраста активного ила) на эффективность удаления из них ионов тяжелых металлов перед подачей стоков на участок биологической очист ки

Исследованы процессы комплексирования ионов тяжелых металлов основными контрагентами различных по составу культуральных сред (бактериальными клетками, растильными средами и их компонентами) и показана возможность снижения нагрузок по металлосодержащим загрязнениям при биологической очистке промышленных стоков

На основе экспериментально-теоретических разработок созданы математические модели процессов роста и ингибирования микроорганизмов токсичными соединениями металлов в составе сточных вод при периодическом и хемостатном режимах кул ьтивирования

Практическая ценность

Полученные результаты и выводы базируются на материалах теоретических, модельных и экспериментальных исследований систем обработки органо- и металлосодержащих стоков 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 коммунального и промышленного происхождения. Разработанные рекомендации и предложения подтверждены материалами теоретических и экспериментальных работ, показавших высокую степень сходимости, что обеспечивает возможность их надежного

использования в производственных условиях с учетом особенностей конкретных видов сточных вод и характеристик очистных сооружений. Апробация работы

На основании проведенных исследований разработаны научно-методические рекомендации по оптимизации характеристик и технологических режимов сооружений аэробной биологической очистки сточных вод активным илом

Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУП «МосводоканалНИИпроект» при проектировании очистных сооружений г Владивосток, ООО «Сиройдизайнпроект» г Омска при проектно-конструкторских работах при проектировании очистных сооружения пос Яман, Крутинского р-на, Омской обл, ОАО «Водоканал» г Ишим, ЗАО «Кузнецовский» Московская обл

Материалы диссертационной работы доложены на научно-технической конференции «Современные проблемы инженерных систем и экологии городов и населенных пунктов», г Москва, 2006, V Международной научной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» г Волгоград, 2007, 6-й международной научно-практической конференции «Ресурсы недр России экономика и геополитика, геотехнология и геоэкология, литосфера и геотехника» г Пенза, 2007, Всероссийской научно-практической конференции «Провинция экономика, туризм, экология, архитектура, культура» г Пенза, май 2007

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений Работа изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 58 рисунка, 6 таблиц и 5 приложений Библио( рафия включает 149 наименований, из которых 49 на иностранных языках

Содержание работы

Обзор литературы, посвященный анализу современного состояния вопроса по теме работы, приведен в главе 1 В последние годы рядом работ показана перспективность повышения эффективности очистки органо-металлосодержащих сIоков путем использования природных биополимеров, выделяемых микроорганизмами активного ила, выводимого их сооружений биологической очистки Биополимерные соединения, экстрагированные из бактериальной микрофлоры ила, обеспечивают эффективное адсорбирование загрязнений на покрытых биополимерной слизью клетках бактерий и комплексирование токсичных свободных ионов металлов растворенными в культивируемой среде лигандами внутриклеточных полимерных веществ Эти процессы приводят к интенсивному флоккулированию полимер-органометаллических агломератов, хорошо осаждающихся в сточной воде, подаваемой на участок биологической очистки, интенсифицируя процессы биохимического окисления органо-минеральных загрязнений в аэротенках В связи с этим развитие технологических разработок в области очистки стоков, загрязненных комплексными аргано-метаплическими соединениями, направлено на поиск оптимальных энергосберегающих технологических решений, способных обеспечить качество очистки сточных вод, удовлетворяющее требованиям природоохранных органов

В главе 2 дано описание объектов исследования, применяемых материалов и методов исследований Исследование процессов седиментации дисперсных и коллоидных частиц с помощью биополимеров активного ила производилось на лабораторной и пилотной установках, смонтированных непосредственно на действующих очистных сооружениях Интенсивность гидромеханического воздействия на активный ил оценивалась с помощью энергетического параметра, представляющего собой относительное

количество энергии, подводимой к единице биомассы микроорганизмов активного ила При испытаниях производился контроль физико-химических и биологических параметров исходной сточной воды, иловой суспензии (обработанной и необработанной), осветленной сточной воды, выводимой из первичного отстойника и очищенной воды, выводимой из установки Проводились также микробиологические исследования биоценозов активного ила и сопутствующей ему микрофлоры на электронном и оптическом микроскопах Идентификация микрофауны активного ила при проведении микробиологических исследований производилась по атласам организмов

Полученные экспериментальные данные подвергались статистической обработке и апроксимировались аналитическими зависимостями, позволяющими установить основные закономерности протекания исследуемых процессов

Процессы очистки сточных вод от соединений металлов с помощью биополимеров исследовались на чистых культурах Klebsiella aerogenes и Zoogloea ramigera, а также на активном иле действующих очистных сооружениях Экстрагирование полимеров из бактериальных структур производилось с помощью физических методов обработки Анализ состава полимеров производился с помощью фенол-сернокислого метода для гексозы, дифениламинового контроля для дезоксирибонуклеиновой кислоты (DNA), для протеина Испытания проводились на соединениях тяжелых металлов Pb, Cd, N1, Со, Mo, Mn, Си, Ag Сформировавшиеся комплексы «полимер-металл» отделялись от свободных ионов металлов с помощью гель-фильтру ющей хроматографии Концентрация ионов металлов в пробах определялась с помощью беспламенной атомной абсобционной спектрофотометрии

В главе 3 приведены результаты экспериментальных исследований процессов седиментации дисперсных и коллоидных

загрязнений с помощью биополимеров активного ила Сравнительные данные очистки исходной сточной воды с параметрами загрязнений по взвешенным веществам 7600 мг/л и БГ1К^ 6300 М102/л при различных способах предварительной механической обработки показали, что при внедрении в типовую технологическую схему очистки предотстойника, флокулятора и участка предварительной обработки иловой суспензии обеспечивается достижение очистки сточной воды перед аэротенком по взвешенным веществам до 3000 мг/л и БПК5 до 3300 мг02/л Внедрение этих мероприятий позволяет существенно интенсифицировать также и процесс биохимического окисления загрязнений в аэротенке, в результате чего достигается качество очистки воды на выходе из вторичных отстойников по взвешенным веществам 70-90 мг/л и БПКЧ 55-65 мгОг/л. Сравнение показывает, что если в типовой технологической схеме обеспечивается снижение концентраций взвешенных веществ и БГЖч только на 74 и 72%, то применение всего комплекса мер' по модернизации схемы за счет использования биополимеров ила позволяет достичь улучшения указанных показателей на 97 и 98% соответс гвенно

Интенсивность воздействий при различных видах физико-механической обработки активного ила можно охарактеризовать единым (обобщенным) параметром, коюрый представляет собой отношение абсолютных потерь энергии потока к весу биомассы в обрабатываемой иповой суспензии и выражается как количество гидравлической энергии в кгм, подведенной к 1 кг микробной массы в иловой суспензии На рис 1 приведена зависимость относительного прироста количества биополимера, приходящегося на кг микробной массы активного ила, от обобщенного энергетического параметра, которая показывает, что существует оптимум по интенсивности воздействия на активный ил при котором выделение полимера имеет наибольшую величину Видно, что выделение максимального

