Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса биологической очистки поверхностного стока 9
1.1. Качественный состав поверхностных сточных вод с территорий городов и промышленных площадок . 9
1.2. Особенности биологической очистки поверхностных сточных вод 15
2. Теоретические предпосылки использования биосорбционного метода для очистки поверхностного стока 27
2.1. Применение микроорганизмов для разложения трудноокисляемых органических веществ 35
2.2. Иммобилизация микроорганизмов на материалах, обладающих сорбционными свойствами 38
2.3. Влияние температуры на процесс биологической очистки сточных вод 51
2.4. Задачи проводимых исследований 57
3. Экспериментальные исследования 59
3.1. Методика проведения исследований 59
3.2. Технологическая оценка применения биосорбционной технологи для очистки поверхностных сточных вод 69
3.3.Кинетика окисления загрязняющих веществ в биосорберах. 83
3.4.Определение влияния температуры на процесс биологической очистки поверхностного стока 92
3.5. Применение порошкообразных активированных углей (ПАУ) для очистки поверхностного стока. 97
4. Технологическая схема биологической очистки поверхностного стока, расчет очистных сооружений и технико-экономическая оценка биосорбционной технологии 104
4.1. Технологическая схема и расчет очистных сооружений 104
4.2. Технико-экономическое обоснование применения биосорбционной технологии для очистки поверхностного стока . 114
Общие выводы 118
Литература 120
Приложение. Информационное письмо 134
- Качественный состав поверхностных сточных вод с территорий городов и промышленных площадок
- Иммобилизация микроорганизмов на материалах, обладающих сорбционными свойствами
- Технологическая оценка применения биосорбционной технологи для очистки поверхностных сточных вод
- Технико-экономическое обоснование применения биосорбционной технологии для очистки поверхностного стока
Введение к работе
Сброс поверхностных стоков промышленных предприятий и селитебных зон является существенным фактором, вызвавшим серьезное загрязнение водоемов. Самоочищающая способность водоемов в большинстве случаев не обеспечивает их восстановление. Это приводит к увеличению в водоисточнике содержания органических веществ и биогенных элементов (соединения азота и фосфора), что в конечном итоге обуславливает ухудшение общей экологической ситуации в стране. Отрицательное влияние поверхностного стока особенно сильно проявляется на небольших водотоках и водоемах, расположенных в крупных городах и промышленных центрах, т.к. до 50 % от общего числа загрязняющих веществ, поступающих в водоемы, вносится с поверхностным стоком
Поверхностные сточные воды характеризуются значительными концентрациями нефтепродуктов до 100 мг/л, органических загрязнений по БПК до 300 мг/л, по ХПК до 500 мг/л; содержание биогенных элементов в этом случае составляет до 70 мг/л по аммонийному азоту.
Для очистки поверхностного стока применяются в основном физико-химические методы очистки, однако они недостаточно эффективны для удаления растворенных органических веществ и соединений азота.
Для удаления из поверхностных сточных вод органических загрязнений и соединений азота в технологической схеме их очистки нередко применяют биологические сооружения. Однако, резкие колебания расхода и состава поверхностного стока, а также низкие температуры на протяжении длительного периода времени, не позволяют широко применять традиционные биологические методы.
В то же время очистка поверхностного стока биологическим методом представляет научный и практический интерес, поскольку имеет ряд преиму-
ществ, так как является деструктивным методом и практически не требует применения дорогостоящих расходных материалов.
Актуальность работы вызвана необходимостью развития технологий и эффективных сооружений для очистки поверхностных сточных вод от органических веществ и соединений азота биологическим методом, а так же создания методики расчета сооружений биологической очистки, учитывающей качественные и количественные характеристики поверхностного стока.
Вопросы биологической очистки поверхностного стока освещены недостаточно. Из-за ряда особенностей поверхностных сточных вод отсутствуют эффективные сооружения для удаления соединений азота и специфических органических соединений из поверхностного стока биологическим методом.
Цель настоящей работы состояла в проведении исследований и создании эффективной технологии биологической очистки поверхностных сточных вод, в полной мере учитывающей их особенности.
