Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оптимизация технологического процесса в системе аэротенк-отстойник для минимизации сброса органических веществ и биогенных элементов

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация технологического процесса в системе аэротенк-отстойник для минимизации сброса органических веществ и биогенных элементов"

На правах рукописи

БОЛЬШАКОВ Николай Юрьевич

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В СИСТЕМЕ АЭРОТЕНК-ОТСТОЙНИК ДЛЯ МИНИМИЗАЦИИ СБРОСА ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Специальность 03.00.16 - ЭКОЛОГИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург .2005

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном технологическом университете растительных полимеров

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент Николаев Алексей Николаевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Греков Константин Борисович - кандидат технических наук, Коровин Леонид Константинович

Ведущая организация -НИИ ГИПРОХИМ

Санкт-Петербург

Защита состоится 2005 г. в /0.00часов на

заседании диссертационного совета Д 212.230.11 при ГОУ ВПО Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (технический университет) по адресу: 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).

Отзыв на автореферат в 2 экземплярах с печатью просим направлять ученому секретарю Совета по адресу: 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале научной библиотеки университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Поступление большого количества азота и фосфора в водные объекты приводит к их эвтрофированию. В результате эвтрофирования в водоемах происходит нарушение процессов саморегуляции в биоценозах, в них начинают доминировать виды наиболее приспособленные к изменившимся условиям (хлорококковые водоросли и цианобактерии), вызывая цветение воды. В период цветения в водоеме повышается рН, падает содержание растворенного кислорода, возникают заморные явления у рыб, ухудшается качество питьевой воды. Сброс биогенных элементов с хозяйственно-бытовыми водами является основным источником попадания биогенных элементов в водоемы и составляет в расчете на одного жителя в сутки: азота аммонийного -7800-8000 мг, фосфатов - 1500-И 800 мг. В бытовых водах находятся также моющие средства, в составе которых содержание полифосфатов может доходить до 30+50%. Именно поэтому к началу 90-х г.г. приоритеты в отношении удаления загрязняющих веществ городских стоков изменились, и на первый план вышла эффективная очистка от азота и фосфора. Данное положение было закреплено в постановлении ХЕЛКОМ, в котором Россия и другие страны Балтийского региона взяли на себя обязательства по сокращению сброса соединений азота и фосфора. Принцип нормирования сбросов, принятый в Российской Федерации, подразумевает очень жесткие требования на остаточные концентрации этих примесей в сточных водах - на уровне ПДК для водоемов: азот аммонийный - 0,39мг/л; азот нитритов - 0,02мг/л; фосфор фосфатов - 0,2мг/л, а для нитратного азота - на уровне около половины ПДК (около 5мг/л).

В настоящее время в РФ большинство действующих сооружений биологической очистки работает по традиционной технологии (аэробная очистка), которая не обеспечивает требуемой эффективности очистки по азоту и фосфору. В мировой практике для эффективного удаления азота и фосфора получили развитие технологии нитриденитрификации (НД) и биологической дефосфоташга (БДФ). Поэтому решение проблемы сокращения сброса до нормативного уровня сводится к внедрению указанных новых биотехнологий.

Однако в нормах и правилах РФ отсутствуют какие-либо указания по проектированию сооружений по этим технологиям, при этом принятые за рубежом подходы ориентированы на проекты новых очистных сооружений, которые рассчитываются с запасом, без учета специфики состава сточных вод, в математическом описании заложены константы, которые для различных объектов могут существенно отличаться. Исходя из сказанного актуальной проблемой, особенно для РФ, является разработка подхода для выбора оптимального технологического решения по внедрению на существующих очистных сооружениях типа аэротенк-отстойник современных технологий НД и БДФ.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы являлась разработка способа оптимизации технологического процесса в системе аэротенк-отстойник, основанного на математическом описании, адаптированном к действующим сооружениям биологической очистки сточных вод, содержащим органические вещества, азот и фосфор.

Для достижения поставленной цели было необходимо: 1. Осуществить анализ известных методик технологического проектирования процесса биологической очистки в системе аэротенк-вторичный отстойник.

2. Провести лабораторные исследования по определению значения константы скорости окисления биодеградируемых взвешенных веществ сточной воды, а также количественной оценке процесса потребления кислорода на окисление растворенных органических веществ в аэротенке.

3. Провести промышленные эксперименты по выявлению интенсивности процессов массобмена между зоной осадка и проточной зоной во вторичном отстойнике.

4. На основе проведенных экспериментальных исследований и известных моделей получить математическое описание для прироста и возраста активного ила в аэротенке, скорости эндогенного дыхания, а также концентрации активной биомассы гетеротрофных бактерий в аэротенке.

5. Уточнить и модифицировать известные методики технологического проектирования, описывающие процессы аэробной биологической очистки от органических веществ, БДФ, а также НД.

Научная новизна

1. Разработан подход к оптимизации технологических процессов в системе аэротенк-отстойник, основанный на использовании в качестве основного управляющего параметра возраста активного ила и учитывающий особенности состава сточных вод и технологического режима работы действующих сооружений биологической очистки.

2. По результатам экспериментальных исследований предложено новое уравнение для возраста активного ила, на основе которого дано математическое описание процессов нитрификации и аэробной очистки от органических веществ в аэротенке.

3. На основе экспериментально найденной кинетики биоокисления органических веществ в аэротенке разработан новый подход к математическому описанию процесса денитрификации.

4. Впервые экспериментально исследовано влияние возраста активного ила на процесс БДФ и предложено упрощенное уравнение для расчета очистки от фосфатов в аэротенке.

5. Впервые экспериментально изучены процессы трансформации соединений азота и фосфора, протекающие во вторичном отстойнике.

Практическая значимость и реализация результатов работы

Предложенный подход к оптимизации технологических процессов в системе аэротенк-отстойник получил практическое применение на стадии разработки технологических решений по внедрению современных технологий НД и БДФ в традиционных сооружениях биологической очистки для минимизации сброса органических веществ, азота и фосфора, а также используется на стадии проектирования новых сооружений биологической очистки сточных вод.

Реализация результатов работы осуществлена на действующих сооружениях биологической очистки Петродворцовой станции аэрации ГУЛ «Водоканал СПб», о чем составлен соответствующий Технический акт внедрения. Найдено оптимальное технологическое решение по переводу системы аэротенк-вторичный отстойник из традиционного режима работы в режим НД и БДФ, что позволило сократить сброс соединений азота до нормативных требований и получить экономический эффект в размере свыше 2 млн. руб /год.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Российской научно-практической конференции «Организация рационального использования поверхностных и подземных вод, экологическое нормирование выбросов на промышленных предприятиях» (г. С.-Петербург, апрель 2000г.), на Российской X научно-практической конференции «Проблемы сбросов и выбросов загрязняющих веществ, размещение отходов» (г. С.-Петербург, апрель 2001г.), на XII межотраслевой научно-практической международной конференции «Организация системы управления охраной окружающей среды» (г. С.-Петербург, апрель 2002г) и на XIV международной межотраслевой конференции «Организация системы управления природными ресурсами и повышение эффективности экологической безопасности» (г. С.-Петербург, апрель 2004п).

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ (6 статей и 4 тезиса докладов).

Работа была поддержана грантом 2000г. Комитета по науке и высшей школе Администрации С.-Петербурга и Конкурсного центра фундаментального естествознания Минобразования России №М00-3.6К-94.

Структура и объем работы

Диссертационная работа изложена на 183 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, включающего 163 наименования, и приложений. Работа проиллюстрирована 34 рисунками и 31 таблицей.

На защиту выносятся

1. Методика расчета процессов БДФ, денитрификации, нитрификации и аэробной очистки от органических веществ.

2. Результаты исследований и математическое описание процессов превращения соединений азота и фосфора во вторичном отстойнике.

3. Математическое описание прироста активного ила и потребления кислорода в аэротенке.

4. Методика расчета биологической очистки от органических веществ, азота и фосфора в системе аэротенк-вторичный отстойник.

СОДЕРЖАНИЕРАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цель работы и основные положения выносимые на защиту.

В главе 1 приводится характерный состав городских сточных вод, рассмотрены общие принципы биологической очистки по традиционной технологии, а также современные биотехнологии удаления органических веществ, азота и фосфора. Приводится обзор существующих методик расчета биологической очистки и дается их сравнительная оценка. На основе анализа научной литературы и обобщения существующего отечественного и зарубежного опыта сформулированы требования, которым должна отвечать математическая методика расчета для ее эффективного практического использования при реконструкции существующих и проектировании новых очистных сооружений

1. Методика с достаточной для практики точностью должна описывать процессы очистки от органических веществ по БПК„, взвешенных веществ, азота и фосфора городских и близких к ним по составу сточных вод и позволять рассчитывать выходные концентрации названных примесей (на выходе всей системы биологической очистки, т. е. - вторичного отстойника) в

зависимости от входных концентрации, технологической схемы и режима работы очистного сооружения. .

