Технологическое моделирование управляемого процесса аэробной биологической очистки сточных вод

Павлинова, Ирина Игоревна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Технологическое моделирование управляемого процесса аэробной биологической очистки сточных вод
ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Технологическое моделирование управляемого процесса аэробной биологической очистки сточных вод"

На правах рукописи

ПАВЛИНОВА ИРИНА ИГОРЕВНА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМОГО ПРОЦЕССА АЭРОБНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

03.00.23 - биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Щелково -2006

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

Научный консультант:

доктор биологических наук, профессор

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

Денисов Аркадий Алексеевич

Щербина Борис Валентинович Мелентьев Александр Иванович Аграноник Роберт Яковлевич

Ведущая организация: ФГУП Российский научно-исследова-

тельский и проектный институт агропромышленного комплекса

Защита состоится 19 мая 2006г в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.069.01 во Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте биологической промышленности по адресу: 141142, Московская область, Щелковский район, и/о Кашинцево ВНИТИБП.

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

Автореферат разослан 18 апреля 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета, ¡кандидат биологических наук ^^

Фролов Ю.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

В настоящее время важное значение приобретает проблема комплексного решения экологической защиты природной среды от загрязнения ее отходами промышленных производств и хозяйственно-бытовыми стоками населенных пунктов. Попадание органических и минеральных веществ в водные и почвенные бассейны происходит при сбросе коммунальных и промышленных сточных вод, образующихся при реализации технологических процессов производства и переработки продукции и в процессе жизнедеятельности людей. Отличительная черта сточных вод, поступающих на городские очистные сооружения, состоит в том, что они в значительной степени загрязнены жидкими отходами различного содержания и химического состава.

Существенный вклад в развитие технологии аэробной биологической очистки сточных вод внесли: С.И. Строганов, М.Н. Брагинский, М.И.Лапшин, И.С. Постников, C.B. Яковлев, Ю.В. Воронов, И.В. Скирдов, В.Н. Швецов В.Н., М.А. Евилевич, Б.Н. Репин, Р.Ш. Непаридзе, С.М. Шифрин, Е.В. Венецианов, Д.Г. Звягинцев, Ю.А. Феофанов, Т.А. Карюхина, И.Н.Чурбанова, A.A. Денисов и другие, а также зарубежные ученые P.N.J. Chipperfieid, К.Н. Schuize, P.N. Rency, J.E. Garman и др.

Сточные воды городских промышленных и коммунальных служб содержат широкий спектр органических углерод-, азот- и фосфорсодержащих загрязнений, находящихся в диспергированном, коллоидном и растворенном состояниях. В связи с этим возникает необходимость строительства сложных многофункциональных очистных сооружений, включающих в свой состав технологическое оборудование различного назначения и принципа действия.

Отсюда неизбежно возникает задача проведения комплекса научно-исследовательских и испытательных работ, позволяющих определить функциональные зависимости между отдельными взаимосвязанными

элементами очистных сооружений и найти оптимальные конструктивно-технологические решения при их проектировании, строительстве, регулировании и управлении.

С этой целью проводятся теоретические исследования балансовых соотношений между веществами, участвующими в процессах очистки и разрабатываются математические модели реализуемых технологических процессов.

Однако теоретические зависимости требуют их уточнения и конкретизации, поэтому необходимо предварительное установление опытным путем эмпирических коэффициентов, устанавливающих реальные связи между параметрами и характеристиками процессов. Полученные таким образом физико-математические модели технологических процессов могут служить научно-технической базой, на основе которой разрабатываются реальные функциональные связи между параметрами элементной базы очистных сооружений.

Экспериментальные исследовательские работы позволяют' уточнить взаимосвязи между параметрами системы и вывести аппроксимирующие зависимости, отражающими реальные экспериментально-расчетные модели технологических процессов.

Установление корреляционных связей между физико-математическими и экспериментально-расчетными моделями процессов обеспечивает высокую степень достоверности и надежности информации, используемой при проектировании, строительстве, наладке и эксплуатации очистных сооружений.

технологических схем очистки и оптимизация составов биоценозов активного ила являются основными путями достижения высоких показателей очистки и снижения избыточных биомасс активного ила. Целенаправленное регулирование жизнедеятельности микробных популяций способствует снижению содержания патогенной микрофлоры в сточных водах до установленных санитарно-показательных норм и получению максимальной эффективности биохимических процессов окисления микроорганизмами органических загрязнений.

Цель и задачи исследований

Целью настоящей работы являлась разработка расчетно-экспериментальных моделей технологических процессов управления комплексной аэробной биологической очисткой сточных вод

При выполнении работы были поставлены следующие задачи:

- экспериментальные исследования гидродинамических процессов течения жидких сред в аэрационных сооружениях различных типов и изучение механизмов поддержания во взвешенном состоянии твердых частиц-носителей различных видов;

- исследование процессов массопередачи кислорода в аэрационных бассейнах и влияния на них различных факторов конструктивно-технологического характера;

- исследование гидродинамики потоков и массопередачи кислорода в многофазном реакторе с псевдоожиженным слоем;

- изучение гидродинамики псевдоожижения в биореакторах различных геометрических форм и конфигураций, сравнение их характеристик и выдача рекомендаций по выбору биореакторов в системах биологической очистки;

- экспериментальные исследования процессов функционирования аэротенков при различных нагрузках по органическим загрязнениям исходной сточной воды;

- изучение структуры и особенностей функционирования сложных биоценозов активного ила, идентификация доминирующих форм

микроорганизмов в аэрационных сооружениях на разных трофических уровнях по питанию, научно-обоснованный выбор биологических моделей;

- определение балансов биомассы микроорганизмов, растворенного кислорода и питательного субстрата в аэрационных сооружениях различных типов и разработка расчетно-экспериментальных методов определения их технологических характеристик;

- экспериментальные исследования закономерностей формирования иммобилизованной биологической пленки на твердых поверхностях носителей при различных условиях функционирования биологического комплекса «жидкость-биомасса-носитель-кислород»;

- экспериментальные исследования процессов массообмена между биопленкой, жидкостью и кислородом в системах иммобилизации микроорганизмов на твердых носителях различных типов;

- разработка математических моделей иммобилизованных систем различных технологических схем с корректировкой их с помощью эмпирических коэффициентов, полученных экспериментальным путем;

- разработка на основе анализа гидравлических, массообменных, технологических и микробиологических данных методологии управления и прогнозирования систем комплексной биологической очистки с помощью эмпирико-математических моделей для получения максимальной Эффективности очистки с высокой точностью и надежностью.

Поставленные задачи были в полном объеме и на высоком научно-техническом уровне решены в процесс выполнения работы.

Научная новизна

Созданы математические модели гидродинамических и массообменных процессов в аэрационных бассейнах различных геометрических размеров и |сонфигураций.

Разработаны критерии оценки процессов циркуляции и массопередачи сислорода в аэрационных сооружениях различных типов.

Проведен комплекс экспериментальных исследований по определению

влияния различных факторов (геометрических параметров бассейнов, типов и компоновок аэрационных устройств) на эффективность процессов циркуляции и массопередачи кислорода.

Приведено теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение перспективности использования для очистки сточных вод многофазных усеченно-конических реакторов с псевдоожиженным слоем.

Разработаны практические рекомендации по выбору геометрических параметров и технологических режимов аэрации для реализации высоко эффективных процессов в аэрационных сооружениях различных типов.

Проведен комплекс экспериментальных исследований по определению характеристик систем биологической очистки и получены эмпирические данные для моделирования процессов биологической очистки сточных вод с помощью активного ила.

Получены уравнения балансов микроорганизмов, кислорода и биогенных элементов субстрата в системах биологической очистки различных технологических схем.

Разработаны математические модели процессов функционирования сооружений аэробной биологической очистки различных типов в широком диапазоне нагрузок на биомассу активного ила.

Выданы рекомендации по выбору характеристик и оптимизации технологических режимов сооружений аэробной биологической очистки сточных вод, загрязненных органическими примесями.

Проведен комплекс экспериментальных исследований по определению влияния внутренних и внешних факторов на процессы формирования иммобилизованной биопленки на твердых носителях.

Получены уравнения балансов веществ, участвующих в процессе биохимического окисления органического субстрата микроорганизмами иммобилизованной на носителе биопленки.

Разработаны математические модели процессов, протекающих в системах биологической очистки с иммобилизованной биопленкой микроорганизмов.

Выданы рекомендации по выбору оптимальных технологических режимов систем аэробной биологической очистки сточных вод, реализующих иммобилизацию биомассы на твердых носителях различных видов.

Разработана методология прогнозирования, моделирования и технологического управления процессами биологической обработки промышленных и коммунальных сточных вод различного происхождения.

Выданы рекомендации по применению способов управления процессами биологической очистки, основанные на использовании различных по природе физических принципах.

Полученные результаты позволяют научно обосновывать оптимальные конструктивно-технологические решения, принимаемые при проектировании новых и реконструкции действующих сооружений биологической очистки.

На защиту выносятся расчетно-экспериментальные модели технологических процессов управления комплексной аэробной биологической очисткой сточных вод, обеспечивающие высокую степень корреляции аналитических зависимостей с данными экспериментальных исследований и надежность применения при проектировании промышленных очистных сооружений.

Практическая ценность

Полученные результаты и выводы базируются на разработанных математических моделях и экспериментальных исследованиях и позволяют с достаточно высокой надежностью рекомендовать оптимальные конструктивно-технологические решения по выбору аэрационных сооружений при создании систем биологической очистки сточных вод различного происхождения. При этом материалы работы обеспечивают возможность определения оптимальных решений с учетом конструктивных характеристик, особенностей конкретных видов и технологических характеристик очистных сооружений.

Выполненная работа может быть использована для решения практических задач проектирования новых и реконструкции действующих очистных сооружений аэробной биологической очистки с учетом особенностей

микробиологических процессов обработки сточных вод различного происхождения.

Полученные результаты и выводы базируются на разработанных математических моделях и экспериментальных исследованиях и позволяют с достаточно высокой надежностью рекомендовать оптимальные конструктивно-технологические решения при создании новых и реконструкции действующих сооружений биологической очистки сточных вод различного происхождения. Разработанные рекомендации подтверждены материалами теоретических и экспериментальных работ, показавших высокую степень сходимости, что обеспечивают возможность их надежного использования в производственных условиях с учетом особенностей конкретных видов и характеристик очистных сооружений.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы доложены на II Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая среда и здоровье», г. Пенза, 2005; V Международной научно-практической конференции «Состояние биосферы и здоровья людей» Пенза, 2005; на III Международной научно-практической конференция «Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов» г. Пенза, 2001; Научно-практической конференции МИКХиС-2002, г. Москва, 2002; III Всероссийская научно-практическая конференция «Экология человека: концепция факторов риска, экологической безопасности и управления рисками» г. Пенза, 2006.

Публикация результатов исследований

По теме диссертации опубликовано 38 научных работ.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 318 страницах машинописного текста: и состоит из введения, обзора литературы, материалов собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, списка литературы и приложений. Работа иллюстрирована 7 таблицами и 136 рисунками, список литературы включает 303 источников, из них 168 отечественных и 135

иностранных авторов. Автор выражает глубокую признательность коллективам лабораторий ВНИТИБП, ВНИИВСГЭ, Московского института коммунального хозяйства и строительства, а также специалистам МГУП «Мосводоканал» за большую помощь в организации экспериментальной части работы и оформлении результатов научных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Обзор литературы . посвященный анализу современного состояния вопроса по теме работы, приведен в главе 1.

В настоящее время методы биологической очистки сточных вод нашли широкое применение в практике охраны природной среды от загрязнений и внедрены в промышленных масштабах на крупных предприятиях и населенных пунктах.

Обзор существующих научных работ показывает, что проблема поиска оптимальных конструктивно-технологических и технико-экономических решений для создания сооружений биологической очистки продолжает оставаться важной и актуальной задачей в настоящее время. Анализ современных исследований в этом направлении показывает, что научно-обоснованное решение этой проблемы может быть найдено только на путях создания математических моделей процессов очистки, разработанных с использованием экспериментальных испытаний физических моделей очистных систем при различных условиях их функционирования.

В главе 2 дана характеристика объектов, материалов и методов исследований, использованных при проведении работы.

В связи с тем, что данная работа носит комплексный характер и рассматривает различные аспекты одной важной проблемы, то объектами Исследований, материалами и методами экспериментальных исследований Являлись различные элементы этого комплекса.

! Исследования проводились в серии аэрационных бассейнов различного Объема от лабораторных до полупромышленных, установленных на сооружениях биологической очистки. При испытаниях использовались

бассейны различных геометрических форм и конфигураций: прямоугольные, цилиндрические, октановой форм и имеющие промежуточные конфигурации. При испытаниях использовались практически все применяемые в настоящее время типы диффузоров, различающихся размерами, образующихся в момент отрыва пузырей воздуха, подаваемого в воду.

Одной из задач работы являлось исследование особенностей биоценозов микроорганизмов активного ила, доминирующих в сооружениях аэробной биологической очистки различных технологических схем. В качестве объектов микробиологических исследований были выбраны две взаимно противоположные по структуре и составу биоценозов сооружения - аэротенки-смесители и аэротенки-вытеснители. Остальные аэрационные сооружения (гетерогенные аэротенки) по указанному выше признаку занимают промежуточное положение и в составе их биоценозов имеют место бактерии тех и других родов.

Идентификация культур бактерий, выделяемых из проб сточных вод и активного ила проводили с использованием Краткого определителя бактерий Берги (под ред. Дж. Хоулта, М., Мир, 1980); «Инструкции по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческих комплексах» М., Колос, 1982.

Анализ проб воды осуществлялся по методикам, описанным в изданиях: Лурье Ю.Ю. «Аналитическая химия промышленных сточных вод», М., Химия, 1984; «Методика проведения технологического контроля работы очистных сооружений городской канализации» под ред. О.Т. Болотина, 1971; «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», Москва, 1974; «Методические рекомендации по определению общего органического углерода в очищенных сточных водах с помощью газовой хроматографии», М., АКХ, 1977.

