Биологическая очистка коммунально-бытовых сточных вод с применением реагентных препаратов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.06, кандидат наук Кобелева, Йолдыз Витальевна

• Кобелева, Йолдыз Витальевна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Кобелева, Йолдыз Витальевна

Введение 4

Глава 1. Аналитический обзор литературы 8

1.1 Характеристика коммунально-бытовых сточных вод 8

1.2 Основы биологической очистки сточных вод 11

1.2.1 Микробное сообщество активного ила 12

1.2.2 Факторы, влияющие на окислительную способность активного ила 22

1.3 Применение реагентов в процессах биологической очистки сточных вод 39

1.3.1 Методы биологической и реагентнойдефосфотации 42

1.3.1.1 Биологическая дефосфотация 43

1.3.1.2Дефосфотирующие реагенты в процессах биологической очистки 46

сточных вод

1.4 Постановка цели и задач исследования 52

Глава 2. Объекты и методы исследований 54

2.1 Объекты исследований 54

2.2 Методы исследований 59

2.2.1 Микроскопирование 59

2.2.2 Анализ микробной активности и характеристика физико-химических 61 свойств активного ила

2.2.3 Физико-химический анализ растворов реагентов 61

2.2.4 Физико-химические методы анализа сточных вод 62

Глава 3 Биоокисление компонентов сточных вод в процессах 63 культивирования микроорганизмов активного ила в присутствии реагентных препаратов

3.1 Постановка эксперимента 63

3.2 Лабораторные исследования процессов биоокисления в технологии 66 биологической очистки модельных растворов сточных вод с применением реагента VTA Biokat P500

3.2.1 Определение дозы реагента для эффективного удаления фосфат - ионов 67 в совместном биологическом и реагентном процессе

3

3.2.2 Реагентная дефосфотация сред 72

3.2.3 Анализ биоокислительной активности микроорганизмов активного ила 73

3.2.4 Оценка накопления фосфора в иле с реагентом 80

3.2.5 Оценка скорости осаждения активного ила 84

3.3 Оценка кислородного баланса в биологической системе с применением 86 реагента VTA Biokat P500

3.3.1 Оценка скорости микробного потребления кислорода 87

3.4 Морфологический анализ активного ила в присутствии реагента 90

3.5 Опытно-промышленные испытания непрерывного культивирования 100 микробиоценоза аэротенков с применением реагентного препарата

3.6 Сравнительная оценка эффективности процессов микробного 114 биоокисления в биотехнологии очистки сточных вод с применением традиционных и инновационного реагентов

3.6.1 Оценка коагуляционных свойств реагентных препаратов 113

3.6.2 Оценка окислительной активности микроорганизмов активного ила 115

3.6.3 Дегидрогеназная активность микроорганизмов активного ила 117

3.6.4 Нитрифицирующая активность биомассы 119

3.6.5 Оценка вторичного загрязнения металлами - компонентами 121 реагентных препаратов

Заключение: 124

Список литературы 126

Список сокращений и условных обозначений 143

Приложение 144

4

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Биологическая очистка коммунально-бытовых сточных вод с применением реагентных препаратов»

Введение

Актуальность темы. Очистка сточных вод продолжает являться актуальной проблемой современности [1], решение которой связано с развитием биотехнологий обезвреживания сточных вод в процессах биоокисления и биотрансформации их компонентов.

Применительно к очистке сточных вод речь идет о культивировании смешанных микробных сообществ активного ила или биопленки, потребляющих компоненты сточных вод в качестве питательных субстратов, тем самым, удаляя их из сточной воды. Основным продуктом биоконверсии примесей сточных вод является биологически очищенная вода, побочным -биомасса активного ила (биопленки).

Помимо углерода в составе сточных вод выделяют два основных биогенных элемента - азот (N) и фосфор (P), присутствие которых в коммунальных или близких к ним по составу хозяйственно-бытовых сточных водах постоянно регистрируется. Азот в сточной воде может быть представлен несколькими формами: азот аммонийный (NH4+), азот нитритов (NO2-), азот нитратов (NO3-), азот органический (в составе органических соединений). Фосфор в сточных водах находится в составе органических соединений (органический фосфор), полифосфатов (в пересчете на P2O5), а также ортофосфатов (PO43-) [2,3].

Эксплуатируемые в настоящее время коммунальные очистные сооружения часто не обеспечивают сбалансированного развития основных групп микроорганизмов-деструкторов примесей сточных вод, не отвечают современным требованиям, предъявляемых к очищенной воде, и во многих случаях являются причиной попадания в природные водоемы органических загрязнений, в особенности биогенных элементов (азота и фосфора), тем самым вызывая процессы эвтрофирования [1,3,4].

Эвтрофирование (эвтрофикация) - процесс чрезмерного нежелательного развития водорослей, особенно зеленых, сине-зеленых и диатомовых с интенсивным увеличением их фитомассы в водоемах, который

5

происходит вследствие превышения баланса питательных веществ и сопровождается нарушением жизнедеятельности рыб [4]. Согласно современным воззрениям главенствующая роль в эвтрофикации водоемов принадлежит фосфору, поэтому для сдерживания процессов эвтрофикации, в первую очередь, необходимо удалять соединения фосфора [3,4].

Глубокое удаление биогенных элементов требуется также при создании оборотных и замкнутых систем водоснабжения промышленных предприятий, использующих биологически очищенные городские сточные воды. Наличие соединений фосфора и азота вызывает биологическое обрастание трубопроводов, коллекторов и другого канализационного оборудования, а присутствие аммонийного азота, нитритов и нитратов приводит к развитию коррозионных процессов [5].

Не менее важной проблемой эксплуатации микробиоценоза активного ила на биологических очистных сооружениях является обеспечение его устойчивого отделения от очищенной воды путем седиментации. Чем хуже способность ила к осаждению, тем меньше должна быть гидравлическая нагрузка на вторичный отстойник. Ухудшение осаждаемости ведет к нарушению работы вторичных отстойников, выносу ила и других взвешенных веществ из очистной системы и уменьшению его концентрации в аэротенке. Производительность очистных сооружений снижается, и качество очистки сточных вод ухудшается [6].

В мировой практике для глубокого удаления соединений фосфора, а также для улучшения седиментации биомассы в сочетании с биологической очисткой применяется реагентная обработка сточных вод. Совершенствование и модернизация биотехнологических схем водоотведения в указанном направлении продолжается в настоящее время. Основными направлениями выполняемых работ являются изыскание способов повышения эффективности применения реагентов, испытание новых и более дешевых реагентов, в том числе отходов промышленности,

6

определение влияния введения реагента в биологических процессах очистки сточных вод [7].

Научная новизна работы. По результатам лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний разработаны научнопрактические основы процесса биологической очистки коммунальнобытовых сточных вод с применением реагентного препарата комплексного действия.

Получен ряд новых научных результатов исследования совместного во времени и в пространстве биологического и реагентного процесса очистки коммунально-бытовых сточных вод. В частности, определена дозировка реагентного препарата, обеспечивающая в комплексе нормативы качества очищенной воды и устойчивое культивирование микроорганизмов активного ила в аэротенках, выявлены качественные и количественные закономерности между размером комплексов реагентных препаратов и диаметром микробных агрегатов (флокул активного ила).

Предложена оригинальная методика оценки микробного сообщества в процессе его культивирования по комплексу показателей, включая биоразнообразие, ферментативную и дыхательную активность микроорганизмов, а также эксплуатационные свойства активного ила.

Практическая значимость. На базе биологических очистных сооружений АО «Чистополь-Водоканал» успешно проведены опытнопромышленные испытания процесса совместной биологической и реагентной очистки сточных вод.

На основании результатов проведенных испытаний разработаны и предложены технологические рекомендации по повышению эффективности процесса биологической очистки коммунально-бытовых сточных вод от соединений углерода, азота и фосфора, взвешенных веществ с применением реагентного препарата VTA Biokat P 500.

Разработана и апробирована методика комплексной оценки состояния активного ила при применении реагентов.