2. Используемые входные и выходные показатели должны отвечать нормируемым в России загрязняющим веществам, в частности концентрация органических веществ должна выражаться в единицах БПК полного для взболтанной пробы.

3. Все параметры методики должны определяться по эксплуатационным данным или приниматься константами, т. е. методика не должна включать параметры, для определения которых требуются специальные эксперименты.

4. В методику должны быть включены все управляемые параметры для удобства ее применения на стадии оптимизации технологического режима.

5. В методике должны быть учтены основные процессы, влияющие на • эффективность очистки в системе аэротенк-вторичный отстойник.

В главе 2 приведены основные теоретические положения предлагаемой методики расчета. Основным параметром, определяющим режим биологической очистки и, соответственно, его эффективность, принят возраст активного ила. Математическое описание возраста и прироста активного ила, потребления кислорода на эндогенное дыхание, аэробной очистки от органических веществ (очистки по БПК) разработано автором на основе известных интегральных моделей, которые были модифицированы на основании выдвинутого предположения о равенстве константы скорости окисления биодеградируемых взвешенных веществ и константы скорости самоокисления биомассы. Данное предположение основано на близости химической природы и дисперсного состава взвешенных веществ городских стоков и микроорганизмов активного ила и получило подтверждение в результате выполненных автором экспериментальных исследований.

Для расчета прироста и возраста активного ила получена система уравнений (1):

где - возраст активного ила, сут; - прирост активного ила, мг/л; - период аэрации, сут; X - концентрация активного ила, мг/л; у„ - истинный экономический коэффициент, ¿„^ — БПК„ фильтрованной пробы сточной воды на входе аэротенка, мг/л; Ь - константа скорости самоокисления биомассы, сут"1; / - бионеразлагаемая часть

активного ила;

концентрация взвешенных веществ в сточной воде на входе

аэротенка, мг/л; - небиодеградируемая часть в исходных взвешенных веществах.

Для расчета удельной скорости эндогенного дыхания предложено уравнение (2):

Рэнд=А

(2)

.мАкО + 1Ьтх)+ввх(\+/ВЬтх)\

где А - кислородный эквивалент самоокисляющейся биомассы.

Найденное для выражение подтверждено экспериментально с

использованием активного ила из аэротенков ЦСА (Центральной станции аэрации) СПб. Адекватность полученной формулы для проверяли путем сопоставления расчетных и фактических значений прироста для ЦСА и КОС г. Кронштадта. Кроме того, адекватность формулы подтверждает хорошая сходимость с результатами расчетов по эмпирической формуле Б.Г. Мишукова, полученной при обобщении данных работы станций аэрации

Петербургского региона. Анализ формулы Б.Г. Мишукова показывает, что она может быть справедлива только в узком диапазоне соотношений БПК и взвешенных веществ, поступающих на биологическую очистку, т.к. учитывает только общее БПК растворенных и взвешенных веществ сточной воды. Понятно, что при одинаковом общем БПК прирост активного ила будет тем больше, чем большую долю в общем БПК составляет БПК взвешенных веществ. Эта очевидная закономерность количественно отражена в полученной автором формуле.

Из предлагаемой методики расчета удельной скорости эндогенного дыхания следует, что при высоком возрасте активного ила, скорость эндогенного дыхания активного ила оказывается не зависящей от температуры. Данный вывод на первый взгляд кажется противоречащим известной закономерности о возрастании затрат на поддержание жизнедеятельности микроорганизмов, а следовательно - и скорости эндогенного дыхания с увеличением температуры. Однако если рассматривать активный ил с экологических позиций, то сделанный вывод вполне объясним. Действительно, при изменении температуры происходит изменение состава микробного ценоза. Так с повышением температуры преобладание облигатных психрофилов сменяется преобладанием факультативных психрофилов, которые в свою очередь сменяются мезофиллами, а те -термофилами. При этом при любой температуре в соответствии с принципами экологической сукцессии, разработанными еще Одумом, микробный ценоз в своем развитии стремится к состоянию, отвечающему минимальным затратам внешней энергии на поддержание структуры ценоза, т.е. минимальным затратам на поддержание жизнедеятельности. Степень развития микробного ценоза связана с его возрастом: чем выше возраст активного ила, тем ближе микробный ценоз активного ила к вершине экологической сукцессии. Отсюда следует, что при достаточно высоком возрасте активного ила микробный ценоз близок к состоянию, когда достигается минимальное потребление энергии на поддержание жизнедеятельности, а следовательно и минимальная скорость эндогенного дыхания, причем в этом состоянии ценоза влияние температуры практически отсутствует.

Кинетический подход в описании очистки по БПК, используемый в СНиП 2.04.0385 и ряде зарубежных моделей, влечет различие расчетной эффективности очистки по БПК в аэротенках-смесителях и аэротенках-вытеснителях, что не отвечает практике эксплуатации очистных сооружений и специальным экспериментальным исследованиям. Поэтому в методике расчета принят интегральный подход к математическому описанию, в равной степени справедливый для смесителей и вытеснителей. За основу расчета процесса аэробной очистки по БПКП взята методика расчета Грау, отражающая фактическую скорость очистки по БПКП в широком диапазоне концентраций органических примесей. Ее слабым местом, снижающим точность расчетов, является оценка концентрации биомассы по концентрации активного ила. Фактически концентрация биомассы составляет лишь некоторую долю от концентрации активного ила, причем эта доля не постоянна, а изменяется в зависимости от режима очистки. Предлагаемый в работе подход снимает эту слабую сторону методики расчета Грау, а также учитывает различие механизмов удаления растворенных и взвешенных веществ из сточной воды в системе аэротенк-вторичный отстойник:

где Ьаах — БПК„ фильтрованной пробы сточной воды на выходе аэротенка, мг/л; к -константа (зависит от температуры, концентрации растворенного кислорода и состава сточных вод).

Рассмотрены два предельных следствия из формулы (1). При тх -><*>, получим:

где Ъ20 - константа скорости самоокисления биомассы при температуре 20°С; к2<> — константа при температуре 20°С (зависит от концентрации растворенного кислорода и состава сточных вод).

При неполной очистке, когда

где 0 - температурный коэффициент; Т - температура, °С.

Уравнение (4) подтверждает высказанное ранее положение о существенном уменьшении степени влияния температуры на эффективность очистки по БПК с увеличением возраста активного ила. Кроме того, из формулы (4) следует, что при типичных для городских сточных вод значениях констант и £^=100 мг/л, предельное максимальное БПКП очищенной воды составляет: мг/л. Тем самым, методика

отвечает известному из практики положению о том, что эффективное!ь систем биологической очистки ограничена. Проведенный по формуле (4) расчет показал, что Хтщ>3 мг/л, т.е. для достижения норматива ПДС для водоемов рыбохозяйственной категории водопользования необходимо устанавливать сооружения доочистки сточных вод.

Из уравнения (5) следует, что при низком возрасте активного ила эффективность удаления органических веществ сильно зависит от температуры, что также отвечает практике эксплуатации сооружений биологической очистки.

При разработке методики расчета процесса нитрификации учтены три основных процесса превращения аммонийного азота: потребление азота на синтез биомассы, его биоокисление при нитрификации и вторичное загрязнение воды аммонийным азотом в ходе биодеструкции взвешенных веществ сточной воды и биомассы активного ила. В отличие от методики расчета очистки по БПК, использовано кинетическое уравнение. Кинетический подход в данном случае оправдан, т.к. процесс нитрификации осуществляется не микробным ценозом, а отдельными группами бактерий-нитрификаторов, и кинетические коэффициенты практически не зависят от гидродинамического режима в аэротенке. Результатом является более высокая эффективность нитрификации в режиме вытеснения. Методика расчета, предлагаемая для нитрификатора-вытеснителя подробно изложена в [3-6].

На основании теоретического анализа сформулированы задачи экспериментальных исследований, необходимых для проверки принятых допущений, а также разработки математического описания процессов денитрификации и биологической дефосфотации.

В главе 3 приведены результаты экспериментов на лабораторной установке и промышленных объектах.

В лабораторных исследованиях использовался активный ил и первичный осадок очистных сооружений ЦСА. На лабораторной установке в периодическом режиме моделировалась работа аэротенка-вытеснителя в аэробных и анаэробных условиях.