количества биополимеров (до 0,47 кг/кг микробной массы в иловой суспензии) может быть достигнуто при значениях энергетического параметра, равных (10-12)хЮ1 кгм/кг микробной массы в иловой суспензии При меньших количествах подводимой энергии гидромеханическое воздействие на бактериальные клетки оказывается недостаточным для полного выделения из них биополимерных веществ. В случае же подведения энергии больше ее оптимального значения, гидромеханическое воздействие на клеточные структуры оказывается чрезмерно большим В этом случае выделяемые клетками биополимеры подвергаются деструктивному воздействию местных температур и гравитационных сил, в результате чего количество активно работающего биофлокулянта-белка уменьшается

Рис. 1. Зависимость относительного прироста белка от обобщенного энергетического параметра

10 20 30 40 50

Е, (кгм/кг ММ в ил. Суспензии)х1000

Следовательно, использование таких регулирующих факторов, как продолжительность и интенсивность предварительной обработки биомассы активного ила (содержание его в обрабатываемой сточной воде) и нагрузка по органическим загрязнениям на активный ил дает возможность управлять процессом аэробной биологической очистки в целом

Полученные при экспериментальных исследованиях результаты были аппроксимированы аналитическими зависимостями для получения расчетных характерисшк, позволяющих производить прогнозирование возможного улучшения характеристик биологической очистки в схемах очистных сооружений, включающих участок механической обработки иловой суспензии и смешивания ее с исходной сточной водой, подаваемой в первичный отстойник

Обобщающие эмпирические уравнения зависимостей снижения концентрации взвешенных веществ (С) и концентрации биохимической потребности в кислороде (БГЖ-О от основных выбранных факторов имеют вид.

- при отсутствии предотстаивания

^ = С„(1 |~1~е\р! Ю-22 Г

'мм ..-О®«'*

Д£/7Я\„М =МИГ,А

1-ехр -3,5 10"2 С(1

(1) (2)

- при наличии предотстаивания

ЛС = Сяо

V»

!-схр| - 7 Кг

где АС - снижение концентрации взвешенных веществ, [г л],

(3)

ЛБПК<; - снижение концентрации биохимической потребности в кислороде, [г02/л],

Сисх - концентрация взвешенных веществ в исходной сточной воде, [г/л],

БПК^исх - концентрация биохимической потребности в кислороде в исходной сточной воде, [г02/л],

Умм/Упа - относительный объем флокулятора, занятый обработан ным активным илом, (Умм - объем активного

ила, Упа - объем флокулятора);

Егм - количество энергии, приходящейся на одну единиц)' веса биомассы активного ила, [кгм/кг]

В результате работы получена хорошая сходимость выведенных аналитических зависимостей и экспериментальных данных испытаний (рис 2) Это дает возможность использовать полученные аналитические зависимости для прогнозирования снижения нагрузок по загрязнениям на участок аэробной биологической очистки при проведении предпроектных работ, разработке проектов строительства и реконструкции очистных сооружений, при их пуско-наладке и вводе в эксплуатацию

Глава 4 посвящена обсуждению результатов микробиологических исследований динамики трансформации биоценоза активного ила, функционирующего в аэротенке, при реализации предварительной обработки исходной сточной воды с помощью природных биофлоккулянтов, получаемых из активного ила Микробиологические исследования видового состава гидробиологической среды в аэротенке при внедрении предварительной обработки исходной сточной воды биофлоккулянтами активного ила показали, что в этих условиях формируется более работоспособный хорошо сфлоккулированный активный ил, содержащий большое разнообразие простейших по видовому составу Преобладающей группой являются инфузории,

особенно Peritncha, которые представлены как одиночными (Vorticella), так и колониальными (Carche&ium, Zoothaimntum, Epistyhs) видами В значительном разнообразии представлены саркодовые, особенно раковинные корненожки (Arcella, Euglypha, Centropyxiv) и крупные амебы (Mayorella) Ил содержит в большом количестве зооглеи Zoogloea rarmgera, инфузории Asp t dt sc a costata и Asptdtsca turrida, коловратки Phüodina roseola, Calhdina vorax, Mono.slyla, Notommata ansata и др Большое количество простейших, и особенно коловраток, в иловой суспензии является показателем высокого качества активного ила и свидетельствует об эффективности механической очистки сточных вод, подаваемых в аэротенк.

Таким образом, анализ гидробиологического состава популяций аэротенка косвенным образом свидетельствует о повышении эффективности биологической очистки за счет интенсификации осаждения сточной воды на участке ее механической обработки биофлоккулянтами активного ила

В главе 5 приведены результаты экспериментальных исследования процессов очистки сточных вод от токсичных ионов тяжелых металлов (Cd, Mn, Со, Ni), причем эксперименты были спланирован так, чтобы можно было оценить вклад в удалении металлов каждого из экстрагентов (необработанных клеток, ресуспендированных клеток и биополимеров, экстрагированных из клеток).

На первом этапе определялось влияние концентрации металлов на извлечение их с помощью полимеров в чистой бактериальной культуре и активном иле Зависимости удаления металлов от их исходных концентраций при обработке культурапьных сред чистых - Klebsiella aerogenes, Zoogloea tamigera (рис 3) и смешанных - модель активного ила (рис. 4) Анализ полученных результатов показал, что при всех условиях испытаний удаление всех металлов уменьшалось с увеличе-

Рис. 2. Аналитические и экспериментальные данные снижения

Концентрации биохимической потребности в

кислороде (БПК5)

I О 0,5 1 1,5 2 2,5 3

| лБПК5 расчетное, г02/л

нием их концентраций в культуральной среде, хотя и с различной интенсивностью для разных видов металлов и культуральных сред (чистых и смешанных) Наибольшее снижение доли удаляемого металла с увеличением его концентрации наблюдалось у никеля, наименьшее - у марганца Причина снижения адсорбционно-комплекирующей способности биополимеров при увеличении концентрации металлов, очевидно, состоит в том, что при больших концентрациях свободных ионов количества выделенного бактериями полимерного материала просто не хватает для формирования достаточного количества связующих лиганд и все большее количество свободных ионов остаются в растворенном состоянии Различие же в снижении комплексирующей способности биополимеров по мере роста концентрации различных металлов можно объяснить конкретным сродством металлов по их комплексированию с полимерами, экстрагированными из чистой культуры Klebsiella aerogenes или модели активного ила Общей закономерностью для всех металлов и культуральных сред является также то, что доли адсорбирования необработанными клетками были выше, чем доли адсорбирования ресуспендированными («голыми») клетками Следовательно, экстракция внеклеточных полимеров уменьшала способность клеток адсорбировать все металлы, хотя степень этого уменьшения для различных металлов была разная Удаление всех металлов с помощью только экстрагированных полимеров (без клеток) было значительно меньшим, чем адсорбирование клетками, как необработанными, так и ресуспендированными Причиной этого является, очевидно, ю, что узлы связи свободных ионов металлов с лигандами внеклеточных полимеров более насыщенные, чем узлы адсорбирования ионов на покрытых слизью поверхностях клеточных структур Поэтому процессы поверхностного (иммобилизованного) комплексирования свободных (растворенных в среде) ионов протекают более интенсивно,

чем связывание ионно-полимерных узлов в условиях суспензионного культивирования Доля осаждения различных металлов в общем удалении их из культуральной среды различна в зависимости от исходной концентрации металлов при малых концентрациях (1 мг/л) для марганца, кобальта и никеля ниже 16%, для кадмия - 52%, при больших концентрациях (10 мг/л) для кадмия и марганца более 90%, для кобальта — 62% Полученные данные позволяют установить следующие последовательности сродства металлов по их комплексированию с биополимерами, экстрагированными из клеток Klebsiella aerogenes, Zoogloea ramtgera Cd, Mn > Co > Ni; по их комплексированию с биополимерами, экстрагированными из активного ила Cd > Со > Ni > Mn; по их растворимости в средах культуры Klebsiella aetogenes, Zoogloea ramigera (при pH 7,5) Ni > Со > Mn > Cd