7

Работа выполнена при технической поддержке ряда предприятий: АО «Чистополь-Водоканал», МУП «Водоканал» г. Казани, компании «VTA Austria GmbH».

Автор выражает благодарность профессору Сироткину Александру Семеновичу за научное руководство и поддержку, начальнику биологических очистных сооружений г. Чистополя Еремеевой Татьяне Михайловне за помощь в предоставлении необходимых данных и содействие в проведении экспериментальных исследований, за создание комфортных условий работы в процессе проведения опытно-промышленных испытаний, а также коллективу кафедры промышленной биотехнологии Казанского национального исследовательского университета за участие и оказание помощи на всех этапах выполнения диссертационной работы.

8

Глава 1. Аналитический обзор литературы

1.1 Характеристика коммунально-бытовых сточных вод

Под сточными водами понимают воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды, и загрязненные при этом дополнительными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, отводимые с территории населенных пунктов и промышленных предприятий вследствие атмосферных осадков или поливки улиц. Таким образом, в зависимости от происхождения, вида и качественной характеристики примесей сточные воды подразделяют на три основные категории: бытовые (хозяйственно-фекальные), производственные (промышленные) и дождевые (атмосферные, поверхностные) [8].

К коммунально-бытовым относятся все сточные воды, образованные в процессе жизнедеятельности человека, удаляемые из столовых, кухонь, больниц, туалетных комнат, прачечных, душевых, а также воды образующиеся при мытье помещений [9,10].

В составе коммунально-бытовых сточных вод, в основном, 60 - 70 % органических веществ и 30 - 40 % - минеральных загрязнений в нерастворенном, коллоидном и растворенном состояниях. К минеральным загрязнениям относят песок, глинистые частицы, растворенные в воде соли, кислоты, щелочи и другие вещества [11,12].

Известно [7,9,13,14], что коммунально-бытовые сточные воды характеризуются постоянством качественного состава (табл.1.1) и неравномерным поступлением в канализационные сети и далее на насосные станции и очистные сооружения. Их качественный состав, в первую очередь, зависит от количества расходуемой водопроводной воды жителями населенного пункта и производственными предприятиями, а также от характера промышленных предприятий, количества моющих средств, применяемых населением, протяженностью и разветвленностью канализационных сетей.

9

Таблица 1.1 - Типичный состав коммунально-бытовых сточных вод

Показатель Концентрация, мг/дм3

ХПК 250-450

БПКп 130-300

Азот аммонийный (N-NH4+) 16-28

Фосфаты (PO4 3-) 11-26

Хлориды (Cl-) 100-200

Сульфаты (SO42-) 25-200

Взвешенные вещества 95-350

Необходимо отметить, что существует значительное различие качественного и количественного состава бытовых сточных вод в разных странах. Основными причинами подобного различия являются принятые системы водоотведения сточных вод, нормы водоотведения и количество загрязнений на одного жителя в разных странах, климатические условия и т.д. В табл. 1.2 приведены данные о количестве загрязнений в сточных водах на одного условного жителя в различных странах мира. Так, например, в Российской Федерации количество загрязняющих веществ на одного жителя определяется в соответствии с СНиП 2.04.03-85 [3,13].

Таблица 1.2 - Количество загрязняющих веществ на одного жителя в странах мира [15]

Страны БПК, кг/(чел*год) Взвешенные вещества, кг/(чел*год) Общий азот, кг/(чел*год) Общий фосфор, кг/(чел*год)

Дания 20-25 30-35 5-7 1,5-2

Бразилия 20-25 20-25 3-5 0,6-1

Египет 10-15 15-25 3-5 0,4-0,6

Г ермания 18-22 30-35 4-6 1,2-1,6

10

7.2

Индия 10-15 - - -

Италия 18-22 20-30 3-5 0,6-1

Швеция 25-30 30-35 4-6 0,8-1,2

Турция 10-15 15-25 3-5 0,4-0,6

США 30-35 30-35 5-7 1,5-2

Россия 14,6 23,7 2,9 1,2

Коммунально-бытовые сточные воды всегда содержат большое количество микроорганизмов, которые сопровождают жизнедеятельность человека; среди них могут быть патогенные. Это наиболее опасная в эпидемиологическом отношении часть загрязнений. Для очистки коммунально-бытовых сточных вод, как правило, применяют биологические методы обезвреживания [12,14].

Одним из важнейших параметров в процессах биологической очистки сточных вод является наличие основных элементов питания — органического углерода (БПК), азота, фосфора [8-22].

Достаточность элементов питания для бактерий в сточных водах определяется соотношением БПКполн: N :Р, где в качестве источника азота принимается его легкодоступный источник - аммонийные соли, в качестве источника фосфора - растворимые фосфаты.

В каждом конкретном случае это соотношение может быть индивидуальным, так как оно определяется составом микробного сообщества, который, в свою очередь, зависит от состава очищаемой воды. При обработке городских сточных вод, в частности, в отечественной практике согласно рекомендациям СНиП [5-12], должно соблюдаться соотношение БПКполн : N :Р = 100: 5: 1.

11

Соединения азота в бытовых водах представлены, в основном, в виде растворенных солей мочевой кислоты или аммиака [1-15].

Согласно [1-18] соединения фосфора в коммунально-бытовых сточных водах представлены в основном в виде растворенных минеральных фосфатов, полифосфатов и органических форм фосфора. Большую часть соединений фосфора составляет фосфор из моющих средств (60-70%), остальная часть (35-50%) приходится на продукты жизнедеятельности человека.

1.2 Основы биологической очистки сточных вод

В основе методов биологической очистки сточных вод лежит способность микроорганизмов использовать разнообразные вещества, содержащиеся в сточных водах в качестве источника питания в процессе жизнедеятельности [12,14-18].

Высокая интенсивность обмена веществ, а также максимальная приспосабливаемость к условиям окружающей среды обусловила широкое распространение методов биологической очистки сточных вод с использованием микроорганизмов [19-26].

Реализация процессов биологической очистки сточных вод началась в начале XIX века, когда в Англии для очистки сточных вод перед выпуском их в водоем стали применять поля орошения. Впоследствии этот способ очистки сточных вод начал применяться и в других городах Европы. Так, в Париже первые поля орошения появились в 1867 году, Берлине — в 1870 году. В России первые поля орошения для очистки городских сточных вод появились в Одессе (1887 г.), затем в Киеве (1894 г.) и в Москве (Люблинские поля орошения — в 1897 г., Люберецкие поля фильтрации — в 1913 г.) [20].

Необходимость значительного увеличения территории полей орошения в связи с ростом городов, дороговизна земель, в особенности вблизи густонаселенных мест, заставили в конце XIX века перейти к биологической очистке сточных вод в искусственно созданных условиях.

12

Таким образом, биологическая очистка сточных вод может осуществляться как в естественных условиях на полях орошения, полях фильтрации и в биологических прудах, так и в специальных сооружениях - в аэротенках, окситенках, биофильтрах и др. [5,11,18-19].

Любое сооружение, предназначенное для биологической деструкции загрязняющих веществ, представляет собой искусственную экосистему, ограниченную в пространстве с определенными условиями и характерными для нее сложившимися биоценозами. Экосистемы очистных сооружений отличаются от природных аналогов биоценозов в условиях, близких к оптимальным: высокой концентрацией органических веществ, высокой плотностью организмов, необходимым соотношением субстратов и биогенных элементов в их составе, оптимальным кислородным и, во многих случаях, температурным режимами. Все это обеспечивает высокую интенсивность биохимических процессов в очистных сооружениях [21,22], что позволяет отнести указанные процессы к биотехнологическим.

Обработка сточных вод основана на использовании трех типов агрегированных микробных сообществ [12,14-27]:

- статических биопленок, например, в биофильтрах;

- биопленок в виде макрочастиц, часто в виде микробных гранул, например, в реакторах с псевдоожиженным слоем или с восходящим потоком сточной воды через слой анаэробного ила, эрлифтных реакторах;

- флоккул активного ила.

В данной работе представлены результаты исследования биологической очистки с использованием активного ила. В связи с этим подробнее рассмотрим процессы, происходящие в аэротенках- сооружениях для культивирования активного ила.