Концентрации загрязняющих веществ находились по стандартным методикам,' используемым при контроле сточных вод. Скорость потребления кислорода активным илом определялась оксиметрическим методом. Принцип метода состоял в следующем. Насыщенную кислородом сточную воду смешивали с активным илом и помещали в сосуд с мешалкой. Затем в сосуд вводился датчик анализатора кислорода (кислородомера, оксиметра) таким образом, чтобы обеспечивались герметичность сосуда и полное отсутствие в нем воздуха. После включения оксиметра, при перемешивании, непрерывно измеряли концентрацию растворенного кислорода с записью на ленте самописца кинетической кривой Схема лабораторной установки для измерения потребления

кислорода активным илом приведена на рис. 3.1.

220В

Рис. 1. Схема установки для измерения потребления кислорода активным илом: 1 - оксиметр; 2 - датчик оксиметра; 3 - рабочий сосуд с активным илом; 4 - ванна термостатирования; 5 - магнитная мешалка; 6 - перемешивающее устройство; 7 -лабораторный трансформатор; 8 - самописец; 9 - термостат.

Из предварительного теоретического анализа вытекала возможность существенного упрощения математического описания процесса денитрификации, если зависимость скорости потребления кислорода на окисление растворенных органических веществ в аэротенке-вытеснителе от . времени очистки может задаваться (аппроксимироваться) линейным уравнением. Для проверки такого подхода были выполнены специальные исследования на натурных городских сточных водах. В лабораторной установке моделировалась работа аэротенка-вытеснителя. Результаты экспериментов показаны на рис. 2. Общая скорость потребления кислорода разложена на 3 составляющие, включая потребление кислорода на нитрификацию, окисление растворенных органических веществ и эндогенное дыхание с использованием полученной в разделе 2 формулы для Из рис. 2 видно, что характер зависимости скорости

потребления кислорода на окисление растворенных органических веществ от времени очистки в аэротенке может быть с достаточной для практических расчетов точностью аппроксимирован линейным уравнением. Отклонение расчетного результата от

фактического составило в данном случае 8,05%. Во всех опытах отклонение расчетного результата от фактического не превысило 10,9%. Полученный результат лег в основу расчета процесса денитрификации.

ПЕРИОД АЭРАЦИИ ИЛОВОЙ СМЕСИ ЧАС

—скорость потребления кислорода на эндогенное дыхание скорость потребления кислорода на нитрификацию а скорость потребления кислорода на окисление растворенных органических веществ

Рис. 2. Потребление кислорода в аэротенке

Для проверки предположения о равенстве константы скорости окисления биодеградируемых взвешенных веществ к и константы скорости самоокисления биомассы была поставлена серия лабораторных экспериментов по изложенной ниже специально разработанной методике. На лабораторных установках периодического действия, моделирующих аэротенки-вытеснители, параллельно в одинаковых условиях (по аэрации, температуре, рН и т.п.) проводилось 3 эксперимента:

1) аэрация суспензии активного ила в фазе эндогенного дыхания, т.е. после завершения окисления растворенных органических веществ (использовался возвратный активный ил городских очистных сооружений) с периодическим замером скорости потребления кислорода на эндогенное дыхание {V3Hd) оксиметрическим методом, изложенным ранее;

2) аэрация водной суспензии взвешенных веществ, поступающих в аэротенк со сточной водой (растворенные органические вещества удаляли отмывкой дистиллированной водой) с периодическим измерением скорости потребления кислорода (f^g) на «самоокисление» взвешенных веществ

(под «самоокислением» подразумевается биоокисление взвешенных веществ микроорганизмами, присутствующими в поступающих на очистку стоках;

3) аэрация смешанной (в различных соотношениях) суспензии, состоящей из эндогенного активного ила и взвешенных веществ, поступающих в аэротенк со сточной водой, с определением скорости потребления кислорода

На основе этих данных, а также рассчитанной по уравнениям методики доли активной биомассы в активном иле построена зависимость скорости потребления кислорода на окисление биодеградируемых взвешенных веществ от их концентрации (см.

рис. 2), и по ней определена величина константы к .

. 12 <

О 0.2 04 0,6 0,8 1 1,2 1,4

КОНЦЕНТРАЦИЯ ВЗВЕШ ЕННЫХ ВЕЩЕСТВ, Г/Л

Рис. 3. Потребление кислорода на биоокисление биодеградируемых взвешенных веществ

Тангенс угла наклона прямой - произведение константы скорости самоокисления биодеградируемых взвешенных веществ на кислородный эквивалент самоокисляющейся

биомассы После приведения

значения константы к 20°С, получили:

к20 =*1*4-®20~Г = 0,129-Ш20"14 =0,194^™"'.

Найденное в эксперименте значение константы скорости самоокисления взвешенных веществ ¿20 всего на 3% отличается от величины константы скорости самоокисления биомассы ¿20= 0>2сут~'. На этом основании в методике приняли:

Удаление из сточной воды фосфора фосфатов может быть выражено через скорость образования ацетата в анаэробной зоне аэротенка, работающего по схеме биологической дефосфотации. Исходя из этого, для математического описания процесса БДФ были экспериментально исследованы закономерности образования ацетата в анаэробных условиях. Количество ацетата, образовавшегося в анаэробных условиях, находили по затратам кислорода на его аэробное биоокисление. Параллельно ставили опыты, позволяющие найти потребление кислорода на 1 грамм ацетата. Результаты исследований представлены на рис. 4 и рис. 5. ,

Рис. 4. Зависимость удельной скорости Рис. 5. Зависимость удельной скорости

образования ацетата от времени образования ацетата от возраста

пребывания активного ила в ' активного ила анаэробных условиях

На основе полученных экспериментальных данных определен оптимальный диапазон возраста активного ила при совмещении процессов аэробной биологической очистки от органических веществ, НД и БДФ.

Процессы во вторичном отстойнике ввиду невозможности их моделирования в лабораторных условиях исследовались на действующих очистных сооружениях. Были обследованы вторичные отстойники Северной и Центральной станций аэрации ГУЛ «Водоканал» С.-Петербурга [1,2]. Контроль вели по следующим веществам: аммонийный и нитратный азот, фосфор фосфатов. Для исключения вторичных процессов в отбираемых пробах за период с момента их отбора до анализа в лаборатории, способных существенно исказить реальную картину, поступали следующим образом. Взятые пробы отстаивали (до 5 минут) в пробоотборнике, после чего осветленную воду сливали в бутыль, которую, по возможности, быстро (за 5-30 мин.) доставляли в лабораторию, где сразу отфильтровывали, и фильтрат передавали на анализ растворенных форм азота и фосфора

(анализ производился сразу после получения фильтрата). Как показали результаты обследований (см. рис. 6,7,8), во вторичных отстойниках протекают процессы, ухудшающие качество очистки по азоту и фосфору, а именно - вторичное загрязнение осветленной воды азотом аммонийным и фосфором фосфатов.

Рис. 6. Изменение показателей сточной Рис. 7. Изменение показателей сточной

воды по аммонийному азоту воды по фосфору фосфатов

Предложен механизм данного процесса. В зоне осадка вторичного отстойника происходит самоокисление активного ила, в результате которого органические вещества, содержащие азот и фосфор, разрушаются, и в раствор азот выходит в виде аммонийного азота, а фосфор - в виде фосфатов. Кроме этого, в анаэробной зоне осадка идет гидролиз внутриклеточных полифосфатов, сопровождающийся выходом в раствор фосфатов.

В работе выдвинуто

предположение, что уровень вторичного • загрязнения стоков зависит от времени пребывания ила в зоне осадка (периода уплотнения ила), который оценивался по формуле:

где Нос - высота залегания осадка в отстойнике, м; Fобщ - площадь зеркала

Рис. 8. Изменение показателей сточной вторичного отставка, м; - расход воды по нитратному азоту возвратного ила, м3/час.

В 4 главе проведено обобщение экспериментальных и теоретических исследований с окончательной формулировкой методики расчета. Приводится математическое описание процессов денитрификации и БДФ, а также процессов массопереноса соединений азота и фосфора из зоны осадка в зону осветленной воды вторичного отстойника.

Для упрощения подхода к расчету процесса денитрификации предложено рассматривать общее количество окислителя, которым в стадии аэробного дыхания является кислород, а в стадии анаэробного дыхания - нитраты. Процесс денитрификации описан, исходя из полученной нами зависимости скорости потребления окислителя от времени очистки (см. рис. 1), а также с учетом балансовых соотношений, приведенных в [3, 4-6]. В методике расчета рассмотрены два возможных случая- создание зон денитрификации за счет аэрации и за счет механического перемешивания.