На втором этапе определялось влияние среднего времени пребывания клеток и возраста активного ила на извлечение металлов с помощью полимеров в чистой бактериальной культуре Klebsiella aetogenes, Zoogloea ramigera и в активном иле Анализ влияния скорости разбавления (обратной среднему времени пребывания клеток бактерий) на удаление металлов показал, что доли удаления никеля клетками культуры и ресуспендированными клетками при концентрациях металла 1 и 0,1 мг/л практически не зависели от скорости разбавления, доли удаления кадмия клетками культуры при концентрациях металлов 1 и 0,1 мг/л и ресуспедированными клетками при 1 мг/л несколько уменьшались при самых низких и самых высоких изученных скоростях разбавления (0,06 и 0,3 1/ч)

Анализ влияния возраста ила на удаление металлов показал следующее кадмий и никель лучше адсорбируются на необработанных флоккулах ила при малых концентрациях свободных ионов в растворах,

Рис. 3, Влияние концентрации металла на процент извлечения их с помощью полимеров в чистой бактериальной культуре Klebsiella aerogenes флоккулами, ресуспендированными флокулами и экстрагированными внеклеточными полимерами

Кадмий

Концентрация металла, мг/л

I т клетки кулI»туры Klebsiella aerogenes !

I о ресуспендированными клетками |

\ м. экстрагированными внеклеточными полимерами!

Никель •

1 is 4»—- - I t-- t 1 i 1 [ i 1 1 1 Н-4~-Ш < 1 ~т~п ж-- 1 1 1 * . 1 u. J_1 S i 1 ■ I H -л __ 1 1 i' "— i ll J k cl ! ilJi l 1С i I - . jj ' !1 i i . - ~ J ? « i Ю -1 ! Jbj i I >b' i; i EÖhc ¡1 tr T г i . —- - 1 ' 1 1 I I II Я ■ч - J 1 I. { Ц

♦ 0,t>1 I 1 ; i II,' 1 'III! S1 ! 1 «^biJ Mi! ГТ+Т liH»

Концентрация никеля, мг/л

™ клетки культуры Klebsiella aerogenes о ресуспеидированные клетки

л. экстрагирование внеклеточными полимерами

Рис. 4. Влияние концентрации металла на процент удаления флокулями активного ила, ресуспендированными флокулами и экстрагированными внеклеточными полимерами

Кадмий

0,001 0,01 0,1

Концентрация металла, мг/л

! - флокулы активного ила

| -ресуспендированные флокулы

| — -экстракция внеклеточными полимерами

Никель

0,01

0,1 1 Концентрация металла, мг/л

• флокулы активного ила |

- ресуспендированные флокулы |

" экстракция внеклеточными полимерами!

при этом при уменьшении концентрации металла доля удаления кадмия увеличивается примерно на 40-50%, а доля никеля - на 10-20%, кадмий и никель примерно одинаково адсорбируются на ресуспендированных флоккулах ила при малых и больших концентрациях свободных ионов в растворах Сравнительный анализ результатов адсорбирования ионов металлов на необработанных и ресуспендированных флоккулах при различных возрастах ила показал, что дало удаление металлов адсорбированием на необработанных флоккулах выше, чем на ресуспендированных примерно на 30-70% при всех возрастах ила, увеличение возраста ила практически не влияет на долю адсорбирования металлов необработанными флоккулами, доля адсорбирования ресуснендированными флоккулами по кадмию растет с увеличением возраста ила Результаты удаление свободных ионов металлов путем комплексирования биополимерами, экстрагированы-ми из бактерий активного ила показали, что кадмий и никель лучше комплексируются при их малых концентрациях во всем проверенном диапазоне возрастов ила, при этом у обоих металлов доли комплексирования с увеличением возраста ила ог 3 до 9 суток уменьшаются, а с увеличением возраста с 9 до 18 суток возрастают

Анализ результатов экспериментальных работ показал, что способность экстра! ированных внеклеточных полимеров комплексировать и никель, и кадмий была гораздо выше, чем способность флоккул ила адсорбировать эти металлы Полимеры комплексировапи в среднем в 17 раз больше кадмия и в 10 раз больше никеля, чем флоккулы ила Эти результаты показывают, что внеклеточные полимеры играют гораздо более значительную роль в адсорбции кадмия, чем в адсорбции никеля

В главе 6 приведены результаты экспериментальных исследований процессов комплексирования ионов тяжелых металлов культуральными средами при биологической очистке металлосодержащих стоков

Очистка сточных вод от тяжелых металлов (на примере меди) на действующих сооружениях аэробной биологической очистки Экспериментальные исследования проводились на лабораторных моделях активного ила двух вариантов активный ил очистных сооружений без введения раствора меди (контрольный вариант) и модельный активный ил, состоящий из смеси активного ила очистных сооружений и раствора соли меди с концентрацией 10 мг/л (опытный вариант) Активный ил обоих вариантов подвергался культивированию в течение 5 месяцев в аэробном периодическом режиме, состоящем из ряда последовательно реализуемых циклов обработки

Сравнение показателей загрязненности активного ила в стартовом положении и в конце обработки позволило определить степень концентрирования (отношение конечной концентрации к начальной) меди и других фоновых металлов в активном иле по Си контрольный вариант 0,1073, опытный вариант 25,94, по Ре контрольный вариайт 0,30, опытный вариант 13,02; по N1 контрольный вариант 0,45, опытный вариант 1,395, по Zn контрольный вариант 0,34, опытный вариант 1,41. Следовательно, в опытном варианте активный ил интенсивно концентрировал в своей массе медь по сравнению с контрольным вариантом — в 242 раза больше, а по отношению к исходному состоянию — в 26 раз больше Наряду с этим, в опытном варианте ил увеличил содержание железа в 43 раза, никеля - в 3,1 раза, цинка — в 4 1 раза Последний факт можно обьяснить большей адсорбцией тяжелых металлов клетками микроорганизмов под влиянием повышенного фона меди в субстрате, т к ионы меди разрушают наружный слой клетки, способствую выпуску из нее

полимеров, связывающих металлы в комплексы Это косвенно подтверждается контрольными опытами, где ил практически не сорбировал металлы цинка, никеля и железа в сравнении с исходным состоянием

Таким образом, в результате выполнения работы экспериментальным путем установлена возможность очистки городских сточных вод, содержащих металлы, активным илом без прироста его биомассы в режиме продленной аэрации Определено, что концентрация меди в подаваемой на очистные сооружения сточной воде для достижения заданной природоохранными органами степени ее очистки 0,03 мг/л не должна превышать 0,1 - 0,2 мг/л