7.2.7 акжибно^о ила

13

Одним из эффективных методов очистки сточных вод является утилизация ингредиентов-загрязнителей обитателями активного ила

аэротенков-резервуарной системы очистных сооружений.

Активный ил - специфическое сообщество организмов, включающее гель-продуцирующие бактерии, и формирующееся в условиях аэрации антропогенно загрязненных вод гетеротрофами, хемотрофами, простейшими и многоклеточными животными, которые с учетом трофических взаимодействий трансформируют загрязняющие вещества в результате биосорбции, биохимического окисления и потребления бактериями и простейшими [12,16,18,20,23-26].

Внешне активный ил представляет собой серо-коричневые хлопья (рис. 1.1) размером до сотен микрометров; при этом он состоит примерно на 70 % из живых организмов, и около 30 % занимают частицы неорганической природы. Живые организмы вместе с твердым носителем, к которому они прикреплены, образуют так называемый зооалем - симбиоз популяций организмов, покрытый общей слизистой оболочкой. Зооглей может формироваться как за счет флокуляции, так и адгезии клеток на поверхности

носителя [18,20-26].

14

Рисунок 1.1 -Микроскопическая картина активного ила для станции аэрации г. Череповца , *300 [28]

В нестерильных условиях аэротенка при формировании агломератов активного ила происходит естественный отбор определенных форм микроорганизмов, которые образуют биоценоз, характерный для данного режима очистки.

В состав биоценоза активного ила входят различные группы организмов. Первую трофическую ступень составляют гетеротрофные бактерии, водоросли, сапрофитные грибы и сапрофитные простейшие;вторую ступень занимают голозойные простейшие, а членами третьей ступени трофической цепи являются отдельные виды нематод, хищные коловратки, сосущие инфузории, тихоходки, хищные грибы [12,24]. Основу этой экосистемы, как по массе, так и по значимости в процессе очистки составляют бактерии [24,29].

Активные илы аэротенков населяют микроорганизмы, принадлежащие к родам ^сЬио^усел, ^г^гоЬас?ег, Бас/7/мл, Бас?ег/м^, СогуиеЬас?ег/м^, Оелм//о?о^асм/м^, Оелм//ог/'Ьг/'о, ^/'сгососсмл, ^лем^о^оиал,^агс/'иа и многим другим [29,30-32].

Среди углеводородокисляющих микроорганизмов особенно активно ведут деструкцию загрязнений бактерии родов ^лем^о^оиал, ^с/'ие?оЬас;ег, ^г^Aгobас^eг, ^Ао^ососсмл, МусоЬас^ег/'м^; грибы р.р. Саи^/'Ьа, Ғмлаг/м^ и др. [30-32].

Особая форма флоккуляции бактерий называется зооглеями. Зооглей представляет собой желеобразную массу экзобиополимерного геля с вкраплениями бактериальных клеток. Такие образования могут быть различными по форме: шарообразными, древовидными (с широкими лопастями), гроздевидными или в виде узких плотных тяжей. Развитие и свойства зооглей связано с качеством поступающих сточных вод и условий процесса очистки [12, 29,31].

15

Помимо биоокисления органических веществ в процессе очистки воды значительная роль флоккулообразующих бактерий заключается в образовании стабильных флоккул, способных быстро отделяться от очищенной воды путем осаждения. За формирование хлопьев более всего ответственны бактерии-псевдомонады рода Zoog/oea, в частности Z. TYWMgera. Скопления бактерий в таком флоккулированном активном иле покрыты слизистым слоем (капсулами). Известно, что бактерии, лишенные слизистого слоя (бескапсульные штаммы), окисляют загрязнения с меньшей скоростью [24,30-32].

Известно [12,24,34], что важную роль в процессе очистки воды играют так называемые «простейшие-седиментаторы», которые в процессе жизнедеятельности выделяют биополимеры, способствующие слипанию бактерий, то есть образованию хлопьев активного ила. К простейшим-седиментаторам относятся свободно плавающие (например,р. .Рагшиес/мти) и прикрепленные инфузории (р.р. ForPce/Za, СагсРел/мти) (рис. 1.2) [24].

16

Рисунок 1.2 - Прикрепленные инфузории в составе микробного агрегата

Формирование хлопьев активного ила является проявлением одной из важнейших особенностей живых клеток - способности к агрегации и к развитию от более простых к более сложным уровням организации. Эта способность играет важную роль в технологии биологической очистки, позволяя производить отделение активного ила от сточной воды путем отстаивания.

Хлопьеобразование - процесс сложный. Его механизм окончательно не установлен. Общепризнано, что для слипания клеток в хлопья необходимы экзополимеры, нейтрализующие отрицательный заряд клеточной поверхности. К основным полимерам, входящим в состав слизистых бактериальных капсул, относятся полисахариды, поли-^-оксимасляная кислота, белки, ДНК, РНК. Экзополимеры занимают свыше 50% объема хлопка активного ила.

С позиции физиологии капсулы служат матриксом для размещения экзоферментов, необходимых для предварительного расщепления высокомолекулярных соединений; одновременно, капсульные полимеры являются резервным субстратом и частично потребляются клетками в условиях голодания. Процесс агрегации клеток чувствителен к химическому составу среды. Наиболее распространенная точка зрения сводится к тому, что образование бактериальных капсул и формирование хлопьев активного ила происходит в конце логарифмической и стационарной фазах роста микроорганизмов при исчерпании в среде доступного субстрата [34,35].

Образование хлопьев активного ила в условиях аэротенков можно рассматривать как адаптационную перестройку бактериального ценоза, направленную наследующие эффекты [34,35,36]:

- снижение уровня ингибирования роста (замена динамических контактов на статические);

17

- повышение эффективности использования потока внешней энергии (снижение удельных затрат энергии на поддержание жизнедеятельности биоструктуры).

Схематически процесс образования хлопьев активного ила представлен на рис. 1.3 [34].

.10

1 - дисперсные клетки;2 - дисперсные клетки в зооглейнойкапсуле;3 -микрохлопок, образовавшийся в результате слипания нескольких столкнувшихся клеток; 4 - хлопок активного ила

Рисунок 1.3- Схема образования хлопьев активного ила

Хлопья активного ила отличаются значительным разнообразием форм, которые могут быть разделены на шесть основных типов (рис. 1.4) [37].

18

1 - молодые рыхлые; 2 - зрелые рыхлые; 3 - плотные сферические; 4- с диффузными краями; 5 - зооглейного типа; 6 - «диктиоглея», сетчатые

Рисунок 1.4 - Схематическое изображение основных типов хлопьев активного ила

Рыхлые молодые хлопья первого типа образуются в пусковой период на любой станции аэрации и представляют собой беспорядочный конгломерат [38].

Постепенно, по мере созревания активного ила, происходит укрупнение хлопьев и перераспределение микроорганизмов внутри хлопьев в зависимости от физиологических потребностей и условий для развития. Аэробы, и главным образом псевдомонады, концентрируются на поверхности агрегатов, анаэробы — в центре. Большую часть микробной массы в хлопьях (до 70 %) занимают микроаэрофилы, требующие для своего развития примерно в 3 раза меньше кислорода, чем аэробы.

Со временем формируются хлопья второго типа — зрелые рыхлые. Размеры этих хлопьев редко превышают 300 мкм. Хлопья имеют матрикс в виде фибриллярного уплотнения, связывающего отдельные бактерии. Анаэробы, располагающиеся в центре хлопка, не нуждаются для своего

19

развития в кислороде и в процессе жизнедеятельности продуцируют газообразные вещества (молекулярный азот, оксида азота, аммиак, метан и др.), диффузия которых за пределы хлопка затруднена тем сильнее, чем плотнее хлопья.

Наиболее развитый анаэробный центр обнаруживается в хлопьях третьего типа, которые характерны для активного ила, имеющего возраст десять и более суток. В хлопьях такого типа диффузия образующихся газообразных метаболитов затруднена, что приводит к образованию внутри хлопьев газовых камер различной величины. При интенсивности перемешивании иловой смеси газы диффундируют за пределы хлопьев, но при малейшем ослаблении перемешивания газовые камеры укрупняются, парциальное давление в них растет до тех пор, пока не происходит прорыв одной камеры в другую и распад хлопьев на неоседающие фрагменты (дефлоккуляция) [38].