Описание количества удаляемого в процессе БДФ фосфора подробно изложено в [7, 8, 9]. Предложены уравнения, из которых следует закономерность снижения эффективности БДФ с возрастанием возраста активного ила. На наш взгляд данная закономерность не справедлива в области малых значений возраста. С уменьшением возраста падает степень биоокисления трудноокисляемых органических веществ (взвешенных веществ). При малых значениях возраста в биоценозе преобладают микроорганизмы утилизирующие только легкоокисляемые органические вещества. Соответственно, доля бактерий, способных утилизировать взвешенные вещества сокращается. Уменьшение скорости биораспада взвешенных веществ, в частности, скорости их сбраживания до ацетата в анаэробных условиях должно снижать выход ацетата, а следовательно, прирост фосфорных бактерий и эффективность очистки от фосфора. Теоретическое описание снижения скорости БДФ с уменьшением возраста ила по рассмотренному механизму практически невозможно, тем самым, зависимость БДФ от возраста во всем его диапазоне может быть получена только полуэмпирически на основе экспериментальных исследований.

Далее были рассмотрены процессы превращения соединений азота и фосфора во вторичном отстойнике. В ходе проведенных на действующих очистных сооружениях экспериментов было установлено, что в радиальных отстойниках, оборудованных илоскребами, перемещение осадка к центральному приямку влечет его перемешивание и возникновение турбулентного переноса растворенных примесей из зоны осадка в зону осветленной воды. Результатом является существенное (на уровне нескольких ПДК) вторичное загрязнение сточной воды аммонийным азотом и фосфором фосфатов, выделяющимся из активного ила в ходе его биораспада в зоне осадка вторичного отстойника (см. рис. 9 а, б). Для описания полученных данных было предложено уравнение, приведенное в [4-6].

-АНАЭРОБНАЯ.

Рис. 9. Процессы во вторичном отстойнике: а) Носй1>5 м; туплй2 час; б) НосиЗ м; Туш]»4 час.

В заключение рассматриваются возможности практического использования методики расчета и приводятся основные расчетные зависимости. В окончательном виде методика расчета содержит 40 расчетных уравнений, 75 параметров, а также 25 констант, из которых 6 требуют уточнения для привязки к условиям конкретного объекта (константа модифицированной методики расчета Грау (при температуре 20 С); и максимальная удельная скорость роста бактерий нитрификаторов в аэротенке при отсутствии лимитирования процесса очистки по кислороду; доля биодеградируемых органических веществ в активном иле; кратность разбавления активного ила при его откачке из вторичного отстойника; доля гетеротрофов, способных к нитратному дыханию). Все уравнения методики расчета даются в интегральной форме.

выводы

1. Описание процесса очистки сточных вод в аэротенке может быть задано системой интегральных уравнений с использованием возраста ила в качестве основного управляющего параметра, что представляется более оправданным для сложной системы «биоценоз активного ила - многокомпонентный субстрат», в которой значения кинетических констант не являются постоянными (зависят от режима процесса очистки). На этой основе разработан подход к оптимизации биологической очистки сточных вод по технологиям НД и БДФ в системе аэротенк-отстойник.

2. Выдвинуто и подтверждено экспериментальными исследованиями предположение о равенстве константы скорости самоокисления взвешенных веществ и константы скорости самоокисления биомассы, что позволило получить удобные для практического использования расчетные зависимости. Для городских сточных вод эти константы рекомендуется принимать равными 0,2сут.'.

3. Экспериментально установлена линейная зависимость скорости потребления кислорода на окисление органических веществ от времени очистки в аэротенке-вытеснителе, что позволило получить новое упрощенное описание процесса денитрификации.

4. Экспериментально и теоретически обоснована экстремальная зависимость скорости биологической дефосфотации от возраста активного ила. Показано, что оптимальный диапазон возраста активного ила для технологии биологической дефосфотации составляет бтПсут., что отвечает и оптимальному режиму для процесса нитриденитрификации.

5. В результате проведенных исследований установлено влияние процессов, протекающих во вторичном отстойнике, на качество очищенных сточных вод. Впервые показано, что вторичное загрязнение азотом и фосфором может превосходить допустимые концентрации, задаваемые Российскими нормами на сброс. Так прирост аммонийного азота составляет до 1,1 мг/л, фосфора фосфатов - до 0,16 мг/л Разработаны рекомендации по минимизации отрицательного воздействия процессов во вторичных отстойниках.

6. Эффективность разработанного подхода к оптимизации технологического процесса в системе аэротенк-отстойник на сооружениях биологической очистки городских сточных вод подтверждена практической реализацией с экономическим эффектом от внедрения 2094259,95 руб./год при сроке окупаемости капитальных вложений 1,5 года.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Большаков Н.Ю., Матюненкова Е.В. Очистка от органических веществ, азота и фосфора в системе аэротенк-вторичный отстойникУ/Роль науки и образования на пороге третьего тысячелетия. Тез. докл. IV международной экологической конференции студентов и молодых ученых. Москва, МГГУ.: Смоленск, 2000. - С.59-61

2. Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Вторичное загрязнение сточных вод в системе аэротенк-вторичный отстойникУ/Организация рационального использования поверхностных и подземных вод, экологическое нормирование выбросов на промышленных предприятиях. Тез. докл. Российск. научн.-практ. конф. СПб.: Знание, 2000.-С.11-17.

3. Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Моделирование систем биологической очистки сточных водУ/Проблемы сбросов и выбросов загрязняющих веществ, размещение отходов. Тез. докл. X Российск. научн.-практ. конф. СПб.: Знание, 2001.-С. 24-28.

4. Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Биологическая очистка городских сточных вод: математическая модель.//ж. Экология и промышленность России. -ноябрь 2001.-С. 13-16.

5. Большаков Н.Ю. Оценка эффективности системы аэротенк-вторичный отстойник методом математического моделирования // ж. Вестник молодых ученых 7'2001. Серия: Технические науки 2*2001. СПб.: Изд-во СПбГТУ. -С.58-67.

6. Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Модель биологической очистки городских сточных вод в системе аэротенк-вторичный отстойник.// ж. Вода и экология: проблемы и решения. - 2001. - № 4 - С. 27-34.

7. Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Удаление фосфора в системе аэротенк-вторичный отстойник.// Организация системы управления охраной окружающей среды. Тез. докл. XII межотрасл. научн.-практ. международной конф. СПб.: Знание, 2002. - С. 15-20.

8. Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Фетюлина Н.А. Исследование влияния возраста активного ила на эффективность биологической дефосфотации в систем-е аэротенк-вторичный отстойник.// ж. Вода и экология: проблемы и решения. - 2002. - №2- С. 29-38.

9. Крючихин Е.М., Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Биоочистка сточных вод от азота и фосфораУ/ ж. Экология и промышленность России. - июль 2002. -С. 9-12.

10. Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Реализация биотехнологий глубокой очистки от азота и фосфора при реконструкции городских очистных сооружений.// Организация системы управления природными ресурсами и повышение эффективности экологической безопасности. Тез. докл. XIV международной межотраслевой конференции. СПб.: 2004. - С. 266-270.

12.04.05г. Зак. 43-65 РТП ИК «Синтез» Московский пр., 26

2Ó:DO

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Большаков, Николай Юрьевич

л Введение.

1. Аналитический обзор.

1.1. Принципы биологической очистки сточных вод.

1.1.1. Биологическая очистка от органических веществ.

1.1.2. Биологическая очистка от азота.

1.1.2.1. Очистка от органического азота.

1.1.2.2. Очистка от аммонийного азота. 1.1.2.3. Очистка от нитритов и нитратов.

1.1.3. Биологическая очистка от фосфора.

1.3. Биотехнологии очистки городских сточных вод.

1.4. Известные методики расчетов.

1.4.1. Методики расчета роста чистых культур.

1.4.2. Методики расчета роста активного ила.

1.4.3. Методика расчета Байотрит.

1.4.4. Методика расчета ASM.

1.4.5. Расчет сооружений глубокой биологической очистки методом компьютерной имитации.

1.4.6. Расчет гидродинамического режима в аэротенке.

1.4.7. Управление возрастом ила в аэротенке.

W 1.5. Выводы и постановка задач исследований.

2. Разработка методики проектирования биологической очистки городских сточных вод в системе аэротенк-вторичный отстойник.

2.1. Список обозначений.

2.1.1. Константы методики.

2.1.2. Параметры методики.

2.2. Расчет прироста и возраста активного ила.

2.3. Зависимость скорости эндогенного дыхания от возраста активного ила.

2.4. Очистка по БПК в аэротенке.

2.5. Расчет потребления кислорода в аэротенке.

2.6. Нитрификация.

2.7. Денитрификация.

2.8. Биологическая дефосфотация.

2.9. Процессы во вторичном отстойнике.

3. Экспериментальные исследования.

3.1. Методики анализов.

3.2. Исследования на лабораторной установке.

3.2.1. Определение характера зависимости скорости потребления кислорода на окисление растворенных органических веществ от времени очистки в аэротенке.