Научная новизна работы:
научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и условия применения биосорбционных методов для очистки поверхностных сточных вод с территорий промышленных предприятий и городов от соединений азота и специфических органических загрязнений;
показано, что в биосорберах процессы биологического окисления органических соединений (нефтепродукты, этиленгликоль и др.) и соединений азота адекватно описываются уравнениями ферментативной кинетики; впервые экспериментально получены кинетические характеристики окисления этих ингредиентов в поверхностных сточных водах;
исследована кинетика окисления нефтепродуктов, формальдегида, этиленгликоля и азота аммонийного, содержащихся в поверхностных сточных водах. Установлен механизм окисления и кинетические кон-
станты уравнений ферментативной кинетики, описывающих эти процессы;
получены зависимости удельной скорости окисления органических загрязнений и процесса нитрификации от температуры, в диапазоне от 5С до 20С. Экспериментально показано, что процессы нитрификации и окисления органических загрязнений на биосорберах достаточно эффективно протекают при температурах 5-6С;
изучен механизм биосорбционно-мембранного процесса очистки поверхностного стока с использованием порошкообразных сорбентов, позволяющего интенсифицировать процесс биосорбции. Практическая значимость результатов работы:
по результатам исследований разработана методика расчета био-сорберов для очистки поверхностного стока от растворенных органических соединений, в том числе и специфических (нефтепродукты, эти-ленгликоль и др.) и соединений азота с учетом сезонного изменения температуры сточных вод;
на основе проведенных исследований разработан раздел «8.6. Биологическая очистка» «Рекомендаций по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий городов, промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты»;
определены оптимальные схемы очистки поверхностного стока, включающие ступень биологической очистки на биосорберах, разработано их конструктивное оформление;
в результате исследований установлена целесообразность очистки поверхностного стока от органических соединений и азота биологическим (биосорбционным) методом. Разработанная технология позволяет отказаться от сложных и дорогостоящих физико-химических методов очистки для удаления этих загрязнений из поверхностного стока. Разра-
ботанная технология и метод расчета сооружений могут быть использованы проектными и эксплуатирующими организациями при проектировании и реконструкции систем очистки поверхностного стока с территорий городов и промпредприятий. Внедрение разработанной технологии биологической очистки поверхностного стока существенно улучшит санитарное и экологическое состояние водоемов - приемников сточных вод;
- впервые в отечественной практике показана перспективность применения биореакторов с использованием порошкообразных сорбентов и половолоконных микрофильтрационных мембран.
Достоверность полученных результатов подтверждается большим объемом и длительностью экспериментальных исследований на лабораторных и пилотных установках с реальными сточными водами в различные сезоны года, сходимостью расчетных и экспериментальных результатов, применением стандартизированных методов измерений и анализа, статистической обработкой результатов.
Обоснованность предлагаемых технологических и конструктивных решений подтверждена лабораторными и полупроизводственными испытаниями с реальными поверхностными стоками.
Апробация работы и публикации:
Основные результаты данной работы докладывались на научно-практическом семинаре НИИ «ВОДГЕО» (Москва, апрель 2004 г., май 2006г.) и на 6-ом Международном конгрессе "ЭКВАТЕК-2004" (июнь-2004г).
По теме выполненных исследований опубликовано 4 работы. Реализация результатов исследований:
Результаты исследований использованы при разработке раздела "8.6. Биологическая очистка» «Рекомендаций по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий городов,
промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты», ФГУП «НИИ ВОДГЕО», М-2006г. - По разработанным рекомендациям выполнены проекты очистных сооружений обработки поверхностного стока с территорий аэропортов Домодедово и Шереметьево. На защиту выносятся: Результаты теоретических и экспериментальных исследований по:
обоснованию целесообразности и эффективности применения био-сорбционной технологии для очистки поверхностного стока;
обоснованию применения наиболее эффективных загрузочных материалов в биосорберах, определению их технологических и гидравлических характеристик;
результаты исследований основных закономерностей очистки поверхностного стока от соединений азота и растворенных органических соединений;
результаты исследований влияния температуры на интенсивность био-сорбционных процессов при очистке поверхностного стока;
исследования кинетических характеристик процессов биологической очистки ливневых и талых сточных вод;
оптимальные технологические параметры биосорберов и биосорбци-онно-мембранных реакторов при очистке поверхностного стока;
методика расчета биореакторов с использованием гранулированных и порошкообразных сорбентов для очистки поверхностного стока от растворенных органических соединений, в том числе и специфических (нефтепродукты, этиленгликоль и др.) и соединений азота;
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 136 наименований. Общий объем диссертации 133 страницы, 54 рисунка и 13 таблиц.