Четвертый тип хлопьев - с диффузионными краями - характерен для высоконагруженных илов с иловой нагрузкой 0,8 г БПК5/г беззольного вещества активного ила и более. В таких хлопьях анаэробные центры небольшие, края хлопьев рыхлые, изрезанные. Вокруг хлопьев четвертого типа часто наблюдается диффузный рост в виде ореола вокруг хлопьев, когда делящиеся бактерии не входят в состав хлопьев. Очищенная вода в таких случаях такая же мутная, как при дефлоккуляции. При обнаружении в массе активного ила значительного количества хлопьев четвертого типа рекомендуют увеличить интенсивность аэрации, даже в случае, если она по традиционным показателям контроля аэрации будет выглядеть достаточной. Критерием нормы может служить прозрачность надиловой воды - 30 см через 2 часа при 20 °С [36,37].

Хлопья пятого и шестого типов, как и хлопья первого типа, относятся к категории молодых. Они обычно не бывают преобладающими, но получают заметное развитие при нарушении процесса очистки и служат биоиндикаторами этих нарушений.

20

Хлопья пятого типа, описываемые в литературе как колонии бактерий Zoog/oea ra^/'gera, по наблюдениям О.Г. Никитиной, служат сигналом поступления на станцию аэрации стоков с большим содержанием органических веществ, например, стоков предприятий пищевой промышленности [37].

Хлопья шестого типа, диктиоглейные или сетчатые, состоят из нитчатых бактерий. Вспышка их численности наблюдается при шоковых нагрузках на активный ил, который длительное время работал в режиме низких нагрузок. Часто обнаруживаются диктиоглейные активные илы, включающие водоросли или грибы. Эти явления связаны с проблемой вспухания активного ила [37].

При внимательном изучении все шесть типов хлопьев можно обнаружить в каждом аэротенке, однако преобладают обычно один, два, реже - три типа.

Считают, что основную роль в агрегации клеток играют их физикохимические свойства, такие как электрокинетический потенциал и поверхностный заряд [38].

В активном иле преобладают, как правило, отрицательно заряженные хлопья. Это объясняется тем, что оба компонента хлопьев (полимеры и микроорганизмы) имеют в нейтральной области близкие, небольшие по величине отрицательные заряды. Адсорбция внеклеточных полимеров на поверхности клеток микроорганизмов происходит за счет нейтральных групп и не связана с изменением заряда [39].

Основными компонентами слизистой матрицы хлопьев активного ила являются внеклеточные полимерные вещества (ВПВ). В настоящее время наиболее известным механизмом образования хлопьев ила является полимерно-мостиковый механизм [24]. Схема, отображающая полимерномостиковый механизм образования хлопка активного ила с учетом влияния внеклеточных полимерных веществ, представлена на рис. 1.5.

21

Рисунок 1.5 - Схема образования хлопьев активного ила согласно

полимерно-мостиковой теории [24]

Время пребывания (возраста) ила влияет на его физико-химические свойства (гидрофобность и заряд поверхности) [8,18]. При увеличении возраста ила от 4-9 до 16-20 суток поверхность хлопьев характеризуется большей гидрофобностью и имеет меньший отрицательный заряд. Отношение белков к углеводам в составе ВПВ ила возрастает с увеличением возраста ила от 4 до 12 суток с соответствующими изменениями физикохимических свойств. Общее содержание ВПВ, однако, не зависит от возраста ила. Повышение илового индекса как показателя ухудшения осаждения или сжимаемости ила связано с увеличением общего количества ВПВ, но при этом существенной корреляции между иловым индексом и свойствами поверхности ила не наблюдалось. Как показали некоторые исследования [8], гидрофобность, заряд поверхности и состав ВПВ регулируют процесс биофлоккуляции, в то время как общее содержание ВПВ более важно для осаждения ила. Необходимо также учитывать, что на флоккулирующую активность микроорганизмов непосредственно влияют компоненты питательной среды: некоторые из них могут значительно стимулировать флоккуляцию [18,20,40].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кобелева, Йолдыз Витальевна, 2017 год

Список использованных источников

1. Емельянова, Е.Н. Аспекты управления водным хозяйством: эффективный и ценосберегающий способ удаления фосфора из сточных вод/ Е.Н. Емельянова// Известия Челябинского научного центра. - 2005. - №1. -С.72-76.

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

3. Гогина, Е.С. Удаление биогенных элементов из сточных вод: монография / Е.С. Гогина; ГОУ ВПО Моск. гос. строит. ун-т. - М.: МГСУ, 2010. - 120 с.

4. Долина, Л.Ф. Очистка сточных вод от биогенных элементов: монография / Л.Ф. Долина -Днепропетровск.: Континент, 2011. - 198с.

5. Алексеев, Л.С. Контроль качества воды: учебник/ Л.С. Алексеев. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ИНФРА-М,2004. - 154 с.

6. Кузнецов, А.Е. Прикладная экобиотехнология: учебное пособие: в 2 т. Т.1 / А. Е. Кузнецов [и др.]. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. -629 с.: ил.

7. Разумовский, Э.С. Удаление биогенных элементов из городских сточных вод/ Э.С. Разумовский, Н.А. Залетова// Водоснабжение и санитарная техника. - 1991. - №6. - С.28-30.

8. Яковлев, С.В. Канализация: учебник для вузов/ С. В Яковлев [и др.]. Изд. 5-е, перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1975- 632 с.

9. Кузнецов, А.Е. Научные основы экобиотехнологии: учеб. пособие: в 2 т. Т.2 / А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 504 с.

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

11. Воронов, Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов/ Ю.В. Воронов, С.В.Яковлев. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. - 704 с.

127

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

13. СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения. -М.: ЦИТП, 1986. - 72 с.

14. Хенце, М. Очистка сточных вод: Пер. с англ./ М. Хенце, П. Армоэс, Й. Ля-Кур-Янсен, Э. Арван - М.: Мир,2006. - 480 с.

15. Henze, M. Wastewater treatment: Biological and Chemical Processes/ M. Henze, P. Harremoes, J. la. Cour Jansen, E. Arvin. - Berlin: Springer-Verlag,

2002.- 422p.

16. Чурбанова, И.Н. Микробиология: учебник для вузов по спец «Рациональное использ. водных ресурсов и обезвреживание пром. стоков» / И.Н. Чурбанова. - М.:Высш. шк., 1987. - 239 с.: ил.

17. Юровская, Е.М. Микробиологическая очистка промышленных сточных вод / Е. М. Юровская. - К.: Здоровье, 1984. - 160 с.

18. Яковлев, С. В. Биохимические процессы в очистке сточных вод / С. В. Яковлев, Т. А. Карюкин. - М.: Стройиздат, 1980. - 135 с.

19. Пааль, Л.Л. Справочник по очистке природных и сточных вод/ Л.Л. Пааль, Я.Я. Кару, Х.А. Мельдер, Б.Н. Репин.- М.: Высш. шк., 1994.- 336 с

20. Гудков, А.Г. Биологическая очистка городских сточных вод: учебное пособие/ А.Г. Гудков. - Вологда: ВоГТУ, 2002. - 127 с.

21. Илялетдинов, А. Н. Микробиология и биотехнология промышленных сточных вод / А. Н. Илялетдинов, Р.М. Алиева.- Алма-Ата: Гылым, 1990. - 224 с.

22. Когановский, А. М. Очистка промышленных сточных вод / А. М. Когановский [и др.]. - Киев: Техника, 1974. - 256 с.

23. Готшалк, Г. Метаболизм бактерий / Г. Готшалк. - М.: Мир, 1982.

- 310 с.

128

24. Сироткин, А.С. Агрегация микроорганизмов: флокулы, биопленки, микробные гранулы/ А.С. Сироткин, Г.И. Шагинурова, К.Г. Ипполитов. - Казань: Фэн, 2006. - 176 с.