3.2.2. Определение константы скорости самоокисления биодеградируемых взвешенных веществ. ф 3.2.3. Очистка от фосфора.

3.2.3.1. Концепция эксперимента.

3.2.3.2. Определение критической концентрации ацетата и удельного потребления кислорода на его окисление.

3.2.3.3. Определение количества ацетата, образующегося в анаэробных условиях.

3.3. Исследования на очистных сооружениях.

3.3.1. Определение фактической зависимости AC' =f( гуил).

4. Обобщение экспериментальных и теоретических исследований.

4.1. Кинетика потребления кислорода на окисление растворенных органических веществ в аэротенке-вытеснителе.

4.2. Расчет денитрификации.

4.2.1. Расчет периода очистки в зоне денитрификации без аэрации.

4.2.2. Расчет периода очистки в зоне денитрификации с аэрацией.

4.3. Расчет биологической дефосфотации.

4.4. Расчет процессов во вторичном отстойнике.

4.5. Алгоритм методики расчетов и ее практическое применение. ф Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оптимизация технологического процесса в системе аэротенк-отстойник для минимизации сброса органических веществ и биогенных элементов"

щ Применяемые в настоящее время системы и принципы очистки сточных вод весьма разнообразны и среди них едва ли не самое значительное место отведено биологическим методам [4, 20]. Для очистки городских сточных вод применяется биологическая очистка в системе аэротенк-вторичный отстойник.

С экологической точки зрения, городские сточные воды - один из основных источников загрязнения водных экосистем [8, 35]. Они содержат органические вещества и массу биогенных элементов (азот и фосфор), при попадании которых в водные экосистемы происходит интенсивное * антропогенное эвтрофирование [44]. В результате эвтрофирования в водоемах происходит нарушение процессов саморегуляции в биоценозах, в них начинают доминировать виды наиболее приспособленные к изменившимся условиям (хлорококковые водоросли и цианобактерии), вызывая цветение воды. В период цветения в водоеме повышается рН, падает содержание растворенного кислорода, обнаруживаются различные яды, продуцируемые цианобактериями, возникают заморные явления у рыб, ухудшается качество питьевой воды. Сброс биогенных элементов с хозяйственно-бытовыми водами является основным источником попадания ^ биогенных элементов в водоемы и составляет в расчете на одного жителя в сутки: азота аммонийного - 7800-^-8000 мг, фосфатов - 1500-4 800мг. В бытовых водах находятся также моющие средства, в составе которых содержание полифосфатов может доходить до 30^-50%. Поэтому если до начала 90-х г.г. прошлого столетия достаточно было удалить взвешенные вещества, органические примеси и провести обеззараживание воды [53], то в настоящее время системы биологической очистки сточных вод должны ^ обеспечивать также удаление биогенных элементов. Данное положение было закреплено в постановлении XEJIKOM, в котором Россия и другие страны Балтийского региона взяли на себя обязательства по сокращению сброса соединений азота и фосфора [39, 53].

Принцип нормирования сбросов, принятый в России, подразумевает очень жесткие требования на остаточные концентрации этих примесей в сточных водах — на уровне предельно допустимых концентраций для водоемов [8, 9]. Проблема совершенствования экологического нормирования, включая смягчение требований на сброс, поставлена уже давно, и в ближайшие годы трудно рассчитывать на ее решение. Вместе с тем, правительство РФ планирует существенное увеличение нормативов платы за сбросы, что повысит экономическое стимулирование очистки стоков до требований предельно допустимого сброса.

Для проведения реконструкции и осуществления дальнейшей эксплуатации очистных сооружений в оптимальном режиме глубокой очистки от органических веществ, азота и фосфора необходимо уметь осуществлять технологическое проектирование этих процессов, т.к. в действующих нормах и правилах подобные методики расчета отсутствуют. Решение данной задачи позволит с одной стороны повысить эффективность очистки по указанным выше загрязняющим веществам, а с другой -получить экономический результат в виде сокращения платы за сброс и снижения себестоимости очистки при ведении процесса в оптимальном режиме.

В работе приводится:

1. Математическое описание процессов биологической дефосфотации, денитрификации, нитрификации и аэробной очистки от органических веществ.

2. Результаты исследований и математическое описание процессов превращения соединений азота и фосфора во вторичном отстойнике.

3. Математическое описание прироста активного ила и потребления кислорода в аэротенке.

4. Методика расчета биологической очистки от органических веществ, азота и фосфора в системе аэротенк-вторичный отстойник.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Большаков, Николай Юрьевич

Выводы

1. Описание процесса очистки сточных вод в аэротенке может быть задано системой интегральных уравнений с использованием возраста ила в качестве основного управляющего параметра, что представляется более оправданным для сложной системы «биоценоз активного ила - многокомпонентный субстрат», в которой значения кинетических констант не являются постоянными (зависят от режима процесса очистки). На этой основе разработан подход к оптимизации биологической очистки сточных вод по технологиям НД и БДФ в системе аэротенк— отстойник.

2. Выдвинуто и подтверждено экспериментальными исследованиями предположение о равенстве константы скорости самоокисления взвешенных веществ и константы скорости самоокисления биомассы, что позволило получить удобные для практического использования расчетные зависимости. Для городских сточных вод эти константы рекомендуется принимать равными 0,2сут.~х.

3. Экспериментально установлена линейная зависимость скорости потребления кислорода на окисление органических веществ от времени очистки в аэротенке-вытеснителе, что позволило получить новое упрощенное описание процесса денитрификации.

4. Экспериментально и теоретически обоснована экстремальная зависимость скорости биологической дефосфотации от возраста активного ила. Показано, что оптимальный диапазон возраста активного ила для технологии биологической дефосфотации составляет 6+1 Icy т., что отвечает и оптимальному режиму для процесса нитриденитрификации.

5. В результате проведенных исследований установлено влияние процессов, протекающих во вторичном отстойнике, на качество очищенных сточных вод. Впервые показано, что вторичное загрязнение азотом и фосфором может превосходить допустимые концентрации, задаваемые Российскими нормами на сброс. Так прирост аммонийного азота составляет до 1,1 мг/л, фосфора фосфатов - до 0,16 мг/л. Разработаны рекомендации по минимизации отрицательного воздействия процессов во вторичных отстойниках.

6. Эффективность разработанного подхода к оптимизации технологического процесса в системе аэротенк-отстойник на сооружениях биологической очистки городских сточных вод подтверждена практической реализацией с экономическим эффектом от внедрения 2 094 259,95 руб./год при сроке окупаемости капитальных вложений 1,5 года.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Большаков, Николай Юрьевич, Санкт-Петербург

1. Абросов Н.С., Елагин Б.А. Временная неоднородность и видовое разнообразие экосистем//Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем: Сб. - JL, 1982. - с.143-163.

2. Абросов Н.С. К теории сосуществования и коэволюции видов в искусственных экосистемах//Биоценоз в природных и промышленных условиях. Пущино, 1987. - с. 11-19.

3. Алексеев М.И., Мишуков Б.Г., Медведев Г.П., Протасовский Е.М. Разработка рекомендаций по очистке сточных вод от азота и фосфора, отчет о НИР, Санкт-Петербург, 1994. с. 18-19.

4. Базякина Н.А. Очистка концентрированных промышленных сточных вод, М.: Госстройиздат, 1958.-е. 36-40.

5. Бенедек П. Изменение основных положений по проектированию сооружений биологической очистки сточных вод с активным илом, 1971, т.51, перевод ВЦП №ц24711,М., 1974.-е. 108-115.

6. Берне Ф., Кордонье Ж. Водоочистка. Очистка сточных вод нефтепереработки. Подготовка водных систем охлаждения / Пер. с франц.; Под ред. Хабаровой Е.И. и Роздина И.А. М.: Химия, 1997. - 288 с.

7. Бертокс П., Радд Д. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений. М.: Мир, 1980. - 604 с.

8. Биологическое удаление азота и фосфора из сточных вод С.Петербурга: Материалы международ, конф. «Экватек-98». М., 1998. - с. 25.

9. Большаков Н.Ю. Оценка эффективности системы аэротенк-вторичный отстойник методом математического моделирования // Вестник молодых ученых 7'2001. Серия: Технические науки 2'2001. СПб.: Изд-во СПбГТУ. -с.58-67.

10. Бондарев А.А. Биологическая очистка промышленных сточных вод от соединений азота; автореферат д.т.н., М., ВНИИ ВОДГЕО, 1990. 16 с.

11. Бондарев А.А. Регулирование прироста активного ила в сооружениях биологической очистки//Сооружения для очистки сточных вод и обработки осадка. М., 1987. - с.50-54 - (Тр. ВНИИВОДГЕО).

