Обработка сточных вод путем использования биополимеров активного ила

• Автор: Жуйкова, Людмила Ивановна
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Щёлково
• Количество страниц: 213 с. : ил.

1.1. Проблема повышения эффективности отстаивания высокозагрязненных сточных вод, поступающих на сооружения аэробной биологической очистки.

1.2. Механизм флокуляции дисперсных и коллоидных частиц загрязнений.

1.3. Использование активного ила в качестве источника природных флоккулянтов

1.4. Влияние токсичности тяжелых металлов на рост и жизнедеятельность клеток микроорганизмов

1.5. Очистка сточных вод от тяжелых металлов с помощью полимеров

активного ила.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Процессы осаждения дисперсных и коллоидных частиц с помощью биополимеров активного ила
2.2. Процессы экстрагирования биополимеров из бактериальных клеток и извлечения ионов тяжелых металлов из сточных вод

2.2.1. Культивирование полимерообразующих микроорганизмов.

2.2.1.1. Лабораторная модель активного ила

2.2.1.2. Чистые культуры
2.2.2. Экстрагирование биополимеров.
2.2.3. Очистка и получение полимеров
2.2.4 Анализ состава полимеров
2.2.5. Разделение свободных и связанных ионов металлов
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОСАЖДЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ II КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦ С ПОМОЩЬЮ БИОПОЛИМЕРОВ АКТИВНОГО ИЛА
3.1. Результаты сравнительных испытаний эффективности аэробной биологической очистки при различных способах обработки исходной сточной воды перед подачей ее в первичный отстойник.
3.2. Результаты сравнительных испытаний эффективности механической очистки при различных способах обработки исходной сточной воды перед подачей ее в первичный отстойник
3.3. Результаты исследований по определению влияния параметров технологического процесса на эффективность механической обработки сточной воды
3.4. Результаты исследований возможности насыщения биополимерами иловой суспензии путем ее физикомеханической обработки.
3.5. Прогнозирование снижения нагрузок по загрязнениям на участок аэробной биолотческой очистки.
3.6. Практические рекомендации по использованию результатов исследований в практике строительства и реконструкции очистных
сооружений
Глава 4. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ТРАНСФОРМАЦИИ БИОЦЕНОЗА АКТИВНОГО ИЛА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЕГО В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА БИОФЛОККУЛЯНТОВ.
Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
5.1. Влияние концентрации металлов на извлечение их с помощью полимеров в чистой бактериальной культуре и активном иле
5.1.1. Исследование процессов разделения металлов, комплексированных бактериальными внеклеточными полимерами, и свободных ионов металлов
5.1.2. Извлечение металлов культурой i , экстрагированными внеклеточными полимерами и ресуспензированными после экстракции клетками.
5.1.3. Извлечение металлов флоккулами активного ила, экстрагированными внеклеточными полимерами и рссуспендированными после экстракции флоккулами
5.1.4. Комплексирование металлов внеклеточными полимерами,
экстрагируемыми их активного ила
5.2. Влияние среднего времени пребывания клеток бактерий и возраста активного ила на извлечение металлов с помощью полимеров в чистой бактериальной культуре и активном иле.
5.2.1. Влияние скорости разбавления на удаление металлов клетками культуры i , экстрагированными внеклеточными полимерами и ресуспендированными послеэкстракции клетками ПО
5.2.2. Влияние возраста ила на изъятие металлов активным илом, экстрагированными внеклеточными полимерами и ресуспендированными
после экстракции флоккулами.
Глава 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ КОМПЛЕКТОВАНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
КУЛЬТУРАЛЬНЫМИ СРЕДАМИ ПРИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ
ОЧИСТКЕ МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ
6.1. Очистка сточных вод от тяжелых металлов на примере меди в сооружениях аэробной биологической очистки
6.2. Поглощение ионов тяжелых металлов культурой i ii в хемостатном процессе культивирования.
6.2.1. Экспериментальные исследования процессов ингибирования бактерий вида i ii ионами серебра и меди
6.2.2. Моделирование процессов поглощения ингибиторов ионов металлов
клетками микроорганизмов.
6.3 Связывание ионов тяжелых металлов микробиальными питательными
средами.
Глава 7. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РОСТА И ИНГИБИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ ВНЕШНИМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ
7.1. Математические модели роста и ингибирования микроорганизмов.
7.2. Математическая модель оптимального управления процессом
сорбционной очистки сточных вод активным илом
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