Глава 3 посвящена исследованиям гидродинамики в технологических емкостях и массопередачи кислорода в аэрационных сооружениях.

Раздел 3.1 посвящен исследованию процессов циркуляции в аэрационных бассейнах для определения влияния параметров аэрационной системы (расход газа, геометрия бассейна, уровень жидкости над диффузорами и их расположение в бассейне) на степень совершенства гидродинамики процессов аэробной обработки сточных вод. В качестве критериев оценки гидродинамики в аэрационном бассейне были выбраны скорость потока жидкости в

глубине бассейна, необходимая для поддержания твердых веществ во взвешенном состоянии, и профиль скоростей, позволяющий рассчитать среднюю скорость потока V в бассейне и поперечный циркуляционный расход <2С.

Установлено, что различие скоростей потока жидкости и их профилей в глубине бассейна имеет место из-за нарушения установившейся циркуляции потока жидкости и образования местных завихрений, которые формируются на поверхности вблизи перегородок, противодействуя подаче и распределению воздуха. Местные завихрения в значительной степени способствуют вовлечению пузырей воздуха в циркуляционную систему, причем пузырьки воздуха, увлекаемые потоком, поднимаются на поверхность, снижая скорость потока жидкости.

Анализ результатов оценки влияния геометрии бассейнов на циркуляцию потоков в них показывает, что бассейны цилиндрической формы более благоприятны для формирования стационарных потоков, чем бассейны других форм.

Исследование влияния геометрических факторов - отношения Н/1 (где Н-высота столба жидкости над диффузором, 1-ширина бассейна) на скорость потока в глубине бассейна Уг показало, что V/ имеет максимальные значения при Н/1 = 1,0, т.е. скорость У( имеет наибольшие значения в случае квадратного секционирования. Для бассейнов с соотношением Н/1 > 1 или Н/1 < 1 величина Уг будет всегда ниже по сравнению с Ус, полученной для случая Н/1 = 1,0.

Изучение влияния размеров сооружения на скорости потоков в бассейне дало возможность рекомендовать для практических целей следующие расчетные формулы для определения скоростей жидкости: - для квадратных бассейнов при Н/1 = 1:

,0.45

- для восьмиугольного бассейна :

- для цилиндрического бассейна:

»7

где: Ь - длина бассейна; <3 — расход воздуха через диффузор.

При испытаниях определялись профили горизонтальных скоростей потоков для различных значений расхода воздуха в бассейнах различных конфигураций при расположении диффузора около перегородки и по длине бассейна. Полученные результаты свидетельствуют о том, что изменения профиля скоростей аналогичны для сооружений с одинаковым геометрическим соотношением Н/1 при любом расходе воздуха через сооружение.

С помощью интегрирования профилей скоростей потоков определялись средние скорости V и расходы потока <3с в бассейне. Для сравнения средние скорости потока V определялись также с использованием метода трассирования.

Результаты испытаний позволили получить зависимость между средней скоростью потока V и временем его циркуляции тс, которая имеет вид:

к-Н

Сравнивая скорости в глубине потока Уг и V в первом приближении можно получить следующую зависимость:

У= 0,5 + 0,6.^7

По результатам испытаний получены также зависимости между скоростью в глубине сооружения и расходом воздуха О, подаваемого в бассейн. Характерным параметром, который определяет скорость потока в сооружении является расход воздуха на единицу длины бассейна в/Ь.

В разделе 3.2 приведены результаты исследований процессов поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии.

Для исключения аккумуляции осадка необходимо иметь значение "У" не ниже минимального, при котором частицы вовлекаются в поток. Переход частиц во взвешенное состояние происходит, когда скорость потока жидкости будет выше скорости падения взвешенных частиц Ус-

По результатам работы предложена следующая зависимость для определения отношения вертикальных скоростей потока и скоростей падения взвешенных частиц:

%-ег

где

уг/

X - коэффициент, равный 0,1-1,0 при величинах отношения /ус, находящихся в диапазоне от 2 до 9.

В результате были получены данные по минимальным расходам воздуха, при которых сферические частицы переходят во взвешенное состояние, и по максимальным расходам воздуха, поддерживающим частицы в циркулирующем потоке. Это позволило определить время пребывания частиц у днища Т1Г зависящее от расхода воздуха. Для прямоугольных бассейнов

V,/

отношение /ус при Отах для большинства частиц находилось в пределах 4-6,

Ь/

тогда как для цилиндрического бассейна отношение /ус было равно 2-4. Это говорит о том, что цилиндрический бассейн более благоприятен для создания условий, при которых твердые частицы находятся во взвешенном состоянии.

Исследования с активным илом вторичного отстойника действующих очистных сооружений производились при его концентрации 5,2 г/л, при этом

отношение скоростей У//Сс составляло от 3 до 7. Видно, что наличие активного ила изменяет физико-химические характеристики воды - скорость Уг незначительно снижается. Среднее по результатам экспериментов различие в скорости при наличии и при отсутствии активного ила составляет примерно 14-16%.

В разделе 3.3 приведены результаты исследований процессов массопередачи кислорода в аэрируемых бассейнах. Коэффициент переноса К1а является функцией подаваемого расхода воздуха в, т.к. увеличение О вызывает увеличение поверхности обмена и, соответственно, интенсифицирует процесс массопередачи кислорода. Коэффициент К1а пропорционален расходу воздуха С, где значения а, как показывают результаты экспериментов, находятся между 0,7 и 0,9 для всех типов бассейнов.

Как показали эксперименты, для аэрируемых бассейнов общая зависимость между параметрами массопередачи, выраженная в безразменых критериях (числах Шервурда БИ, Рейнольдса Яе и Фруда Рг) имеет следующий вид:

Б)г = 0,78. Ке*

Необходимо отметить, что зависимости между К1а, О и Н, представленные при помощи безразмерных критериев (8Ь, Яе и Рг), позволили наилучшим образом представить полученные экспериментальные результаты.

Результаты эксперимента позволили получить обобщенную корреляционную зависимость коэффициента переноса К1а от комплекса расхода воздуха О на единицу площади аэротенка Б и высоты столба жидкости Н для всех видов аэротснков, которая в графическом виде представлена на рис.1.

Таким образом, проведенные исследования позволили определить численные значения влияния различных параметров аэрационных бассейнов (расхода подаваемого воздуха, глубины и геометрических параметров

бассейна; расположения диффузора) на массоперенос кислорода между воздухом и жидкостью в аэрируемом бассейне.

1 -| X 5 ^ 0,1 - Рис. 1. Ско ДЛЯ ЭОС1 все: ГЬ I с м 1е1 од эе ел Н( е1 >с а. а б кислоро ассеннов да К 1а = С Ы н ) н

1 0- Ап

■ъ ГО * л гм

ГШ

".и I

Раздел 3.4 посвящен результатам испытаний многофазового реактора (газ-жидкость-взвешенные вещества) с целью получения его гидродинамических и массообменных характеристик.

Результаты работы показали, что подача воздуха, достаточная для перемешивания частиц твердой фазы, может быть достигнута в многофазовом реакторе в том случае, когда объем твердых частиц не превышает максимально необходимого, при этом расход газа не должен быть меньше минимального для исключения образования застойных зон в реакторе.

Результаты исследований процессов массопередачи кислорода в многофазовом реакторе показали, что коэффициент переноса кислорода К1а увеличивается со скоростью газа ис из-за увеличения турбулентности и уменьшается при увеличении нагрузки твердых веществ из-за коалесценции

пузырей, приводящей к значительному снижению удельной поверхности воздуха.

Таким образом, применение многофазного реактора в системах очистки сточных вод показало, что он имеет значительные преимущества по сравнению с реакторами с диспергированными клетками, находящимися во взвешенном состоянии. В этом случае биологическая система обеспечивают более высокие концентрации биомассы и более длительное удержание ее во взвешенном состоянии. Кроме того, система менее чувствительна к залповым изменениям концентраций загрязняющих веществ и расходов поступающих стоков.

В основном, результаты очистки загрязненных стоков в биологическом реакторе, который содержит частицы-носители зависят от концентрации микроносителей в единице объема реактора, времени удержания биомассы, кинетики процессов усвоения загрязнений иммобилизованной биомассой и производительности процессов конверсии субстрата в биомассу. Скорость формирования биопленки определяется лимитирующим субстратом, т.е. кислородом или органическим углеродом.

Использование систем обработки сточных вод с частицами-носителями позволяет получить повышенные концентрации биомассы, т.е. использовать реакторы меньших объемов. Кроме того, в этом случае может быть существенно снижены нагрузки на вторичные отстойники, что позволяет сократить материально-технические затраты на строительство очистных сооружений в целом.

Результаты, полученные в испытаниях по очистке сточных вод на многофазовом реакторе, позволяют сделать следующие заключения и прогнозы:

- реактор, загруженный частицами-носителями для удержания биомассы, способен обрабатывать стоки с высокими нагрузками по загрязняющим веществам, при этом бактериальная популяция в глубине пленки высоко активна;

- эффективная средняя толщина биопленки в глубине частиц может достигать 25 мкм, что не препятствует реализации диффузионного режима (сопротивление транспорту веществ ничтожно мало);

- основное ограничение имеет место от транспорта во внутрь носителей-цилиндров, скоростью конвекции которого зависит только от степени турбулизации при проходе через загрузку газовых пузырей;

- основная трудность разработки реактора состоит в выборе твердых частиц-носителей, обеспечивающих наибольшее удержание биомассы и исключение выноса их из сооружения.

Глава 4 посвящена моделированию процессов аэробной биологической очистки сточных вод активным илом.

При проведении экспериментальных работ на пилотных установках и промышленных объектах были проведены микробиологические исследования структуры и особенностей функционирования сложных биоценозов активного ила . и идентифицированы доминирующие виды микроорганизмов в аэрационных сооружениях различных технологических схем. Вид и состав сложных биоценозов аэрационных сооружений определяет выбор биологических моделей при моделировании гидравлических процессов в очистных сооружениях. Результаты микробиологических исследований показали, что при крайних технологических режимах работы аэротенков-Смешения и вытеснения имеют место разные доминирующие группы Микроорганизмов: в аэротенках-смесителях — нитчатые формы, в аэротенках-Вытеснителях — зооглейные формы.

Экспериментальным исследованиям и теоретическому анализу Технологических процессов, протекающих в сооружениях с различными типами аэротенков, подвергались схемы систем очистки, с аэротенком-Смесителем (изолированным и многосекционным), гетерогенным аэротенком Частичного перемешивания, аэротенком-вытеснителем поршневого типа.

Экспериментальные исследования моделей различных технологических схем проводились при различных нагрузках по органическим веществам на активный ил — высоких, средних и низких.

Аэротенки смесительного типа (разделы 4.3,4.4).

Определена экспериментальная зависимость возраста активного ила от удельной органической нагрузки, которая показывает, что при уменьшении органической нагрузки рост микроорганизмов замедляется (из-за недостатка питания) и в результате возраст активного ила увеличивается. При малых нагрузках наступает период антагонизма.

На основе полученных экспериментальных данных было проведено расчетно-экспериментальное определение параметров технологических процессов.

Результаты расчета изменения концентрации субстрата на выходе из аэротенка в зависимости от степени разбавления для различных коэффициентов сепарации отстойника показали, что чем больше разбавление сточной воды в аэротенке, тем интенсивнее перемешивание в аэротенке, меньше среднее время пребывания сточной воды в нем и, следовательно, тем хуже очистка (больше концентрация субстрата в очищенной воде на выходе из аэротенка). При этом с уменьшением коэффициента сепарации отстойника имеет место улучшение условий отстаивания и показателей очистки на выходе из очистных сооружений. При времени пребывания смеси сточной воды и активного ила в аэротенке в течение несколько часов, которое имеет место при высокой нагрузке, коэффициент сепарации отстойника имеет особенно значительное влияние на концентрацию субстрата. Напротив, для низких значений степеней разбавления, соответствующих времени пребывания более 10 часов при низкой нагрузке, коэффициент сепарации отстойника имеет незначительное влияние на концентрацию субстрата на выходе из аэротенка.

Результаты расчета изменения концентрации биомассы на выходе из аэротенка в зависимости от скорости разбавления для различных коэффициентов сепарации отстойника показали, что с увеличением степени

разбавления концентрация биомассы вначале плавно растет, а затем резко падает. Полученная картина (рис. 2) соответствует кривой Герберта, когда вначале имеет место рост микроорганизмов, а затем наступает фаза отмирания. С уменьшением коэффициента сепарации отстойника растет плотность рециркулируемой биомассы и, соответственно, ее концентрация в аэротенке. Полученные данные свидетельствуют о том, что максимально возможная концентрация биомассы в значительной степени зависит от коэффициента сепарации отстойника.

Рис. 2. Зависимости концентрации биомассы X в аэротенке от скорости разбавления й для различных значений а.

л о о п 2 о

ю с к £

Я X

а.

а> =г х о

4000-

Расчет выполнен при: ко = 0.5 час"1; к2 = 0.05 час'1; хз -100 мг/л; Р~ 0,9

0,01

0,1 1 Скорость разбавления, час"1

— - а = 0,8

■а = 0,5--а = 0,3

■а = 0

Результаты расчета эффективности очистки в зависимости от среднего времени пребывания сточной воды в аэротенке при постоянной степени рециркуляции для различных коэффициентов сепарации отстойника и результаты расчета эффективности очистки в зависимости от среднего времени пребывания сточной води в аэротенке при постоянном коэффициенте

сепарации отстойника для различных степеней рециркуляции показывают, что эффективность очистки очень чувствительна к изменениям коэффициента сепарации отстойника и степени рециркуляции при времени пребывания в течение нескольких часов, т.е. для процессов с высокой нагрузкой. Напротив, это влияние мало ощутимо для времени пребывания более 10 часов для процессов с низкой нагрузкой.

Результаты испытаний и аналитические расчеты показали, что увеличение времени пребывания смеси сточной воды и активного ила в аэротенке всегда благоприятно в плане достижения повышенной степени очистки. Увеличение времени пребывания более 10 часов не приводит к повышению эффективности очистки, но влияет на качество активного ила: при большом времени пребывания активный ил более стабилен и имеет малую способность к брожению, т.к. процесс физиологически находится в стадии эндогенного метаболизма.