Качественный состав поверхностных сточных вод с территорий городов и промышленных площадок
Поверхностный сток с селитебных территорий городов и промышленных предприятий представляет собой особый вид сточных вод с присущими только ему особенностями формирования и режима поступления в водные объекты. Степень и характер загрязнения поверхностного стока с селитебных территорий городов, населенных мест и промышленных предприятий различны и зависят от санитарного состояния бассейна водосбора и приземной атмосферы, уровня благоустройства территории, а также гидрометеорологических параметров выпадающих осадков: интенсивности и продолжительности дождей, предшествующего периода сухой погоды, интенсивности процесса весеннего снеготаяния.
Поверхностный сток характеризуется крайней не стационарностью во времени как по расходам, так и по концентрациям загрязнений, является периодическим и в отдельных регионах страны большую часть года отсутствует. Температура поверхностных сточных вод в зависимости от сезона года колеблется в широких пределах - от 3- 5С в холодные периода до 20 - 25 С в теплый период года.
Состав и свойства поверхностных сточных вод с селитебных территорий Количество загрязняющих веществ, выносимых с городских территорий поверхностным стоком, определяется плотностью населения, уровнем благоустройства территорий, видом поверхностного покрова, интенсивностью движения транспорта, частотой уборки улиц, а также наличием промышленных предприятий и выбросов в атмосферу. Концентрация основных примесей в дождевом стоке тем выше, чем меньше слой осадков и продолжительнее период сухой погоды, и изменяется в процессе стекания дождевых вод. Концентрация примесей в талых водах зависит от количества осадков, выпадающих в холодное время года, доли грунто вых поверхностей в балансе площади водосбора и притока талых вод с прилегающих незастроенных территорий. Сток поливомоечных вод отличается относительно стабильным составом и высокими концентрациями примесей. Основными загрязняющими компонентами поверхностного стока, формирующегося на селитебных территориях городов, являются продукты эрозии почвы, смываемые с газонов и открытых грунтовых поверхностей, пыль, бытовой мусор, вымываемые компоненты дорожных покрытий и строительных материалов, хранящихся на открытых складских площадках, а также различные нефтепродукты, попадающие на поверхность водосбора в результате пролива и неисправностей автотранспорта и другой техники. Специфические загрязняющие компоненты выносятся поверхностным стоком с территорий промзон или попадают в него из приземной атмосферы. Все загрязняющие вещества, присутствующие в поверхностном стоке селитебных территорий, можно классифицировать, как: - минеральные и органические примеси естественного происхождения, образующиеся в результате адсорбции газов из атмосферы и эрозии почвы: грубодисперсные примеси (частицы песка, глины, гумуса и т.д.), а также растворенные органические и минеральные вещества; - вещества техногенного происхождения в различном фазово-дисперсном состоянии: нефтепродукты, вымываемые компоненты дорожных покрытий, соединения тяжелых металлов, СПАВ и другие, перечень которых зависит от профиля местной промышленности; - бактериальные загрязнения, поступающие в водосток при плохом сани-тарно-техническом состоянии территории и канализационных сетей. Для крупных городов с населением более 1 млн. жителей поступление загрязняющих веществ с поверхностным стоком в водоприемники с их территорий составляет около 50% общего загрязнения (1). По расчетам специалистов, из общего количества загрязняющих веществ, содержащихся во всех видах сточных вод, отводимых с территории города, на долю поверхностного стока в настоящее время приходится: около 78% взвешенных веществ; 20% органических веществ (по БПК) и 68%) нефтепродуктов (2). Талые воды обычно содержат в 1,5-2 раза больше взвешенных веществ, чем дождевые. Летучие примеси дождевого, талого и моечного стоков составляют около 30%) общей массы взвешенных веществ. В талом стоке с территории города содержится значительное количество хлоридов. Практически все виды стоков содержат большое число органических веществ, отличаются высокой окисляемостью и содержанием нефтепродуктов. В таблице 1.1. приведены ориентировочные среднегодовые концентрации загрязнений в дождевых и талых стоках, инфильтрационных водах (современная застройка с малой транспортной нагрузкой) по данным СПбГАСУ Санкт-Петербург (3).