25. Эль, Ю.Ф. Обеспечение глубокой биологической очистки сточных вод/ Ю.Ф. Эль, О.Н. Исаев, Ф.А. Дайнеко. // ВСТ. - 1999.- №8, - С. 14-16.

26. Филиппов, В.Н. Оборудование и технология очистки сточных вод, примеры расчета на ЭВМ/ В.Н. Филлипов и др. - Уфа: Изд-во УГНТУ,

2003. - 300 с.

27. Nicolella,C. Wastewater treatment with particulate biofilm reactors / C. Nicolella, M.C.M. van Loosdrecht, J.J. Heijnen //J. Bacteriol. — 2000. — V. 80. — P. 1—33.

28. Баженов, В.И. Механизм адаптации активного ила к низким концентрациям кислорода / В.И. Баженов, М.А. Канунникова. / Достижения науки и техники АПК. - 2012. - № 9.-С. 82-84

29. Поруцкий, Г.В. Биохимическая очистка сточных вод органических производств/ Г. В. Поруцкий. - М.: Химия, 1975. - 256 с.

30. Могилевская, И.В. Углеводородокисляющие микроорганизмы для биологической очистки сточных вод и загрязненных почв/ И.В.Могилевская, И.В. Владимцева // Современные наукоемкие технологии. - 2005. № 9. - С.67-68.

31. Коровушкин, А.А., Индикаторные микроорганизмы активного ила на сооружениях биологической очистки / А.А. Коровушкин, Ю.А. Помичук. / Вестник РГАТУ. - 2010. - №4 - С.37-38.

32. Сопрунова, О.Б. Циано-бактериальные консорциумы в очистке сточных вод./ О.Б. Сопрунова. // Электронный журнал «Исследовано в России» - 2010. - №11. - С.113-120.

33. Яхкинд, М.И. Подбор микроорганизмов для утилизации некоторых видов отходов / М.И. Яхкинд, К.Р. Таранцева // XXI ВЕК: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс - 2013. - №9.-С.194-200.

129

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

35. Евилевич, М.А. Брагинский Л.Н. Оптимизация биохимической очистки сточных вод / М.А. Евилевич, Л.Н. Брагинский. - Л.: Стройиздат, 1979.-157 с.

36. Хаммер, М. Технология обработки природных и сточных вод: Пер. с англ./ М. Хаммер. - М.: Стройиздат, 1979 - 400 с.

37. Никитина, О. Г. Типы хлопьев активного ила/ О. Г. Никитина // ЭР МГУП Мосводоканал НИИпроект. -1991. - С. 40 - 45.

38. Терентьев, В. И. Биотехнология очистки воды. В 2-х частях. Ч.1./ В. И. Терентьев, Н. М. Павловец. - СПб.:Гуманистика,2003. - 272 с.

39. Вейцер, Ю.И. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод/ Ю.И. Вейцер. - М.: Стройиздат, 1984. -201 с.

40. Биологическая очистка производственных сточных вод / С.В. Яковлев, И.В. Скирдов, В.Н. Швецов [и др.]. - М.: Стройиздат,1985. - 302 с.

41. Mohamed, S. Biological and Chemical Wastewater Treatment

Processes [Электронный ресурс] / Mohamed, S. // Wastewater Treatment Engineering. - 2015. - Режим доступа:

https://www.intechopen.com/books/wastewater-treatment-engineering/biological-and-chemical-wastewater-treatment-processes.

42. Алексеев, М.И. Удаление азота и фосфора из сточных вод С.-Петербурга. / М.И. Алексеев, Б.Г. Мишуков, С.Г. Гумен, Б.В. Васильев. // ВСТ. -1998. - №10. - С. 11-12.

43. Гумен, С.Г. Совершенствование технологи очистки сточных вод в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» / С.Г. Гумен, М.Д. Пробирский, Б.В. Васильев, М.И. Алексеев. / ВСТ. - 1999. - №10. - С. 4-6.

44. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий./Лихачев Н.И.,Ларин И.И. и др.; Под общ. ред. Самохина В.Н. - 2-е изд. - М.: Стройиздат, 1981. - 639с.

130

45. Очистка производственных сточных вод: Учеб. пособие для вузов. / Яковлев С.В. - 2-е изд. - М.: Стройиздат, 1985. - 335с.

46. Коваленко, А.Н. Анализ методов очистки сточных вод от биогенных элементов. / А.Н. Коваленко, Г.Н. Благодарная, Т.А. Шевченко. // Коммунальное хозяйство городов. Научно-технический сборник. - 2008. -№74. -С.185-189.

47. Кирсанов, В.В. Влияние температуры в аэротенках на эффективность биоочистки основных ингредиентов промышленных сточных вод химического предприятия/ В.В. Кирсанов // Вестник Казанского технологического университета. -2013. -Т. 16.- № 24.- С. 89-90.

48. Данилович, Д.А. Удаление биогенных элементов. /Д.А. Данилович, Ф.А. Дайнеко, В.А. Мухин, Е.Б. Николаева, А.Н. Эпов.// ВСТ., -1998. - №9. - С.10-12.

49. Смирнов, В.Б. Интенсификация работы аэротенков на станции биологической очистки сточных вод. /В.Б. Смирнов, Г.И. Гецина// ВСТ. -1995. -№12. - С. 24-25

50. Грязев, В.Ю. Экологические технологии: методы оптимизации очистки сточной воды от биогенных элементов на канализационных очистных сооружениях. / В.Ю. Грязев, Л.Ф. Комарова // Инженерная экология.-№1 - С. 37-43.

51. 0degaard, H. "Economic and Ecological Aspects of wastewater

treatment with biological and chemical means" /In: Hahn, H.H., Hoffmann, E. and 0degaard, H. (eds):// waVewae /E. Springer

Verlag, -1996. - PP. 329 - 331

52. Lina N. Abu-Ghunmi, Ahmad I. Jamrah Biological treatment of textile wastewater using sequencing batch reactor technology /Environmental Modeling & Assessment - 2006.- V 11.- I 4. - PP 333-343

53. V. Kravchenko, V. S. Zalevskii A technique for normalizing the operation of Biological wastewater treatment plants during the bulking of activated

131

sludge //Journal of Water Chemistry and Technology - 2006.- V 11.- I 4. - PP 333-343

54. Баженов, В. И. Влияние скорости дыхания и условий адаптаций ила на коэффициент полунасыщения по кислороду/ В. И. Баженов, М. А. Канунникова// Веткорм. - 2012. - №4. - С. 46 - 47

55. Конончук, Р.М. Исследование биохимической очистки сточных вод на базе флокуляционной модели // дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 11.00.11 / Конончук Ростислав Михайлович. - Казань, 2000. - 118 с.

56. Gray N. F. Water Technology: An Introduction for Environmental Scientists and Engineers (2nd Edition), Elsevier Science & Technology Books, ISBN 0750666331, Amsterdam, The Netherlands.- 2005.

57. Канунникова, М. А. Оптимизация распределения расхода воздуха и раскладки аэрационной системы по длине аэротенка, с учетом непостоянного коэффициента полунасыщения по кислороду/ М.А. Канунникова, А. Н Эпов // Инженерные системы городского хозяйства: проекты и инновации. - 2011. - №11. - С. 129 - 136.

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

59. Журминская, О. Оценка состояния биоценоза активного ила и создание базы данных экспертной системы: дис^ ... док-ра биол. наук -Кишинев, 2012. - 181 с.

60. Эпов, А.Н. Интенсификация глубокой очистки сточных вод в аэротенках путем оптимизации возраста ила/ А.Н. Эпов, В.Н. Николаев. - М.: ИЭЖКХ, 1989.- 87 с.

61. Stenstrom, M. K. Effect of oxygen transport limitation on nitrification process in the activated sludge process/ M. K. Stenstrom, S.S. Song // Research Journal WPCF VA22314. - 1994. -№3. - P. 14 - 23.

