Микробная трансформация соединений азота в процессе биофильтрации сточных вод

• Автор: Семенова, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 03.00.23, 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1 Аналитический обзор литературы

1.1 Биологические основы очистки воды

1.2 Очистка сточных вод от соединений азота

1.2.1 Традиционные процессы биотрансформации азота в процессах очистки сточных вод

1.2.2 Новые биотехнологические процессы удаления аммонийного азота из сточных вод

1.3 Биологическая очистка сточных вод с применением 4 иммобилизованных микроорганизмов

1.3.1 Методы иммобилизации микроорганизмов

1.3.2 Системы биофильтрации для очистки сточных вод

1.4 Постановка цели и задач исследования

Глава 2 Исследование нитрифицирующих свойств накопительных
культур аммонийокисляющих микроорганизмов АОМ
и нитритокисляющих микроорганизмов НОМ
2.1 Получение накопительных культур АОМ и НОМ
2.2 Исследование нитрифицирующих свойств суспендированных накопительных культур АОМ и НОМ
2.2.1 Постановка эксперимента
2.2.2 Обсуждение результатов периодического культивирования суспензионных культур нитрифицирующих микроорганизмов
2.3 Исследование нитрифицирующих свойств иммобилизованных
накопительных культур АОМ и НОМ
2.3.1 Постановка эксперимента
2.3.2 Обсуждение результатов периодического культивирования иммобилизованных культур нитрифицирующих микроорганизмов
Глава 3 Биофильтрация сточной воды и е модельного раствора
3.1 Объекты и методы исследования
3.1.1 Описание экспериментальной установки
3.1.2 Методика проведения флуоресцентной ii гибридизации I
3.2 Обсуждение результатов непрерывной биофильтрации сточной воды и е модельного раствора
3.3 Расчет предотвращенного экономического ущерба окружающей среде Глава 4 Результаты опытнопромышленных испытаний
Заключение
Список использованных источников


Направленность биохимических процессов, скорость метаболизма, видовой состав и количество микроорганизмов находятся в прямой зависимости от наличия органических веществ в среде, а также от содержания растворенного кислорода, , температуры и других факторов ,,. Любое сооружение, предназначенное для разрушения органических веществ, представляет собой искусственную экосистему, ограниченную в пространстве с определенными условиями и характерными для нее сложившимися биоценозами. Бее это обеспечивает высокую интенсивность биохимических процессов в очистных сооружениях ,. Возможность очистки сточных вод в искусственных сооружениях впервые была установлена в г. Дибдином. Начало практического внедрения аэрационных сооружений относится к гг. Адери и Локетт опубликовали работу, в которой впервые давалось систематическое изложение биохимического метода очистки сточных вод . В этих условиях микроорганизмы могут использовать углерод органических веществ в качестве акцептора электронов. В аэробных условиях кислород расходуется в двух направлениях на окисление примесей сточных вод а по исчерпании этого экзогенного субстрата на самоокисление микроорганизмов, а также на процесс накопления биомассы . Схематично эти процессы представлены на рис. В технологии очистки городских сточных вод анаэробное окисление, когда акцептором электронов является органическое вещество, применяют, в основном, для утилизации концентрированных субстратов ,. Анаэробные процессы имеют ряд преимуществ, таких как образование меньшего количества биомассы, образование метана, который можно использовать как энергоагент, меньшие энергозатраты. Однако при выборе между аэробными и анаэробнами процессами обычно склоняются в сторону первых, так как анаэробные процессы требуют сложного технического оснащения и значительно уступают по скорости аэробным процессам . Рисунок 1. Очистку сточной воды в аэробных условиях осуществляют в сооружениях двух основных модификаций в аэротенках с активной биомассой активный ил, взвешенной в воде, или в биофильтрах, где активная биомасса биопленка прикреплена к зернам инертной загрузки ,,. Активный ил по внешнему виду представляет собой мелкие хлопья от светло до темнокоричневого цвета, которые состоят из большого числа многослойно расположенных или флоккулированных клеток. Активный ил это амфотерный коллоид, имеющий в интервале значений от 4 до 9 отрицательный заряд. Поверхность бактерий, образующих хлопья активного ила, достигает 0 м2 на 1 грамм сухого ила. Размер хлопьев обычно составляет 0,10,5 мм, а иногда достигает 23 мм и более ,,,. Активный ил и биопленка являются микробными агрегатами, микробные клетки в большей или меньшей степени иммобилизованы в матрице из слизистотягучего биополимерного геля вязкого коллоидного раствора. Объем выделяемого бактериальными клетками геля защищает их от неблагоприятного воздействия сточных вод, участвует в процессе образования биоплепки и хлопьев активного ила . Биополимерный гель имеет высокую молекулярную массу более 0 а. В состав биополимерного геля кроме гликопротеинов сложных комплексов сахаров и белков входят также экзоферменты клеток ила, полипептиды, клетчатка и др. Благодаря своим свойствам, биополимерный гель играет доминирующую роль в обеспечении сорбции загрязняющих веществ и их трансформации внутри микробных клеток 2. Бионаселение активного ила и биопленки сложное сообщество микроорганизмов различных систематических групп, простейших и ряда более высокоорганизованных организмов водорослей, грибов и так далее, связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями метабиоза, симбиоза и антагонизма ,. Главенствующая роль в этом сообществе принадлежит бактериям, численность которых варьирует от 6 до й клеток на 1 г сухой биомассы. Число родов бактерий может достигать 5, число видов несколько десятков и даже сотен. Такое разнообразие обусловлено наличием в очищаемой воде органических веществ различных классов органических соединений ,. Наиболее распространены короткие грамотрицательные бссспоровые палочки, относящиеся к роду . Постоянно присутствуют во всех типах очистных сооружений представители родов i, i, i и i.