12. Брагинский JI.H. Евилевич М.А. Моделирование аэрационных сооружений для очистки сточных вод, JL: Химия, 1980. 159 с.

13. Вавилин В.А. Время оборота биомассы и деструкция органического вещества в системах биологической очистки. М.: Наука, 1986. — с. 58.

14. Вавилин В.А. Нелинейные модели процессов биологической очистки. — М.: Наука, 1983.-с. 21-35.

15. Вавилин В.А., Васильев В.Б. Математическое моделирование процессов биологической очистки сточных вод активным илом. М.: Наука, 1979.-119 с.

16. Вавилин В. А., В.Б.Васильев, Рытов. С.В Моделирование деструкции органического вещества сообществом микроорганизмов. — Наука, 1993, -208 с.

17. Вавилин В.А., В.Б. Васильев Расчет системы аэротенк-отстойник // Водные ресурсы. 1976. №2. с. 175+183.

18. Вавилин В.А., Васильев В.Б. Сравнительная оценка математических моделей, применяемых для расчетов аэротенков. Водные ресурсы, 1981, №4. - с. 3-5.

19. Васильев Б.В., Мишу ков Б.Г., Иваненко И.И., Соловьева Е.А. Технологии биологического удаления азота и фосфора на станциях аэрации. Водоснабжение и санитарная техника, 2001, №5. - с. 22+25.

20. Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды, М.: Высшая школа, 1978. - с. 15.

21. Гюнтер Л.И., Гребеневич Е.В., Стерина P.M. Современные методы удаления соединений азота из городских сточных вод, обзор по проблемам больших городов, ГОСИНТИ, 1977. 41 с.

22. Гюнтер JI.И., Запрудский Б.С. К выбору математической модели процесса биохимической очистки сточных вод. Микробиологическая промышленность, 1971, №5.-с. 15-16.

23. Данилович Д.А., Дайнеко Ф.А., Мухин В.А. и др. Удаление биогенных элементов. Водоснабжение и санитарная техника, 1998, №9. - с. 12.

24. Джеймс А. Математические модели контроля загрязнения воды. — М.:Мир, 1981.-471с.

25. Евилевич М.А., Брагинский JI.H. Оптимизация биохимической очистки сточных вод. — JL: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1979. 160с.

26. Жмур Н.С. Интенсификация процессов удаления соединений азота и фосфора из сточных вод. М.: АКВАРОС, 2001. - 94 с.

27. Заварзин Г.А. Литотрофные микроорганизмы М.: Наука, 1969. - с. 32.

28. Загорский В.А., Данилович Д.А., Дайнеко Ф.А. и др. Реконструкция аэротенков Люберецкой станции аэрации с внедрением технологии нитри-денитрификации. Водоснабжение и санитарная техника, 1999, №11. -C.28-S-31.

29. Загорский В.А., Данилович Д.А., Козлов М.Н. и др. Опыт промышленного внедрения технологий биологического удаления азота и фосфора. Водоснабжение и санитарная техника, 2001, №12. - с. 21-7-27.

30. ЗалетоваНА. Исследование биолого-химического метода удаления соединений фосфора из городских сточных вод / автореф. дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н., М., изд-во АКХ им. К.Д. Памфилова, 1979, 24 с.

31. ЗалетоваН.А. Роль и влияние анаэробных условий в технологии биологического удаления фосфора. Вода и экология: проблемы и решения, 2000, №3.-с. 49-55.

32. Иваненко И.И. Режим поступления и очистка городских сточных вод от азота и фосфора / диссертация на соиск. к.т.н., Л., ЛИСИ, 1999. 170 с.

33. Иерусалимский Н.Д. Основы физиологии микробов, М., Изд-во АН СССР, 1963.- 153 с.

34. Кармазинов Ф.В. и др. Отведение и очистка сточных вод Санкт-Петербурга. СПб, Стройиздат СПб, 1999. 374 с.

35. Келети Т. Основы ферментативной кинетики, -М., Мир, 1990 — с.75-78.

36. Конончук P.M. Исследование биохимической очистки сточных вод на базе флокуляционной модели / автореф. дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н., Казань, изд-во КГЭИ, 2000, 19 с.

37. Коровин Л.К., Кузнецов С.А. Удельное потребление фосфора — параметр «возраста» активного ила — Бумажная промышленность, 1984, №10. с. 26-28.

38. Крючихин Е.М., Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Биоочистка сточных вод от азота и фосфора.//Экология и промышленность России. июль 2002. -с. 9-12.

39. Крючихин Е.М., Николаев А.Н. Биотехнологии очистки городских сточных вод от азота и фосфора.// Экология и промышленность России. -сентябрь 2004. с. 16-17.

40. Курнилович О.Б., Колесниченко О.А. Управление системой «аэротенк-вторичный отстойник». Водоснабжение и санитарная техника, 1995, №12. -с. 28+29.

41. Ломова М.А. Пути повышения эффективности биологической очистки сточных вод. М.: ВНИПИЭИлеспром, 1981, - с. 1+48.

42. Максимов В.Ф., Вольф И.В., Винокурова Т.А. и др. Очистка и рекуперация промышленных выбросов: Учебник для вузов. М.: «Лесн. пром-ть», 1989.-416 с.

43. Мартынова М.В. Донные отложения как источник поступления азота и фосфора в водную массу. Водные ресурсы, 1981, №1, с. 164-182.

44. Материалы международного симпозиума по очистке сточных вод от азота и фосфора (Россия, Финляндия, ФРГ, Франция), СПб, 13-14 февраля 1992г.-158 с.

45. Мешенгиссер Ю.М., Вербицкий Г.П., Курнилович О.Б. Удаление аммонийного азота при использовании мелкопузырчатых полиэтиленовых аэраторов. Водоснабжение и санитарная техника, 2000, №12. - с. 30+31.

46. Мешенгиссер Ю.М., Галич Р.А., Щетинин А.И., Марченко Ю.Г. // Особенности расчета системы аэрации «Экополимер» // Экология, технология, экономика водоснабжения и канализации: Сб. докл. Харьков: «Глобус», 1997.-27 с.

47. Мешенгиссер Ю.М., Щетинин А.И. Методика расчета аэрационных систем. Водоснабжение и санитарная техника, 1998, №12. - с. 19+21.

48. Мишуков Б.Г. Исследование специфических особенностей и инженерное решение процесса биологической очистки высококонцентрированных сточных вод в аэрационных сооружениях / диссертация на соиск. д.т.н., JL, ЛИСИ, 1978. 165 с.

49. Мишуков Б.Г. Перспективные схемы биологической очистки сточных вод от азота и фосфора. Вода и экология: проблемы и решения, 1999, №1. — с. 10-13.

50. Мишуков Б.Г. Расчет сооружений биологической очистки городских сточных вод. СПб.: Инж.-строит. инст., 1993. - 28 с.

51. Мишуков Б.Г. Схемы биологической очистки сточных вод от азота и фосфора, МУ, СПб, 1995. 34 с.

52. Мишуков Б.Г., Васильев Б.В., Иваненко И.И. Очистка сточных вод от азота и фосфора на опытной производственной установке. Вода и экология: проблемы и решения, 2000, №1. - с. 25-27.

53. Мишуков Б.Г., Иваненко И.И., Соловьева Е.А. Производственная проверка технологии биологического удаления азота и фосфора на Северной станции аэрации Санкт-Петербурга. Вода и экология: проблемы и решения,2000,№2.-с. 31-34.

54. Мишуков Б.Г., Соловьева Е.А. Результаты работы вторичных радиальных отстойников канализационных очистных сооружений и их математическая интерпретация. Вода и экология: проблемы и решения,2001, №2.-с. 10-13.

55. Мочалов И.П., Родзиллер И.Д., Жук Е.Г. Очистка и обеззараживание сточных вод малых населенных мест: В условиях Крайнего Севера. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-е, 1991. - 160 с.

56. Мухин В.А. Очистка городских сточных вод от азота и фосфора. — Водоснабжение и санитарная техника, 1997, №2. — с. 23-25.

57. Наумов А.В., Николаев А.Н. Основы биологической очистки промстоков ЦБП: Учебное пособие. Л.: ЛТА, 1984, - 79 с.

58. Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Моделирование систем биологической очистки сточных вод.//Проблемы сбросов и выбросов загрязняющих веществ, размещение отходов. Тез. докл. X Российск. научн.-практ. конф. СПб.: Знание, 2001. с. 24-28.

59. Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Биологическая очистка городских сточных вод: математическая модель.//Экология и промышленность России, -ноябрь2001. с. 13-16.

60. Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Модель биологической очистки городских сточных вод в системе аэротенк-вторичный отстойник.// Вода и экология: проблемы и решения. 2001. - №4. - с. 27-34.

61. Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Удаление фосфора в системе аэротенк-вторичный отстойник.// Организация системы управления охраной окружающей среды. Тез. докл. XII межотрасл. научн.-практ. международной конф. СПб.: Знание, 2002. с. 15-20.

62. Николаев А.Н., Большаков Н.Ю. Фетюлина Н.А. Исследование влияния возраста активного ила на эффективность биологической дефосфотации в систем-е аэротенк-вторичный отстойник.//Вода и экология: проблемы и решения. 2002. - №2 - с. 29-38.

63. Николаев А.Н., Чернобережский Ю.М. Теоретические основы охраны окружающей среды: Учеб. пособие. СПб.: СПбТИ ЦБП, 1992. - 86 с.

64. Одум Ю. Основы экологии / пер. с англ. М.: Мир, 1975. - 740 с.

65. Паль JI.JL, Кару Я.Я., Мельдер Х.А., Репин Б.Н. Справочник по очистке природных и сточных вод. М.: Высш. шк., 1994. - 336 с.

66. Паников Н.С. Меристический анализ природных микробных сообществ и его приложение в биотехнологии//Биоценоз в природе и промышленных условиях. Пущино, 1987. - с. 11-19.

67. Перт С.Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток / Пер. с англ. М.: Мир, 1978. - 246 с.

68. Печуркин Н.С. Применение методов непрерывного культивирования для изучения влияния факторов среды на развитие популяций/ЛТроблемы экологического мониторинга экосистем: Сб. JL, 1982.- с. 116-122.

69. Работникова И.Л. Лимитирование ингибирования роста микроорганизмов минеральными компонентами среды при синтезе вторичных продуктов//Рост микроорганизмов. Пущино, 1984. с. 3-16.

70. Роговская Ц.И. Биохимические методы очистки промышленных сточных вод. — М., Стройиздат, 1967. 87 с.

71. Ротмистров М.Н., Гвоздяк П.И., Ставская С.С. Микробиология очистки вод, Киев, Наукова думка, 1978. 45 с.

72. Рубан Е.Л. Физиология и биохимия нитрифицирующих бактерий, М., Наука, 1975. с. 22.

73. Сагадеева Л.В. Глубокая очистка сточных вод от биогенных элементов/ автореф. дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н., М., изд-во МИСИ, 1973, — 17 с.

74. Смешанные проточные культуры микроорганизмов. Новосибирск: Наука, 1981.-200 с.

75. Смирнов В.Б., Гецина Г.И. Интенсификация работы аэротенков на станции биологической очистки. Водоснабжение и санитарная техника, 1995, №12.-с. 10-12.

76. Смирнов Ю.М., Холомянский И.Я., Бражник И.С., Юишкина Т.И. Снижение выноса ила из вторичных отстойников с илососами. — Водоснабжение и санитарная техника, 2001, №12. с. 13-14.

77. СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения/Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 72 с.

78. Строганов С.Н., Корольков К.Н. Биологическая очистка сточных вод. -М., Госстройиздат, 1934. — с. 56.

79. Уобб Д. Ингибиторы ферментов и метаболизма, М., Мир, 1969. 257 с.

80. Форстер К.Ф., Вейз Д.А.Дж. Экологическая биотехнология: Пер. с англ. Л.: Химия, 1990. - Пер. изд.: Великобритания, 1987. - 384 с.

81. Чернобережский Ю.М., Николаев А.Н., Вольф И.В. Основы микробиологии и химии воды: Учебное пособие. JI. JITA, 1988. - 83 с.

82. Чернышев В.Н., Куликов Н.И., Ракульцев А.А. Очистка сточных вод от фосфора. Водоснабжение и санитарная техника, 2001, №1. - с. 15-17.

83. Шарифуллин В.Н., Зиятдинов Н.Н., Конончук P.M. Моделирование систем аэробной биоочистки сточных вод. М., 1998. - 7 е.: ил. — (Хим.-фармац. пр-во: Обзор информ. / НИИ экономики мед. пром-ти; Вып. 4).

84. Шеломков А.С., Захватаева Н.В. Технология одностадийного процесса нитриденитрификации. Водоснабжение и санитарная техника, 1966, №8. — с. 9-10.

85. Шеломков А.С., Эль Ю.Ф. Расчет сооружений глубокой биологической очистки методом компьютерной имитации. Водоснабжение и санитарная техника, 1999, №7.-с. 11+13.

86. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1972. - 132 с.

87. Щербина В.М. Влияние биологических элементов на скорость потребления кислорода при биологической очистке сточных вод, межвуз. темат. сб. трудов, ЛИСИ, 1983. с. 32-33.

88. Щетинин А.И. Особенности реконструкции городских очистных сооружений канализации в настоящий период Вода и экология: проблемы и решения, 2002, №2. - с. 16.

89. Щетинин А.И., Реготун А.А. Определение возможного качества биологической очистки сточных вод активным илом при помощи программы «ЭкоСим». Водоснабжение и санитарная техника, 2000, №7. - с. 18+19.

90. Щетинин А.И., Реготун А.А. Определение возможного качества биологической очистки сточных вод активным илом при помощи программы «ЭкоСим». Водоснабжение и санитарная техника, 2000, №12, часть 2 — с. 15

91. Экология и бизнес: Сб. рекомендаций Хельсинской комиссии. — С.Петербург, 1998. 224 с.

92. Эпов А.Н., Николаев В.Н. Интенсификация глубокой очистки сточных вод в аэротенках путем оптимизации возраста ила: Обзорная информация. — М.: Институт экономики ЖКХ АКХ им. К.Д. Памфилова, 1989. 87 с.

93. Яковлев С. В. Методы контроля на строительных сооружениях очистки сточных вод. — М.: Стройиздат., 1979 238 с.

94. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Жуков А.И., Колобанов С.К. Канализация. М.: Стройиздат, 1975. - 632 с.

95. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М. и др. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1985. - 335 с.

96. Яковлев С.В., Карюхина Т.А. Биохимические процессы в очистке сточных вод. М.: Стройиздат, 1980. - 200 с.

97. Яковлев С.В., Карюхина Т.А. и др. Очистка сточных вод предприятий химико-фармацевтической промышленности. М.: Стройиздат, 1985. - 152с.

98. Яковлев С.В., Карюхина Т.А., Чурбанова И.Н. Возникновение и развитие метода биологической очистки сточных вод, М., Московский рабочий, 1977. с. 4.

99. Яковлев С.В., Скирдов И.В., Швецов В.Н., Бондарев А.А., Андрианов Ю.Н. Биологическая очистка производственных сточных вод: процессы, аппараты и сооружения. М.: Стройиздат, 1985. — 208 с.

100. Яковлев С.В., Швецов В.Н., Скирдов И.В., Бондарев А.А. Технологический расчет современных сооружений биологической очистки сточных вод. — Водоснабжение и санитарная техника, 1994, №2. с. 9-10.

101. Bebin J. L'epuration biologique de l'eau // Recherche, 1998, Vol. 19, №195. P.22-28.

102. Brdanovic D. Modeling Biological Phosphorus Removal in Activated Sludge Systems. Printed in Netherlander by A.A. Balkema, Rotterdam 1998, P.251.

103. Carlsson H., Aspegren H., Hilter A. Interactions between wasterwater quality and phosphorus release in the anaerobic reactor of the EBPR process // J. Water research. Vol. 30, №6, 1996, P.1517-1527.

104. Comean I., Hall K.I., Hancock R., Oldham W. Biological model for snhanced biological phosphorus removal // J. Water research, №20, 1986, P. 1511.

105. Clayton J.A., Ekama G.A., Wentzel M.C. and Marais G.v.R. (1991). Denetrification kinetics in biological nitrogen and phosphorus removal activated sludge systems treating municipal wastewaters // J. Water Science and Technology., 23 (4-6), P.1025-1035.

106. Cech J.S., Chudoba J. and Grau P. (1985) Determination of kinetic constants of activated sludge microorganism. J. Water Science and Technology.! 7, P.259-272.

107. Dold P.L., Ekama G.A., Marais G.v.R. A general model for the activated sludge process // J. Prog. Water Technology, 12(6), 1980, P.47-77.

108. Dold P.L., Wentzel M.C., Billing A.E., Ekama G.A. and Marais G.v.R. (1991). Activated sludge simulation programs. Pub. by Water Research Commission, P О Box 824, Pretoria, 0001, South Africa. P. 35.

109. Dupont R., Henze M. Mathematical modeling of nitrogen and phosphorus remowl // Seminar on nutrients removal from municipal waste-water 4-6 September 1989, Helsinki commission. P. 71.