Иммобилизация микроорганизмов на материалах, обладающих сорбционными свойствами
Проще всего реализовать кооперацию биологических и адсорбционных процессов путем использования биопленок на поверхности сорбентов
Ряд исследователей считает, что адсорбция на активированном угле способна ускорять процессы биологического окисления и это ускорение происходит за счет увеличения локальных концентраций вблизи поверхности сорбента (97, 98, 99,100).
Концентрация, достигаемая в результате адсорбции органических загрязнений сточных вод на поверхности угля, может более чем в сто раз превышать их концентрацию в объеме реактора (101). Несмотря на то, что адсорбция на активированном угле рассматривается как физико-химический процесс, многие исследователи предполагают, что основным механизмом удаления загрязнений в этих системах является биологическая деструкция.(102, 103, 104,105). Показано (106), что удаление биорезистентных органических загрязнений из сточных вод может быть только биологическая деструкция, протекающая по механизму, качественно отличному от процессов окисления в свободном объеме или на поверхности инертных носителей. Это положение было подтверждено прямым измерением динамики потребления растворенного кислорода в жидкой фазе при удалении активированного угля из работающего биосорбера В свободном объеме микроорганизмы, отмытые с активированного угля, теряли способность окислять консервативные компоненты загрязнений, которые они перед этим интенсивно окисляли в присутствии угля. Адсорбция может иметь значение для биологической очистки лишь в том случае, если она увеличивает концентрации субстрата, доступного для микроорганизмов, по отношению к концентрациям в растворе или же адсорбция со провождается видоизменением, переводом органического вещества в более легко усваиваемую микроорганизмами форму. Между адсорбентом и адсорбированным веществом проявляется действие химических, электрических и Ван-дер-Вальсовых сил. Из рассмотрения сил, действующих при адсорбции, можно сделать вывод о двух различных типах адсорбции: физической и хемосорбции. Физическая адсорбция - полностью обратимый процесс, при котором адсорбированные вещества не меняются. В случае хемосорбции речь идет о разновидности химической реакции, приводящей, как правило, к необратимому связыванию вещества адсорбентом. В процессе фильтрования воды через сорбционную загрузку происходит диффузия и конвекция в растворе, диффузия в пленке, поверхностная диффузия и диффузия в порах, а также концентрирование загрязнений на свободной поверхности загрузки. Накопление адсорбтива и установление адсорбционного равновесия на поверхности абсорбента протекают сравнительно быстро. На первой стадии адсорбционного процесса происходит перенос молекул адсорбтива к поверхности адсорбента путем диффузии или конвекции. На следующей стадии молекулы должны преодолеть пограничный слой жидкости вокруг поверхности зерна - диффузия. Предполагается, что толщина пленки составляет от 0,01 до 0,1 нм. Диффузия в пленке является единственной стадией, определяющей скорость адсорбции (в случае, когда частицы загрязнений имеют небольшой размер). В активированном угле в переносе сначала участвуют макропоры и мезо-поры. Однако со временем такая диффузия постепенно утрачивает свое значение вследствие проникновения молекул в области микропор (в жидкости это время составляет 0,5 часа). Поверхностная диффузия обусловлена градиентом насыщения в зерне; движущая сила диффузии в порах обусловлена градиентом концентрации капиллярной жидкости в направлении центра зерна. В литературе отмечается перспективность работ в направлении изучения и использования иммобилизованных микроорганизмов, однако отмечается недостаточный уровень современных знаний о механизмах и технологии применения биосорбционных процессов. На протяжении последних 20 лет в лаборатории технологических схем НИИ ВОДГЕО проводятся исследования, посвященные применению иммобилизованных микроорганизмов в области очистки сточных вод. Исследования