Биоконверсия соединений азота и фосфора в процессе биофильтрации сточных вод и их доочистки погруженными макрофитами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.06, кандидат технических наук Кирилина, Татьяна Владимировна

• Кирилина, Татьяна Владимировна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кирилина, Татьяна Владимировна

Введение

Глава 1 Аналитический обзор литературы

1.1 Характеристика коммунально-бытовых сточных вод

1.2 Процессы биологического удаления азота из сточных вод

1.2.1 Аммонификация

1.2.2 Нитрификация

1.2.3 Денитрификация

1.2.4 Анаэробное окисление аммония (АКАММОХ-процесс) 24 1.2.4.1 Процессы трансформации азота на основе АМАММОХ -процесса

1.3 Процессы биологического удаления фосфора из сточных вод

1.4 Биофильтрация для очистки сточных вод от основных биогенных 35 элементов

1.4.1 Иммобилизация как способ повышения активности биомассы

1.4.2 Удаление соединений азота в процессе биофильтрации

1.4.3 Удаление фосфатов в процессе биофильтрации

1.5 Доочистка сточных вод макрофитами

Глава 2 Объекты и методы исследований

Глава 3 Анализ факторов обеспечения эффективности очистки сточной 56 воды от соединений углерода, азота и фосфора в процессе биофильтрации сточных вод

3.1 Расчет лабораторной биофильтрационной установки

3.2 Описание экспериментальной установки

3.3 Исследование влияния времени пребывания воды в биофильтре 58 на эффективность удаления биогенных элементов

3.3.1 Постановка эксперимента

3.3.2 Непрерывная биофильтрация сточных вод при различных 59 значениях времени пребывания

3.4 Исследование влияния режимов аэрации на эффективность 61 удаления биогенных элементов в процессе биофильтрации

3.4.1 Постановка эксперимента

3.4.2 Непрерывная биофильтрация сточных вод в условиях различных 63 режимов аэрации

Глава 4 Непрерывное культивирование микроорганизмов биопленки в 67 процессе биофильтрации сточных вод

4.1 Описание экспериментальной установки

4.2 Исследование процессов биотрансформации соединений 68 углерода, азота и фосфора в процессе непрерывной биофильтрации

4.2.1 Постановка эксперимента

4.2.2 Биотрансформация соединений углерода, азота и фосфора в 68 процессе непрерывной биофильтрации

4.2.3 Идентификация микроорганизмов, участвующих в процессе 84 биотрансформации соединений азота в процессе биофильтрации

Глава 5 Доочистка сточных вод макрофитами

5.1 Описание экспериментальной установки

5.2 Постановка эксперимента

5.3 Обсуждение результатов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Биоконверсия соединений азота и фосфора в процессе биофильтрации сточных вод и их доочистки погруженными макрофитами»

Современные тенденции к увеличению концентрации населения в больших городах и количества индивидуальных домов и коттеджей естественно отражаются на объемах образуемых коммунально-бытовых отходов. В то же время существует проблема невозможности, ввиду своего размещения, подключения малых населенных пунктов и жилых комплексов к центральным канализационным сетям и очистным сооружениям. При этом неочищенные и недостаточно очищенные сточные воды являются основными источниками загрязнения природных водоемов, которые в свою очередь используются для бытовых, промышленных и рекреационных нужд.

Способности естественных водоемов к самоочищению не безграничны, и рассчитывать на них при современных масштабах развития промышленности, сельского хозяйства и активной деятельности человека не приходится. Поэтому вопросы рационального использования водных ресурсов и охраны водоемов от загрязнения сточными водами остаются весьма актуальными [1,2].

Постоянными компонентами коммунально-бытовых сточных вод являются органические вещества и биогенные элементы.

Легкоокисляемые органические соединения обусловливают развитие микроорганизмов, в том числе патогенных, в .результате чего водоемы замедленного водообмена превращаются в очаги инфекций. Кроме того разложение органических веществ (и химическое, и микробиологическое) сопровождается снижением концентрации растворенного кислорода в водоемах, что приводит к заморам рыб и невозможности нормального функционирования микробиологических сообществ [3].

Среди биогенных элементов особого внимания заслуживают соединения азота и фосфора, поскольку их избыточное поступление в водные объекты приводит к эвтрофированию последних. Лимнологические исследования зарегистрировали возникновение эвтрофикации при концентрации растворенных неорганических соединений азота и фосфора в водоемах в л 7 количествах, превышающих 0,3 мг/дм и 0,015 мг/дм , соответственно [4,5].

В результате эвтрофирования в водоемах происходит нарушение процессов саморегуляции в биоценозах, начинают доминировать хлорококковые водоросли и цианобактерии, вызывая «цветение» воды. Побочными эффектами этого процесса являются повышение рН, уменьшение содержания растворенного кислорода, создание анаэробных зон в нижних слоях водоемов с выделение метана, сульфидов, продуцирование цианобактериями токсинов и фенольных соединений, ухудшение эстетической привлекательности водоемов в следствие застоя и почернения воды [5]. Все это также приводит к возникновению заморных явлений у рыб, обуславливает невозможность использования воды в качестве питьевой, создает помехи в водопользовании, способствует образованию биологических обрастаний в технологических аппаратах и коммуникациях, осложняет эксплуатацию оборудования. Отмечено, что затраты на очистку таких эвтрофированных вод резко возрастают.

Кроме того, разнообразные соединения азота и фосфора оказывают вредное воздействие на гидробионтов и здоровье человека [4].

Присутствие аммония в концентрациях порядка 1 мг/дм токсично для рыб [6]. При взаимодействии аммонийного азота с активным хлором в процессе хлорирования очищенных сточных вод образуются токсичные и мутагенные соединения - хлорамины.