Поглощение ионов тяжелых металлов (на примере серебра и меди) культурой Candida utilts (в хемостатном процессе культивирования ) Экспериментальное исследование процессов поглощения меди и серебра суспензией чистой культуры бактерий Candida utihs проводилось в растворах CuS04 5НгО и AgNOi Результаты испытаний показали, что серебро почти мгновенно исчезало из культуральной среды и поглощалось клетками бактерий, при этом процесс поглощения серебра производилось nyieM химической адсорбции его ионов и не зависел от температуры в пределах от 4 до 37 °С Медь поглощалась клетками бактерий постепенно (в течение 2 час), при этом все клетки оставались неповрежденными, процесс поглощения меди зависел от температуры Таким образом, хемостатные кривые при ингибировании роста культуры бактерий Candida utihs серебром и медью совершенно различны Серебро действует по принципу «все или ничего» - биомасса держится на постоянном уровне, по мере увеличения концентрации серебра уменьшается максимально возможная удельная скорость роста бактерий и происходит быстрое вымывание ингибированной культуры из ферментера При ингибировании медью роста культуры бактерий

Candida utihs максимально возможная удельная скорость роста бактерий не изменяется и поэтому ингибированная медью хемостатная культура имеет пониженную плотностью популяции

Таким образом, экспериментальные данные, полученные при исследовании процессов ингибирования роста культуры ионами серебра и меди показали, что действия этих металлов принципиально различаются по характеру поглощения их клеткой как в периодическом, так и в хемосгатном процессах

Глава 7 посвящена математическому моделированию процессов роста и ингибирования микроорганизмов внешними воздействиями. Наибольшее число существующих моделей отражает влияние одного лимитирующего рост субстрата на скорость изменения биомассы Поскольку рост культуры ограничивает только один компонент среды, это позволяет определить зависимость между скоростью роста, плотностью популяции и концентрацией лимитирующего субстрата в среде

Баланс биомассы х, имеющейся в ферментере при стационарном состоянии, составляется следующим образом

Изменение количества биомассы = Рост — Вытекшая биомасса и имеет вид

Скоростьроста = — = (//- D).x

d> «(5)

Баланс потребления лимитирующего рост субстрата составляется следующим образом

Изменение количества субстрата = Приток - Унос - Потребление субстрата микроорганизмами

Скорость потребления субстрата равна

<И Y (6)

где Y — экономический коэффициент (доля потребленного субстрата, пошедшая на синтез биомассы),

вг - концентрация субстрата в поступающей среде, в — концентрация субстрата в ферментере

Принцип «узкого места» для процессов ингибирования роста микроорганизмов продуктами обмена говорит о том, что удельная скорость роста в зависимости от концентрации ингибирующего

продукта Р имеет вид затухающей гиперболы

Р = Н> -¡Игр

К" + р (7)

где Цо -удельная скорость роста без ингибитора (при о!сутствии ингибитора равна ¡хп1),

Кр — константа, равная концентрации продукта-ингибитора, при кокорой удельная скорость роста ¡х = ¡1()/2

В ферментативной кинетике подобным образом описывается процесс неконкурентного торможения, когда ингибитор взаимодействует с ферментом на участке, отличном от участка связывания лимитирующим субстратом, препятствуя тем самым образованию продукта Математически действие ингибитора проявляется в этом случае в снижении максимальной удельной скорости роста ¡дт При конкурентном ингибировании влияние ингибитора, воздействующего на сродство фермента и субстрата, выражается в увеличении константы Кч

С учетом лимитирования недостатком субстрата и ингибирования продуктом уравнение (5) имеет вид

(8)

Учитывая известные закономерности влияния конкурентных и неконкурентных ингибиторов на взаимодействие фермента и субстрата, получим.

■ - в применении к скорости роста для конкурентного ингибитора

где

а-!+— к,

- в применении к скорости роста для неконкурентного ингибитора

м=м„

Модифицировав уравнение роста в экспоненциальном виде

(П)

и синтезировав его с уравнением (8), получим модель в виде

Дальнейшая модификация модели (12) в предположении, что концентрация ингибиторов примерно пропорциональна концентрации потребленного субстрата

позволяет получить модель в виде, наиболее удобном для применения

Я К

Р = А»----

К,+5 АГ + 50-5 (14)

где К - Кр/а

Применение этой модели предполагает присутствие ингибитора любого вида, но требует знания его концентрации при определении констант

возрасту активного ила, времени пребывания обрабатываемой среды в сооружении, кислотности и окислительно-восстановительному потенциалу культуральной жидкости и концентрации биополимеров в подаваемых на очистку промышленных стоках

7 На основе экспериментально-исследовательских работ впервые выявлен и проанализирован комплексный механизм процессов изъятия свободных ионов металлов адсорбированием их клетками бактерий, комплексированием биополимерами, поглощением клеточными оболочками и связыванием лигандами питательных сред

8 На основе экспериментально-теоретических разработок созданы математические модели процессов роста и ингибирования бактериальной микрофлоры токсичными соединениями тяжелых металлов в составе сточных вод при периодическом и хемостатном культивировании микроорганизмов

9 Разработана методика оптимизации режимов очистки органо-металлосодержащих сточных вод и выданы практические рекомендации по ее внедрению в промышленных масштабах при строительстве и реконструкции очистных сооружений

Предложения для практики

На основании проведенных исследований разработаны

1. «Научно-методические рекомендации по оптимизации биотехнологических методов удаления тяжелых металлов сточных вод предприятий агропромышленного комплекса с помощью внеклеточных биополимеров» (Утв ВНИТИВП РАСХН, 18 02 2007г ),

2. «Научно-методические рекомендации по оптимизации гидродинамических процессов в аэрируемых сооружениях биологической очистки высоконагруженных сточных вод предприятий агропромышленного комплекса» (Утв ВНИТИБП РАСХН, 29 08 2005г),

3 Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУП «МосводоканалНИИпроект» при проектировании очистных сооружений г Владивосток, годовой экономический эффект от использования научно исследовательской работы составляет 700 тыс руб, ООО «Стройдизайнпроект» г. Омска при проектно-конструкторских работах при проектировании очистных сооружения пос Яман, Крутинского р-на, Омской обл. с годовым экономическим эффектом от использования научно исследовательской работы составляет 550 тыс руб„ ОАО «Водоканал» г Ишим при проектировании городских очистных сооружений, ЗАО «Кузнецовский» Московская обл при интенсификации функционирования очистных сооружений животноводческого комплекса по откорму 54 тыс голов свиней в год

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1 Денисов А А , Жуйкова Л И Очистка сточных вод от тяжелых металлов с помощью внеклеточных биополимеров Экология и промышленность России 2007, № 8, с 42 44

2 Денисов А А , Жуйкова Л И Влияние возраста активного ила на эффективность очистки сточных вод от тяжелых металлов с помощью полимеров, экстрагируемых из бактериальных клеток Достижения науки и техники АПК, 2007, № 7, с 54-55

3 Жуйкова Л И, Павлинова И И Совершенствование технологии биологической очистки сточных вод АПК за счет удаления биогенных элементов Материалы научно-технической конференции «Современные проблемы инженерных систем и экологии городов и населенных пунктов», г Москва, 2006, с 38-39,

4 Жуйкова Л И , Павлинова И И„ Денисов А А Интенсификация процессов седиментации высокозагрязненных органооодержащих стоков Материалы V Международной научной конференции

«Качество внутреннего воздуха и охрана окружающей среды» г Волгоград, 2007, с 252-254.