132

62. Zhang Peng, Zhou Qi Simultaneous nitrification and denitrification in activated sludge systems under low oxygen concentration/ Zhang Peng, Zhou Qi// Front. Environ. Sci. Engin. China. - 2007. - № 1. - P. 34 - 42.

63. Experimental study of oxygen diffusion coefficients in clean water containing salt, glucose, or surfactant: Consequences on the liquid-side mass transfer coefficients/ M. Jamnongwong [et all.]// Chemical engineering journal. - 2010. - V. 165. - P. 758 - 768.

64. Lin, S. D. Water and Wastewater Calculations Manual (2nd Edition), McGraw-Hill Companies. New York, USA.- 2007.- р.945

65. Russell, D. L. Practical Wastewater Treatment, John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, USA.- 2006.-. р.462

66. Сокольский, А.Ф. Влияние абиотических факторов на биоценоз активного ила очистных сооружений / А.Ф. Сокольский, О.В. Тюменцева // Инженерно-строительный вестник Прикаспия.- 2013.- № 2 (5).- С. 121-125

67. Сидоренко, О.Д. Микробиология: Учебник для агротсхиологов./ О.Д. Сидоренко, К.Г. Борисенко, А.А. Ваникова. — М.: ИНФРА-М, 2009. — 287 с.: ил.

68. Гусев, М. В. Микробиология: учебник для биол. специальностей вузов/ М. В. Гусев, Л. А. Минеева. - 4-е изд., стер. - М.: Академия, 2003. -464 с.

69. Campos, J.L. Stability of a nitrifying activated sludge reactor / J.L. Campos, J.M. Garrido, A. Mosquera-Corral // Biochemical Engineering Journal. -2007. - №35. - РР. 87-92.

70. 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.

71. 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. - РР. 830-839.

133

72. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. / Лихачев Н.И., Ларин И.И. и др.; Под общ. ред. Самохина В.Н. - 2-е изд. - М.: Стройиздат, 1981. - 639 с.

73. Коваленко, А.Н. Анализ методов очистки сточных вод от биогенных элементов. / А.Н. Коваленко, Г.Н. Благодарная, Т.А. Шевченко // Коммунальное хозяйство городов. Научно-технический сборник. - 2008. -№74. -С.185-189.

74. Samer, M. GHG Emission from Livestock Manure and its Mitigation Strategies, In: Climate Change Impact on Livestock: Adaptation and Mitigation, V. Sejian, J. Gaughan, L. Baumgard & C. Prasad (Eds.), In Press, Springer International. Germany.- 2015.- р.532

75. Samer M., Mostafa E. & Hassan A. M. (2014). Slurry Treatment with Food Industry Wastes for Reducing Methane, Nitrous Oxide and Ammonia Emissions. Misr Journal of Agricultural Engineering.- 2014. - V31 - PP.15231548.

76. Рощина, О.С. Влияние химических факторов на биоценоз активного ила в процессе биологической очистки сточных вод органических производств / О.С. Рощина, Т.П. Павлова, С.В. Фридланд // Вестник Казанского технологического университета. -2012.- Т. 15.- № 10.- С. 190-194.

77. Рощина, О.С. Структурные особенности соединений, влияющих на биоценозактивного ила в условиях очистки сточных вод/ О.С. Рощина, Т.П. Павлова, А.Р. Хаматгалимова, С.В. Фридланд// Вестник казанского технологического университета. - 2013. - Т16. - №17.- С.178-181.

78. Пат. 2404964 Российская Федерация, МПК С 07 С 279/18, С 02 F 101/30, C 02 F 3/34. N,N- дифенилгуанидиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в качестве биостимулятора активного ила для очистки сточных вод и способ её получения / Фридланд С.В., Павлова Т.П., Пантюкова М.Е.; заявитель и патентообладатель Гос. образовательное учреждение высшего профессионального образования

134

"Казанский государственный технологический университет". № 2009125242/04; заявл. 01.07.2009; оп. 27.11.2010.

79. Фаттахов, С.Г. Меламиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в качестве регулятора роста и развития растений и способ её получения / С.Г.Фаттахов, Н.Л. Лосева, В.С. Резник // Вестник Ульяновской ГСХА.. - 2002. - №7. - С.41-44.

80. Пантюкова, М. Е. Интенсификация биологической очистки сточных вод стимуляторами процесса / М. Е. Пантюкова, С. В. Мазлова, Т. П. Павлова, М. В. Шулаев, С. В. Фридланд // Безопасность жизнедеятельности. -2011. - №3. - С. 31-34.

81. Запольский, А.К. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Свойства, получение, применение/ А.К. Запольский, А.А. Баран. - Л.: Химия,1987. - 208 с.

82. Шаов, А.Х. Технологии очистки природных и сточных вод: учебное пособие/ А.Х. Шаов, A.M. Хараев. - Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2005. - 103 с.

83. Гетманцев, С.В. Очистка производственных сточных вод коагулянтами и флокулянтами/ С.В. Гетманцев, И. А. Нечаев, Л. В. Гандурина. - М.: Издательство АСВ, 2008. - 272 с.

84. Харькин, С.В. Организация процессов удаления фосфора из сточных вод / С.В. Харькин // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. -2013. -№ 11.- С. 46-52.

85. Шевченко, Т.А. Ресурсосберегающие технологии при очистке сточных вод./ Т.А. Шевченко // Коммунальное хозяйство городов. Научнотехнический сборник. - 2009. - №84.- С. 119-122.

86. Емельянова, Е.Н. Аспекты управления водным хозяйством: эффективный и ценносберегающий способ удаления фосфора из сточных вод/ Е.Н. Емельянова// Известия Челябинского научного центра. - 2005. - №1. -С.72-76.

87. Петракова, Е.М. Использование коагулянтов и флокулянтов при очистке сточных вод предприятий химической промышленности/ Е. М.

135

Петракова, Э. Н. Шлома, О.Б Андреева, В. Г. Шлезингер // НИИТЭХИМ. -1983. - №2. - С. 2 - 15.

88. Рощина, О.С. Структурные особенности соединений, влияющих на биоценозактивного ила в условиях очистки сточных вод/ О.С. Рощина, Т.П. Павлова, А.Р. Хаматгалимова, С.В. Фридланд// Вестник казанского технологического университета. - 2013. - Т16. - №17. - С. 178-181

89. Масахиро, И. Удаление азота и фосфора из сточных вод периодической анаэробно-аэробной биологической обработкой / И. Масахиро, Когайто тайсаку // Environ Pollution Control. - 1991. - № 9. - С. 877-882.

90. Крючихин, Е.М. Биоочистка сточных вод от азота и фосфора. / Е.М. Крючихин, А.Н. Николаев, Н.Ю. Большаков // ЭКиПР. - 2002. - июль. -С. 9-12

91. Большаков, Н.Ю. Оптимизация биологической дефосфотации/ Н.Ю. Большаков // Водоснабжение. - 2013- №7(16) - С.48-50

92. Сапожникова, Е.Н. Анализ эффективности реагентных методов удаления ионов тяжелых ме-таллов из сточных вод / Н.Н. Красногорская [и др.] // Безопасность жизнедеятельности. - 2004. - №3. - С. 21 - 22.

93. Лукиных, Н.А. Методы удаления из сточных вод питательных веществ / Н.А. Лукиных, Б.П. Липман, В.П. Криштул // Методы доочистки сточных вод. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат. - 1978. - С. 108-110.

94. Удаление биогенных элементов из сточных вод // Water and wasteTreat. - 1992. - Т. 35. - №1.

95. Вильсон, Е.В. Оптимальные условия реагентной дефосфотизации в присутствии активного ила /Е.В. Вильсон, Е.А. Мельник // Вода: химия и экология, - 2012 - №5 -С.34-39

96. Бабенков, Е.Д. Очистка воды коагулянтами.- М.:Наука, 1977. -

356 с.

136

97. Хуторнюк, Г.Н. Опыт удаления биогенных элементов из сточных вод / Г.Н. Хуторнюк, Т.М. Гундырева, Г.Т. Амбросова, А.А. Функ // Водоснабжение и санитарная техника. - 2009. - № 3. - С. 37-40.

