Введение к работе
Актуальность проблемы
Научно-технические разработки последних лет показывают, что из всех возможных методов глубокой биологической доочистки следует признать наиболее перспективным использование для этих целей биологических прудов непосредственно после станций аэрации и сочетание их с открытыми водоемами рыбохозяйственного назначения. Однако, несмотря на имеющиеся к настоящему времени научно-исследовательские разработки по рассматриваемой проблеме, методы доочистки от загрязнений и обеззараживания сточных вод с помощью прудов не нашли широкого применения в экологической практике. Это объясняется отсутствием научно-обоснованных практических рекомендаций по аппаратурно-технологическому оформлению процессов доочистки и обеззараживания стоков в промышленных условиях. Отсюда вытекает важная практическая задача исследования оптимальных условий роста планктонных водорослей и режимов функционирования водорослево-бактериальной микрофлоры в биологических прудах. Разработанные на основе этих исследований практические рекомендации будут способствовать созданию эффективных конструктивно-технологических схем современных сооружений комплексной биологической очистки.
Существенный вклад в развитие методов доочистки сточных вод в биологических прудах внесли: С.Н. Строганов – 1914, Н.А. Базякина – 1919, Н.Г. Захаров – 1929, В.А. Мейен – 1932, Э.К. Голубовская – 1970, И.В. Скирдов - 1980, Э.С. Разумовский – 1980, П.Р. Таубе -1985, И.Р. Смирнова – 1990, А.А. Денисов – 2000 и другие.
Цель и задачи исследования.
Целью настоящей работы являлась разработка способов повышения эффективности биологической доочистки и обеззараживания сточных вод открытых водоемов с помощью водорослево-бактериальной микрофлоры.
При выполнении работы были поставлены следующие задачи:
- определить факторы, стимулирующие рост водорослево-бактериальных культур в аэротенках для использования их в качестве инокулята для запуска и поддержания необходимых технологических режимов функционирования биологических прудов доочистки сточных вод;
- исследовать возможности повышения производительности по водорослевой биомассе в биологических прудах за счет поддержания оптимальных значений рН путем подачи в культуральную среду источников азота и неорганического углерода;
- определить величины относительного прироста водорослевой биомассы, необходимые для получения концентрации растворенного кислорода, достаточной для достижения заданной степени доочистки сточных вод от органических и минеральных загрязнений;
- изучить механизм бактерицидного действия водорослей и влияние сопутствующей микрофлоры на процесс отмирания бактерий;
- исследовать взаимоотношения различных видов водорослей и определить факторы, определяющие бактерицидную активность сложных водорослевых культур.
Научная новизна.
Определены условия культивирования бактериально-водорослевых культур по гидравлическим режимам, уровням концентраций растворенного кислорода, питательных веществ и специфических ингредиентов в аэрационных сооружениях биологической очистки.
Определены способы управления выходом водорослевой биомассы путем регулирования уровня рН культуральной среды за счет поддержания оптимальных величин щелочности НСО3- и парциального давления СО2 в барботирующей среде.
Установлены балансовые соотношения между относительным приростом биомассы водорослей и количеством освобожденного в процессе фотосинтеза растворенного кислорода, определяющие эффективность доочистки сточных вод от органических загрязнений в биологических прудах.
Показано, что увеличение рН, инициируемое функционированием водорослевой массы, приводит к удалению азота и фосфора из сточных вод и может являться одним из способов их очистки от минеральных загрязнений.
Определена степень бактерицидного воздействия различных водорослевых культур на сапрофитную и патогенную микрофлоры, в том числе бактерии группы кишечной палочки.
Установлено, что основными факторами, определяющими степень бактерицидной обработки среды, являются температурные воздействия и условия питания и метаболизма водорослевых культур.
Практическая ценность.
Полученные результаты и выводы базируются на материалах теоретических, модельных и экспериментальных исследований биологических систем открытых водоемов и позволяют с высокой степенью надежности рекомендовать их к практическому использованию в промышленных масштабах при создании новых и реконструкции действующих систем комплексной биологической очистки сточных вод коммунального и промышленного происхождения. Разработанные рекомендации и предложения подтверждены материалами теоретических и экспериментальных работ, показавших высокую степень сходимости, что обеспечивает возможность их надежного использования в производственных условиях с учетом особенностей конкретных видов сточных вод и конструктивно-технологических характеристик систем их биологической очистки и доочистки.
Апробация работы. На основании проведенных исследований разработаны «Технологический регламент формирования фитопланктона в биологических прудах объектов очистных сооружений предприятий АПК на этапах глубокой доочистки жидких стоков»,
Результаты и материалы выполненной работы использованы ГУП «МосводоканалНИИпроект» при разработке проекта «Разработка рекомендаций и технических предложений по реконструкции и восстановлению очищающей способности прудов доочистки очистных сооружений канализации г. Норильска»; ОАО «Лизинг экологических проектов» г. Москва при разработке проекта реконструкции очистных сооружений свинокомплекса г. Коноши Архангельской обл; МУП «Павлово-Слободское РЭП ЖКХ» на действующих сооружениях аэробной биологической очистки п. Павловская Слобода Московской обл.
Материалы диссертационной работы доложены на Международной научно-практической конференции «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов», г. Щелково. 2007г., VII Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности», Пенза, 2007, 6-й Международной научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы развития жилищно-коммунального комплекса города», МИКХиС, Москва, 2008, Международной научно-практической конференция «Строительство - 2008», г.Ростов на Дону, 2008.
Структура и объем диссертации.