выполнялись на модельных сточных водах и чистых органических веществах, относящихся к различным классам химических соединений.. На основании выполненных исследований разработан принципиально новый процесс глубокой очистки промышленных и городских сточных вод. Новизна этого метода состоит в совмещении в пространстве и во времени процессов адсорбции органических загрязнений из обрабатываемой воды с их биологическим окислением микроорганизмами и их экзоферментами, иммобилизованными на поверхности и в микропористой структуре пористого гранулированного носителя. Это позволяет непрерывно осуществлять эффективную и глубокую очистку воды от органических трудноокисляемых и токсичных соединений без необходимости термической регенерации или замены сорбента. Принципы данного метода защищены патентами РФ.(107, 108, 109). В основном ранее выполненные исследования показали перспективность и целесообразность применения биосорберов для удаления из воды биорезистентных и токсичных органических веществ, что связано, по-видимому, с материалом-носителем, его физическими и химическими свойствами, структурой и топографией поверхности. Структура биопленки сильно зависит от видового состава микроорганизмов, колонизирующих, а также гидравлических и химических характеристик окружающей среды. Первоначально иммобилизованные на подложке, клетки развиваются в колонии. Колонии формируют слой клеток и экзополимерных субстанций, гроздей или агрегатов. Фактически, в зрелой биопленке, жизнеспо собное число клетки относительно низко, 10 - 10 клеток/м , представляя только 10 % полного объема биопленки (110). Один из результатов деятельности микроорганизмов - образование полисахаридной матрицы. Эти биополимеры - продукт деятельности микроорганизмов, их структура обусловлена типом питательных веществ, условиями роста. Поэтому предсказать точную структуру биопленки невозможно (111). Полисахариды в биопленке преобладают и составляют до 65 % внеклеточных материалов (112).
Пространственная структура биопленки при доочистке сточных вод представляет собой монослой клеток в полисахаридной матрице. Пористая структура способствует перемещению субстрата в биопленке и доступ к пористой структуре активированного угля. Математические модели, описывающие кинетику или диффузионные процессы в биопленке, базировались на этой гипотезе (113).
Технологическая оценка применения биосорбционной технологи для очистки поверхностных сточных вод
Проведенными исследованиями показано, что биологическая очистка на
биосорберах является эффективным методом глубокого удаления из поверхностного стока растворенных органических соединений, суммарно характеризуемых показателями ХПК и БГЖ, СПАВ и других специфических загрязняющих компонентов техногенного происхождения (фенолов, формальдегида, этиленг-ликоля и т.д.), а также соединений азота (аммонийного, нитратного).
В технологической схеме очистных сооружений поверхностного стока стадию биологической очистки следует включать после механической очистки.
Содержание взвешенных веществ при их поступлении на биосорберы не должно превышать 25-30 мг/л, нефтепродуктов - 5,0 мг/л, других специфических загрязнений - в концентрациях, не превышающих максимально допустимые для сооружений биологической очистки. В случае превышения этих показателей, технологическая схема очистки поверхностного стока должна включать другие сооружения предварительной физико-химической очистки.
При удалении органических загрязнений (СПАВ, нефтепродукты и т.д.) в качестве загрузочного материала целесообразно использовать активированный угль (гранулированный фракцией 1-3 мм или порошкообразный). Сочетание биологических и сорбционных методов в одном сооружении может обеспечить качество очищенного стока, удовлетворяющее требованиям на сброс в водоем рыбохозяйственного назначения.
Применение цеолитов (фракцией 1-3 мм) позволяет интенсифицировать процесс нитрификации и обеспечить глубокое удаление из поверхностного стока аммонийного азота до уровня ПДК рыбохозяйственного водоема.