Нитраты, попадая в желудочно-кишечный тракт с питьевой водой и продуктами питания, редуцируют в нитриты, быстро всасываются в кровь, концентрируясь в эритроцитах, обладают выраженной способностью окислять гемоглобин эритроцитов с образованием метгемоглобина, не способного снабжать ткани кислородом, в результате чего развивается гипоксия у человека и рыб. Кроме того, нитраты в питьевой воде претерпевают химические превращения, при которых могут образовываться нитрозамины — вещества, обладающие высоким канцерогенным воздействием.

Фосфаты малотоксичны, их летальная концентрация для дафний довольно л высока — 2,0 г/дм [7]. Однако фосфаты значительно способствуют возникновению «цветения» природных водоемов.

Все перечисленное обусловливает повышенные требования к обеспечению удаления органических веществ и биогенных элементов из сточных вод и жесткие нормативы, установленные на содержание соединений углерода, азота и фосфора в сточных водах, сбрасываемых в водные объекты [8].

Таблица 1 - Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ [4,8,9]

Виды водопользования и водопотребления

Показатель Хозяйственно- Культурно- Рыбопитьевое бытовое хозяйственное

Биологическое потребление кислорода (БГЖполн), мг/дм3 3,0 6,0 3,0

Химическое потребление кислорода (ХПК), мг/дм до 15,0 до 30,0

Азот аммонийный, мг/дм 2,0 1,0 0,39

Азот нитритов, мг/дм 0,9 0,8 0,02 л Азот нитратов, мг/дм 10,2 10,2 9,1

5 Мочевина, мг/дм - - 3

Фосфаты, мг/дм 0,3 водоемы: олиготрофные мезотрофные эвтрофные - 0,04 ОД 0,2

Полифосфаты(в пересчете на фосфаты), мг/дм 3,5 3,5

Установлено, что удаление из сточных вод одного из основных биогенных элементов, азота или фосфора, приводит к предотвращению процесса цветения воды в водоеме, куда сбрасываются эти сточные воды [4]. Однако перед очистными сооружениями ставятся задачи достижения установленных жестких норм на сброс в водоемы загрязняющих веществ, что предполагает организацию эффективной комплексной очистки стоков.

В настоящее время приоритетным направлением в области исследования процессов очистки сточных вод является выявление закономерностей процессов биологического превращения субстрата с анализом условий развития различных групп микроорганизмов в биоценозе очистного сооружения и, как следствие, разработка новых перспективных биотехнологий очистки сточных вод [9-13].

Возможность создания различных условий культивирования микроорганизмов для осуществления сложных многостадийных процессов биологического потребления азота и фосфора, а также реализация современных тенденций к созданию компактных и эффективных систем водоочистки обусловливают преимущества использования биофильтрационных процессов в качестве самостоятельной ступени очистки, а также в сочетании с доочисткой сточных вод,высшими водными растениями [14-21].

Таким образом, очевидный научный и практический интерес представляет исследование процессов биоконверсии соединений углерода, азота и фосфора в биотехнологиях глубокой очистки коммунально-бытовых сточных вод с использованием иммобилизованной биомассы и высших водных растений, что и явилось целью данной работы.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• оценить эффективность очистки коммунально-бытового стока в процессе биофильтрации при различных значениях времени пребывания воды в системе и режимах аэрации;

• исследовать непрерывный процесс биофильтрации коммунально-бытового стока с анализом • биоконверсии на основании данных о кинетике роста биомассы, дыхательной активности микробных клеток, потреблении субстрата и накоплении продуктов метаболизма;

• охарактеризовать распределение микроорганизмов, участвующих в процессах биотрансформации соединений азота в процессе биофильтрации, с их идентификацией методом флуоресцентной in situ гибридизации (FISH);

• оценить эффективность доочистки сточных вод погруженными макрофитами p. Ceratophyllum;

• сформулировать технологические рекомендации по эффективной биоконверсии углерода, азота и фосфора в процессах биофильтрации с дальнейшей доочисткой высшими водными растениям.

Работа выполнена при поддержке аналитической ведомственной целевой программы Министерства образования и науки Российской Федерации "Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 г.г.)" и научно-исследовательской стипендии Германской службы академических обменов (БААБ) (2010-2011 г.г.).

Автор выражает благодарность профессору Сироткину Александру Семеновичу за научное руководство и поддержку, доценту Мартину Денеке за научные консультации и создание комфортных условий работы, а также коллективу кафедры промышленной биотехнологии Казанского национального исследовательского университета за участие и оказание помощи на всех этапах выполнения диссертационной работы.

Заключение диссертации по теме «Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)», Кирилина, Татьяна Владимировна

Результаты исследования пространственного распределения авто- и гетеротрофных микроорганизмов в биофильтрационной системе явились основанием для выработки рекомендаций по модернизации промышленных биофильтров на ОКС «Крутушка» с обеспечением глубокого удаления органических веществ и взвешенных веществ, а также комплексной биотрансформации соединений азота (Приложение Б).

Заключение

По результатам диссертационной работы были сделаны следующие основные выводы:

1. Исследован процесс биофильтрации коммунально-бытового стока при различных значениях времени пребывания воды в системе. Определено, что 6-часовое пребывание обеспечивает наилучшую комплексную очистку сточных вод от соединений углерода, азота и фосфора.

2. Показано, что, в условиях проведения процесса очистки сточных вод в аэрируемых биофильтрах с плотным слоем загрузки, искусственная организация анаэробных зон не приводит к ожидаемому, согласно принципу биодефосфотации в аэротенках, повышению эффективности удаления фосфатов; кроме того, негативно влияет на процесс нитрификации.

3. Исследован непрерывный процесс очистки коммунально-бытовых сточных вод в аэрируемых биофильтрах с затопленным слоем загрузки с эффективностью удаления органических веществ до 98 %, аммонийного азота до 99,6 %, фосфатов - в среднем 41 %. На основании данных о кинетике роста биомассы, дыхательной активности микробных клеток, потреблении субстрата и накоплении продуктов метаболизма выявлены закономерности изменения эффективности удаления фосфатов и аммонийного азота в процессе непрерывной биофильтрации, связанные с первоначальным накоплением биомассы в системе, изменением нагрузки по БПК, аммонийному азоту, а также естественным смещением зон развития биоценозов в условиях длительной биофильтрации.