На рис. 3 приведены результаты расчета эффективности очистки в зависимости от среднего возраста активного ила. Установлено, что существует предельный возраст активного ила, ниже которого очистка прекращается и происходит вымывания биомассы. С увеличением среднего возраста активного ила степень очистки до определенных пределов (примерно до 12-14 суток) улучшается, т.к. скорость осаждения его в отстойнике увеличивается. После этого дальнейшее увеличение возраста ила становится экономически неоправданным, т.к. уже не приводит к улучшению очистки.

При увеличении количества секций аэротенков-смесителей их общий объем при сохранении той же степени очистки может быть снижен за счет уменьшения интенсивность осевого перемешивания в аэротенке. Выигрыш общего объема многосекционного аэротенка особенно значителен при переходе от одной к двум ступеням: общий объем двухсекционного аэротенка составляет 73% объема одноступенчатого; при переходе к пятисекционному аэротенку общий объем уменьшается менее значительно - до 6 5%.

Рис. 3. Зависимость эффективность очистки в зависимости от среднего возраста активного ила

■у

Л &

О X

со к

<а

-е--8-СЭ

о*

с;

100 80 60 40 20 0

10 100

Возраст активного ила Ть,

— .. .. . •• •

Расчет произведен для: ко = 0,5 час"1 к2 = 0,05 час'1 хэ = 100 мг/л хе = 400 мг/л 1" ■ ' ■■-■

1000

час

Аэротенк гетерогенного типа (разделы 4.5,4.6).

Для аэротенков этого типа, реализующих технологический процесс, промежуточный между перемешиванием и поршневым движением, важным параметром является критерий Пекле, характеризующий степень диффузионности потока.

В работе приведены результаты расчета относительной концентрации биомассы и относительной концентрации субстрата по длине аэротенка с использованием биологической модели Герберта при различных числах Пекле. Полученные результаты свидетельствуют о том, что по длине аэротенка относительная концентрация микроорганизмов растет, причем интенсивность роста зависит от величины критерия Пекле: с уменьшением критерия Пекле, которое обратно пропорционально коэффициенту осевой диффузии, интенсивность диффузионных процессов возрастает, в результате чего относительная доля микроорганизмов, приходящихся на единицу массы

загрязнений, также возрастает. Относительная концентрация субстрата по длине аэротенка падает ввиду его поглощения микроорганизмами активного ила в процессе движения смеси сточной воды и активного ила по длине аэротенка. В то же время при уменьшении критерия Пекле возрастает интенсивность диффузионных процессов, в результате чего интенсивность поглощения субстрата биомассой микроорганизмов увеличивается и относительная доля субстрата снижается.

Результаты расчета зависимости коэффициента осевой диффузии от среднего времени пребывания смеси сточной воды и активного ила в аэротенке показывают, что коэффициент осевой диффузии практически не зависит от времени пребывания смеси сточной воды и активного ила в аэротенке, что свидетельствует о стационарности диффузионных процессов в аэрационных сооружениях.

В результате проведенных расчетов были получены следующие выводы:

1. Значительные колебания средней скорости смеси сточной воды и активного ила не влияют на значение величины коэффициента осевой диффузии.

2. Значение коэффициента осевой диффузии сильно зависит от расхода воздуха на аэрацию. С ростом расхода воздуха на аэрацию интенсифицируется процесс перемешивания смеси сточной воды и активного ила в аэротенке и процессы осевой диффузии в жидкой смеси соответственно также усиливаются.

Аналитические зависимости относительных величин коэффициента осевой диффузии от удельного расхода воздуха хорошо коррелируют с экспериментальными данными (степень корреляции 0,89-0,91).

Аэротенк вытеснительного типа (раздел 4.7).

В процессе проведения испытаний был выполнен комплекс экспериментальных работ по определению параметров очистки на технологических моделях, имитирующих условия работы аэротенка-вытеснителя.

Результаты испытаний показали, что для возраста активного ила в аэротенке в диапазоне 2-3 суток имеет место максимальная величина илового индекса, т.е. минимальная концентрация активного ила в иловой смеси (вспухший ил). В этом случае имеют место оптимальные условия очистки — реализуется логарифмическая фаза роста микроорганизмов, что сопровождается интенсивным усвоением субстрата. Однако при этом имеет место максимальный прирост биомассы активного ила, что влечет за собой необходимость его последующей утилизации. Полученная зависимость скорости седиментации во вторичном отстойнике от возраста активного ила показала, что с увеличением возраста активного ила до 10-12 суток скорость седиментации интенсивно возрастает, что свидетельствует о достижении оптимальных условий отстаивания иловой смеси во вторичном отстойнике.

Результаты работы показали, что зависимость илового индекса имеет оптимум по величине удельной органической нагрузки: при нагрузке 0,4 кг БПК5/кг.АСВ в сутки величина илового индекса минимальна, т.е. прирост биомассы в аэротенке минимален и проблема вывода и утилизации избыточного ила может решаться наиболее просто. Полученные данные по иловым индексам при различных величинах нагрузки в широком диапазоне ее изменения показывают, что при чрезмерно малых нагрузках имеет место полное окисление органических веществ, при средних нагрузках окислительный процесс ослабляется, затем при дальнейшем росте нагрузок он интенсифицируется, а при достаточно высоких нагрузках снова ослабляется. Испытания при различных температурах (18 и 40°С) показали, что при высоких температурах идет смещение указанной выше зависимости в сторону более высоких (примерно в 2 раза) нагрузок, что свидетельствует о том, что более высокие температуры (в пределах исследованных) позволяют повышать нагрузки по органическим загрязнениям.

Сравнение данных обработки активным илом по величине органической нагрузки позволило установить зависимость удельной нагрузки по загрязнениям от степени разбавления исходной сточной воды при различных

степенях рециркуляции. Установлено, что при увеличении степени разбавления сточной воды в аэротенке растет нагрузка по загрязнениям на активный ил при любых степенях рециркуляции. С уменьшением степени рециркуляции, естественно, нагрузка на активный ил еще более увеличивается, т.к. количество биомассы в аэротенке уменьшается.

Математические модели процессов в системах очистки.

На основе анализа уравнений балансов микроорганизмов, кислорода и биогенных элементов субстрата в аэротенках различных технологических схем были получены математические модели процессов, позволяющие установить зависимости между параметрами систем очистки. Математические модели процессов в аэротенках всех исследованных технологических схем в полном объеме приведены в диссертации.

Математические модели процессов в аэротенке-смесителе:

- процесс смешения исходной сточной воды и рециркулируемого ила:

- процесс удаления загрязнений из сточной воды в аэротенке:

^ к2.т.(1-аД)+(1-/3) ' {ка~кг).т{\-ар)-{\-р)

- процесс окисления субстрата в аэротенке:

V. а * + )

- процесс синтеза микробной массы в аэротенке:

у (*.-*)

гГ --+ я

\а д: + дс5 с

- процесс прироста избыточного активного ила:

40 1 -ар

- эффективность очистки сточных вод:

к,.т{\-ар)+{\-р)

7 = 1-

х/{к0-к2\т{\-ар)-{\-р)

где: хойх,- концентрации загрязнений на входе и выходе из сооружения, xs — пороговая константа Moho, X — концентрация биомассы, т — время пребывания в сооружении,Q — расход подаваемого стока, Q02 - потребление кислорода, а — коэффициент сепарации отстойника, Р — степень рециркуляции активного ила, ко - экспоненциальная скорость роста бактериальной культуры, к2 — скорость отмирания клеток,

Для применения полученных математических моделей в практических расчетах сооружений очистки потребовалось проведение комплекса экспериментальных испытаний физических моделей для получения эмпирических коэффициентов, устанавливающих количественные соотношения между параметрами очистных сооружений.

В результате выполнения работы были разработаны расчетно-экспериментальные методы определения характеристик станций

биологической очистки с аэротенками указанных выше технологических схем. Разработаны алгоритмы расчетов станций очистки и рекомендации по их использованию при проектировании и строительстве новых и реконструкции действующих сооружений аэробной биологической очистки.

Таким образом, результаты выполненной работы позволили теоретически разработать и экспериментально подтвердить модели технологических процессов в сооружениях аэробной биологической очистки и научно обосновать выбор основных конструктивно-технологических характеристик в практике проектирования и реконструкции очистных сооружений.

Глава 5 посвящена моделированию процессов биологической очистки сточных вод в системах с иммобилизованной микрофлорой

В разделе 5.1 приведены результаты исследования механизма формирования иммобилизованной биопленки. Процесс адсорбирования растворенных поверхностно-активных субстратов на поверхности раздела «твердое тело-жидкость» выражается уравнением, определяющим величину поверхностного обогащения бактериальной микрофлорой:

г_ С да ЯТдС

где: Г - поверхностное обогащение; С - концентрация субстрата в растворе; о - поверхностная активность субстрата; Я - абсолютная газовая постоянная; Т - температура по шкале Кельвина.

Как установлено, на интенсивность развития противоположно действующих на формирование биопленки процессов, препятствующих и способствующих прикреплению микроорганизмов к твердой поверхности, основное влияние оказывает концентрация субстрата в жидкой среде. Высокая концентрация субстрата вызывает более эффективную аккумуляцию бактерий на носителе за счет электростатических сил притяжения, низкая концентрация субстрата ослабляет эффект аккумуляции бактерий за счет гидравлического противотока внеклеточных биополимеров.

Подача кислорода к бактериям для осуществления ими процесса биохимического окисления субстрата обеспечивается за счет диффузии воздуха через поверхность раздела «воздух-жидкость». Растворенный кислород в жидкости, также как и субстрат, диффундирует в биопленку через поверхность раздела «жидкая пленка- биопленка». Продукты метаболизма обмениваются через ту же поверхность раздела с пленкой жидкости, но в обратную сторону. Проникновение субстрата в объем биологической пленки вплоть до активных центров концентрации микроорганизмов осуществляется исключительно путем диффузии и достаточно интенсивно. В отличие от субстрата растворенный кислород быстро истощается при переходе через наружные слои биопленки и поэтому более глубокие слои, контактирующие с поверхностью носителя, функционируют в анаэробных условиях.

При проведении экспериментов установлено влияние толщины бактериальной пленки на скорость очистки сточных вод. На рис. 4 показано изменение скорости очистки по общему органическому углероду (ООУ) в зависимости от толщины биопленки. Полученные результаты показывают, что после нарастания биопленки до определенной толщины скорость очистки

Рис. 4. Зависимость скорости очистки

по ООУ от толщины биопленки •

160

140 120

S '•'..: ■' v, ' ■ . !v: •

н > Я "

s 100 80 60

Э- о X

jd н о О О

& о 40 20

ж о

0 200 400 600 800

Es [мкм]

(скорость усвоения субстрата) прекращает расти и при дальнейшем росте толщины пленки стабилизируется на уровне примерно 140 мг/ч.

На рис. 5 показано изменение объемной массы биологической пленки в зависимости от ее толщины. Видно, что объемная масса биопленки достаточно неоднозначно зависит от ее толщины. С увеличением толщины пленки объемная биомасса растет и достигает своего максимального значения (порядка 100 мг/см3 при толщине около 150 мкм в условиях эксперимента). Дальнейший рост толщины биопленки приводит к ее постепенному отрыву от поверхности носителя и объемная масса падает до некоторого стабильного уровня (в нашем случае около 20 мг/см3).

Рис. 5. Объемная биомасса биопленки в зависимости от толщины биопленки

Толщина биопленки Ее, мкм

Следовательно, существует вполне определенная оптимальная толщина бактериальной пленки, выше которой рост скорости очистки сточной воды прекращается. При этом, как установлено, оптимальная толщина бактериальной пленки пропорциональна концентрации субстрата в жидкой фазе (по материалам испытаний при концентрации субстрата около 100 мг/л оптимальная толщина биопленки около 70 мкм, при концентрации субстрата около 500 мг/л — 145 мкм).

Раздел 5.2 посвящен разработке математических моделей реакторов с биопленкой, формируемой на неподвижных твердых носителях.

Анализ уравнений баланса веществ, участвующих в процессе очистки, показал, что скорость потребления субстрата единицей поверхности биопленки определяется выражением:

где: аг - единичная поверхность биопленки; Е3- толщина биопленки; х— концентрация субстрата в жидкой пленке, а* — максимальная скорость метаболизма в уравнении Михаэлиса-Ментен; С3 - пороговая концентрация субстрата в уравнении Михаэлиса-Ментен.

Максимальное значение скорости потребления субстрата единицей поверхности биопленки равно:

~ к/ -Е3 .Су

где:

Тогда, обозначая через N | § _ 0 поток субстрата через единицу поверхности биологической пленки, получим, что параметр, характеризующий перенос субстрата посредством диффузии, будет зависеть от двух безразмерных параметров:

д-^Ц-е,^*)) (1)

_ | аг.а „ х

где: А = Е„\—-—; В = —

Коэффициент X представляет собой относительную скорость потребления субстрата единицей поверхности пленки.

По результатам работы получена зависимость коэффициента X от параметра В, характеризующего концентрацию субстрата, для различных значений параметра А, пропорционального толщине пленки (рис.6).

Рис. 6. Зависимость относительной скорости потребления субстрата единицей поверхности пленки от параметра В при различных значениях

параметра А

А=1--А=2-А=4---А=10 —— А=20-А=60---А=100

Видно, что с увеличением параметра В (концентрации субстрата) относительная скорость потребления субстрата X растет, асимптотически стремясь к 1,0, когда скорость подачи субстрата равна максимальному значению скорости потребления субстрата, т.е. сопротивление перехода субстрата равно нулю. С ростом параметра А (толщины биопленки) относительная скорость потребления субстрата А. уменьшается, причем это уменьшение наиболее заметно при больших значениях параметра А (толщины биопленки).