5 Жуйкова J1И, Денисов А.А Получение и очистка внеклеточных биополимеров Материалы 6-й международной научно-практической конференции «Ресурсы недр России- экономика и геополитика, геотехнология и геоэкология, литосфера и геотехника» г Пенза, 2007, с 96-98

6 Жуйкова Л И. Интенсификация процессов седиментации высокозагрязненных органосодержащих стоков Материалы 6-й международной научно-практической конференции «Ресурсы недр России экономика и геополитика, геотехнология и геоэкология, литосфера и геотехника» г Пенза, 2007, с 102-105

7. Жуйкова Л И , Денисов А А Экстранирование тяжелых металлов из сточных вод с помощью внеклеточных полимеров Материалы 6-й международной научно-практической конференции «Ресурсы недр России экономика и геополитика, геотехнология и геоэкология, литосфера и геотехника» г Пенза, 2007, с 106-108.

8 Жуйкова Л И , Денисов А А Совершенствование технологии биологической очистки сточных вод АПК за счет удаления биогенных элементов Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Провинция экономика, туризм, экология, архитектура, культура» г Пенза, май 2007, с. 66-68

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Жуйкова, Людмила Ивановна

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность.

Цель и задачи.

Научная новизна.

Практическая значимость.

Апробация работы.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Проблема повышения эффективности отстаивания высокозагрязненных сточных вод, поступающих на сооружения аэробной биологической очистки.

1.2. Механизм флокуляции дисперсных и коллоидных частиц загрязнений.

1.3. Использование активного ила в качестве источника природных флоккулянтов.

1.4. Влияние токсичности тяжелых металлов на рост и жизнедеятельность клеток микроорганизмов.

1.5. Очистка сточных вод от тяжелых металлов с помощью полимеров активного ила.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Процессы осаждения дисперсных и коллоидных частиц с помощью биополимеров активного ила.

2.2. Процессы экстрагирования биополимеров из бактериальных клеток и извлечения ионов тяжелых металлов из сточных вод.

2.2.1. Культивирование полимерообразующих микроорганизмов.

2.2.1.1. Лабораторная модель активного ила.

2.2.1.2. Чистые культуры.

2.2.2. Экстрагирование биополимеров.

2.2.3. Очистка и получение полимеров.

2.2.4 Анализ состава полимеров.

2.2.5. Разделение свободных и связанных ионов металлов.

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОСАЖДЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ И КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦ С ПОМОЩЬЮ БИОПОЛИМЕРОВ АКТИВНОГО ИЛА.

3.1. Результаты сравнительных испытаний эффективности аэробной биологической очистки при различных способах обработки исходной сточной воды перед подачей ее в первичный отстойник.

3.2. Результаты сравнительных испытаний эффективности механической очистки при различных способах обработки исходной сточной воды перед подачей ее в первичный отстойник.

3.3. Результаты исследований по определению влияния параметров технологического процесса на эффективность механической обработки сточной воды.

3.4. Результаты исследований возможности насыщения биополимерами иловой суспензии путем ее физико-механической обработки.

3.5. Прогнозирование снижения нагрузок по загрязнениям на участок аэробной биологической очистки.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Обработка сточных вод путем использования биополимеров активного ила"

Актуальность проблемы.

Эффективность работы современных систем очистки сточных вод определяется, главным образом, совершенством и качеством организации процесса биохимического окисления загрязнений в аэротенке. Процесс усвоения микроорганизмами органического субстрата из поступающей в аэротенк сточной воды протекает наиболее интенсивно, когда органические вещества находятся исключительно в растворенном состоянии. В этом случае облегчается подвод питательных веществ к клеткам микроорганизмов, повышается глубина ферментативного гидролиза, а значит - улучшаются условия и полнота поглощения субстрата клетками бактерий активного ила. В результате растет коэффициент полезного действия биохимического процесса, в аэротенке формируется сфлоккулированный активный ил, хорошо осаждающийся во вторичном отстойнике, т.е. в целом повышается качество очистки, надежность и устойчивость работы очистных сооружений.

Отсюда вытекает важная практическая задача подготовки исходной сточной воды на участке ее механической обработки перед аэротенком с тем, чтобы в максимальной степени освободить исходную сточную воду от содержащихся в ней дисперсных и коллоидных частиц. Для достижения этой цели используются различные способы повышения интенсивности флоккулирования загрязнений и осаждения их в первичном отстойнике.

Важной проблемой обеспечения экологического благополучия окружающей среды является также очистка промышленных стоков от токсичных соединений тяжелых металлов. Содержащиеся в стоках ионы тяжелых металлов являются особенно опасными для растительного и животного миров и способны к постепенному накоплению их в объектах окружающей среды до уровней, превышающих предельно-допустимые. При высоких концентрациях тяжелые металлы (Ре, Мп, Ъп, Си, Мо и некоторые другие) являются опасными ингибиторами и способны приводить к тяжелым последствиям для людей и животных. Наиболее опасными являются свободные ионы металлов, обладающие значительно более высокой активностью, чем ионы, связанные в металло-органические комплексы. Поэтому основной задачей очистки металло-содержащих стоков является комплексирование свободных ионов металлов в агломераты связанных ионов, способные к осаждению в обрабатываемой сточной воде.

Проведенными к настоящему времени исследованиями установлено, что для очистки сточных вод от дисперсно-коллоидных и металлизированных загрязнений с успехом могут быть использованы внеклеточные биополимеры, экстрагируемые из бактерий целого ряда культур, в том числе и биоценоза активного ила. Внеклеточные биополимеры, выделяемые бактериями, присутствующими в осажденной биомассе вторичных отстойников, являются тем средством, которое может обеспечить существенное снижение концентраций содержащихся в сточной воде различного рода загрязнений.

Микроорганизмы активного ила обладают свойством в определенных условиях выделять биологические полимерные вещества, функционально являющиеся флоккулирующими агентами, способствующими агломерации свободных частиц в хорошо осаждающиеся органо-металлические комплексы.

Однако, несмотря на имеющиеся к настоящему времени научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки по этой проблеме, методы очистки сточных вод от органических и металлизированных загрязнений еще не нашли широкого применения в промышленности и сельском хозяйстве. Это объясняется тем, что имеющаяся научно-техническая база по указанной проблеме не обеспечивает выдачу научно-обоснованных рекомендаций по аппаратурно-технологическому оформлению процессов в промышленных условиях.

Разработка и совершенствование промышленных полимер-формирующих технологий обработки сточных вод перед подачей их на участок биологической обработки и повышения за счет этого ее эффективности требует глубокого изучения механизма и динамики процессов экстрагирования полимеров бактерий и формирования хорошо осаждающихся комплексов «полимер-твердые частицы» и «полимер-ионы металлов». В целом, такие исследования, завершающиеся разработкой практических рекомендаций и промышленных технологий, позволят обеспечить создание наиболее рациональных и эффективных конструктивных схем современных сооружений биологической очистки.

Цель и задачи исследований.