98. Фокичева, Е.А. Дефосфотация высококонцентрированных сточных вод. / Е.А. Фокичева // ВСТ. - 2009. - №11. - С. 56-59.

99. Добрых, Я.М. Изъятие фосфора из городских сточных вод и осадков в целях предотвращения эвтрофикации водоемов: дис.... канд. техн. наук. - Л., 1987.- 195 с.

100. Васильев, Б.В. Реагентное удаление фосфора из городских сточных вод / Б.В. Васильев, Б.Г. Мишуков, Е.А. Соловьева // Водоснабжение и санитарная техника. - 2009. - № 2. - С. 58-60.

101. Сорокина, И.Д. Синтез и оценка эффективности использования железо-алюминиевого коагулянта для очистки воды/ И.Д. Сорокина, А.Ф. Дресвянников. // Вестник Казанского технологического университетата. -2009. - №4.- С.146-158

102. Bratby, J. Coagulants in Coagulation and Flocculation in Water and Wastewater Treatment, second ed., IWA Publishing.- London -2006 - PP. 50-68.

103. Кобелева, Й.В. Оценка влияния перспективного реагента VTA BIOKAT P 500 на эффективность процесса биологической очистки сточных вод / Й.В. Кобелева, К.В. Шерстнева, Т.В. Кирилина, А.С. Сироткин, А. Буттингер, В. Лейнвебер // Вода: химия и экология. -2014.- № 10 (76). -С. 95-100.

104. Паспорт безопасности материала VTA Biokat P 500 / VTA Austria. - GmbH, 2013. - 8 с.

105. Паспорт безопасности материала Nanofloc A644/ VTA Austria. -GmbH, 2013. - 8 с.

106. ГОСТ 12966-85 Алюминия сульфат технический очищенный. Технические условия. - М., 2016 - 11 с.

137

107. ГОСТ 4147-74 Реактивы. Железо (III) хлорид 6-водный. Технические условия. - М., 2016 - 11 с.

108. Кутикова Л.А. Фауна аэротенков : атлас. / Л.А. Кутикова. - Л.: Наука. -1984.-264 с.

109. Пузаченко Ю.Г. География и мониторинг биоразнообразия. / Ю.Г. Пузаченко, К.Н. Дьяконов, Г.М. Алещенко. - М.: Издательство научного и учебно-методического центра, 2002.- 432 с.

110. Гюнтер, Л.И. Методика определения дегидрогеназной активности и окислительно-восстановительного потенциала при технологическом контроле за работой аэротенков / Л.И. Гюн- тер, Н.М. Казаровец. - М.: ОНТИ АКХ им. К.Д. Памфилова, 1970. - 16 с.

111. Учебное пособие к общему курсу «Экологический мониторинг». -Казань: КГУ, 2007.- 144 с.

112. Инструкция по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческих комплексах. Часть III. Определение биогенных веществ. Анализ осадков и ила. - М., 1984 - 34 с.

113. ГОСТ Р 8.774—2011 Дисперсный состав жидких сред. Определение размеров частиц по динамическому рассеянию света. -М.: Стандартинформ, 2012 - 11 с.

114. ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97. Методика выполнения измерений биохимической потребности в кислороде после n-дней инкубации в поверхностных, пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах / ГУАК Госкомэкологии России. - М., 1997. - 27с.

115. ПНД Ф 14.1.1-95. Количественный химический анализ вод: методика выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония в очищенных сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера / ГУАК Минприроды РФ. - М., 1995. - 13с.

138

116. ПНД Ф 14.1:2.3-95. Количественный химический анализ вод: методика выполнения измерений массовой концентрации нитрит-ионов в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Грисса / ГУАК Минприроды РФ. - М., 1995. - 10с.

117. ПНД Ф 14.1:2.4-95. Количественный химический анализ вод: методика выполнения измерений массовой концентрации нитрат-ионов в природных и сточных водах фотометрическим методом с салициловой кислотой / ГУАК Минприроды РФ. - М., 1995. - 10с.

118. ПНД Ф 14.1:2.112-97. Количественный химический анализ вод: методика выполнения измерений массовой концентрации фосфат-ионов в природных и сточных водах фотометрическим методом восстановлением аскорбиновой кислотой / ГУАК Минприроды РФ. - М., 1997. - 15с.

119. РД 52.24.382-2006 Массовая концентрация фосфатов и полифосфатов в водах. Методика выполнения измерений фотометрическим методом. - Росгидромед, 2006 - 32 с.

120. ГОСТ 26207-91. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО: утв. постановлением комитета стандартизации и метрологии СССР. - М., 29.12.91. - 22 с.

121. ПНД Ф 14.1:2.100-97 Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений химического потребления кислорода в пробах природных и очищенных сточных вод титриметрическим методом/ ГУАК Минприроды РФ. - М., 2004. - 10с.

122. «VerfOhrens Technologische Abwasseraufbereitung» [Электронный ресурс] / режим доступа: http://www.vta.cc

123. Huber, S.G. EinfluB der ProzeBfuhrung auf Menge und Zusammensetzung von Protein und Polysacchariden im Ablauf von SequencingBatch Reactoren // Berichte aus Wassergute und Abfallwirtschaft Techn. Univer. Munchen, 1999. - No. 159. - 129p.

139

124. Пупырев, Е.И. Биогальванический метод удаления фосфатов из сточных вод. / Е. И. Пупырев, Н. В. Захватаева, А. С. Шеломков, А. Ю. Кожушко. // ВСТ. - 2009. - №8. - С. 55-59.

125. Кобелева, Й.В. Оценка кислородного баланса в процессах совместной биологической и реагентной очистки сточных вод / Й.В. Кобелева, Т.В. Кирилина, Л.М. Сибиева, А.С. Сироткин // Вестник Казанского технологического университета. -2015. -Т. 18.- № 12.- С. 191193

126. 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.

127. 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.

128. Asya, Drenkova-Tuhtan. Einsatz der Nanotechnologie in der Abwasserreinigung / Asya Drenkova-Tuhtan, Carsten Meyer, Heidrun Steinmetz// ^WERE^E PAPER - 2011 - р.26.

129. Стир, Э. Пособие специалиста по очистке стоков / Э. Стир, М. Фишер. - Варшава, 2002. - 234 с.

130. 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.

131. Разумовский, Э.С. Удаление биогенных элементов из городских сточных вод. / Э.С. Разумовский, Н.А. Залетова. // ВСТ. - 1991. - №6. - С. 2830.

132. Кобелева, Й.В. Оценка влияния перспективного реагента VTA BIOKAT P 500 на эффективность процесса биологической очистки сточных вод / Й.В. Кобелева, К.В. Шерстнева, Т.В. Кирилина, А.С. Сироткин, А.

140

Буттингер, В. Лейнвебер // Вода: химия и экология. -2014.- № 10 (76). -С. 95-100.

133. Кобелева, Й.В. Анализ состояния активного ила в процессе опытно-промышленных испытаний реагента VTA BIOKAT P500 для очистки сточных вод от соединений фосфора / Й.В. Кобелева, Т.В. Кирилина, А.А. Низамова, Ю.В. Лисюкова, М.А. Каблова, И.Р. Бурнашева, А.С. Сироткин // Вестник Казанского технологического университета. -2014. -Т. 17. -№ 10. -С. 125-128.

134. Зиятдинов, Н.Н Системный подход к повышению эффективности биологической очистки промышленных сточных вод. дис. на соискание ученой степени д-ра тех-ких наук: 03.00.16/ Зиятдинов Надир Низамович. -Казань, 2001 - 337 с.

135. Argaman, Y. Turbulence and flocculation / Y. Argaman, W. I. Kaufman // ASCE. J. Sanit. Eng. Div. 1970. - № 2 -Р. 96

136. Кобелева, Й.В. Оценка кислородного баланса в процессах совместной биологической и реагентной очистки сточных вод / Й.В. Кобелева, Т.В. Кирилина, Л.М. Сибиева, А.С. Сироткин //Вестник Казанского технологического университета. -2015.- Т. 18.-№ 12.- С. 191193.