110. Ekama G.A., Marais G.v.R., Siebritz LP. Biological excess phosphorus removal in Theory, design and operation of nutrient removal activated sludge processes. J. Water research commission, Pretopia, South Africa, 1984, P. 1-32.

111. Ekama G.A., Dold P.L. and Marais G.v.R. Procedures for determining influent COD fractions and the maximum specific growth rate of heterotrophs in activated sludge systems // J. Water Science and Technology. 1986. Vol.18. P.91-114.

112. Ekama G.A., Marais G.v.R. The dynamic behavior of the activated sludge process // Research Report no. W27, University of Cape Town, Dept. of Civil Eng., V.3.-P. 45-52.

113. Farchill D., Goldstein M., Kanarek A., Aharoni A. Biological excess nutrient removal in single-sludge plants // J. Water Science and Technology, V.27, 1993, P. 63-70.

114. Gaudy A.F., Ramanathan M., Rao B.S. Kinetic behavior of heterogeneous population in completely mixed reactors. Biotech. Bioeng., 1967, 9, №3. - P. 24.

115. Goodman B.L., England A.F., A unified model of the activated sludge process // J. WPCF. Vol.46. 1974. №2. P.312-332.

116. Grau P., Dohanyos N., Chudoba J. Kinetics of multicomponent substrate removal by activated sludge // Ibid. 1975. Vol.9. P.637-642.

117. Grutsch J.F. Improve oold-weater wastewater treatment // Hydrocarbon Processing October. 1985. - P.47-50.,

118. Gujer W., Henze M. Activated sludge modeling and simulation // J. Water Science and Technology, V23, Kyoto. P. 1011-1023, 1991.

119. Gujer W., Henze M., Mino Т., Van Loosdrecht Activated Sludge Model No.3 // J. Water Science and Technology. 1999. №39(1). P. 48-52.

120. Gujer W., Larsen T. A. The implementation of biokinetics and conservation principles in ASIM // J. Water Science and Technology, sum. 1995. P. 51-59.

121. Henze M., Grady C.P.L. (Jr), Gujer W., Marais G.v.R. and Matsuo T. Activated Sludge Model No.l // IAWPRC Scientific and Technical Report No. 1, London. 1987, UK: IAWPRC. P. 89-93.

122. Henze M., Gujer W., Mino Т., Matsuo Т., Wentzel M.C., Marais G.v.R., Van Loosdrecht Activated Sludge Model No.2d. ASM2d. // J. Water Science and Technology 39(1), 1999, - P.165-182.

123. Herbert D. A theoretical analysis of continuous culture systems. In: Symposium of continuous cultivation of microorganism, 1960, Sc I, Monograph № 12. London, 1961.-P. 62.

124. Haldane J.B.S. Enzymes. Longmans, 1960. -P. 114.

125. Holzer D. Computer-based instruments for the upgrading of activated sludge plants // Seminar on nutrients remowl from municipal waste water 4-6 September 1989, Helsinki commission. P. 47.

126. IAWPRC Task Group (1991). Task Group on "Matematical modeling of wastewater treatment", meeting heid in Copenhagen, August 1991. P. 58.

127. Jepson U. Modeling Aspects of Wastewater Treatment Processes. Printed in Sweden by Reprocentralen, Lund University, Lund 1996. - P.428.

128. Lotter L.H. and Dubery I.A. (1989). Metabolic regulation of (3-hydroxybutyrate dehydrogenase in Acinetobacter calcoaceticus var. Iwoffi. Water SA, 15(2).-P. 65-70.

129. Mines R.O., Sherrard I.H. Evaluating and utilizing biokinetic constants in activated sludge//Water, Air and Soil Pollution, 1986. - V.27. - P.223-328.

130. Mc Carty E.L. Thermodynamics of biological synthesis and growth -Proceeding of the Second Intern, conf. on water pollution research, 1964, Vol.2, Aug.-P. 169-199.

131. Mc Carty P.L., Brodersen L.F. Theory of extended activated sludge process // J. Water Polluted control Fed., 34, 1962. P.1095-1103.

132. Mc Kinney R.E. Mathematics of complete mixing activated sludge. // Journ. san. engen. division, 1962, Vol.88, №SA3. - P.87-113.

133. Monod J. Rechercher sur la croissance des cultures bacterienner. Paris: Herman et Cie, 1942. P. 28-33.

134. Murphy M. and Lotter L.H. (1986). The effect of acetate on polyphosphate formation and degradation in activated sludge with particular reference to Acinetobacter calcoaceticus: A microscopic study. Water SA, 12(2). P. 63-66.

135. Orhon D., Ubayo E. Assessment of nitrification-denitrification potential of Istanbul domestic wasterwater // J. Water Science and Technology, V.30, №6, 1990.-P. 77-79.

136. Payne W.J. Energy yields and growth of heterotrophs. // Annual review of microbial, 1970, Vol. 24, №1, P. 17-52.

137. Qasim S.R. Wastewater Treatment Plants. Planning, Design, and Operation. Lancaster - Basel, Technomic Publish Co., Inc. 1999. - P. 1107.

138. Rantanen P. Biological phosphorus removal study at the Suomenoja research station, Vatten 50, Lund 1994. P. 87-88.

139. Rieger L., Koch G., Kuhni M., Gujer W., Siegrist H. The Eawag Bio-P Module for Activated Sludge Model No.3 // J. Water Res., 35(18), 2001. P.3887-3903.

140. Schlegel S. Operation resulte of a waste-water treatment plant wits biological N and P Elimination // матер, симпозиума «Удаление азота и фосфора из сточных вод», С.-Петербург, 1992. Р. 17-18.

141. Schohnberger R. Optimirungsmodlichreiten bei der biologischen phosphorulimination, CWF 130, Iahrgang 1989, №2. P .49-56.

142. Sherrard I.H. Activated sludge wastewater treatment-stoichiometric relationships//Journal Chem. Tech. Biotechnol., 1980. - V.30. - P. 447.

143. Sherrard I.H. Stoichiometric modeling of the activated sludge process//Water, Air and Soil Pollution, 1986. - V.27. - P. 223-328.

144. Sherrard J.H., Schroeder E.D. Cell yield and growth rate in activated sludgeJourn. WPCF, 1973, V.45, №9. P. 1889-1897.

145. Sundstorm D.W., Klei H.E. Wastewater treatment. USA: prentice - Hall, Inc., 1979. - P. 65.

146. Sykes R.M. Microbial Product Formation and Variable Yield // IWPCF. -1976. V.48. - P.2046-2054.

147. Terstrier M.L., Bender G.M., Benoit D.J. Buildup, strength and washoff of urban pollutants // J. of the Technical councils of ASCE. Proceeding of the Amer. soc. of civil eng., 1980, V.106, ntc.l. P. 73-78.

148. TocrienD.F., GerberA., LotterL.H., CloetteT.E. Enhanced biological phosphorus removal in activated sludge system, in Marshall K.C. and all. -«Advances in microbial ecology» plenum press, London-New-York, 1990. -P. 173-230.

149. Wentzel M.C., Dold P.L., Ekama G.A., and Marais G.v.R. (1989). Enhanced polyphosphate organism cultures in activated sludge systems Part III: Kinetic model. Water SA, 15(2). - P. 89-102.

150. Wentzel M.C., Dold P.L., Loewenthal R.E., Ekama G.A., and Marais G.v.R. (1989). Enhanced polyphosphate organism cultures in activated sludge systems -Part II: Experimental behaviour. Water SA, 15(2). P. 71-88.

151. Wentzel M.C., Ekama G.A., Dold P.L., Loewenthal R.E. and Marais G.v.R. (1988). Biological excess phosphorus removal in activated sludge systems. Research Report W59, Dept. Civil Eng., Univ. of Cape Town, Rondebosch, 7700, South Africa. P. 23-29.

152. Wentzel M.C., Ekama G.A., Dold P.L. and Marais G.v.R. (1990). Biological excess phosphorus removal Steady state processe design. Water SA, Jan. 1990. -P.59-67.

153. Wentzel M.C., Ekama G.A. and Marais G.v.R. Processes and modeling of nitrification denitrification biological excess phosphorus removal systems a review // J. Water Science and Technology. 1992. Vol.25, №6. - P. 59-82.

154. Wentzel M.C., Loewenthal R.E., Ekama G.A., and Marais G.v.R. (1988). Enhanced polyphosphate organism cultures in activated sludge systems Part I: Enhanced culture development. Water SA, 14(2). - P. 143-146.

155. Wentzel M.C., Lotter L.H., Ekama G.A., Loewenthal R.E. and Marais G.v.R. (1991). Evaluation of biochemical models for biological excess phosphorus removal // J. Water Science and Technology., 23 (4-6). P.567-576.