При выполнении работы были поставлены следующие задачи: - изучение механизма и динамики процессов осаждения дисперсных и коллоидных частиц органических загрязнений с помощью полимеров активного ила и получение необходимых данных для сравнительной оценки эффективности очистки при различных способах обработки сточной воды перед подачей ее на участок биологической очистки;

- определение влияния технологических параметров обработки иловой суспензии (продолжительности обработки и концентрации биополимеров в обрабатываемой воде) на эффективность механической очистки высокозагрязненных стоков;

- прогнозирование оптимальных нагрузок по загрязнениям на участок биологической очистки и разработка практических рекомендаций по внедрению разработанного метода повышения эффективности механической очистки сточных вод;

- микробиологические исследования динамики трансформации биоценоза активного ила при его обработке гидромеханическими методами для повышения выхода внеклеточных биополимеров;

- исследование процессов извлечения ионов тяжелых металлов с помощью полимеров, выделяемых чистыми бактериальными культурами и бактериями активного ила и получение необходимых данных для сравнительной оценки эффективности очистки сточных вод от металлов адсорбцией на необработанных клетках, ресуспендированных клетках и комплексированием внеклеточными полимерами; определение влияния параметров процесса обработки металлосодержащих сточных вод (исходной концентрации металлов, среднего времени пребывания клеток бактерий и возраста активного ила) на эффективность удаления из них ионов тяжелых металлов перед подачей на участок биологической очистки;

- экспериментальные исследования процессов комплексирования ионов тяжелых металлов компонентами культуральных сред (бактериальными клетками и питательными средами) при биологической очистке металлосодержащих стоков;

Научная новизна.

На основе результатов экспериментальных работ проведена сравнительная оценка эффективности механической и биологической очистки высоконагруженных органосодержащих стоков при различных способах обработки сточной воды перед подачей ее на участок биологической очистки.

Определены оптимальные конструктивные характеристики технических установок и технологические параметры режимов предварительной гидромеханической обработки иловой суспензии (продолжительности обработки и концентрации биополимеров в обрабатываемой воде).

Разработана методика прогнозирования оптимальных нагрузок по загрязнениям на участок биологической очистки и выданы практические рекомендации по ее внедрению в промышленных масштабах при строительстве и реконструкции очистных сооружений.

На основе данных микробиологического обследования биоценозов микрофлоры активного ила выявлена динамика их трансформации при гидромеханическом воздействии на клеточные структуры, подтверждающая результаты технологических испытаний режимов очистки реальных стоков на полупромышленной пилотной установке.

На основе экспериментальных данных проведена сравнительная оценка эффективности очистки металлосодержащих сточных вод чистыми бактериальными культурами и бактериями активного ила от различных тяжелых металлов адсорбцией на необработанных клетках, ресуспендированных клетках и комплексированием внеклеточными полимерами.

Выполнены экспериментальные исследования процессов комплексирования ионов тяжелых металлов компонентами различных культуральных сред (бактериальными клетками и питательными средами) и показана возможность снижения нагрузок по металлам при биологической очистке металлосодержащих стоков.

На основе экспериментально-теоретических разработок созданы математические модели процессов роста и ингибирования микроорганизмов токсическими соединениями металлов в составе сточных вод при периодическом и хемостатном культивировании.

Практическая ценность.

Апробация работы.

Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУП «МосводоканалНИИпроект» при проектировании очистных сооружений г. Владивосток, ООО «Сиройдизайнпроект» г. Омска при проектно-конструкторских работах при проектировании очистных сооружения пос. Яман, Крутинского р-на, Омской обл., ОАО «Водоканал» г. Ишим, ООО «Кузнецовский комбинат» Московская обл.

Материалы диссертационной работы доложены на научно-технической конференции «Современные проблемы инженерных систем и экологии городов и населенных пунктов», г. Москва, 2006, V Международной научной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» г. Волгоград, 2007, 6-й международной научно-практической конференции «Ресурсы недр России: экономика и геополитика, геотехнология и геоэкология, литосфера и геотехника». г.Пенза, 2007, Всероссийской научнопрактической конференции «Провинция: экономика, туризм, экология, архитектура, культура». г.Пенза, май 2007.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Биотехнология", Жуйкова, Людмила Ивановна

ВЫВОДЫ

1. Разработаны способы повышения эффективности очистки сточных вод от дисперсных, коллоидных и металлосодержащих загрязнений с помощью биополимеров активного ила.

2. Сравнительная оценка эффективности комбинированной механо-биологической очистки высоконагруженных органосодержа-щих стоков показала, что использование предварительно обработанного активного ила в качестве биофлоккулянта обеспечивает снижение концентраций загрязнений в очищенной сточной воде, выводимой из очистных сооружений животноводческого комплекса по откорму свиней, по концентрациям взвешенных веществ и БПК5 до уровня сброса в открытые водоисточники.

3. Установлено, что максимальная эффективность предварительной обработки активного ила имеет место при соответствующих величине энергетического параметра (10-12). 10 кгм/кг.м.м. и относительных объемах подаваемой биомассы, не превышающих 2-6% расхода поступающих стоков.

4. На основе комплекса микробиологических исследований видового состава микрофауны сточной воды подтверждена динамика ее трансформации в процессе биологической очистки при изменении условий питания, вызванных обработкой поступающих стоков биофлоккулянтами, продуцированными микроорганизмами активного ила.

5. Установлено, что обработка загрязненных тяжелыми металлами сточных вод с помощью экстрагированных внеклеточных полимеров является эффективным средством снижения концентраций токсичных ионов металлов, обеспечивающим достижение показателей очистки, установленных природоохранными органами.

6. Определены основные технологические параметры режимов очистки сточных вод от токсичных ионов тяжелых металлов по возрасту активного ила, времени пребывания обрабатываемой среды в сооружении, кислотности и окислительно-восстановительному потенциалу культуральной жидкости и концентрации биополимеров в подаваемых на очистку промышленных стоках.

7. На основе экспериментально-исследовательских работ впервые выявлен и проанализирован комплексный механизм процессов изъятия свободных ионов металлов адсорбированием их клетками бактерий, комплексированием биополимерами, поглощением клеточными оболочками и связыванием лигандами питательных сред.

8. На основе экспериментально-теоретических разработок созданы математические модели процессов роста и ингибирования бактериальной микрофлоры токсичными соединениями тяжелых металлов в составе сточных вод при периодическом и хемостатном культивировании микроорганизмов.

9. Разработана методика оптимизации режимов очистки органо-металлосодержащих сточных вод и выданы практические рекомендации по ее внедрению в промышленных масштабах при строительстве и реконструкции очистных сооружений.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Жуйкова, Людмила Ивановна, Щёлково

1. "Дегреман". Технические записки по проблемам воды. Т.1. М: Стройиздат, 1983. с. 61-115, 139-149, 161-203.2. "Дегремон". Технические записки по проблемам воды. Т.2. М: Стройиздат, 1983. с. 750-823.

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. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. М., Наука, 1977

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

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

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

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

9. Беляев. А.Б. Биотехнология. М., 1984.

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

11. Биотехнология. Под. ред. Д. Баева. М., Наука, 1984, 309с„

12. Н.Бондарев A.A. Регулирование прироста активного ила в сооруженияхбиологической очистки сточных вод. Труды института «ВНИИВОДГЕО»: «Сооружения для очистки сточных вод и обработки осадков. М., 1987, с. 50-53.

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

14. Быков В.А., Крылов H.A., Манаков М.Н. Биотехнология. Микробиологическое производство биологически активных веществ и препаратов. М., Химия, 1987, 143 с.

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

16. Вавилин В.А., Васильев В.Б. Математическая модель процесса биологической очистки на хлопьях активного ила. Докл. АН СССР, 1977, т. 233, №5, с. 922-925.

17. Вавилин В.А., Васильев В.Б. Математическое моделирование процессов биологической очистки сточных вод активным илом. М.: Наука, 1979.

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

19. Введение в прикладную энзимологию. Под ред. И.В. Березина. М., 1982, с. 62-101.

