Введение
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ АКТИВНОГО ИЛА И БИОПЛЕНКИ В ПРОЦЕССЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ очистки сточных вод. БИОСОРБЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 14
1.1. Характеристика искусственных экосистем биологических очистных сооружений - аэротенков, биофильтров, биосорберов 14
1.2. Современные представления о составе и свойствах биоценозов экосистем биологических очистных сооружений 24
1.2.1. Активный ил 25
1.2.2. Биопленка на поверхности инертных и активных материалов носителей 33
1.2.3. Микробные гранулы как результат комплексного воздействия экологических факторов при культивировании активного ила 40
1.3. Основные методы интенсификации процесса аэробной биологической
очистки сточных вод 46
1.3.1. Биосорбционная очистка сточных вод 74
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 81
2.1. Характеристика применяемых биообъектов 81
2.2. Характеристика питательных сред для культивирования микроорганизмов активного ила и биопленки 84
2.3. Характеристика адсорбционных материалов 85
2.4. Методики проведения экспериментов в лабораторном, пилотном и промышленном масштабе 91
2.4.1. Лабораторные исследования активного ила, микробных гранул и биопленки 91
2.4.2. Формирование биопленки на поверхности загрузок биофильтров-биосорберов 96
2.4.3. Описание установки и методики проведения экспериментов по исследованию очистки сточных вод в биофильтрах-биосорберах с биорегенерацией активированного угля 97
2.4.4. Описание пилотной установки и методики проведения экспериментов по исследованию биосорбционной очистки сточных вод в модельных аэротенках 99
2.5. Физико-химические, химические, биохимические и микроскопические методы исследований 101
2.5.1. Физико-химические и химические методы 101
2.5.2. Биохимические и микроскопические методы 102
2.5.3. Исследование адсорбционных свойств активного ила и микробных гранул 108
2.5.4. Определение содержания растворенного кислорода в микробных гранулах 109
2.5.5. Исследование адсорбционного равновесия и кинетики адсорбции
загрязнений сточных вод на поверхности порошкообразных и гранулированных адсорбционных материалов, использованных в работе 109
2.6. Методы статистической обработки результатов экспериментов, математического моделирования и расчета параметров процесса очистки сточных вод 111
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ
ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД - АКТИВНОГО ИЛА, МИКРОБНЫХ ГРАНУЛ И
БИОПЛЕНКИ В МОДЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ 113
3.1. Получение и культивирование аэробных микробных гранул в отьемнодоливном процессе очистки сточных вод 113
3.1.1. Характеристика микробных гранул, полученных из чистых культур 114
3.1.2. Эффективность отъемно-доливного процесса очистки сточных вод от органических веществ, аммонийного азота и фосфора 118
3.1.3. Характеристика сорбционных свойств микробных гранул в сравнении с хлопьями активного ила 125
3.1.4. Экспериментальное исследование транспорта кислорода в гранулах 127
3.2. Экспериментальное исследование роста биопленки и образования внеклеточных полимерных веществ 129
3.3. Математическое моделирование роста биопленки в проточном канале 135
ГЛАВА 4. ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ПРИМЕНЕНИЕМ БИОЦЕНОЗОВ НА ОСНОВЕ
КУЛЬТУР АКТИВНОГО ИЛА И БИОПЛЕНКИ 143
4.1. Исследование биосорбционной очистки сточных вод химических и нефтехимических предприятий 143
4.1.1. Биосорбционная очистка сточных вод нефтехимических предприятий 144
4.1.2. Биосорбционная очистка серосодержащих сточных вод производства тиокола 153
4.1.2.1. Биологическая очистка сточных вод в пилотной экспериментальной
установке 154
4.1.2.2. Сравнительная характеристика биоценоза активного ила в биосорбционной и биологической системах очистки 158
4.1.2.3. Реализация биосорбционной технологии в пусковой период процесса очистки серосодержащих сточных вод 159
4.1.2.4. Выводы и рекомендации по эксплуатации БОС тиокольной группы стоков с использованием бисорбционной технологии 167
4.2. Имитационное моделирование процессов биологической и биосорбционной очистки сточных вод в аэротенках 168
4.2.1. Характеристика адаптивной математической модели процесса биологической очистки сточных вод 169
4.2.1.1. Стехиометрия процессов аэробной биологической очистки сточных вод 170
4.2.1.2. Моделирование потребления многокомпонентного субстрата активным илом гетерогенного состава в процессе очистки сточных вод 172
4.2.2. Алгоритм реализации математической модели и описание имитационного компьютерного комплекса 181
4.2.3. Имитационное моделирование процесса биосорбционной очистки сточных вод. Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных и рекомендации по интенсификации процесса очистки сточных вод 191
4.2.4. Алгоритм эффективного управления БОС в режиме залповых нагрузок 197 4.3. Технико-экономическая эффективность биосорбционной технологии и оценка предотвращенного экономического ущерба из-за загрязнения окружающей природной среды 199
4.3.1. Критерии эффективности 199
4.3.2. Оценка технико-экономической эффективности биосорбционной технологии очистки сточных вод в аэротенках 201
ГЛАВА 5. БИОСОРБЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В ИСКУССТВЕННЫХ ЭКОСИСТЕМАХ БИОФИЛЬТРОВ-БИОСОРБЕРОВ С БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИЕЙ АДСОРБЕНТА 207
5.1. Исследование биосорбционного процесса очистки сточных вод в биофильтрах-биосорберах 208
5.1.1. Кинетика адсорбции и биодеградации СПАВ из модельных растворов сточных вод 208
5.1.2. Динамика адсорбционного и биосорбционного процессов очистки сточных вод от СПАВ 211
5.2. Оценка доступности субстрата для биодеградации и исследование процесса биологической регенерации активированных углей в
биосорбционном процессе очистки сточных вод 215
5.2.1. Кинетика адсорбции и десорбции полиэтиленоксида 218
5.2.2. Кинетика адсорбции и десорбции фенола 226
5.2.3. Кинетика адсорбции фенола в смеси с ПЭО 233
5.2.4. Исследование биологической регенерации активированного угля 236
5.2.4.1. Совместная биорегенерация активированного угля 236
5.2.4.2. Отдельная биорегенерация активированного угля 237
5.2.4.3. Адсорбция и биорегенерация активированного угля в условиях
двухкомпонентного субстрата 242
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 246
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 249
ПРИЛОЖЕНИЯ 267