137. ПНД Ф СБ 14.1.92-96 Методы санитарно-биологического контроля. Методическое руководство по гидробиологическому контролю нитчатых микроорганизмов активного ила / Государственный комитет РФ по охране окружающей среды. . - М., 1996. - 40с

138. Стельмашук, В. Возможности адсорбционной очистки воды от о-изопропилметилфторфосфата. / В. Стельмашук, М. Салек М // ЭиР. - 2003. -№4 - С.44-49.

139. Magnetic removal of phosphorus // Water and Waste Treatment. -1992. - V. 35.- № 1. - P. 30-31.

141

140. Чернышев, В.Н., Куликов Н.И., Ракульцев А.А. Очистка сточных вод от фосфора. / В.Н. Чернышев, Н.И. Куликов, А.А. Ракульцев // ВСТ. -2001. - №1.- С. 18-20.,

141. Большаков, Н. Ю. Очистка от биогенных элементов на городских очистных сооружениях/ Н.Ю. Большаков. — СПб.: изд-во Политехнического университета, 2010. - 30 с.

142. Тарасова, Н.П. Оценка воздействия промышленных предприятий на окружающую среду: учебное пособие / Н.П. Тарасова, Б.В. Ермоленко, В.А. зайцев, С.В. Макаров. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 230 с. : ил.

143. Дзюба, И.П. Исследования накопления фосфора фосфор-аккумулирующими бактериями/ И.П. Дзюба, Р.М. Маркевич, Т.М. Сигиневич // Труды БГТУ: Химия, технология органических веществ и биотехнология. -2011. -№4. -С. 182-183

144. Крючихин, Е.М. Методы очистки городских сточных вод от биогенных элементов/ Е.М. Крючихин, А.Н. Николаев, Н.А. Жильникова, Н.Ю. Большаков // Водоочистка. -2007. -№1.-С. 30-34.

145. Евилевич, А.З. Осадки сточных вод. Удаление, обработка, использование/ А.З. Евилевич. - М.: Стройиздат, 1965. - 324 с.

146. Вольф, И.Н. Химия воды и микробиология природных и сточных вод / И.Н. Вольф, Н.И. Ткаченко. -Л.: Изд.-во Ленинградского университета, 1973. - 238 с.

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

148. Приказ Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010 г. № 20 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно

142

допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» - 2010 - 84 с.

149. СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод. -2000-13 с.

150. СанПиН 2.1.41074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. -2001 -66 с.

151. ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно- бытового водопользования. С изменениями ГН 2.1.5.2280-07. 2003- 628 с.

143

Список сокращений и условных обозначений

БПК - биологическое потребление кислорода

БОСК - биологические очистные сооружения канализации

ДА - дегидрогеназная активность

НДС - нормативно-допустимый сброс

ПДК - предельно-допустимая концентрация

СВ - сточная вода

ХПК - химическое потребление кислорода

ВПВ - внеклеточные полимерные вещества

ДСР - динамическое светорассеяние света

СПАВ - синтетические поверхностно-активные вещества

144

«Ч/7С7Ч/7 ЛҖ

422980, РТ Чистай шәһәре, К.Либкнехт, ур.1д, 1 каб. р/с 40702810162000006664 ААҖ «Сбербанк России)) «Банк Татарстан)) бүлегендә №8610 БИК 049205603

ИНН 1652022810 КПП 165201001 ОГРН 1141677001982

Тел. 5-26-12,факс 5-06-44, дисп.5-27-02

Приложение 1

422980, РТ г. Чистополь, ул.К.Либкнехта, 1д., каб.1.

р/с 40702810162000006664

в ОСБ «Банк Татарстан)) №8610 Сбербанка России ОАО

БИК 049205603

ИНН 1652022810 КПП 165201001

ОГРН 1141677001982

Тел. 5-26-12,факс 5-06-44, лисп.5-27 02

2017 г.

УТВЕРЖДАЮ

АО«

Генеральный директор (Чм^то по л ь-В од о кан ал)/ (Ауу/___С.М. Шарнин

2017 г.

АКТ

промышленного использования результатов диссертационной работы.

Результаты, полученные в ходе исследовательской работы в рамках выполнения кандидатской диссертации Кобелевой Йолдыз Витальевной в направлении интенсификации биотехнологии совместной очистки коммунальнобытовых сточных вод с применением перспективных реагентов, были использованы для мониторинга и повышения эффективности работы биологических очистных сооружений канализации (БОСК) г. Чистополя и являются чрезвычайно важными для промышленного применения на АО «Чистополь-Водоканал».

В результате проведенных опытно-промышленных испытаний реагента VTA Biokat Р500 (производства Австрии) на БОСК г. Чистополь в период с 7.10.2013 по 28.11.2013 отмечено следующее:

1. Показано значительное увеличение эффективности удаления компонентов сточных вод с обеспечением их нормативного содержания в очищенной воде:

- взвешенных веществ более чем в 4 раза;

- общего содержания фосфатов более чем в 10 раз;

- нитритов более чем в 4 раза.

2. Экспериментально доказано, что длительное присутствие (более 50 суток) и накопление реагента в системе биологической очистки при непосредственном его внесении в аэротенк с целью удаления фосфатов и других компонентов сточных вод, не оказывает негативного воздействия на протекание биологических процессов,

145

связанных с ферментативным превращением и дыханием, а также на биоразнообразие микрофауны аэротенков.

3. Подтверждена функция реагента как флокулянта-коагулянта иловых хлопьев с образованием плотных компактных флокул активного ила, что обеспечивает его превосходные эксплуатационные свойства: седиментацию и снижение взвешенных веществ.

Следствием флокуляции хлопьев активного ила в присутствии реагента VTA Biokat Р500 являлось улучшение важнейшего технологического параметра -скорости их осаждения (седиментации), что позволило эффективно отделить активный ил от очищенной воды, что определило высокую производительность процесса очистки. Было показано, что скорость седиментации хлопьев активного ила, уплотненных в комплексе с реагентом, увеличивается в ходе эксперимента: так, за первые 48 часов контакта с реагентом достигается повышение скорости седиментации активного ила до 33,5%.

4. Результаты микроскопического анализа образцов активного ила подтверждают вышеприведенные выводы. В процессе оценки состояния активного ила по результатам микроскопического анализа обращали внимание на агрегирование (компактность) иловых хлопьев, наличие нитчатых бактерий, а также индикаторных простейших.

По результатам микроскопической съемки видно, что хлопья активного ила с реагентом представляют собой морфологически более крупные агрегированные образования, чем исходный (контрольный) активный ил.

Безусловным преимуществом применения реагента VTA Biokat Р500 являлось снижение развития нитчатых бактерий на поверхности хлопьев и заключение их в структуру агрегатов. Это обстоятельство также способствовало эффективному осаждению активного ила во вторичных отстойниках системы очистки.

Данные по развитию нитчатых бактерий коррелировали с результатами анализа седиментационных свойств образцов активного ила в процессе испытаний и после их окончания. Достаточное количества реагента в хлопьях активного ила по истечение 2,5 недель после окончания дозирования реагента (16.12.2013) способствовало удержанию нитчатых бактерий внутри хлопьев опытного активного ила.

5. Очевидный исследовательский интерес представляют такие вопросы применения реагента VTA Biokat Р500 и других продуктов компании как снижение энергозатрат на аэрацию, количественная оценка биоаккумуляции и биотрансформации фосфора в активном иле.

На основании результатов проведенных опытно-промышленных испытаний, а также комплексного исследования состояния и характеристик микробиоценоза активного ила выработаны рекомендации по промышленному применению и выбору дозировки реагента VTA Biokat Р500 (от 29 до 77 мл (в среднем 50 мл) на 1 м3 сточной воды) в процессах биологической очистки сточных вод г. Чистополь.

146

Согласовано:

Начальник БОСК

АО «Чистополь-Водоканал»

Исполнители работ:

Заведующий кафедрой промышленной биотехнологии КНИТУ, д.т.н., профессор

Аспирант КНИТУ

Т.М. Еремеева

А.С. Сироткин

Й.В. Кобелева