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

21. Великанов A.JI. Моделирование процессов функционирования водохозяйственных систем. М., Наука, 1983.

22. Виестур У.Е., Шмите И.А., Жилевич A.B. Биотехнология. Биотехнологические агенты, технология, аппаратура. Рига, 1987, 263 с.

23. Виестур У.Э., Кристанпонс М.Ж., Былинкина Е.С. Культивирование микроорганизмов: Биоинженерные основы. М.: Пищевая промышленность, 1980.

24. Викулина В.Б. К вопросу о применении ультразвука для обработки природные вод. В кн. "Вопросы гидравлики и водоснабжения". Сб. тр. № 174, М., 1980.

25. Воробьева Л.И. Техническая микробиология. М., 1987. 370 с.

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. Глазкова Л.Н., Зайко С.М. Техногенное загрязнение тяжелыми металлами (Cd, Pb) почвы в районе Гомельмкого химзавода. Почв. Исследования и применение удобрений. 1991, Т. 21, с. 102-107.

28. Горбатенький Г.Г. Утилизация отходов промышленности и сельского хозяйства перспективный путь охраны и рационального использования водных ресурсов. Экологические и экономические пробл. интенсификации сельского хозяйства, 1987, с. 133-139.

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

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

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

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

33. Денисов A.A. Аэробная биологическая очистка активным илом сточных вол агропромышленного сектора. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. М., 1982, с. 20-23, 30-38, 62-65, 311-321, 377-380.

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

35. Денисов A.A. Аэробная биологическая очистка сточных вод Вестник сельскохозяйственной науки, 1988, N 8, с. 123-127.

36. Денисов A.A. Гидравлическая эффективность аэротенков. Мясная индустрия. 1996, № 3, с.26-27.

37. 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.

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

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

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

41. Жебенева Т.О. Интенсификация процесса отстаивания методом биофлокуляции активным илом. Тез. докладов. Научн.-техн.конференция молодых экологов «Экология в биосфере». М., 1988, с. 81.

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

43. Жмур Н.С. Управление процессом и контроль результата очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.:Луч, 1997.

44. Инженерное оборудование зданий и сооружений. Энциклопедия. Гл. редактор C.B. Яковлев. М., Стройиздат, 1994.

45. Карелин А.Я., Жуков Д.Д., Журов В.Н., Репин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках. М., Стройиздат, 1983.

46. Кичигин В.И. Агрегация загрязнений воды коагуляцией. М.: АСВ,1994.

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

48. Ливке В. А., Гендрусева Н.П„, Сенинец Т. В. Предочистка избыточным активным илом сточных вод производств анилинокрасочной промышленности. Химия и технология воды. 1990, Т. 12, N 5, с. 466463.

49. Лихачев Н.И. и др. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика. М., Стройиздат, 1981, с. 124-126.

50. Лобанов B.C. Методические основы очистки сточных вод. Экологические проблемы. 1996, № 1, с. 70-75.

51. 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.

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

53. Луценко A.C., Цветкова А.И., Свердлов И.Ш. Физико-химическая очистка городских сточных вод. М., Стройиздат, 1984.

54. Львов В.А., кузин А.К. Стратегия планирования и управления качеством вод. Защита речных бассейнов и озер от загрязнений. Л., 1989, с. 14-33.

55. 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.

56. Макаров В.Л., Храмов Ю.В., Богомолец В.Л. Биологическая очистка производственных сточных вод. СПб., 1998.

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

58. Масленникова И.С. Управление экологической безопасностью. С.-Петерб. 1999.

59. Математические модели контроля загрязнения воды. М., Мир, 1981. 43

60. Механическая и биологическая очистка сточных вод и обработка осадков предприятий агропромышленного комплекса. Сборник научных трудов ВНИИ ВОДГЕО, М., 1986.

61. 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.

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

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

64. Николаев В. H. и др . Исследования влияния ультра звука на пройесс разделения иловой смеси. Водоснабжение и канализация,, Сб. научных трудов, М., МИСИ, 1984,, с. 98-102.

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

66. Пааль Л.Л.; Кару Я.Я.; Мельдер Х.А.; Репин Б.Н. Справочник по очистке природных и сточных вод. -М. : Высш.шк., 1994.

67. 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.

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

69. Печуркин Н.С., Брильков A.B., Ганусов В.В. Глобальная экология. Биофизические основы. Краснояр. гос. ун-т, РАН. Сиб. отд-ние. Ин-т биофизики. Красноярск., 1998,155 с.

70. Писаренко В.М. Оценка технологической эффективности работы очистных сооружений канализации. М.:Наука, 1990.

71. Победимский и др. Экологическая биотехнология. Казань, 1992.

72. Применение ультразвука для интенсификации биологической очистки сточных вод. "Водоснабжение и санитарная техника"., 1994, N7, с. 31.

73. Рей У. Методы управления технологическими процессами. М.: Мир, 1983.

74. Рубин А. Химия промышленных сточных вод. М.: Мир, 1983.

75. Рубин А.Б. Биофизика. Т. 2. Биофизика клеточных процессов. -М. : Кн. дом "Ун-т", 2000,467 с.

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

77. Саранча Д.А. Количественные методы экологии. Биофизические аспекты и математическое моделирование. Моск.физ.-техн.ин-т(гос.ун-т). (Сер. «Экол.безопасность и устойчивое развитие»). -М, 1996. с.250.

78. Сергиенко Л.И. Теоретические вопросы экологии: водный аспект. Волгогр. гос. Ун-т, Волгоград, 1999, с. 102.

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

80. Соловьева Т.Ф., Оводов Ю.С. Липополисахарид-белковые комплексы внешней мембраны грамотрицательных бактерий. Биоорганическая химия. 1983, Т. 9, № 6, с. 64-76.

81. Строительные нормы и правила. Канализация, Наружные сети и сооружения. СНиП 2.04.03-85. М., 1986.

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

83. Таубе П.Р., Баранова А,Г. Химия и микробиология воды,, М., Высшая школа, 1983,280 с.

84. Тесленко Я.А., Попов В.Г. Хитин и его производные в биотехнологии. М., 1982.

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

86. Топников В.Е., Вавилин В.А. Биохимическое потребление кислорода для вод различной загрязненности. Водные ресурсы. 1986, № 1, с. 128133.

87. Целикова Т.В. К вопросу удаления тяжелых металлов из стоков на Минской станции аэрации. Водное хозяйство и гидротехнической строительство. 1988, Т. 17, с. 22-25.

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

89. Чурбанова И.Н. Микробиология. М., Высшая школа, 1987.

90. Шефтель В. О. Полимерные материалы. Токсические свойства. JI, Химия,, 1983,240 с.

91. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987.

92. Яковлев С. В. и др. Очистка сточных вод предприятий химико-фармацевтической промышленности,, Совместное издание СССР ЧССР,, М., Стройиздат 1985, 251 с.

93. Яковлев С. Я, Скирдов И. В., Швецов В. Н., Бондарев А. А., Андрианов Ю. Н. Биологическая очистка производственных сточных вод. Процессы, аппараты и сооружения. М: Стройиздат, 1985. с. 4-207.

94. Яковлев С.В. и др. Очистка производственных сточных вод. М., Стройиздат, 1985.