Зависимость относительной скорости потребления субстрата X от коэффициентов А и В (уравнение (1) примет вид:

А—-

_(1 + Я°-58)}

2-ехр

О *вГ

У*

(2)

1+вГ

,5а

где:

у = 0 для В < 1

у = 0,155 дляВ>1 Преобразуя уравнение (2) с помощью биологических констант:

к* - I аг а ■ Г- — '"с,......*'-1с,1)я......^'С,

получим математическую модель процесса передачи субстрата через границу биопленки в виде:

к* Е

л,

к' Е 2 Х1 ^ [

1 1

В разделе 5.3 рассмотрены вопросы моделирования засыпных биофильтров с загрузкой.

Степень очистки в биофильтре характеризуется отношением концентрации загрязнений на выходе к концентрации загрязнений на входе:

■ Ь.Е,

-{г-1>,

, Яг

Подставляя полученные значения толщины биопленки Е, в это уравнение получим:

В ламинарном режиме в это уравнение необходимо подставить:

—ш

В турбулентном режиме в это уравнение необходимо подставить:

где:

к, — коэффициент переноса кислорода на поверхность «жидкость-газ». Результаты анализа полученных зависимостей представлены на рис. 7 и 8. Видно, что в ламинарном режиме имеет место наличие максимума для больших значений Ъ\.

По результатам работы предложена модель процесса очистки в биофильтре с учетом реального времени пребывания в нем сточной воды:

Проведенные экспериментальные исследования показывают, что более выгодно функционирование фильтра, когда транспорт в жидкой фазе является частично турбулентным.

Раздел 5.4 посвящен моделированию биореакторов с вращающимися дисками-носителями биомассы.

При выполнении работы было проведено исследование процессов переноса кислорода между газовой и жидкой фазами в биодисках.

При наличии тонкой жидкой пленки, покрывающей диск, поток кислорода, проходящий путем диффузии через единицу поверхности, определяется общим уравнением:

где: С* - концентрация растворенного кислорода на поверхности раздела «жидкость-газ»; С0 — концентрация растворенного кислорода на входе в биофильтр; I), - коэффициент диффузии в жидкой пленке; П - относительная высота биофильтра; Е, - толщина жидкой пленки, г - время

0,1 + 0,9.е

-3.3-

1 + 0,9. 1-е (с'г)

-ч.

Рис. 7. Степень очистки в зависимости от относительной рециркуляции для различных значений Ъ\

О 20 40 60 (г-1) = С>к/К

--7Л = 0,01

-ТА = 0,1

-7Л = 0.4

—г1 = 1,0

100

Рис. 8. Относительная очистка хИхе в Рис. 8. Степень очистки в зависимости от относительной

рециркуляции для различных значений 2^

(г-1) = <2к/К

--Т1 = 0,01

-Х2 = 0,02

-2.2 = 0,04

---72. = 0.4

100

В результате получим, что средний поток кислорода в течение времени

контакта между газом и пленкой жидкости соответствует величине:

1 + 2П5(-1)\<?//с

[П.г

i \ п.Е,

где: тй - время контакта между газом и пленкой жидкости; Эту зависимость можно использовать для экспериментального определения коэффициента переноса кислорода К1а:

Kla =-

С*-С

откуда:

Kla

-2. [К

l|n.r.

HWO

l + lJñY.i-tferfc

í \ п.Е,

Толщина пленки жидкости Е, пропорциональна комплексу:

tj.CO.R Р8 ,

где: т| — динамическая вязкость жидкости, cúR — окружная скорость диска, р - плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, коэффициент пропорциональности равное 0,93 (по результатам испытаний).

Полученные результаты показывают, что коэффициент переноса

кислорода Kla изменяется пропорционально N1,s при -, ' - ч 17 и

пропорционально N0,5 при • ,Е' >-17.

tJd,.t

По отношению к биоразлагаемой фракции поступающих загрязнений (по БПК5 или ХПК) в общем случае модель очистки имеет вид:

4-= 10

где: х'0..м...х'/ - биоразлагаемые фракции загрязнений на входе и выходе (по ХПК или БПК5); т среднее время пребывания стока.

Испытания показали, что степень очистки с использованием биодисков определяется величиной их погружения в обрабатываемую жидкость.

Модель очистки биореактора с дисками, погруженными в жидкость ниже оси вращения, имеет вид:

Модель очистки биореактора с дисками, погруженными в жидкость выше оси вращения, имеет вид:

х/ _ ю-*-*"1 *0

Модель очистки биореактора с дисками, полупогруженными в жидкость, имеет вид:

В том случае, когда загрязнение выражено в БПК5

= (1 -0,08 V4) Ю^^0-04*'" + 0,08 ^Мо-^^0-06*"

где: хо и хг — концентрации загрязнений на входе и выходе из сооружения, г/л БПК5, Бс — гидравлическая нагрузка, выраженная в м2 погруженного диска к расходу подаваемого стока м3.сут.

В том случае, когда загрязнение выражено в ХПК

^=(1 - о,2^-4) од

хо

В разделе 5.5 приведены результаты расчетно-экспериментальных исследований погружных аэрируемых биофильтров.

Дифференциальная модель процесса очистки в биофильтре состоит из четырех граничных условий (по концентрации субстрата, биомассы и кислорода в жидкости и концентрации накопленного субстрата в биопленке) и пяти уравнений баланса (субстрата, биомассы, кислорода, накопленного субстрата и пористости загрузки). Интегрирование указанной совокупности Дифференциальных уравнений дает возможность получить зависимости для расчета параметров погружных биофильтров:

- коэффициент пустот загрузки

- максимально возможное время работы биофильтра до регенерации

1 + -

(, к3 1 ^ ко aJ^

- количество накопленного субстрата:

Т =

- концентрация кислорода:

С = С0 ехр

- концентрация субстрата:

х — хп

- полезная высота колонны (Н„): для.....С,

(1>() ^ Сс......необходимо,...чтобы.......IIг <, 11 и

Уравнение для определения степени очистки в общем случае имеет вид:

п = Хо~Хи" « к*Х_«£к* {пРи...Ни) х0 и.х0

Степень рециркуляции существенно влияет на исходную концентрацию загрязнений на входе в биофильтр. При большой степени рециркуляции начальная концентрация загрязнений х0 может стать ниже предельной, когда концентрация субстрата становится лимитирующей, т.е. рост биомассы в фильтре замедляется и перестает быть экспоненциальным.

Глава 6. посвящена управлению микробиологическими процессами в сооружениях биологической очистки сточных вод

Использование редокс-потенциала для управления процессом

очистки

При проведении настоящей работы было установлено, что для

управления процессом удаления азота на станциях биологической очистки с активным илом в условиях продленной аэрации необходимо измерение окислительно-восстановительного потенциала. В этом случае имеется возможность корреляции степени нитрификации с продолжительностью аэрации и получение зависимости денитрификации с момента прекращения аэрации,

Управление процессами биологической очистки требует разработки технических средств, позволяющих обеспечить чувствительность, необходимую для определения характеристик различных фаз: фазы аэрации и аноксической фазы.

Использование калориметрического теста (N-N114, N-N03), обеспечивающего получение данных по качеству сбрасываемого стока, не дает серьезных гарантий для получения надежной оптимизации технологических процессов биологической обработки сточных вод.

Например, отсутствие нитратов в очищенной воде характеризует сток, имеющий сильный блок денитрификации. Однако денитрификация может иметь место в аэрационном или аноксическом бассейне также и при аномальных условиях во вторичном отстойнике с часто всплывающем активным илом.

Регулирование режима подачи кислорода в аэротенк на очистных сооружениях производится в этом случае на основе измерения редокс-потенциала. При испытаниях производился систематический контроль значений кислорода и редокс-потенциала. В результате исследований получен ряд экспериментальных данных, характеризующих эффективность удаления азота от параметров процесса очистки. Существует пороговая концентрация растворенного кислорода 0,3-0,4 мг/л (рис. 9), ниже которой нитрификация практически отсутствует.

Значения редоск-потенциала, равные +40-+60мв, являются тем пороговым уровнем, ниже которого наступает устойчивый процесс денитрификации (рис. 10).

Рис. 9. Растворенный кислород в зависимости от эффективности нитрификации.

Отбор проб на заключительном этапе аэрирования.

Эффективность нитрификации, %

Рис. 10. Редокс-потенциал в зависимости от времени для денитрифицирующего ила

Таким образом, полученные результаты исследования показывают, что существует достаточно высокая корреляция между эффективностью нитрификации и денитрификации и значениями редокс-потенциала в аэрационных сооружениях.

Эти результаты позволяет управлять качеством биологической очистки, что обеспечивает необходимую техническую диагностику. По полученным исследованиям, для получения оптимальной эффективности по нитрификации (выше 80%), ожидаемый потенциал на конечном этапе периода аэрации должен быть выше +350 мв. Значения редокс-потенциала выше указанной величины приводят к неоправданным затратам энергии.

Что касается денитрификации, то существует порог редокс-потенциала, ниже которого удаление нитратов будет почти полное.

Знание редокс-потенциала позволяет научно обосновать прогноз последовательности чередования режимов окислительных и аноксических зон, обеспечивающих оптимальное удаление азотсодержащих загрязнений.

Таким образом, проведенная работа позволила получить эффективный инструмент прогнозирования и управления в виде редокс-потенциала, для достижения максимального удаления азота при помощи чередования фаз нитрификации и денитрификации.

Тест-контроль функционирования системы очистки с помощью микрофлоры активного ила

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

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

сточной воды.

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

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

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

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

При отклонении режима питания в аэротенке от классического, когда

подвод субстрата осуществляется непрерывно за счет растворения дисперсных и коллоидных частиц, состав гидробионтов претерпевает изменения. При этом, степень отклонения гидробиологического состава от классического является индикатором величины отклонения качества процессов, протекающих в блоках механической и биологической очистки исходной сточной воды. Поэтому анализ гидробиологического состава иловой суспензии в аэротенке может позволить качественно оценить эффективность функционирования всей технологической схемы очистки.

Оптические и электронные микрофотографии перегруженного активного ила (рис.11, 12) показывают наличие большого количества нитчатых бактерий ЗрЪаегоШш пШсии и С1аЛо1кг1х сИско1ота в активном иле.

Рис. 11. Образование каркаса флоккул нитчатыми бактериями Sphaerotilus nutans. Увеличение 280х

Рис. 12. Образование каркаса флоккул

нитчатыми бактериями Cladothrix dichotoma. Увеличение 280х

При оптимальном функционировании технологической схемы в составе биоценоза активного ила на всех этапах очистки имеют место флоккулирующие бактерии Zoog/oea ramigera (рис. 13).

Рис. 13. Флоккула активного ила.

Доминирующий вид Zoogloca гатщега. Увеличение 9500*

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

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

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

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

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

С научной точки зрения представляется интересным: с одной стороны связать микрофауну с совокупностью параметров системы очистки, точно определяющих функционирование сооружений, с другой стороны, проверить и подтвердить практическую целесообразность исследованного метода микрофауны, основанного на упрощенном определении и математическом прогнозировании.

Наконец, установлено, что развитие микрофауны является функцией всей совокупности параметров, где трудно представить единственный преимущественный параметр. Таким образом, для оптимального использования микрофауны как индикатора необходимо учитывать ряд параметров, таких как рециркуляцию, отбор активных илов, подача кислорода, нагрузка и природа стока. При этом важной особенностью индикации состояния системы является необходимость контроля не только изменение видового состава, но и динамики изменения концентрации вида микрофауны (рис. 14).

Рис. 14. Суточные изменения основных групп

10000

о «

s а

es О

н X

а s о Ьй

1000

100

10*5

12 14

Время, сут

■ '"

—}

V -А—

: ■:.., i I I fcg—— ——

16 18

♦ Дисперсные бактерии — *— Flagelles: Bodo ■ ' A -Flagelles: Petalomonas —H—Amibes: Petites sp. —Ж — Ciliés: Sommes spp. ... i ... Métazoaires: Rotiferes

Применение коагулянтов активного ила для повышения эффективности седиментации в первичных отстойниках.

Управление очистными сооружениями требует решения важной практической задачи - 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. Широкое применение получили способы повышения степени флокулирования частиц загрязнений с помощью различного рода природных и синтетических коагулянтов. Наиболее целесообразным является способ интенсификации процесса флокулирования с помощью коагулирующих веществ, имеющих биологическую природу и не загрязняющих тяжелую фракцию отходов. В качестве источника таких коагулянтов предусматривается, как наиболее перспективный, избыточный активный ил, отводимый из системы биологической очистки (вторичного отстойника).

Интенсивность выделения биополимеров микроорганизмами активного ила в значительной степени может быть повышена за счет предварительной физико-механической обработки активного ила путем пропускания иловой суспензии через высокооборотные жидкостные насосы и последующей турбулизации потока в напорной магистрали с размещенными в ней различного рода местными гидравлическими сопротивлениями.

На рис. 15 показана зависимость концентрации снятых взвешенных . веществ от величины энергетического воздействия на активный ил. Видно, что для различных объемов обработанных микробных масс имеют место оптимальные значения энергетического фактора воздействия, в результате которого концентрации взвешенных веществ могут снижаться дополнительно на 70-75%.

Рис.15. Дополнительное снижения концентрации взвешенных веществ в сточной воде после первичного отстойника в зависимости от энергетического фактора воздействия на активный ил.

5 1— 2

О с;

150

100

5 10 15 20 25 30

Энергетический фактор воздействия, Егм, кгм/кг.мм

■4% обработанной микробной массы •16% обработанной микробной массы

• 12% обработанной микробной массы

Определение зависимости эффекта очистки по взвешенным веществам от относительного объема подаваемой в первичный отстойник обработанной микробной массы показало, что с увеличением обрабатываемой микробной

массы эффективность очистки резко возрастает после чего стабилизируется на уровне 95%.

Особенно показательно изменение дозы активного ила: при времени аэрации 3 часа в традиционной технологии очистки имеет место стабильный прирост избыточного активного ила (рис. 16). При управлении процессами седиментации с использованием экзополисахаридов (ЭПС) обработанного активного ила можно регулировать количеством избыточной иловой массы вплоть до ее полного исключения.

Аналогично можно управлять и другими биогенными элементами, участвующих в процессе биологической очистки (углерод, азот, фосфор).

Таким образом, в процессе выполнения настоящей работы создан механизм управления и прогнозирования процессами аэробной биологической очистки, позволяющий с высокой достоверностью и надежностью моделировать процессы биологической очистки и управлять технологическими параметрами систем очистки для достижения ее максимальной эффективности.