4. Проанализировано пространственное распределение авто- и гетеротрофных микроорганизмов в объеме биофильтрационной системы в процессе биофильтрации. Впервые в условиях аэрируемой биофильтрации наряду с нитрифицирующими бактериями качественно и количественно идентифицированы анаэробные микроорганизмы - денитрифицирующие и анаммокс-бактерии, участвующие в процессах комплексной биотрансформации соединений азота.

5. Оценена возможность использования системы доочистки сточных вод от биогенных элементов растениями р. СегШоркуПит. Выявлен совместный вклад макрофитов и нитрифицирующего микробиоценоза, формируемого на поверхности растений, в удалении аммонийного азота до 99,9 %, азота нитритов -до 99 %, азота нитратов — в среднем 40 %, а также фосфатов — в среднем 39 %. Получены количественные результаты возможного поглощения нитратов и фосфатов единицей биомассы растений р. СегШорЬуЫит в периодических и непрерывных условиях доочистки.

Список использованных сокращений

ПДК - предельно допустимая концентрация ХПК - химическое потребление кислорода БПК - биологическое потребление кислорода

FISH — флуоресцентная in situ гибридизация (Fluorescence in situ Hybridization)

ANAMMOX - процесс анаэробного окисления аммония (ANaerobic AMMonium Oxidation)

SHARON - процесс высокоэффективного удаления аммония, опосредованного с биоокислением до нитритов в отдельном реакторе (Single reactor High activity Ammonia Removal Over Nitrite)

CANON - процесс полного автотрофного удаления азота, опосредованного с окислением до нитритов (Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite)

DEAMOX - процесс биоокисления аммония, сопряженного с денитрификацией (Denitrifying Ammonia Oxidation)

EBPR - процесс глубокого биологического удаления фосфора (Enhanced Biological Phosphorus Removal)

AOM - аммонийокисляющие микроорганизмы

НОМ - нитритокисляющие микроорганизмы

ФАО - фосфатаккумулирующие организмы

АСБ - абсолютно сухая биомасса

АТФ - аденозинтрифосфат

ПНО - полимерные насыщенные оксикислоты

ЛЖК - летучие жирные кислоты

ВВР - высшие водные растения

DAPI - 4',6' - диамидино-2-фенилиндолдигидрохлорид

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кирилина, Татьяна Владимировна, 2011 год

1. Лещинская, И.Б. Микробная биотехнология / И.Б. Лещинская. Казань: Унипресс: ДАС, 2000. - 368 с.

2. Егорова, Т.А. Основы биотехнологии: учеб. пособие для высш. пед. учеб. заведений / Т.А. Егорова, С.М.Клунова, Е.А. Живухина. М.: Академия, 2005.-208 с.

3. Зилов, Е.А. Химия окружающей среды: учебное пособие / Е.А. Зилов. -Иркутск: Иркут. ун-т, 2006. 148 с.

4. Жмур, Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками / Н.С. Жмур. — М.: Акварос, 2003.-512 с.

5. Duncan, М. The Handbook of Water and Wastewater Microbiology / M. Duncan, H. Nigel. London: Academic Press, 2003. - 628 p.

6. Хараева, Г.И. Экологический мониторинг: учебное пособие / Г.И. Хараева. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2004. - 77 с.

7. Метелев, В.В. Водная токсикология /В.В. Метелев. -М.: Колос, 1971. 247 с.

8. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М.: Изд-во ВНИРО, 1999. — 304 с.

9. Кузнецов, А.Е. Научные основы экобиотехнологии: учеб. пособие: в 2 т. Т.1 / А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.-629 с.

10. Хенце, М. Очистка сточных вод / М. Хенце М.: Мир, 2004. - 480 с.

11. Баженов, В.И., Проектирование современных комплексов биологической очистки сточных вод / В.И. Денисов, A.A. Баженов // Экология и промышленность России. 2009. — № 2. - С. 26-31.

12. Мишуков, Б.Г. Удаление азота и фосфора на очистных сооружениях городской канализации / Б.Г. Мишуков, Е.А. Соловьева — СПб.: ЗАО «Водопроект-Гипрокоммунводоканал», 2004. — 72 с.

13. Мишуков, Б. Г. Технологии и схемы биологического удаления азота и фосфора из городских сточных вод / Б.Г. Мишуков, Е.А. Соловьева, М.П. Попов // Вода: химия и технология. — 2007. — № 1. — С. 15-20.

14. Fdz-Polanco, F. Spatial distribution of heterotrophs and nitrifiers in a submerged biofilter for nitrification / F. Fdz-Polanco, E. Mendez, M.A. Uruena // Water Research. -2000. Vol. 34. - No. 16. - PP. 4081-4089.

15. Okabe, S. Spatial microbial distribution of nitrifiers and heterotrophs in mixed-population biofilms / S. Okabe, K. Hiratia, Y. Ozawa, Y. Watanabe // Biotechnology and bioengineering. 1996. - Vol. 50. - No. 1. - PP. 24-35.

16. Кузнецов, A.E. Научные основы экобиотехнологии: учеб. пособие.: в 2 т. Т.2 / А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.-485 с.

17. Савельева, JI.C. Очистка сточных вод на биоплато / JI.C Савельева., А.Н. Эпов // Экология и промышленность России. 2000. - № 8. - С. 26-28.

18. Кравец, В.В. Высшая водная растительность как элемент очистки промышленных сточных вод / В.В. Кравец, Л.Б. Бухгалтер, А.П. Акользин, Б.Л. Бухгалтер // Экология и промышленность России. 1999. - № 8. - С. 20-23.

19. Крот, Ю.Г. Использование высших водных растений в биотехнологияхочистки поверхностных и сточных вод / Ю.Г. Крот //

20. Гидробиологический журнал. 2006. — Т. 42. - № 1. — С. 47-58.

21. Вайсман, Я.И. Использование водных растений для доочистки сточных вод / Я.И. Вайсман, JI.B. Рудакова, Е.В. Калинина // Экология и промышленность России. 2006. - № 11. - С. 9-11.

22. Большая советская энциклопедия: в 30-ти т. Т. 24, кн.1 / под ред. А. М. Прохорова. -М.: Советская энциклопедия, 1976. 608 с.

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

24. Терентьев, В.И. Биотехнология очистки воды. В 2-х ч. Ч. 1. / В.И. Терентьев, H.M. Павловец. СПб.: Гуманистика, 2003. - 272 с.

25. Семенова, Е.Н. Процессы биотрансформации азота в технологиях ••■ очистки сточных вод / Е.Н. Семенова, А.С. Сироткин // Вестник Казанского государственного технологического университета. — 2008. — №1-С. 42-51.

26. Kadlec, R.H. Treatment wetlands / R.H. Kadlec, ILL. Knight. -Florida, 1996. 893 p. .

27. Шлегель, F. Общая микробиология / Г. Шлегель. М.: Мир, 1987. - 567 с.

28. Reddy, K.R. Nitrogen transformations and loss in flooded soils and sediments / K.R. Reddy, W.H. Patrick // Critical Reviews in Environmental Control. -1984. -No. 13 -PP. 273-309.

29. Vymazal, J. Removal of nutrients in various types of constructed wetlands. Algae and element cycling in wetlands/ J. Vymazal // Science of the Total Environment. Chelsea, Michigan: Lewis Publishers. - 1995. - 698 p.

30. Reddy, K.R. Biogeochemical indicators to evaluate pollution removal efficiency in constructed wetlands / K.R. Reddy, E.M. D'Angelo // Water Science and Technology 1997. - Vol. 35. - No. 5. - PP. 1-10.

31. Tanner, C.C. Nitrogen processing gradients in subsurface-flow treatment wetlands / C.C. Tanner, R.H. Kadlec, M.M. Gibbs, J.P.S. Sukias, L.M. Nguyen // Ecological Engineering. 2002. -Vol. 18. -PP. 499-520.

32. Environmental Biotechnology: Concepts and Applications / Ed. by H.-J. Joerdening and J. Winter. Weinheim: Wiley-VCH VErlag GmbH & Co. KGaA, 2005. - 463 p.

33. Емцев, В.Т. Микробиология / В.Т. Емцев, Е.Н. Мишустин. М.: Дрофа, 2005. - 445 с.

34. Гусев, М.В. Микробиология: учебник для студ. биол. Специальностей вузов / М.В. Гусев, JI.A. Минеева. М.: Академия, 2006. - 464 с.

35. Nielsen, Р.Н. FISH Handbook for Biological Wastewater Treatment. Identification and quantification of microorganisms in activated sludge and biofilms by FISH / P.H. Nielsen, H. Daims, H. Lemmer. London: IWA Publishing, 2009. - 123 p.

36. Gieseke, A. In situ substrate conversion and assimilation by nitrifying bacteria in a model biofilm / A. Gieseke, J.L. Nielsen, R. Amann, P.H. Nielsen, D.D. Beer // Environmental Microbiology. 2005. — Vol. 7. - No. 9. -PP. 1392-1404.

37. Wagner, M. In situ analysis of nitrifying bacteria in sewage treatment plants / M.C. Wagner, G. Rath, H.-P. Koops, J. Flood, R. Amann // Water Science and Technology. 1996. - Vol. 34. - No. 1. - PP. 237-244.

38. Лысак, B.B. Микробиология: учеб. пособие / B.B. Лысак. Минск: БГУ, 2007. - 426 с.

39. Артамонова, В.В. Основы технологии пищевых производств / В.В. Артамонова. М.: Пищевая промышленность, 1978. - 384 с.

40. Семенова, Е.Н. Микробная трансформация соединений азота в процессе биофильтрации сточных вод: дис. на соискание уч. степени канд. техн. наук // Е.Н. Семенова. — Казань, 2008. 136 с.

41. Сидоренко, О.Д. Микробиология / О.Д.Сидоренко М:: ИНФРА-М,2005.-287 с.

42. Sudarno, U. Nitrification in fixed-bed reactors treating saline wastewater / U. Sudarno, S. Bathe, J. Winter, C. Gallert // Applied Microbiology and Biotechnology. 2010. - Vol. 85. - PP. 2017-2030.

43. Vadivelu, V.M. Effect of free ammonia and free nitrous acid concentration on the anabolic and catabolic processes of an enriched Nitrosomonas culture / V.M. Vadivelu, J. Keller, Z. Yuan // Biotechnology and Bioengineering. —2006. No. 5. - PP. 830-839.

44. Villaverde, S. Nitrifying biofilm acclimation to free ammonia in submerged biofilters. Start-up influence / S. Villaverde, F. Fdz-Polanco, P.A. Garciaa // Water Research. 2000. - Vol. 34. - No. 2. - PP. 602-610.

45. Campos, J.L. Stability of a nitrifying activated sludge reactor / J.L. Campos, J.M. Garrido, A. Mosquera-Corral, R. Mendez // Biochemical Engineering Journal. 2007. - Vol. 35. - PP. 87-92.

46. Кориневская, В.Ю. Трансформация неорганических соединений азота в процессе очистки сточных вод на очистных сооружениях г. Б-Днестровского / В.Ю. Кориневская // Вюник Одеського державного еколопчного ушверситету. 2008. — № 6. - С. 14-20.

47. Stenstron, V.K. Effects of oxygen transport limitation on nitrification in the activited sluge process / V.K. Stenstron // Journal of the Water Pollution Control Federation. 1991. - Vol. 63. - No. 3. - P. 34-35.

48. Sharma, B. Nitrification and Nitrogen removal / B. Sharma, R.G. Ahlert // Water Research. 1977. - Vol. 11. - PP. 897-925.

49. Tarre; S. High-rate nitrification at low pH in suspended- and attached-biomass reactors / S. Tarre, M. Green // Applied and Environmental Microbiology. -2004. Vol. 70. - PP. 6481-6487.

50. Willke, T. Nitrification in PVAL beads: influence of pH and temperature on nitrite oxidation, immobilized cells: basics and applications / T. Willke, K.D. Vorlop // Elsevier Science B. 1996. - No. 5. - PP. 718-724.

51. Joo, H.-S. Nitrification and denitrification in high-strength ammonium by Alcaligenes faecalis / H.-S. Joo, M. Hirai, M. Shoda // Biotechnology Letters. 2005. - No. 27. - PP. 773-778.

52. Balows, A. The prokaryotes. A handbook on the biology of bacteria: ecophysiology, isolation, identification, applications / A. Balows, H.G. Truper, M. Dworkin, W. Harder, K.-H. Schleifer. New York: SpringerVerlag, 1992.-2067 p.

53. Juretschko, S. / S. Juretschko, A. Loy, A. Lehner, M. Wagner // Systematic and Applied Microbiology. 2002. - Vol. 25. - No. 1. - PP. 84-99.

54. Wagner, M. Bacterial community composition and function in sewage treatment systems / M. Wagner, A. Loy // Current Opinion Biotechnology. -2002.-Vol. 13.-PP. 218-227.

55. Akunna, J.C. Nitrate and nitrite reductions with anaerobic sludge using various carbon sources: glucose, glycerol, acetic acid, lactic acid and methanol / J.C. Akunna, C. Bizeau, R. Moletta // Water Research. 1993. -No. 27. — PP. 1303-1312.

56. Tam, N.F.Y. Effect of exogenous carbon sources on removal of inorganic nutrients by the nitrification denitrification process / N.F.Y. Tam, Y.S; Wong, G. Leung // Water Research. 1992. - No. 26. - PP. 1229-1236.

57. Гончарук, B.B. Современные проблемы технологии подготовки питьевой воды / В.В. Гончарук, Н.А. Клименко // Химия и технология воды. 2006. -Т. 28.-№ 1-С. 42-45.

58. Невлева, О.С. Методы удаления нитратов из природных и питьевых вод / О.С. Невлева, В.В. Гончарук // Химия и технология воды. 2006. - Т. 28. - № 3. - С. 265-267.

59. Abeling, U. Anaerobic-aerobic treatment of high strength ammonium wastewater nitrogen removal via nitrite / U. Abeling, C.F. Seyfried // Water Science Technology. - 1992. - Vol. 26. - No. 5-6. - PP. 1007-1015.

60. Анюшева, М.Г. Анаэробное окисление аммония: микробиологические, биохимические и биотехнологические аспекты / М.Г. Анюшевад С.В. Калюжный // Успехи современной биологии. 2007. - Т. 127. - № 1. -С: 34-43.

61. Van Dongen, U. The SHARON-Anammox process for treatment of ammonium rich wastewater / U. Van Dongen, M.S.M. Jetten, M.C.M. Loosdrecht // Water Science and Technology. 2001. - Vol. 44. - PP. 153-160.

62. Михайловская, M.B. АНАММОКС как метод удаления соединений азота из сточных вод и перспективы его применения в Украине / М.В. Михайловская // Химия и технология воды. - 2008. - Т. 30. - № 6. - С. 675-683.

63. Cho, S. Development of a simultaneous partial nitrification and anaerobic ammonia oxidation process in a single reactor / S. Cho, N. Fujii, T. Lee, S. Okabe // Bioresource Technology. 2011. - Vol. 102. - PP. 652-659.

64. Mulder, A. Anaerobic ammonium oxidation discovered in a denitrifying fluidized bed reactor / A. Mulder, A.A van de Graaf, L.A. Robertson, J.G. Kuenen // FEMS Microbiology Ecology. 1995. - No. 16. - PP. 177-184.

65. Fuerst, J.A. The planctomycetes: emerging models for microbial ecology, evolution and cell biology / J.A. Fuerst // Microbiology. 1995. - Vol. 141. — PP. 1493-1506.

66. Kuypers, M.M.M. Anaerobic ammonium oxidation by anammox bacteria in the Black Sea / M.M.M. Kuypers, A.O. Sliekers, G. Lavik, M. Schmid, B.B. Jorgensen, J.G. Kuenen, J.S. Damste, M. Strous, M.S.M. Jetten // Nature. -2003. Vol. 422. - PP. 608-611.

67. Schmid, M. Candidatus "Scalindua brodae", sp. nov., Candidatus "Scalindua wagneri" two new species of anaerobic ammonium oxidizing bacteria / M. Schmid, K. Walsh, R.I. Webb, W.I.C. Rijpstra, K.T. Van de Pas-Schoonen,

68. MJ. Verbruggen, T. Hill, B. Moffert, J.A. Fuerst, S. Schouten, J.S. Sinninghe Damstii, J. Harris, P. Shaw, M.S.M. Jetten, M. Strous // Systematic and Applied Microbiology. 2003. - Vol. 26. - PP. 529-538.

69. Peng, Y. Biological nitrogen removal with nitrification and denitrification via nitrite pathway / Y. Peng, G. Zhu // Applied Microbiology and Biotechnology 2006. - Vol. 73. - PP. 15-26.

70. Hwang, B.-H. Enhanced nitrite build-up in proportion to increasing alWinity/NH/ ratio of influent in biofilm reactor / B.-H. Hwang, K.-Y. Hwang, E.-S. Choi, D.-K. Choi, J.-Y. Jung // Biotechnology Letters. 2000. - Vol. 22. -PP. 1287-1290.

71. Picioreanu, C. Modeling the effect of oxygen concentration on nitrite accumulation in a biofilm airlift suspension reactor / C. Picioreanu, M. van Loosdrecht, J. Heijnen // Water Science and Technology. 1997. - Vol. 36. — PP. 147-156.

72. Zheng, X.-S. Change of microbial populations in a suspended-sludge reactor performing completely autotrophic N-removal / X.-S. Zheng, H. Yang, D.-T. Li // World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2005. - Vol. 21. -PP. 843-850.

73. Shanableh, A. Effect of cycle duration on phosphorus and nitrogen transformations in biofilters / A. Shanableh, D. Abeysinghe, A. Hijazi // Water Research. 1997. - Vol. 31. -No. 1. - PP. 149-153.

74. Seviour, R.J. The microbiology of biological phosphorus removal in activated sludge systems / R.I. Seviour, T. Mino, M. Onuki // FEMS Microbiology

75. Reviews. 2003. - Vol. 27. - PP. 99-127.

76. Oehmen, A. Modeling the aerobic metabolism of polyphosphate-accumulating organisms enriched with propionate as a carbon source./ A. Oehmen, R.J. Zeng, J. Keller, Z. Yuan // Water Environmental Research. — 2007. — Vol. 79. — PP. 2477-2486.

77. Van Loosdrecht, C.M. Biological phosphorus removal under denitrifying conditions / C.M. van Loosdrecht, T. Kuba, G. Smolders, J.J. Heijnen // H20. — 1992. Vol. 19. - PP. 526-530.

78. Kerrn-Jesperen, J. P.Biological phosphorus release and uptake under alternating anaerobic and anoxic conditions in a fixed-film reactor / J.P. Kerrn-Jesperen, M. Henze, R. Strube // Water Research. 1994. - Vol. 28. - No. 5. -PP. 1253-1255.

79. Dulekgurgen, E. Enhanced biological phosphate removal by granular sludge in a sequencing batch reactor / E. Dulekgurgen, S. Ovez, N. Artan, D. Orhon // Biotechnology Letters. 2003. - Vol. 25. - PP. 687-693.

80. Wagner, M. Microbial community composition and function in wastewater treatment plants / M. Wagner, A. Loy, R. Nogueira, U. Purkhold, N. Lee , H. Daims // Antonie van Leeuwenhoek. 2002. - Vol. 81. - PP. 665-680.

81. Kerrn-Jesperen, J.P. Biological phosphorus uptake under anoxic and1* aerobic and conditions / J.P. Kerrn-Jesperen, M. Henze // Water Research. 1993. -Vol. 27.-PP. 617-624.

82. Takahiro, K. Biological phosphorus removal from wastewater by anaerobic-anoxic sequencing batch reactor / K. Takahiro, G. Smolders, M. van Loosdrecht, S. Heijnen // Sewage into 2000. Part 2. 2000. - PP. 25-38.

83. Ивчатов, A.JI. Еще раз о биологической очистке сточных вод / A.JI. Ивчатов, С.Н. Гляденов // Экология и промышленность России. 2003. -№ 4. - С.37-40.

84. Iida, Y. Nitrogen removal from municipal wastewater by a single submerged filter / Y. Iida, A. Teranishi // Journal of the Water Pollution Control Federation. 1984. - Vol. 56. - PP. 251-258.

85. Сироткин, A.C. Агрегация микроорганизмов: флоккулы, биопленки, микробные гранулы / A.C. Сироткин, Г.И. Шагинурова, К.Г. Ипполитов. -Казань: КГТУ, 2006. 176 с.

86. Stewart, P.S. Diffusion in Biofilms / P.S. Stewart // Journal of bacteriology. -2003.-Vol. 185.-No. 5.-PP. 1485-1491.

87. Maier, R.H. Environmental microbiology / R.H. Maier, I.L. Pepper, C.P. Gerba. — San Diego: Academic Press, 2000. — 678 p.

88. Николаев, Ю.А. Биопленка — «город микробов» или аналог многоклеточного организма / Ю.А. Николаев, В.К. Плакунов // Микробилогия. 2007. - Т. 76. - № 2. - С. 149-163.

89. Николаев, А.Н. Очистка сточных вод до требований экологических нормативов на сброс в водоемы / А.Н. Николаев, Е.М. Крючихин // Экология и промышленность России. — 2003. — № 7. — С. 17-19.

90. Nerger, C. Nitrifikation kommunaler Abwässer durch Biofiltration / С. Nerger, V. Rehbein, P.A. Wilderer // Wasser, Luft und Boden. 1996. -№ 9.-PP. 29-32.

91. Cecen, F. Nitrification of fertilizer wastewater in a biofilm reactor / F. Cecen, E. Orak. // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 1996. - No. 65.-PP. 229-238.

92. Flemming, H.-C. Biofilms. Investigative methods and applications. Technomic publishers / H.-C. Flemming, T. Griebe, U. Szewzyk / Lancaster, 2000. 247 p.

93. Davey, M. Microbial Biofilms: from Ecology to Molecular Genetics / M. Davey, G. O'toole // Microbiology and Molecular Biology Reviews. — 2000. — Vol. 64. No. 4. - P. 847-867.

94. Zhu, S. Effects of organic carbon on nitrification rate in fixed film biofilters / S. Zhu, S. Chen//Aquacultural Engineering.-2001.-Vol. 25.-No. l.-PP. 1-11.

95. Сироткин, A.C. Биологическая трансформация соединений азота в процессе биофильтрации сточных вод / А.С. Сироткин, Е.Н. Семенова, Г.И. Шагинурова // Биотехнология 2008. - № 3. - С .77-85.

96. Олескин, А.В. Колониальная организация и межклеточная коммуникация у микроорганизмов / А.В. Олескин, И.В. Ботвинко, Е.А. Цавкелова // Микробиология. 2000. - Т. 69. - № 3. - С. 309-327.

97. Олескин, А.В. Действие серотонина (5-окситриптамина) на рост и дифференциацию микроорганизмов / А.В. Олескин, Т.А. Кировская, И.В. Ботвинко, JI.B. Лысак // Микробиология. 1998. - Т. 67. - № 3. - С. 305-312.

98. Демаков, В.А. Иммобилизация клеток микроорганизмов: биотехнологические аспекты / В.А. Демаков, Ю.Г. Максимова, А.Ю. Максимов // Биотехнология. 2008. — № 2. - С. 30-45.

99. Иммобилизованные клетки в биотехнологии: сб. науч. тр./ под ред. К. А. Кощеенко. -Пущино: Наука, 1987. — 174 с.

100. Черногорова, А.Е. Биосорбционные явления на глауконите при нитрификации в процессе очистки сточных вод активным илом / А.Е. Черногорова, Ю.И. Сухарев, Е.О. Багриновцева // Известия Челябинского Научного Центра. 2000. - № 1 - С. 68-72.

101. Li, Z. Comparative study of the nitrification characteristics of two different nitrifier immobilization methods / Z. Li, Z. Zhang, J. Li // Biodégradation. -2009. Vol. 20. - PP. 859-865.

102. Park, J.K. Microencapsulation of microbial cells / J.K. Park, H.N. Chang // Biotechnology Advances. 2000. - Vol. 18. - PP. 303-319.

103. Gao, M. Nitrification and sludge characteristics in a submerged membrane bioreactor on synthetic inorganic wastewater / M. Gao, M. Yang, H. Li, Y. Wang, F. Pan//Desalination.-2004.-Vol. 170.-PP. 177-185.

104. Wang, L.K. Handbook of Environmental Engineering. Membrane and Desalination Technologies / L.K. Wang. — London: Academic Press, 2011. — 610 p.

105. Ling, J. Impact of organic carbon on nitrification performance of different biofilters / J. Ling, S.L. Chen // Aquacultural Engineering. — 2005. — Vol. 33. — No. 2.-PP. 150-162.

106. Kim, I.S. Activity monitoring for nitrifying bacteria by fluorescence in situ hybridization and respirometry / I.S. Kim, S.Y. Kim, A.M. Jang // Environmental Monitoring and Assessment. 2001. — Vol. 70. - PP. 223-231.

107. Tian, C.Z. Competition for substrate and space in biofilms / C.Z. Tian, Y.-C. Fu, P.L. Bishop // Water Environmental Research. — 1995. — Vol. 67. No. 6. -PP. 992-1003.

108. Stewart, P.S. Biofilm structural heterogeneity visualized by three microscopic methods / P.S. Stewart, R. Murga, R. Srinivasani, D. de Beer // Water Research. 1995. - Vol. 29. -No. 8. - PP. 2006-2009.

109. Lee, L.Y. Biofilm morphology and nitrification activities: recovery of nitrifying biofilm.particles covered with heterotrophic outgrowth / L.Y. Lee, S.L. Ong, W.J. Ng // Bioresource Technology. 2004. - Vol. 95. - No. 2. -PP. 209-214.

110. Chen, S. Nitrification kinetics of biofilm as affected by water quality factors. S. Chen, J. Ling, J. Blancheton // Aquacultural Engineering. 2006. — Vol. 34. — No. 3. — PP. 179-197.

111. Helmer, C. Simultaneous nitrification/denitrification in an aerobic biofilm system / C. Helmer, S. Kunst // Water Science and Technology — 1998. — Vol. 37.-No. 4.-PP. 183-187.

112. Han, D-W. Autotrophic nitrification and denitrification characteristics of an upflow biological aerated filter / D.-W. Han, H.-J. Yun, D.-J. Kim // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2001. - Vol. 76. — No. 11.— PP. 1112-1116.

113. Clifford, E. Nitrogen dynamics and removal in a horizontal flow biofilm reactor for wastewater treatment / E. Clifford, M. Nielsen, K. Sorensen, M. Rodgers // Water Research. 2010. - Vol. 44. - PP. 3819-3828.

114. Canler, J.P. Biological aerated filters: Assessment of the process based on 12 sewage treatment plants / J.P. Canler, J.M. Perret // Water Science and Technology.-1994.-Vol. 29.-No. 10-11.-PP. 13-22.

115. Яковлев, C.B. Биологические фильтры / C.B. Яковлев, Ю.В. Воронов. — М.: Стройиздат, 1982. 120 с.

116. Chiou, R.-J. The effect of recycle ratio on nitrogen removal in the combined pre-denitrification/nitrification biofilter system / R.-J. Chiou, C.-F. Ouyang // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. — 2001. Vol. 76. -PP. 559-564.

117. Fdez-Polanco, F. Influence of design and operation parameters on the flow pattern of submerged filters / F. Fdez-Polanco, P. Garcia, S. Villaverde // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 1994. -Vol. 61. — PP. 153-158.

118. Chen, Z.Q. Simultaneous removal of carbon and nitrogen from municipal-type synthetic wastewater using net-like rotating biological contactor (NRBC) /

119. Z.Q. Chen, Q.X. Wen, J.L. Wang, F. Li // Process Biochemistry. 2006. -Vol. 41. - No. 12. - PP. 2468-2472.

120. Rovatti, M. Phosphorus removal in a fluidized bed biological reactor / M. Rovatti // Water Research. 1995. - Vol. 29. - No. 12. - PP. 2627-2634.

121. Wang, R.C. Influence of carrier concentrationon the performance and microbial characteristics of a suspended carrier biofilm reactor / R.C. Wang, X.H. Wen, Y. Qian // Process Biochemistry. 2005. - Vol. 40. - No. 9. - PP. 2992-3001.

122. Zhu, S. An experimental study on nitrification biofilm performances using a series reactor system, / S. Zhu, S. Chen // Aquacultural Engineering. — 1999. -Vol. 20.-PP. 245-259.

123. Hu, B.-W. Experimental study on degradation law of organic matter and ammonia nitrogen in biological aerated filter / B.-W. Hu, W. Cheng, Z. Han, T. Ma / Journal of Hydraulic Engineering. Vol. 41. - No. 3. - PP. 374-378.

124. Vigne, E.A. biofiltration model for tertiary nitrification of municipal wastewaters / E. Vigne, J.-M. Choubert, J.-P. Canler, A. Heduit, K. Sorensen, P. Lessard // Water Research. 2010. - Vol. 44. - PP. 4399-4410.

125. La Cour Jansen, J. Carbon utilization in denitrifying biofilters / J. la Cour Jansen, S.-E. Jepsen , K.D. Laursen // Water Science and Technology. Vol. 29.-No. 10-11.-PP. 101-109.

126. Helness, H. Biological phosphorus and nitrogen removal in a sequencing batch moving bed biofilm reactor / H. Helness, H. Odegaard // Water science and technology. 2001. - Vol. 43. - No. 1. - PP. 233-240.

127. Lee, K.H. Simultaneous organic and nutrient removal from municipal wastewater by BSACNR process / K.H. Lee, J.H. Lee, T.J. Park // Korean Journal of Chemical Engineering. 1998. - Vol. 15. -No. 1. -PP. 9-14.

128. Lee, J.H. Removal of nitrogen and phosphorus using a new process — INRS( Innovative Nutrient Removal System) / J.H. Lee, H.U. Nam, T.J. Park // Korean Journal of Chemical Engineering. — 1999. — Vol. 16. — No. 3.-PP. 303-307.

129. Seviour, R.J. The microbiology of biological phosphorus removal in activated sludge systems / R.J. Seviour, T. Mino, M. Onuki / FEMS Microbiology. — 2003. Vol. 27. - PP. 99-127.

130. Wu, G. Distributions and activities of ammonia oxidizing bacteria and polyphosphate accumulating organisms in a pumped-flow biofilm reactor / G. Wu, M. Nielsen, K. Sorensen, X. Zhan, M. Rodgers // Water Research. 2009.- Vol. 43. PP. 4599-4609.

131. Морозов, H.B. Экологическая биотехнология: очистка природных и сточных вод макрофитами / Н.В. Морозов. Казань: Изд-во КГПУ, 2001.-396с.

132. Dawson, G.F. Grop production and sewage treatment using gravel bed hydroponic erridation / G.F. Dawson, R.F. Loveridge, D.A. Bone // Water Research. 1989. - Vol. 21. - No. 2. - PP. 57-64.

133. Горбунова, С.Ю. Использование мелиоративных свойств Ceratophyllum Demersum для доочистки сточных вод / С.Ю. Горбунова // Экология моря.2010. — № 81. —С.24-27.

134. Тарушкина, Ю.А. Высшие водные растения для очистки сточных вод / Ю.А. Тарушкина, JI.H. Ольшанская, О.Е. Мечева, А.С. Лазуткина // Экология и промышленность России. 2006. — № 5. — С.36-39.

135. Dhote, S. Water quality improvement through macrophytes — a review / S. Dhote, S. Dixit // Environmental Monitoring and Assessment. — 2009. — Vol. 152.-PP. 149-153.

136. Стольберг, В.Ф. Биоплато — эффективная малозатратная экотехнология очистки сточных вод / В.Ф. Стольберг, В.Н. Ладыженский, А.И. Спирин // Экология жизнедеятельности. — 2003. — № 3. — С. 32-34.

137. Яковлев, C.B. Водоотведение и очистка сточных вод / С.В.Яковлев, Ю.В. Воронов. M.: АСВ, 2002. - 704 с.

138. Фомин, С.Н. Очистка бытовых сточных вод ступенчатым биофильтрованием / С.Н. Фомин, М.И. Коробко. Хабаровск: ДВГУПС, 2002.-210 с.

139. Chua, H. Operation of a Novel Anaerobic Biofilter for Treating Food-Processing Wastewater / H. Chua, C.C.N. Cheng // Applied Biochemistry and Biotechnology. 1996. -Vol. 57/58. - PP. 837-843.

140. Meyer, V. Using digested sludge-clay balls as an alternative medium for trickling and/or biofilters /V. Meyer, J. Machaba, M.J. Baloyi // Materials of WIS A 2000 Biennial Conference. Sun City, 2000. - PP. 2-10.

141. DIN EN ISO 26777. Wasserbeshaffenheit. Bestimmung von Nitrit. Spektrometrisches Verfahren (ISO 6777:1984). Deutsche Fassung EN 26777:1993-11 p.

142. Лурье, Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. / Ю. Ю. Лурье. М: Химия, 1984. - 448 с.

143. Deneke, М. Effect of carbon dioxide on nitrification rates / M. Denecke, T. Liebig, T.// Bioprocess and Biosystems Engineering. 2003. - Vol .25. -No. 4. - PP. 249-253.

144. Pernthaler, J. Fluorescence in situ hubridization. Method in microbiology: marine microbiology / J. Pernthaler, F.O. Glöckner, W. Schönhuber, R. Amann. London, 2002. - 127p.

145. Нетрусов, А.И. Практикум по микробиологии: учеб. пособие для студ. Высш. Учеб. заведений / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук. -М.: Издательский центр «Академия», 2005. 608 с.

146. Кирилина, Т.В. Биофильтрация сточных вод для комплексного удаления органических веществ и аммонийного азота / Т.В. Кирилина, A.C. Сироткин, Г.И. Шагинурова, Л.И. Сейтвапова // Экология и промышленность России. — 2010. № 9. - С. 14-17.

147. Кирилина, Т.В. Оценка условий процесса биофильтрации сточных вод для глубокого удаления соединений азота и фосфора / Т.В. Кирилина, A.C. Сироткин, Л.И. Сейтвапова, Т.Х. Чан, H.X.K. Он // Вода: химия и экология. 2011. - № 1. - С. 24-28.