95. Яремко 3. М., Шедушинская Л.Б., Солтыс М.Н. Флокуляция водорастворимыми полимерами. Механизмы флокуляции. "Химия и технология воды», 1991, Т. 13, № 5, с. 421-425.

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

97. Beeftink H.H., Heuvel J.C. Physical properties of bacterial aggregates in a continuous-flow with biomass retention/ Proc/ of the GASMAT-workshop. Netherlands, 1988, p. 162-169.

98. Bell J.P.; Tsezos M. Removal of hazardous organic pollutants by biomass adsorption, J. W.P. C. F., 1987; v. 59. N4, p. 191-198.

99. Benefield L.D. Biological process design for wastewater treatment. 1980.

100. Boening P.H., Larsen V.F. Anaerobic fluidized bed whey treatment. Biotechnol. Bioeng. 1988, v. 24, p. 2539-2556.

101. Borja R., Alba J., Carrido S.E. Effect of aerobic pretreatment with Aspergillus terreus on the anaerobic digeston of olive-mill wasterwater. Biotechnol and Appl. Biochem., 1995, vol. 22, N 2, p. 233-246.

102. Charackis W.G., Fouling biofilm development: a process analysis. Biotechnol. Bioeng. 1982 v. 23, p. 1923-1960.

103. Clifft R.C., Andrews J.F. Predicting the dynamics of oxigen utilization in the activated sludge process. Journal WPCF, 1981, vol. 53, N 7, p. 12191232.

104. Daigger G.T., Grady C.P. The dynamics of microbial growth on soluble subetrates. Water Research, 1982, vol. 16, p. 365-382.

105. Elsas J.D., Heijnen C.E. Methods for the infroduction of bacteria info sois: a review. Biol. Fertil. Soils. 1990, n. 10, p. 127-133.

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

107. Fletcher M. The attachement of bacteria to surfaces in aquatic environments. In: Adhesion of microorganisms to surfaces. London.Acad. Press. 1979. p. 87-108.

108. Forster C.F., Clarke A.R. The production of polumer from activated sludge by ethanolic extraction and its relation to treatment plant operation. Jour. WPCF, 1983, vol. 82, p. 430-433.

109. Gehr R et al. Removal of extracellular material. Technigues and pitfalls. Water Research, 1985, vol. 17, N 12, p. 1743-1748.

110. Gerson D.F. Zajic J.A. Immobilized Microbial Cells. 1974, n 106, p. 29-58.

111. Gottschalk G. Bacterial metabolism. New York, 1985.

112. Grutch J.F. The S of wast-water treatment environmental science and techology, 1980, vol. 14, p. 276-281.

113. Harder W., Dijkhuizen L. Physiological responses to nutrient limitation. Annual Reviews Microbiology, 1983, vol. 37, p. 1-23.

114. Hejzlar J., Chudoba J. Microbial polimers in the aguatic environment. II. Isolation from biologigally non-purified and purified municipal waste water analisis. Water Research, 1986, vol. 20, N 10, p. 1217-1221.

115. Ho K.A., Kantor J.C. Global linearization and control of a mixed culture bioreactor with competition and external inhibition. Math. Biosci. 1986, v. 82, p. 43-62.

116. Horn H.P. // Polymeric Amines and Ammonium Salts. / Ed. J.Goethals N.Y.: Pergamon Press, 1980, p. 333-335.

117. Hartmann L. Biologische Adwasserreinigung. Berlin, 1983.

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

119. Ketchum L.H. et al. Ferst cost analisis of sequencing batch biological reactors. Jour. WPCF, 1989, vol. 51, N 2, p. 288-297.

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

121. Logan B.E., Hunt J.R. Bioflocculation as a microbial response to substrate limitations. Biotechnology and Bioengineering, 1988, vol. 31, N 2, p. 91-101.

122. Lovett D.A. et al. Effect of sludge and substate composition on the settling and devatering characteristics of activated sludge. Water Recearch, 1983, vol. 17, N 11, p. 1511-1515.

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

124. McKinney R.E. Biological flocculation. Biological treatment of sewage and industrial wastes. 1965, vol. 1.

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

126. Michiels K., Verreth C. Vanderleyden J. Azospirillum lipoferum and Azospirillum brasilence surface polusacchatide mutants that are affected in flocculation. J. Appl. Bacteriol. 1990, v. 69, n 5. p. 705-711.

127. Modelling of biological wastewater treatment. 1985.

128. Peil K. M., Gaudy A. F. Kinetic constants for aerobic growth of microbial populations selected with various single compounds and with municipal waste as substrate//Appl. Microbiol. 1991. Vol. 21, N 2, P. 253-256.

129. Recherches dans le domaine des ecoulements indusnriels. 1988.

130. Robb I. D. Stereobiochemistry and function of polymers // Microbial adhesion and aggregation / Ed. by K. C. Marschall. Berlin; Heidelberg, 1984. P. 39-49.

131. Sarkar J.M. Biological treatment of agricultural and industrial wastes. Boenvironmental Systems, 1987; v. 3, p. 21-53.

132. SchachnerH.; RassingerM.; Loiskandl W.; SchaferE.; Weingartner A. Mathematische beschreibungdes Simulationsmodells HAM (Hydrodynamic Adsorption Model). Bodenkultur, 1997; V.48, N4. c. 249-260.

133. Sierra-Alvarez R., Hulshoff P. L. W., Lettinga G. Start-up of a UASB reactor on a carbohydrate substrate // Proc. of the GASMAT-workshop, Lunteren, Netherlands, Oct., 1987 / Ed. by G. Lettinga et al. Wageningen, 1988 P. 223-228.

134. 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.

135. Tezuka Y.A. Zoogloea bacterium with gelatinous mucopolysacharide matrix. Jour. WPCF, 1973, vol. 45, N 3, p. 531-536.

136. Tilche A„ Yang X. Light and scanning electron microscope observations on the granular biomass of experimental SBAF and

137. HABR reactors // Proc.of the GASMAT-workshop, Lunteren, Netherlands, Oct., 1987 / Ed. by G. Lettinga. Wageningen, 1988. P. 170-178.

138. Vargova M., Venglovsky J., SasakovaN., OndrasovicovaO., Ondrasovic M.; Sviatko P., Vucemilo M, Tofant A. Removal of heavy metals from pig slurry by activated sludge treatment. Stocarstvo, 2001, P. 411-417.

139. Verloo M., Cottenie A. Influence of redoxpotential and pH on the transfer of heavy metals from the solid to the liguid phase in river sediments. Meded. Fac. Landbouww. Rijksuniv. Gent, 1985; T. 50. N 1, p. 47-53.

140. Walg O. Technische Möglichkeiten der Abwasservorklarung und -aufbereitung. Weinbau, 1989; v. 44. N 22, c. 1024-1026.

141. Wall Th M; Hanmer R.W. Biological testing to control toxic water pollutants. J. Water Pollut. Control Fed, 1987; V. 59. N l.p. 7-12.

142. Wang D.I.C., Cooney C.L., Deman A.L. Fermentation and Enzyme Technology. 1989, p. 241-350.

143. 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.

144. White D.C., Benson P.H. Determination of biomass, physiological status, community structure, and extracellular plaque of the microfouling film. 1984. p. 68-74.

Информация о работе

Жуйкова, Людмила Ивановна
кандидата технических наук
Щёлково, 2007
ВАК 03.00.23

Диссертация

Обработка сточных вод путем использования биополимеров активного ила - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы