Биоконверсия соединений азота и фосфора в процессе биофильтрации сточных вод и их доочистки погруженными макрофитами

• Автор: Кирилина, Татьяна Владимировна
• Шифр специальности: 03.01.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление

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 (АМАММОХ-процесс)

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
Г лава 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 значениях времени пребывания
3.4 Исследование влияния режимов аэрации на эффективность
удаления биогенных элементов в процессе биофильтрации
3.4.1 Постановка эксперимента
3.4.2 Непрерывная биофильтрация сточных вод в условиях различных режимов аэрации
Глава 4 Непрерывное культивирование микроорганизмов биопленки в процессе биофильтрации сточных вод
4.1 Описание экспериментальной установки
4.2 Исследование процессов биотрансформации соединений углерода, азота и фосфора в процессе непрерывной биофильтрации
4.2.1 Постановка эксперимента
4.2.2 Биотрансформация соединений углерода, азота и фосфора в процессе непрерывной биофильтрации
4.2.3 Идентификация микроорганизмов, участвующих в процессе биотрансформации соединений азота в процессе биофильтрации
Г лава 5 Доочистка сточных вод макрофитами
5.1 Описание экспериментальной установки
5.2 Постановка эксперимента
5.3 Обсуждение результатов
Заключение
Список использованных сокращений
Список использованных источников
Приложения

Введение
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 количествах, превышающих 0,3 мг/дм3 и 0,015 мг/дм3, соответственно [4,5].

должно превышать 2-3 мг/дм3, поскольку в анаэробных условиях нитраты могут восстанавливаться легкодоступными органическими субстратами в процессе денитрификации, что приводит к уменьшению количества ЛЖК, используемых ФАО для поглощения фосфора на стадии дефосфотации. Кроме того, поступление нитратов в анаэробную зону приводит к увеличению окислительно-восстановительного потенциала и замедлению выделения ЛЖК факультативными анаэробами [9]. Однако возможно одновременное удаление фосфора и нитратов денитрифицирующих ФАО [89,96]. В то же время высвобождение фосфора в анаэробных условиях может замедлиться, если в среде присутствуют нитраты [9].
Для оптимального потребления фосфора в аэробной зоне содержание растворенного кислорода в аэробной зоне необходимо поддерживать на уровне 1,7-2,5 мг/дм3 , в аноксической зоне - наличие кислорода нитритов или нитратов, в анаэробной зоне - полное отсутствие кислорода (даже химически связанного) [4,9,89,96].
Отмечено, что при голодании и самоокислении активного ила, наблюдается увеличение концентрации фосфатов в очищенной воде. Установлено, что с увеличением возраста ила эффективность процесса биологического удаления фосфора снижается, при этом оптимальным является 2-4 дня [4,11,12]. Кроме того, существенное влияние на эффективность биодефосфотации оказывает время пребывания ила в системе. Необходимое количество биомассы в системе должно поддерживаться балансом между скоростью удаления ила по завершении анаэробно-аэробного цикла и приростом биомассы в аэробной фазе [106].
1.4 Биофильтрация для очистки сточных вод от основных биогенных элементов
Современные исследования в области очистки сточных вод от биогенных элементов направлены на создание компактных и эффективных систем водоочистки. В этом плане биофильтрационные процессы имеют преимущества перед очисткой сточных вод суспендированной биомассой.