Рис. 16. Зависимость изменения дозы активного ила в реакторе от времени аэрации.

1.5

0,5 0

0,5

1 1,5 2

Время аэрации, час

2,5

•Без использования ЭПС —□ ~"С использованием ЭПС

ВЫВОДЫ

1. Разработана методология технологического моделирования комплекса процессов аэробной биологической очистки сточных вод до показателей, заданных государственным природоохраными органами для сброса в открытые водоемы и водототоки культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения.

2. Разработаны математические модели процессов функционирования систем аэробной биологической очистки различных технологических схем, базирующиеся на теоретическом анализе уравнений баланса веществ, участвующих в процессе биологической очистки, и на эмпирических коэффициентах, полученных при проведении экспериментальных исследований физических моделей.

3. Проведен комплекс экспериментальных исследований моделей систем биологической очистки и определены зависимости эффективности очистки от концентраций субстрата и биомассы, нагрузки на активный ил по органическим веществам, среднего времени пребывания смеси в аэротенке, возраста/ активного ила, степени рециркуляции активного ила, коэффициента сепарации вторичного отстойника и коэффициента респирации кислорода в аэротенке.

4. На основе анализа полученных экспериментальных результатов получены аппроксимирующие зависимости, с высокой точностью и достоверностью описывающие технологические процессы и позволяющие использовать их для надежной разработки практических конструктивно-технологических рекомендаций при проектировании систем биологической очистки.

5. Разработаны обобщенные аппроксимирующие зависимости, описывающие полученные экспериментальные данные в виде безразмерных критериев, которые могут быть использованы при обосновании конструктивно-технологических решений при создании сооружений биологической очистки и прогнозировании результатов их эксплуатации.

6. Проведен технико-экономический анализ различных типов реакторов, применяемых в системах аэробной биологической очистки, и выявлены

преимущества многофазного реактора, заключающиеся в способности обрабатывать стоки с высокими нагрузками по загрязнениям, обеспечивать интенсивный рост биомассы и ее стабильную концентрацию на частицах-носителях в течение длительного времени.

7. На основе теоретических и экспериментальных результатов работы установлено, что эффективность биологической очистки главным образом зависит от степени совершенства биохимических процессов окисления субстрата микроорганизмами активного ила и гидравлических характеристик технологической схемы системы очистки, включающей аэротенк, вторичный отстойник и рециркуляционный контур.

8. Определены основные направления совершенствования систем аэробной биологической очистки различных технологических схем, реализующих различные по характеру гидравлические процессы в сооружениях аэробной обработки сточных вод и использующих рециркуляционный контур возврата иловой смеси на вход в очистные сооружения.

9. Изучены структуры и особенности функционирования сложных биоценозов активного ила и доминирующие виды микроорганизмов в аэрационных сооружениях различных технологических схем, которые определяют выбор биологических моделей при моделировании гидравлических процессов в очистных сооружениях.

10. Проведен сравнительный анализ эффективности использования наиболее широко известных биологических моделей функционирования смешанных культур аэробных бактерий и рекомендована наиболее корректная биологическая модель Герберта, учитывающая явление эндогенного метаболизма бактерий в процессе их жизненного цикла.

11. Разработаны принципы и методы управления системами биологической чистки различных технологических схем и показаны пути прогнозирования их развития и совершенствования.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРАКТИКИ.

На основании проведенных исследований разработаны:

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

2. «Научно-методические рекомендации по оптимизации гидродинамических процессов в аэрируемых сооружениях биологической очистки высоконагруженных сточных вод предприятий агропромышленного комплекса» (Утв. ВНИТИБП РАСХН, 29.08.2005г.),

3. Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУП «МосводоканалНИИпроект» при проектировании очистных сооружений городов Владивостока, Гагарина, Покрова и утильзавода «Эколог» г. Люберцы; ДХО ЗАО «АРХПРОЕКТ» Инженерно-архитектурный центр при проектировании очистных сооружений пос. Горноправдинск Ханты-Мансийского района.

4. Предполагаемый годовой экономический эффект от использования результатов научно-исследовательской работы составляет 2 млн 300 тыс руб.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Королева М.В., Павлинова И.И. Нетрадиционные системы водоотведения // Водоснабжение и санитарная техника, 1987.-№3.- С.27-28.

2. Королева М.В., Павлинова И.И., Сергеев Е.М. Гидравлические испытания опытно-промышленного образца струйно-механического аэратора // Строительство. Известия высших учебных заведений, 1989.-№2.-С. 91-94

3. Павлинова И.И. Исследование влияния концентрации водородных ионов на эффективность процесса коагуляции в свободном объеме // Сборник трудов МИСИ им. В.В.Куйбышева «Рациональное использование водных систем промышленных предприятий и населенных мест» М., 1989г.-С.66-69.

4. Королева М.В., Павлинова И.И. Конструкция погружного механического аэратора // Водоснабжение и санитарная техника, 1990. -№3. -C.2S-29.

5. Музыченко В.Е., Королева Е.А., Павлинова И.И. Использование осадков сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника, 2000.-№3. -С.17-18.

6. Королева Е.А., Павлинова И.И. Комплексная технология обработки сточных вод систем коммунального водоотведения для повышения эффективности водопользования // Строительство. Известия высших учебных заведений, 2002.-№5.-С.93-96.

7. Алексеев М.И., Ермолин Ю.А. Динамика функционирования первичного канализационного отстойника // Водоснабжение и санитарная техника, 2005.-№1.-С.18-20.

8. Денисов A.A., Павлинова И.И., Пронин A.A. Конический реактор для очистки стоков агропромышленных предприятий // Достижения науки и техники АПК, 2005№ 8 .-С. 41 -42.

9. Денисов A.A., Павлинова И.И., Цыганов A.B. Массопередача кислорода в аэрируемых бассейнах // Достижения науки и техники АПК, 2005, -№> 9.-С. 38-40.

10. Денисов A.A., Павлинова И.И., Заря И.В. Динамика формирования иммобилизованной биопленки в гетерогенных реакторах // Достижения науки и техника АПК, 2006. -№ 2. -С.43-44.

' 11. Павлинова И.И., Заря И.В. Математическая модель массопередачи

кислорода в биофильтре с иммобилизованной биопленкой // Достижения науки и! техника АПК, 2006. -№ 3. -С. 44-45.

12. Павлинова И.И. Управление биоценозом иммобилизованной б^опленки // Достижения науки и техника АПК, 2006. -№ 4. -С. 39-42.

i СПИСОК ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ:

¡ 1.Репин Б.Н., Королева М.В., Баженов В.И., Павлинова И.И. «Механический аэратор» // АС № 1414792 от 8 апреля 1988

2.Репин Б.Н., Королева М.В., Друкаров М.И., Павлинова И.И. «Установка для очистки сточных вод и обработки осадка» // АС №1560485 от 3 января 1990

3.Репин Б.Н., Королева М.В., Баженов В.И., Павлинова И.И. «Устройство для аэрации жидкости» // АС № 1664765 от 22 марта 1991

4.Репин Б.Н., Королева М.В., Запорожец С.С., Павлинова И.И. «Пневматический аэратор» // АС № 1673536 от 1 мая 1991

5.Павлинова И.И., Скородумов A.B. «Устройство для очистки жидкости от взвешенных и нефтепродуктов» // Патент на изобретение № 2214366от 20 октября 2003г.

МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИЙ:

1. Павлинова И.И., Репин Б.Н., Королева М.В. Биологическая очистка сточных вод при совместном использовании прикрепленной и свободноплавающей микрофлоры. // Всесоюзная конференция, организация АН СССР: "Экономия и рациональное использование водных ресурсов в г.Москве и повышение надежности ее водообеспечения на период до 2000 года", Звенигород 16-18 апреля 1988 г., опубликовано: М, 1989, 3 с.

2. Павлинова И. И., Репин Б. Н., Королева М. В. Перспективы практического использования систем аэрации. //Всесоюзная конференция, организация АН СССР: "Технология очистки воды и создание водооборотных систем", Одесса, октябрь 1989г. Опубликовано: М.,1989, 4 с.

3. Павлинова И. И., Королева М. В. Глубокая очистка сточной жидкости от биогенных элементов // XXI научно-техническая и научно-методическая конференция "Наука и высшее образование" МИКХиС, М., 1996 2 с.

4. Павлинова И.И., Дудина Е.Ю. Интенсификация удаления биогенных элементов//Научно-практическая конференция студентов и аспирантов МИКХиС.-М., 2000, 3 с.

5. Павлинова И.И., Анашкин И. Использование нетрадиционных реагентов в схемах очистки сточных вод текстильной промышленности//Научно-практическая конференция студентов и аспирантов МИКХиС.-М., 2000 Зс.

6. Павлинова И. И., Заря И. Ю. Экологически чистая технология обработки сточных вод//». Сборник трудов. Научно-техническая конференция МИКХиС. Раздел «Инженерные системы и экология».-М., 2002, Зс.

7. Павлинова И. И., Заря И. В. К вопросу доочистки бытовых сточных вод. Конференция «Московские вузы — строительному комплексу Москвы для обеспечения устойчивого развития города Москва», Москва 26 — 27 марта 2003, 4с.

8. Павлинова И. И. Повышение эффективности водопользования в комплексной технологии обработки сточных вод систем коммунального водоотведения//Научно-практическая конференция «Московские вузы — строительному комплексу Москвы для обеспечения устойчивого развития города», Москва, 26 - 27 марта 2003,5с.

9. Павлинова И.И., Рыков C.B. и др. Перспективы развития экологической политики современного промышленного предприятия. YII Международная научная практическая конференция "Экономика природопользования и природоохраны".- Пенза, 2004, 2с.

10. Павлинова И.И., Смирнова Л.П. К вопросу утилизации осадков сточных вод муниципальных хозяйств в системе ЖКХ. Сборник материалов Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи. Москва, ВВЦ июль 2004, 5с.

11. Павлинова И.И., Денисов A.A., Пронин A.A. Гидродинамика и масса передачи кислорода в многофазовом реакторе//Материалы II Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая среда и здоровье».-Пенза 2005,3с.

12. Павлинова И. П., Рыков С. В. и др. Использование физико — химических методов при анализе смесей углеводородов. //Международная научно-практическая конференция «Проблемы экологической безопасности и природопользование».-М., 2005, Зс.

13. Цыганов A.B., Денисов A.A., Павлинова И.И. Циркуляция газожидкостных потоков в аэрационных сооружениях. II Всероссийская

научно-практическая конференция «Окружающая среда и здоровье».-Пенза, 2005,2с.

14. Цыганов A.B., Денисов A.A., Павлинова И.И. Массопередача кислорода в аэротенках. II Всероссийская научно-практическая конференция «Окружающая среда и здоровье».-Пенза, 2005, Зс.

15. Павлинова И. И., Рыков С. В. и др. Управление рисками при поддержании окружающей природной среды (ОПС) в устойчивом состоянии//Международная научно-практическая конференция «Проблемы экологической безопасности и природопользование».-М.,2005, 5с.

16. Павлинова И. И., Рыков С. В. и др. Модель переноса кислорода через полимерную мембрану/ЯУ Международная научно-практическая конференция «Медицинская экология»,- Пенза 29-30 июня 2005,4с.

17. Заря И.В., Денисов A.A., Павлинова И.И., Технология защиты гидросферы — моделирование реакторов с иммобилизованной биологической пленкой. III Всероссийская научно-практическая конференция «Экология человека: концепция факторов риска, экологической безопасности и управления рисками».-Пенза, 2006, Зс

ДРУГИЕ ПУБЛИКАЦИИ:

1. Павлинова И.И., Мирзаев А., Каржавов А. О процессах коагуляции ' красителей в сточных водах красильно-отделочных производств// Внутривузовский сборник. Издание Минвуз УзСССР, Ташкентский политехнический институт: "Вопросы обработки воды".-Ташкент, 1986.

2. ПивоваровВ.Ф., Репин Б.Н., Павлинова И.И. и др. Методическое пособие по сертификации специалистов жилищно-коммунального хозяйства России // Направление деятельности: « Эксплуатация внешних систем водоснабжения и водоотведения» МИКХиС.- М., 1997.

3. Яковлев C.B., Павлинова И.И., Губий И.Г., Родин В.Н. Комплексное использование водных ресурсов// Учебное пособие для студентов «Высшая школа ».-М., 2000.

4. Репин Б.Н., Павлинова И.И., Королева М.В. Отчет «Разработка

высокопроизводительных систем аэрации для биологической очистки сточных вод» // (Раздел в отчете №01850002505) ЦНИИЭП инженерного оборудования зданий.-М., 1987.

Отпечатано в ООО "Мещёра", г. Щелково, Моск. обл., Свирская, 8а. Тираж 100 экз., зак 396

Содержание диссертации, доктора технических наук, Павлинова, Ирина Игоревна

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Гидродинамика жидкостных потоков в аэрационных сооружениях.

1.2 Процессы массопереноса кислорода в аэрационных сооружениях.

1.3 Процессы аэробной биологической очистки сточных вод активным илом в дисперсном состоянии.

1.4 Процессы биологической доочистки сточных вод, сбрасываемых в открытые водоемы и водотоки.

1.5 Пути интенсификации механической очистки сильно загрязненных высоко дисперсных стоков.

1.6 Проблемы управления и прогнозирования функционированием систем биологической очистки.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Экспериментальные исследования процессов гидродинамики и массопередачи кислорода.

2.1.1 Объекты исследований.

2.1.2 Методики проведения экспериментальных исследований.

2.2 Экспериментальные исследования процессов аэробной биологической очистки.

2.2.1 Моделирование процессов функционирования биомассы.64 2.2.1.1 Модель Моно.

2.2.1.2 Модель Герберта.

2.2.2. Микробиология аэробной биологической очистки сточных вод активным илом.

2.3 Процессы микробиологической очистки сточных вод в системах с иммобилизованной микрофлорой.

2.3.1 Экспериментальные установки.

2.3.2 Методы идентификации микроорганизмов биоценоза иммобилизованной биопленки.