За счет непрерывной биологической регенерации сорбента, применение активированных углей и цеолитов на стадии биологической очистки или до-очистки не требует их замены. При этом процессы нитрификации и окисления органических загрязнений в сооружениях с прикрепленным биоценозом протекают достаточно эффективно и при низких температурах до 3 - 5 С).
Технологическая схема рассчитана на очистку поверхностного стока от растворенных органических примесей, нефтепродуктов и соединений азота до нормативов на сброс в водоем рыбохозяйственного назначения.
Основу технологического расчета биосорбера составляет определение требуемого количества активированного угля (или клиноптилолита) на основе экспериментально определенной или рассчитанной удельной скорости окисления (р) по заданному лимитирующему показателю (БПК, азот аммонийный или другие лимитирующие компоненты) в зависимости от требований, предъявляемых к качеству очищенной воды.
Величина р для любой степени очистки рассчитывается на основе кинетики окисления для каждого компонента загрязнений сточных вод. Кинетические параметры уравнения ферментативной кинетики, полученные в процессе исследований, приведены в таблице 3.1.
В поверхностном стоке содержатся различные виды загрязнений (общее содержание органических загрязнений по БПК и ХПК, нефтепродукты, индивидуальные растворенные органические вещества - этиленгликоль, формальдегид, СПАВ и др., соединения азота) содержание которых лимитируется в очищенной воде. Поэтому расчет требуемого количества загрузочного материала (активированный уголь или цеолит) следует проводить для каждого вида загрязнений и принимать в качестве расчетного максимальное значение.
При расчете стадии биологической очистки следует рассматривать целесообразность очистки в двухступенчатых биосорберах. При этом расчет каждой ступени проводится по данным кинетики окисления компонентов загрязнений. В ряде случаев при высоких исходных концентрациях такие оптимизационные расчеты позволяют существенно снизить требуемые объемы очистных сооружений. Полученное в результате расчетов требуемое количество и тип загрузочного материала достаточны для полного технологического расчета ступени биологической очистки. Конструктивные параметры биосорберов (диаметр реактора и его высота, высота псевдоожиженного слоя сорбента, скорость восходящего потока жидкости в реакторе, высота и диаметр аэрационной колонны, требуемый расход воздуха, водораспределительные системы и др.) рассчитываются на основе гидравлических характеристик загрузочного материала - оптимальная степень расширения псевдоожиженного слоя, требуемая скорость восходящего потока в реакторе, (V м/с) удельные потери напора в псевдоожи-женном слое загрузочного материала (АН, м.в.ст.) - гл. 3.
Учитывая большую нестационарность качественных характеристик поверхностного стока во времени, при выборе технологической схемы и расчете сооружений биологической очистки существенную роль играет правильный выбор расчетных значений исходных концентраций компонентов загрязнений поверхностного стока и его температуры. Определять расчетные значения исходных концентраций следует на основе статистической обработки рядов данных наблюдений по составу воды за достаточно продолжительный промежуток времени (2-3 года). В случае значительных сезонных колебаний качественных характеристик стока необходимо производить расчет для каждого из выделенных сезонов и за расчетный принимать наиболее неблагоприятный сезон (период). Расчетные концентрации целесообразно определять с помощью гистограмм плотности распределения концентраций с вероятностью превышения 15 % (85 % обеспеченности).
Технико-экономическое обоснование применения биосорбционной технологии для очистки поверхностного стока
Для технико-экономической оценки применения биосорбционной технологии при очистке поверхностного стока рассмотрена технологическая схема очистки поверхностных сточных вод аэропорта, включающая предварительную очистку (нефтесборное устройство, отстойник комбинированный секционный ОКС-65, флотатор ФлКС, сатуратор СФлР) и глубокую очистку стока, по одной из трех технологических схем: - очистка на осветлительных фильтрах, сорбционных фильтрах с ГАУ, установке УФ-обеззараживания; - очистка на биосорберах первой и второй ступени, установке УФ-обеззараживания; - очистка в биосорбционно-мембранном биореакторе, установке УФ-обеззараживания. Расчет производился для всей технологической схемы с альтернативными вариантами блока глубокой очистки стока. При расчете не учитывались расходы на здание, отопление и заработную плату обслуживающего персонала очистных сооружений. Критерием сравнительной экономической эффективности является годовой экономический эффект: Сі и Сг - годовые эксплуатационные затраты по сравниваемым вариантам; Kj и К2 - капитальные затраты по вариантам технологии обработки поверхностного стока. Еп - нормативный коэффициент, принимаемый 0,12. Результаты расчетов экономической эффективности системы очистки поверхностного стока при применении различных технологий глубокой доочистки для станции, производительностью 840 м3/сут представлены в таблице 5.2. По сравнению с сорбционным методом доочистки поверхностного стока на станциях производительностью 840 м3/сут годовой экономический эффект от применения биосорбционного метода составит - 1260 тыс.руб., а биосорбци-онно-мембранной технологии -1449 тыс.руб. Впервые теоретически и экспериментально обоснована целесообразность и условия применения биосорбционного метода для очистки поверхностных сточных вод, характеризующихся значительной загрязненностью органическими веществами и соединениями азота, в том числе в условиях низких температур. 1. Анализ отечественных и зарубежных источников показал, что для очистки поверхностного стока от органических загрязнений и соединений азота целесообразно применять биологические методы. Наиболее эффективно реализовывать биологическую очистку поверхностного стока в биологических реакторах на носителях, обладающих сорбционной активностью по отношению к удаляемым загрязнениям и не требующих регенерации. 2. Исследования с поверхностным стоком с территорий аэропортов Домодедово, Шереметьево, третьего транспортного кольца г.Москвы и мебельной фабрики подтвердили высокую эффективность биосорбционного метода для глубокой очистки поверхностного стока от растворенных органических веществ, соединений азота и специфических органических загрязнений (нефтепродуктов и формальдегида этиленгликоля и др.) до нормативов ПДК рыбохозяйственного водоема. 3. Сравнение двух загрузочных материалов в биосорберах выявило преимущества активированного угля для удаления трудноокисляемых органических веществ и специфических загрязнений, а цеолита - для процесса нитрификации. 4. Исследования влияния температуры на процесс биосорбционной очистки поверхностного стока позволили впервые определить кинетические зависимости и константы, позволяющие рассчитывать скорость окисления загрязнений в широком диапазоне температур. Получены зависимости удельной скорости окисления органических загрязнений и процесса нитрификации от температуры в диапазоне от 5 до 20 С. Экспериментально показано, что процессы нитрификации и окисления органических загрязнений на биосорберах достаточно эффективно протекают при температурах 5-6С. 5. Исследована кинетика окисления нефтепродуктов, фенола, этиленгликоля и азота аммонийного, содержащихся в поверхностных сточных водах. Установлен механизм окисления и кинетические константы уравнений ферментативной кинетики, описывающих эти процессы. Показано, что в биосорберах процессы биологического окисления органических соединений (нефтепродукты, этиленгликоль, формальдегид и др.) и соединений азота адекватно описываются уравнениями ферментативной кинетики. Впервые экспериментально получены кинетические характеристики окисления этих ингредиентов, которые позволяют рассчитывать очистные сооружения в широком диапазоне варьирования характеристик сточных вод при их очистке до нормативов ПДК. 6. Впервые в отечественной практике показана перспективность применения биореакторов с использованием порошкообразных сорбентов и поло-волоконных микрофильтрационных мембран. 7. По результатам исследований разработана методика расчета биосорберов для глубокой очистки поверхностного стока от растворенных органических соединений, в том числе специфических (нефтепродукты, этиленгликоль и др.) и соединений азота с учетом сезонного изменения температуры сточных вод. 8. Годовой экономический эффект от применения биосорберов на станциях очистки (производительностью 840 м /сут) поверхностного стока с территории аэропорта составит 1260 тыс.руб., а биосорбционно-мембранной технологии -1449 тыс.руб.по сравнению с сорбционным методом доочистки.