Очистка воды обычно представляет собой комбинацию нескольких различных по своей природе процессов, в ходе реализации которых вначале обеспечивается удаление всех взвешенных дисперсных частиц, затем коллоидных частиц и некоторых растворенных неорганических и органических примесей. Наибольшая степень загрязнения воды обусловлена присутствием в ней различных нерастворенных примесей, которые должны быть в первую очередь удалены из воды. Для выделения этих примесей из воды широкое применение нашел принцип непосредственного использования силы тяжести путем прямой седиментации, где определяющими факторами являются размеры и удельные массы частиц. Производственные и хозяйственнобытовые сточные воды представляют собой сложную органоминеральную смесь, содержащую крупно и мелкодисперсную фазу, гидрофобные и гидрофильные коллоиды, растворенные органические и неорганические вещества. Основной причиной недостаточной эффективности современных методов очистки сточных вод является низкая осаждаемость их примесей на участке механической очистки в первичных отстойниках. При любом виде обработки требуется изменить условия таким образом, чтобы частицы взвешенных веществ могли коалесцировать между собой с образованием крупных агломератов, которые можно затем легко удалить отстаиванием. Коалесценция не может проходит совершенно самостоятельно, т. Малый размер дисперсных и коллоидных частиц загрязнений и отрицательный заряд, распределенный на поверхности этих частиц, обусловливают высокую стабильность коллоидных систем. Поэтому, чтобы осуществить разделение дисперсноколлоидной суспензии посредством силы тяжести с достаточной для практических целей скоростью, необходимо вызвать агломерацию примесей с образованием относительно крупных частиц 1,2, 6,,,,,,1,5, 6. Дисперсные и коллоидные частицы коалесцируют, затем флоккулируют и в конечном итоге осаждаются в первичном отстойнике. Процесс осаждения любой дисперсной системы состоит из двух одновременно протекающих процессов отстаивания гранулированных частиц, которые осаждаются независимо друг от друга с постоянной скоростью осаждения сфлоккулированных агломерацией в суспензии дисперсных и коллоидных частиц. При малых концентрациях диспергированные хлопья осаждаются изолировано, но скорость их осаждения возрастает, поскольку увеличивается их размер вследствие столкновения с более мелкими частицами диффузное осаждение. В случае высокой концентрации большое количество хлопьев является причиной замедленной седиментации с явно выраженной границей раздела между массой осадка и жидкостью над ним зонное осаждение. Механизм перехода от свободноплавающих клеток к системе с активным илом и агломерированными комплексами загрязнений может быть представлен следующим образом. На первом этапе в условиях ограниченного углеродного питания клетки снижают количество продуцируемой свободной энергии, при этом двигательная активность цитоплазмы снижается, что приводит к уменьшению электрокинетического потенциала потенциала и, как следствие, к слипанию клеток при их столкновениях в результате броуновского движения и перемешивания. В итоге наблюдается явление контактного торможения, приостанавливающее не только броуновское движение, но и движение цитоплазмы. Это, в свою очередь, приводит к дальнейшему снижению поверхностного заряда. В результате этих явлений поток субстрата к адгезированным клеткам уменьшается, поскольку увеличивается диффузионное сопротивление и снижается скорость обновления поверхности. Изменение условий внешней среды вызывает падение скорости метаболических реакций и увеличение возраста культуры, приводящее к интенсификации выделения биополимера. В итоге несколько адгезированных клеток покрывается единым биополимерным слоем, формирующим клон. Дальнейшей фазой развития процесса флоккуляции является образование хлопка активного ила, сформированного из нескольких клонов. Можно полагать, что взаимодействие между отдельными клонами протекает по тому же механизму, что и образование самого клона, но при более активном влиянии биополимера. Предельные размеры образующихся хлопьев лимитируются внешними силами.