Глава 3 ГИДРОДИНАМИКА И МАССОПЕРЕДАЧА КИСЛОРОДА В АЭРАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЯХ.

3.1 Экспериментальные исследования влияния параметров аэрационной системы на гидродинамику процессов аэробной биологической очистки сточных вод.

3.1.1 Результаты исследований.

3.1.1.1 Теоретическое обоснование.

3.1.1.2 Результаты экспериментов.

3.2 Исследование процессов поддерживания твердых частиц во взвешенном состоянии.

3.3. Массопередача кислорода в аэрируемых бассейнах.

3.3.1 Влияние расхода воздуха.

3.3.2 Влияние столба жидкости.

3.3.3 Влияние размеров бассейна.

3.3.4 Влияние погружения диффузора.

3.4 Гидродинамика и массопередача кислорода в многофазовом реакторе.

3.4.1 Гидродинамика многофазового реактора.

3.4.2 Массопередача кислорода в многофазовом реакторе.

3.4.3 Применение многофазового реактора в системах очистки сточных вод.

3.5 Гидродинамика псевдоожиженного слоя в цилиндрическом и усеченно-коническом реакторе.

3.5.1 Основные характеристики псевдоожиженного слоя.

3.5.2 Математические модели процессов псевдоожижения.

3.5.2.1 Потери нагрузки в фиксированном слое.

3.5.2.2 Потери нагрузки в псевдоожиженном слое.

3.5.2.3 Минимальное псевдоожижение.

3.5.2.4 Максимальное псевдоожижение.

Глава 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АЭРОБНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД АКТИВНЫМ ИЛОМ.

4.1 Аэротенки смесительного типа.

4.1.1 Исследование балансов веществ.

4.1.1.1 Баланс микроорганизмов активного ила на границе вторичного отстойника.

4.1.1.2 Баланс микроорганизмов на границе смесителя перед аэротенком.

4.1.1.3 Баланс субстрата на границе смесителя перед аэротенком.

4.1.1.4 Баланс микробной массы на границах ферментера.

4.1.1.5 Баланс субстрата на границах ферментера.

4.1.2 Расчет станций очистки.

4.2 Моделирование и расчет процессов многосекционного аэротенка-смесителя.

4.2.1 Исследование балансов веществ.

4.2.2 Расчет станций очистки.

4.3 Моделирование и расчет процессов в гетерогенных аэротенках

4.3.1 Использование модели диффузионного поршня.

4.3.2 Исследование балансов веществ.

4.3.3 Расчет станций очистки.

4.4 Моделирование и расчет процессов очистки в аэротенкевытеснителе поршневого типа.

4.4.1 Использование модели поршневого потока.

4.4.2 Исследование балансов веществ.

4.4.3 Расчет станций очистки.

Глава 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В СИСТЕМАХ С ИММОБИЛИЗОВАННОЙ МИКРОФЛОРОЙ.

5.1 Математическая модель реактора с биопленкой на неподвижном твердом носителе.

5.2 Моделирование капельного биофильтра с засыпной загрузкой

5.2.1 Экспериментально-расчетные исследования процессов очистки биопленки на загрузочном материале.

5.2.2 Гидравлические модели биофильтров с загрузкой.

5.2.3 Технологические модели биофильтров с загрузкой.

5.3 Моделирование биореакторов с вращающимися дисками.

5.3.1 Исследования процессов окисления в биодисках.

5.3.2 Моделирование и расчет биодисков.

5.3.2.1 Модель биореактора с дисками, погруженными в жидкость ниже оси вращения.

5.3.2.2 Модель биореактора с дисками, погруженными в жидкость выше оси вращения.

5.3.2.3 Модель биореактора с дисками, полупогруженными в жидкость.

5.4 Расчетно-экспериментальные исследования погружных аэрируемых биофильтров.

Глава 6. УПРАВЛЕНИЕ МЖРОБИОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В СООРУЖЕНИЯХ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД.

6.1 Методология управления и прогнозирования микробиологическими процессами в сооружениях биологической очистки сточных вод.

6.2 Результаты экспериментальных исследований по повышению эффективности седиментации дисперсных частиц за счет использования активного ила в качестве источника биофлокулянта.

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

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

6.2.3 Результаты исследований интегральных характеристик сточных вод при использовании в качестве источника коагулянта предварительно обработанного активного ила.

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

Введение Диссертация по биологии, на тему "Технологическое моделирование управляемого процесса аэробной биологической очистки сточных вод"

Актуальность проблемы

В настоящее время большую научно-техническую проблему представляет экологическая защита природной среды от загрязнения ее отходами промышленных производств и бытовыми стоками населенных пунктов. Попадание органических и минеральных загрязнений в водные и почвенные бассейны происходит при сбросе коммунальных и промышленных сточных вод, образующихся при реализации технологических процессов производства и переработки продукции и в процессе жизнедеятельности людей. Отличительная черта сточных вод, сбрасываемых на городские очистные сооружения, состоит в том, что они, в основном освобожденные от крупных включений минерального происхождения, в значительной степени загрязнены органическими веществами. В связи с этим возникает необходимость строительства сложных очистных сооружений, обеспечивающих показатели очистки от органических соединений, заданные государственными природоохранными органами.

Очистка высоко загрязненных стоков имеет ряд особенностей, которые существенно усложняют применение обычных, широко распространенных методов обработки органо-содержащих сточных вод. Сточные воды городских коммунальных служб содержат широкий спектр органических углерод-, азот- и фосфорсодержащих загрязнений, находящихся в диспергированном, коллоидном и растворенном состояниях. Диспергированные загрязнения (в основном крупно- и средне-дисперсные частицы), находящиеся во взвешенном состоянии, отделяют от сточной воды различными способами в процессе механической обработки (в основном, путем гравитационного осаждения в первичных отстойниках) и выводят из очистных сооружений на иловые площадки. Органические вещества, находящиеся в мелкодисперсном, коллоидном и растворенном состояниях, подвергаются биологическим методам обработки, в процессе которых реализуются биохимические процессы их окисления микроорганизмами активного ила. При этом, эффективность работы сооружений биологической очистки (аэротенков, биофильтров, вторичных отстойников) во многом определяется концентрацией загрязнений сточных вод, предварительно прошедших механическую очистку.

Активный ил, функционирующий в очистных сооружениях, является живым консорциумом, который имеет сложную структуру. Биоценоз активного ила состоит в основном из микроорганизмов, связанных трофическими и метаболитными процессами, в результате которых происходит очистка сточных вод.

Управление смешанными культурами микроорганизмов в условиях непрерывных процессов биохимического окисления органических загрязнений является одним из перспективных путей максимального использования биологической активности и окислительной способности микроорганизмов активного ила. В этой связи изучение кинетики роста, жизнедеятельности и отмирания смешанных микробных популяций в биомассе активного ила является актуальной и важной задачей. Правильный выбор эффективных технологических схем очистки и оптимизация составов биоценозов активного ила являются основными путями достижения высоких показателей очистки и снижения избыточных биомасс активного ила. Целенаправленное регулирование жизнедеятельности микробных популяций способствует снижению содержания патогенной микрофлоры в сточных водах до санитарно-показательных норм и получению максимальной эффективности биохимических процессов окисления микроорганизмами органических загрязнений.

Высокие требования государственных природоохранных органов к чистоте сточных вод, сбрасываемых в открытые водоемы и водотоки культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения, приводят к необходимости разработки эффективных и, как правило, многоступенчатых систем очистки. Современные традиционные очистные сооружения содержат участок механической очистки сточных вод от крупнодисперсных загрязнений органического и минерального происхождения, участка биологической очистки сточных вод от мелкодисперсных и коллоидных загрязнений органического происхождения в аэротенках с помощью диспергированных в сточной воде микроорганизмов активного ила и участка биологической доочистки сточных вод от трудноокисляемых органических загрязнений в сооружения типа биофильтр и биореактор.

В то же время следует отметить, что возможности методов биологической очистки к настоящему времени далеко не полностью исчерпаны. Актуальность проблемы интенсификации процессов биологической очистки сточных вод несомненна, т.к. повышение технико-экономических показателей этого способа обработки при широких масштабах его применения позволит дать значительный экономический эффект народному хозяйству страны.

Одним из основных путей интенсификации аэробной биологической очистки сточных вод является повышение концентрации взаимодействующих компонентов, участвующих в процессе, микроорганизмов и растворенного кислорода. Для достижения этих целей разработаны сооружения с повышенными дозами активного ила, с применением технического кислорода, с более эффективным использованием кислорода, с более производительными аэраторами и т.д. Однако и эти возможности оказались не беспредельными главным образом из-за ограниченной интенсивности диффузионных процессов в аэрационных сооружениях. Как показывают работы последних лет, для преодоления этого недостатка необходимо обеспечить большую продолжительность контакта обрабатываемой среды с источником кислорода, увеличить поверхность раздела фаз «жидкость-кислород» и осуществить более быстрое обновление их границ. Реализация этих направлений привела, с одной стороны, к созданию глубоких (шахтных) аэротенков, а с другой - к использованию биологических систем с прикрепленной (иммобилизованной) микрофлорой.

В последние десятилетия в научно-технической литературе растет количество работ, посвященных применению систем, использующих иммобилизацию микроорганизмов на носителях.

Прикрепление микроорганизмов к твердому носителю увеличивает продолжительность их пребывания в реакционной среде. Последнее обстоятельство имеет немаловажное значение с учетом затрат на утилизацию больших количеств биомассы активного ила. В биологических слоях, образующихся на твердой поверхности носителя, при стационарном режиме работы биореактора устанавливается равновесие между процессами прироста биопленки и вымывания ее из слоя носителя, В связи с этим отпадает необходимость в рециркуляции биомассы, принципиально необходимой при очистке сточных вод в традиционных аэротенках, работающих на дисперсной биомассе. К тому же следует отметить меньшую влажность биопленки по сравнению с биомассой активного ила традиционных аэротенков, а значит и более эффективное отделение биопленки от очищенной воды во вторичных отстойниках.

Для аэробных биологических иммобилизованных систем важно и то, что в трехфазной среде, состоящей из жидкости, газа и твердого носителя, увеличивается эффективность использования кислорода. Доза прикрепленной биомассы активного ила, развивающейся на поверхности твердого носителя, составляет 30 г/л и выше по беззольному веществу, что совершенно недостижимо для традиционных аэротенков при любом способе сгущения активного ила.

Однако, несмотря на перечисленные выше преимущества, метод иммобилизации микроорганизмов на твердом носителе еще не нашел широкого применения в промышленности. Это объясняется тем, что имеющиеся сведения о биологической очистке с применением техники иммобилизации биомассы в научно-технической литературе не систематизированы, часто носят противоречивый характер и, как правило, недоступны широкому кругу специалистов в области очистки промышленных сточных вод.

Значительно затрудняет внедрение в практику очистки сточных вод иммобилизации биомассы микроорганизмов отсутствие единой методики расчета и рекомендаций по аппаратурному оформлению процесса очистки в промышленных условиях. Имеющиеся литературные данные о высокой эффективности применения техники иммобилизации для биологического удаления углеродсодержащей органики, нитрификации и денитрификации либо содержат разрозненный материал, либо совершенно непригодны для практического использования при проектировании очистных сооружений. Разработка промышленной технологии биологической очистки сточных вод в иммобилизованных слоях требует проведения широких экспериментальных и теоретических исследований физических и биологических процессов как в лабораторных, так и в производственных условиях. Такие исследования, включающие изучение гидродинамики и кинетики биологических процессов синтеза биомассы и усвоения органических загрязнений сточных вод, позволят обеспечить создание наиболее рациональных и эффективных конструктивных схем сооружений аэробной биологической очистки.

Создание эффективной многоступенчатой системы очистки требует проведения большого объема научно-исследовательских и доводочных работ для получения оптимальных конструктивно-технологических решений и внедрения их в промышленных масштабах в системах очистки производственных и хозяйственно-бытовых стоков.

Одним из наиболее эффективных методов решения указанной проблемы является проведение экспериментально-теоретических исследований, позволяющих получить в конечном счете разработанные на основе балансового анализа математические модели технологических процессов очистки с эмпирическими коэффициентами, полученными путем аппроксимации экспериментальных зависимостей, полученных с помощью физических моделей.

Разработанные экспериментально-расчетные модели технологических процессов биологической очистки должны учитывать также и микробиологические модели реализуемых процессов, поэтому наряду с гидравлическими и технологическими моделями необходим комплекс микробиологических работ для выявления доминирующих биоценозов на разных этапах биологической очистки.

Разработанные на основе анализа гидравлических, массообменных, технологических и микробиологических данных эмпирико-математические модели позволяют не только надежно и с высокой точностью прогнозировать процессы в системах биологической очистки, но и управлять ими для получения максимальной эффективности очистки.

Цель и задачи исследований

При выполнении работы были поставлены следующие задачи:

- изучение структуры и особенностей функционирования сложных биоценозов активного ила, идентификация доминирующих форм микроорганизмов в аэрационных сооружениях на разных трофических уровнях по питанию, научно-обоснованный выбор биологических моделей;

- разработка на основе анализа гидравлических, массообменных, технологических и микробиологических данных методологии управления и прогнозирования систем комплексной биологической очистки с помощью эмпирико-математических моделей для - получения максимальной эффективности очистки с высокой точностью и надежностью.

Научная новизна

Созданы математические модели гидродинамических и массообменных процессов в аэрационных бассейнах различных геометрических размеров и конфигураций.

Разработаны критерии оценки процессов циркуляции и массопередачи кислорода в аэрационных сооружениях различных типов.

Проведен комплекс экспериментальных исследований по определению влияния различных факторов (геометрических параметров бассейнов, типов и компоновок аэрационных устройств) на эффективность процессов циркуляции и массопередачи кислорода.

Полученные результаты позволяют научно обосновывать конструктивно-технологические решения, принимаемые при проектировании новых и реконструкции действующих сооружений биологической очистки.

Практическая ценность

Полученные результаты и выводы базируются на разработанных математических моделях и экспериментальных исследованиях и позволяют с достаточно высокой надежностью рекомендовать оптимальные конструктивно-технологические решения по выбору аэрационных сооружений при создании систем биологической очистки сточных вод различного происхождения. При этом, материалы работы обеспечивают возможность определения оптимальных решений с учетом особенностей конкретных видов и характеристик очистных сооружений.

Полученные результаты и выводы базируются на разработанных математических моделях и экспериментальных исследованиях и позволяют с достаточно высокой надежностью рекомендовать оптимальные конструктивно-технологические решения при создании новых и реконструкции действующих сооружений биологической очистки сточных вод различного происхождения. Разработанные рекомендации подтверждены материалами теоретических и экспериментальных работ, показавших высокую степень сходимости, что обеспечивают возможность их надежного использования в производственных условиях с учетом особенностей конкретных видов и характеристик очистных сооружений.

Апробация работы

На основании проведенных исследований разработаны:

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

Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУП «МосводоканалНИИпроект» при проведении проектирования очистных сооружений городов Владивостока, Гагарина, Покрова и утильзавода «Эколог» г. Люберцы. Кроме того, результаты работы были использованы ДХО ЗАО «АРХПРОЕКТ» Инженерно-архитектурный центр при проектировании очистных сооружений пос. Горноправдинск Ханты-Мансийского района.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте биологической промышленности в соответствие с Государственной программой «Разработать технологию биологической очистки сточных вод с высоким содержанием органических примесей» инв. № 01.200.2.01563 и планами хоздоговорных работ Московского института коммунального хозяйства и строительства.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Биотехнология", Павлинова, Ирина Игоревна

ВЫВОДЫ

3. Проведен комплекс экспериментальных исследований моделей систем биологической очистки и определены зависимости эффективности очистки от концентраций субстрата и биомассы, нагрузки на активный ил по органическим веществам, среднего времени пребывания смеси в аэротенке, возраста активного ила, степени рециркуляции активного ила, коэффициента сепарации вторичного отстойника и коэффициента респирации кислорода в аэротенке.

6. Проведен технико-экономический анализ различных типов реакторов, применяемых в системах аэробной биологической очистки, и выявлены преимущества многофазного реактора, заключающиеся в способности обрабатывать стоки с высокими нагрузками по загрязнениям, обеспечивать интенсивный рост биомассы и ее стабильную концентрацию на частицах-носителях в течение длительного времени.

Библиография Диссертация по биологии, доктора технических наук, Павлинова, Ирина Игоревна, Щелково

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

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

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

4. Аринбасарова А.Ю., Артемова A.A., Киселев A.B. Ферментативная активность клеток Arthrobacter globiformis, иммобилизованных на крупнопористых керамических носителях. Прикладная биохимия и микробиология. 1982, Т. 18, Т 3, с. 331-339.

5. Архипченко И.А. Микробиологические аспекты очистки сточных вод. Известия АН СССР, Сер. Биол. 1983, № 4, с. 560-569.

6. Архипченко И.А., Васильев В.Б., Банина H.H., Яковлева Н.О. Регуляция активности микробных сообществ в аэротенке с возвратом биомассы. Изв. АН СССР. 1985, № 6, с. 906-912.

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

8. Барков A.B. Процесс флокуляции активного ила и механизмы деконтаминации в аэротенках. Сб. науч. тр. ВНИИВСГЭ. 1995, № 97, с. 115120.

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

10. Беккер М.Е. Использование микробной биотехнологии в кормопроизводстве и утилизации отходов. Биотехнология. 1985, № 6, с. 1424.

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

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

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

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

15. Биотехнология. Под ред. A.A. Баева. М., Наука, 1984, 309 с.

16. Биотехнология. Принципы и применение. Под ред. И. Хиггинса, Д Беста, Д. Джонса. М., Мир, 1988,479 с.

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

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

19. Бокова И.Г. Образование и свойства целлюлаз Clostridium thermocellum. Автореферат диссертации, 1989.

20. Бондарев A.A. Регулирование прироста активного ила в сооружениях биологической очистки сточных вод. Труды института «ВНИИВОДГЕО»: «Сооружения для очистки сточных вод и обработки осадков. М., 1987, с. 5053.

21. Борисенко Е.Г., Тихомирова О.И. Некоторые закономерности культивирования микромицетов на навозных стоках. Микробиологический журнал, 1989, т. 51, №5, с. 67-71.

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

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

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

25. Былинкина Е.С. Проблемы масштабного перехода в микробиологической промышленности. 1973.

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

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

28. Варваров В.В., Брындина Л.В., Ильина Н.М. Биологическая очистка сточных вод. Экология и безопасность жизнедеятельности, 1996, № 1, с. 4648.

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

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

31. Вейцер Ю.И, Стерина P.M. Механизм взаимодействия флокулянта. В сб.: "Научные труды ЖХ РСФСР", 1973.

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

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

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

35. Войчивилло Н.Е., Камерницкий A.B. Методы иммобилизации клеток. В сб. Иммобилизованные клетки микроорганизмов (теория и практика). Пущино, 1978.

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

37. Гарнаев А.Ю., Седых Л.Г. и др. под ред. Кринстонсона М. Биологическая очистка сточных вод и отходов сельского хозяйства. Рига. 1990.

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

39. Гвоздяк П.И. Иммобилизованные микроорганизмы в очистке сточных вод. В сб. Иммобилизованные клетки в биотехнологии. Пущино, 1987, с. 5662.

40. Гзовский В. Социальные проблемы охраны окружающей среды. Вопросы экономики. 1985, № 12, с. 99-108.

41. Головлева J1.A. и др. Микробная детоксикация сточных вод коксохимического производства. Микробиология, 1995, № 2 с. 197-200.

42. Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды. М. 1978.

43. Горловский С.И., Хайнман В.Я. Об особенностях действия высокомолекулярных флокулянтов. Обогащение руд, 1961, N 4.

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

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

46. Громов Б.В. Строение бактерий. Учебное пособие. Л., Изд-во ЛГУ, 1985.-192с.

47. Громов Б.В., Павленко Г.В. Экология бактерий. Учебное пособие. Л., Изд-во ЛГУ. 1989, с. 22-36.

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

49. Гуревич Ю.Л. Перспективы использования смешанной культуры дрожжей и бактерий на сложном субстрате. Смешанные проточные культуры микроорганизмов. Новосибирск, 1981, с. 168-181.

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

51. Гюнтер Л.И. Влияние технологических параметров работы аэротенков на формирование биоценозов и биохимические характеристики активногоила. Научн.тр. Академии коммун, хозяйства им. К.Д. Памфилова, 1976, вып. 105, с. 3.

52. Гюнтер Л.И. Рост и развитие гетерогенной популяции микроорганизмов активного ила в процессе очистки сточных вод. Научн.тр. Академии коммун, хозяйства им. К.Д. Памфилова, 1974, вып. 94, с. 3.

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

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

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

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

57. 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.

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

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

60. Денисов A.A., Щербина Б.В., Семижон A.B. Аэробная очистка сточных вод. Ветеринария, 1995, № 5, с. 48-49.

61. Денисов A.A., Щербина Б.В., Семижон A.B. Очистка сточных вод на животноводческих комплексах. Молочное и мясное скотоводство, 1995, № 4, с. 2-6.

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

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

64. Евилевич М.А., Брагинский JI.H. Оптимизация биохимической очистки сточных вод. Л., Стройиздат, 1989.

65. Егоров Н.С., Олескин A.B., Самуилов В.Д. Биотехнология. Проблемы и перспективы. М., Наука, 1987, 459 с.

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

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

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

69. Запольский А.К., Баран A.A. Коагулянты и флокулянты. Л., Химия, 1987, 204 с.

70. Звягинцев Д.Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. М., Изд-во МГУ, 1973. 212 с.

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

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

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

74. Инструкция по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческих комплексах Министерства сельского хозяйства СССР от 17.11.80г.

75. Казначеев И.В., Гумагалиева К.З., Моисеев Ю.В. Докл. АН СССР,1986, Т. 291, №5, с. 1241-1244.

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

77. Карелин А .Я., Репин Б.Н. Биохимическая очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. М., Пищевая промышленность, 1974, с. 9-159.

78. Карпухина JI.B., Никитина В.Е., Воротилова И.Ф. Изучение азотфиксирующей активности клеток Azospirillum brasilense sp. 7, иммобилизованного на макропористых сорбентахю Биотехнология. 1989, Т. 5, №2, с. 208-211.

79. Кислухина О.В., Калунянц К.А., Аленова Д.Ж. Ферментативный лизис микроорганизмов. Алма-Ата. Раун, 1990.

80. Кожевин П.А. Микробные популяции в природе. М., МГУ. 1989.

81. Кондратьева E.H. и др. Фототрофные микроорганизмы. М., изд. МГУ, 1989, 376с.

82. Кощеенко К.А., Скрябин Г.К. Биотехнология. М., Наука, 1984.

83. Кощеенко К.А., Суходольская Г.В., Иммобилизация клеток микроорганизмов. Иммобилизованные клетки в биотехнологии. Пущино,1987.

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

85. Кумраева А.И. // Колл. ж. 1985. Т.47, N6, с. 1186-1190.

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

87. Лазаренко Е.Н., Баран А, А., Медведев Ю. В. // Колл. ж.1986. Т. 4.8, N 3, с. 571-574.

88. Ламбина В.А. и др. Значение бделловибрионов в регуляции микробных ценозов и процессах самоочищения бытовых сточных вод. Микробиология.1987, т. 56, с. 860.

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

90. 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. 466-463.

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

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

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

94. 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.

95. Мальцев П.М. Технология бродильных производств. М., 1980, с. 320328.

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

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

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

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

100. Методические рекомендации по гидробиологическим исследованиям навозных стоков в процессе их обеззараживания в водных экосистемах. ВАСХНИЛ. М., 1983, с. 3-18.

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

102. 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.

103. Михайловский C.B., Швец В.Н. Микробиологический журнал. 1987, Т. 49, № 1, с. 44-47.

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

105. Мосичев М.С., Складнов A.A., Котов В.Б. Общая технология микробиологических производств. М., Легкая промышленность, 1982.

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

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

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

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

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

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

112. Общесоюзные нормы технологического проектирования систем удаления, обработки, хранения, подготовки и использования навоза и помета. ОНТИ 17-81, Минсельхоз СССР, М., «Колос», 1983.

113. Одум Ю. Экология. М., Мир, 1986. -376 с.

114. Оптимальное секционирование аэротенка, работающего под нестационарной нагрузкой. Химия и технология воды, 1988, т. 10, № 4, с. 291-294.

115. Ореховский З.Б. и др. Общие критерии развития популяций и их ассоциаций в открытых системах. Смешанные проточные культуры. микроорганизмов. Новосибирск, Наука, 1981, с. 107-115.

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

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

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

119. Павлова И.Б. и др. Электронно-микроскопическое исследование развития бактерий в колониях. Гетероморфный рост бактерий в процессе естественного развития популяции. ЖМЭИ, 1990, № 12, с. 12-15.

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

121. Печуркин М.С. Смешанные проточные культуры микроорганизмов. Новосибирск. Наука, 1981.

122. Печуркин Н.С. Смешанные культуры микроорганизмов новый этап в развитии теоретической и прикладной микробиологии. Смешанные проточные культуры микроорганизмов. Новисибирск.Наука. 1981, с. 3-25.

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

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

125. Победимский Д.Г. Экологическая биотехнология. Казань, 1992.

126. Постников И.С. и др. Очистка сточных вод в аэротенках-отстойниках. Изд. МКХ РСФСР, 1989.

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

128. Протодьяконов И.О., Чесноков Ю.Г. Гидродинамика псевдоожиженного слоя. Д., Химия, 1982.

129. Псевдоожижение. Ред. Девидсон И.Ф. и Харрисон Д.М. Изд. Химия, 1974.

130. Райнина Е.И., Бачурина Р.П., Мехлис Т.А. Биотехнология. 1986, № 4, с. 65-70.

131. Ралкин А.И. Процессы колонизации и защиты от обрастания. СПб., Изд-во С-Петербургского Университета, 1998. -272с.

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

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

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

135. Сассон А. Биотехнология: свершения и надежды. М.б 1987,411 с.

136. Сиденко В.П., Мордвинова Д.И., Яроцкая Н.Е. Микробиологический журнал. 1987, № 48, с. 26-29.

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

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

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

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

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

142. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.Ф. Физико-химические основы смачивания и растекания. М., 1976, 391 с.

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

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

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

146. Технические записки по проблемам воды. «Дегремон». т. 1. М: Стройиздат, 1983, с. 61-115,139-149,161-203.

147. Технические записки по проблемам воды. «Дегремон». т. 2. М: Стройиздат, 1983, с. 750-823.

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

149. Топников В.Е., Вавилин В.А. Биохимическое потребление кислорода для вод различной загрязненности. Водные ресурсы. 1986, № 1, с. 128-133.

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

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

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

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

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

155. Чурбанова И.Н. Микробиология. М., Высшая школа, 1987, 239 стр.

156. Шефтель В.О. Полимерные материалы. Токсические свойства. Л. Химия, 1982.

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

158. Экологическая биотехнология. Пер. с англ. Под ред. К.Ф.Форстера, Д.А.Дж.Вейза. Л., Химия, 1990, с. 7-36, 90-116.

159. Яковлев С.В и др. Водоотводящие системы промышленных предприятий. М., Стройиздат, 1990.

160. Яковлев C.B. и др. Биологическая очистка производственных сточных вод. Процессы, аппараты, сооружения. М., Стройиздат, 1985.

161. Яковлев C.B. и др. Очистка производственных сточных вод. М., Стройиздат, 1985.

162. Яковлев С.В., Капелюш В.В. Влияние структуры потока в аэротенке на физиологическую активность ила. Труды института «ВОДГЕО»: Механическая и биологическая очистка сточных вод и обработка осадка предприятий агропромышленного комплекса. М,: 1986.

163. Яковлев С.В., Карюхина Т.А. Биотехнологические процессы в очистке сточных вод. М: Стройиздат, 1980.

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

165. Яковлев С.В., Морозова К.Д. и др. Очистка сточных вод в аэротенках-смесителях и аэротенках-вытеснителях. Труды института «ВОДГЕО»: Сооружения для очистки сточных вод и обработки осадков. М., 1987, с. 3641.

166. 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.

167. Andersen J. Aspects Immobilized Cell Sistemes. Process Eng. 1986, 153176.

168. Artur R.M. New Concepts and Practices in Activated Sludge Process Control. Activated Sludge Process Control Series. 1982.

169. Atkinson В., Black G.M., Pinches A. The characteristics of solid supports and biomass support particles when used in fluidixed beds in Biological Fluidized Bed Treatment of Water and Wastewater. Chichester, 1981.

170. Baily K.M., Vieth W.R., Chotani Abstr. Pap. 19-th ACS Nat Meet. Washington, 1987.

171. Bar R., Gainer J., Kirwan D.J. Biotechon. Bioeng. 1986, v. 28,1166-1171.

172. Bautista J. et al. // Biotechnol. Lett. 1986,v. 8, n 5, p. 315-218.

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

174. 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.

175. Botterill J.S.M., George J.S., Besford H. Chem. Eng. Progr. Symp. Ser. n. 62, 7,1966.

176. Brodelius P., Vandomme E. Biotechnology. J. VCH Verlag. 1987, v. 7a, p. 405-464.

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

178. Bulking of activated sludge: Preventative and remedial methods. Editors: Chambers B., Tomlinson E.J., 1982.

179. Bulson P.S. The Dock and Harbourg authority. V. 42, n. 487, p. 15-22, 1961.

180. Caldenbank P.H., Evans F., Farley R., Jepson G., Poll P. Proc. Symp. Catalysis Pract. London, 1963.

181. Calderbank P.H., Moo-Joung M.B., Bibby R. Proc. 3rd European Symp. Chem. React. Eng., Oxford, 1965, p. 91.

182. Cauchi A., Delhuvenne P., Bousseli J.F., Elmerich P. Optimization de la dephosphtation mixte. Station depuration de Blois. Techniques Sciences Methodes. 1996, v. 91, N 5, p. 335-339.

183. Chambers B. Effect of longitudinal mixing and anoxis zones on setteability of activated sludge. In: Bulking of activated sludge: Preventative and remedial methods. Editors: Chambers B., Tomlinson E.J., 1982.

184. Champluvier B., Kamp B., Rouxhet P.G. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1983, v. 27, n. 3, p. 464-469.

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

186. Chatib B., Grasmick A., Elmaleh S., Ben Aim R. Biological wastewater treatment in a three-phase fluidized bed reactor in Biological Fluidized Bed Treatment of Water and Wastewater. Chichester, 1981.

187. Chervenak M.C., Feigelman S., Wolk R., Byrd C.R., Hellwing L.R. Oil and Gas J., v. 61, n. 227,1963.

188. Chinesa S.C., Irvine R.L. et al. Feast /Family growth enviroments and activated sludge population selection. Biotechnology and Bioengineering, 1985, vol. XXVII, p. 562-569.

189. Chinesa S.C., Irvine R.L. Growth and control of filamentous microbes in activated sludge: an integrated hypothesis. Water Research, 1985, vol. 19, N 4, p. 471-479.

190. Chudoba J. et al. Control of activated sludge filamentous bulking. IV. Effect of sludge regeneration. Water Reseach, 1982, vol. 14, p. 73-93.

191. Chudoba J. et al. Control of activated sludge filamentous bulking. V. Experimental verification of a kinetic selection theory. Water Reseach, 1985, vol. 19, N2, p. 191-195.

192. Chudoba J. et al. Control of activated sludge filamentous bulking. VI. Formulation of basic principles. Water Reseach, 1985, vol. 19, N 8, p. 1013-1022.

193. 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. 1219-1232.

194. D'Souza S.F., Melo J.S., Deshapande A. Biotechnol. Lett. 1986, 8, p. 643648.

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

196. Davidson J.F., Harrison D. Fluidized Partieles. Cambridg. 1963.

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

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

199. 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.

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

201. Errobo L.H., Munch B. Practical application of knowledge on the survival of pathogenic and indicator bacteria in aerated and non-aerated slurry: Hygienie problems of animal manures. Univ. Hohenheim, Inst. Animal Mtd. And Hyg. Stuttgart. 1983.

202. Falatko D.M., Novak J.T. Effects of biologicall produced surfactants on the mobility and biodégradation of hydrocarbons. Water Environ. Res. 1992, v. 64, n. 2, p. 163-169.

203. Filamentous microorganism bulking of activated sludge. News Qart. 1981, v. 31, n. 2, p. 3-4. 189 Eapic

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

205. Forster C.F. Factors invoved in the settlement of activated sludge. I. Nutrients and surface polimers. Jour. WPCF, 1985, vol. 19, N 10, p. 1259-1264.

206. 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.

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

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

209. Gibert W.G. Relation of operation and maintenans to treatment plant efficiency/ Jour. WPCE, 1986, vol. 48, N 7, p. 1822-1833.

210. Gorchev H.G. Ozolins G. WHO guidelines for drinking-water quality. WHO chronicle. 1984, N 38, p. 103-108.

211. Griswold C.R., van Driesen R.P. Hydrocarbon Process Petrol. Réf., 45, 153, 1966.

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

213. Hamkes H.A. Activated Sludge. In: Ecological Aspects of used-water Treatment. Edited by Curds C.R. and Hamkes H.A., vol. 2, Biological Activities and Treatment Processes, 1983.

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

215. Harremoes P. AIRPE Conference sur 1'Aeration. 19-22/9/78, Amsterdam, 1978.

216. Hattori R., Hattori T. J. Gen. Appl. Microbiol. 1985, v. 50, n. 2, p. 147-163.

217. 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.

218. Hell wing L.R., Driessen R.P., Schuman S.C., Slingstad C.E. Oil and Gas J., v. 60, n. 119,1962.

219. Ho C.S. Proc. Biochem. 1986, v. 21, n. 5, p. 148-152.

220. Hoehn R.C., Ray A.D. Effects of thickness on bacterial film. J. Water Pollution Control Federation,45, 2302, 1973.

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

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

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

224. Kolbel H., Hammer H., Meisl U. Proc. 3rd European Symp. Chem. React. Eng., Oxford, 1965, p. 115.38.

225. Kolot F.B. Pcoc. Biochem. 1980, v. 16, n. 5, p. 1-8.

226. La Motta. Internal diffusion and reaction in biological films. Env. Sci. and Technol. 10, 8, 765,1976.

227. Lane A.G., Pirt S.J. Appl. Chem. Biotechnol. 1973, v. 23, p. 309.

228. Lee J.C. Proc. 3rd European Symp. Chem. React. Eng., Oxford, 1965, p. 211.

229. Lee J.C. Proc. 4rd European Symp. Chem. React. Eng., Oxford, 1969, p. 211.

230. Lettinga C.S., Velson W., Hobma W. Biotechnol. Bioeng. 1980, v. 22, p. 699-734.

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

232. Lin S.D. Rotating biological contractor technology. Bioenvironment systems.1987, v. 2, p. 161-208.

233. 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.

234. Lovett D.A. et al. Activated sludge treatment of abatoir wastewaters. I. Influence of sludge and feeding pattern. Waster Recearch, 1984, vol. 18, N 4, p. 429-434.

235. 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.

236. Luong J.H.T., Tseng M. Appl. Microbiol. And Biotechnol. 1984, v. 19, p. 207-216.

237. Margaritis A., Bajpai P.K., Wallance J.B. Biotechnol. Lett. 1981, v. 3, p. 613-618.

238. Marshall K.C. Interfaces in microbial ecology. Cambridge, Massachusetts, London, Harvard Univ. Press. 1976.

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

240. Mc' Kinney R.E., Horwood M.F. Fundamental approach to the activated sludge process. I.Floo-producting bacteria. Sewage Ind. Wastes. 1952, n. 24, p. 117-123.

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

242. Meadows P.S. The attachement of bacteria to solid surfaces. Arch. Microbiol. 1971, v. 75, n. 4, p. 374-381.

243. Meesing R.A., Oppermann R.A. Pore dimension for accumulating biomass. 1. Microbes the reproduce by fission or dy budding. Biotechnol. Bioeng. 1979, v. 21, n. 1, p. 49-58.

244. Meesing R.A., Oppermann R.A., Kolot F.B. Pore dimension for accumulating biomass. 1. Microbes that from spores and exhibit mycelial growth. Biotechnol. Bioeng. 1979, v. 21, n. 1, p. 59-67.

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

246. 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.

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

248. Modelling of biological wastewater treatment. 1985.

249. Monsan P., Durand G., Navarro J. Methods in Enzymology. 1987, v. 135 B, p. 307-318.

250. Mozes N., Marchal F., Hermesse M.P. Biotechnol. Bioeng. 1987, v,. 30, p. 439-450.

251. Neu T.R. Microbial 'footprints" and the general ability of microorganisms to label interfaces. Can. J. Microbiol. 1992, v. 38, n. 10, p. 1005-1008.

252. Opera C.C., Mann J. Biotechnol. Bioeng. 1988, v. 31, p. 470-475.

253. Ostegraard K. Chem. Eng. Sci. 20,165,1965.

254. Ostegraard K. Fluidisation, 1964.

255. Ostegraard K. Proc. Intern. Symp. On Fluidization, Amsterdam, 1967.

256. Ostegraard K. Studies of Gas-Liquid Fluidization. Copenhagen, 1969.

257. Osterdaard K., Michelsen M.L. Chem. Eng. Progr. Symp. Seris, 1968.

258. Ostergaard K. Advances in Chemical Engineering. London, v. 7,1968.

259. Ostergaard K., Suchozebrski W. 4rd European Symp. Chem. React. Eng., Oxford, 1969, p. 211.

260. Ostergaard K., Theisen P.L. Chem. Eng. Sci. 21,413,1966.

261. Ostergraard K. Chem. Eng. Sci. 21,470, 1966.

262. Palm J.C. et al. Relationship between organic loading, dissolved oxygen concentration and sludge settledbility in the completelymixed activated sludge process. Jour. WPCF, 1980, vol. 52, N 10, p. 2484-2506.

263. Parker D.S. Assesment of secondary clarification design concepts. Lour. WPCF, 1983, vol. 55, N 4, 350-359.

264. Parker D.S., Kaufman W.J., Jenkins D. J. San. Engng.Div. 1972, SA1, p.79.

265. Pellizari E.D., Little L. Collection and analysis of puryeable organics elimited from wastewater treatment plants. 1980.

266. Qureshi N., Maddox I. Bioproc. Eng. 1988, n. 3, p. 69-67.

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

268. Richardson J.F., Zaki W.N. Trans Inst. Chem. Eng. 32, 35,1954.

269. Riemer N., Harremoes P. Multicomponent in denitrifying biofilm. Prog. In Water Technolog. 10,149,1978.

270. Rodrigues A., Gramick A., Elmaleh S. Modeling of biofilm reactors. Chem. Eng. J., 27, n. 2, 1983.

271. Sato T., Ose Y. Floc-forminh substances extracted from activated sludge by sodium hydroxide solution. Water Research, 1980, vol. 14, p. 333-338.

272. Sayadis S., Berry F., Nasri M. Fems Microbiolog. Lettres. 1988, v. 56, n. 3, 307-312.

273. Schugerl K. Proc. Symp. On Fluidization. Amsterdam, 1967.

274. Seiskari P., Linko Y.Y., Linko P. Adsorbtion Gloconobacter oxydans on nailon spills. Appl. Microbial. Biotechnol. 1985, v. 21, p. 356-360.

275. Sezgin M. Variation of sludge volume index with activated sludge characteristics. Water Research. 1982, vol. 16, p.

276. Sherwood T.K., Farkas E.J. Chem. Eng. Sci. 21, 573,1966.

277. Shroeder E.D. Water and Wastewater treatments. Londod, 1977.

278. Sjobberg A. Chalmers Tekniska Hogskola, n. 39,1967.

279. Steward P.S.B., Davidson J.F. Chem. Eng. Sci. 19, 319,1964.

280. 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.

281. Takagi H., Kodomak K. // Ibtd. 1985, v. 49, n 1, p. 3151-3157.

282. Tamada M., Kasai N., Kaetsu I. Biotechnol. Bioeng. 1987, v. 30, p. 697-702.

283. Tamada Y., Ikada Y. Polymers in Medicine. 1986, n. 11, p. 101-115.

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

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

286. Trevors J.T., van Elsas L.D., Lee H., van Overbeek L.S. Use of alginates and other carrier for encapsulation of microbial cells for use in soil. Microb. Releases. 1992, v. 1, p. 61-69.

287. Tuntoolavest M. et al. Factors affeccting the clarification performance of activated sludge final settlers. Jour. WPCF, 1983, vol. 55, N 3, p. 234-248.

288. Tuntoolavest M., Grady C.P.L. Effect of activated sludge operational conditions on sludge thickening characteristics. Jour. WPCF, 1982, vol. 54, N 7, p. 1112-1117.

289. Turner R. Fluidization, London, 1984.

290. Valentin F.H. Absorbtion in Gas-Liquid Dispersion.London, 1967.

291. Van Driesen R.P., Strewart N.C. Oil and Gas J., v. 62, n. 20,110, 1964.

292. Volpicelli G., Massimilla L. Pulp. Paper Mag. Cfn, 66, T512,1965.

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

294. 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.

295. Weisz. Diffusion and chemical transformation: an interdisciplinary excusion. Science, 179,433,1973.

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

297. Willets A. Biotechnol. Lett. 1985, v. 7, n. 4, 261-266.

298. Williams T.M., Uns R.F. Isolation and characterization of filamentous bacteria present in bulking activated dludge. Appl. Microbiol. And Biotechnol. 1985, v. 22, n 4, p. 273-282.

299. Wohrer W. Bioproc. Eng. 1989, n. 4, p. 35-41.

300. Zurkova E., Drobnik J., Kalal J. Biotechnol. Bioeng. 1983, v. 25, p. 22312256.

Информация о работе

Павлинова, Ирина Игоревна
доктора технических наук
Щелково, 2006
ВАК 03.00.23

Диссертация

Технологическое моделирование управляемого процесса аэробной биологической очистки сточных вод - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы