Биохимические методы переработки техногенных отходов Часть 1. Биологи

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ

В 2 частях

Часть 1

Т.А. Зайцева, Л.В. Рудакова, Е.С. Белик

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД В АЭРОТЕНКАХ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2015

УДК 628.35 Б63

Рецензенты:

д-р биол. наук, проф. Т.С. Уланова (Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения); д-р техн. наук, проф. И.С. Глушанкова (Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Биохимические методы переработки техногенных отБ63 ходов : учеб. пособие : в 2 ч. – Ч. 1. Биологическая очистка сточных вод в аэротенках / Т.А. Зайцева, Л.В. Рудакова, Е.С. Белик. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн.

ун-та, 2015. – 226 с.

ISBN 978-5-398-01525-6 Ч. 1. – 226 с.

ISBN 978-5-398-01526-3

Представлены закономерности биохимической очистки сточных вод активным илом, а также механизм и условия процесса. Приведена современная технология и основные направления интенсификации процесса биохимической очистки в аэротенках. Рассмотрены экосистема биохимического очистного сооружения, основные причины и мероприятия по ликвидации нарушений процесса биохимической очистки. Проанализированы методы контроля и оценки работы очистного сооружения. Дано представление об экологической безопасности водного объекта при спуске в него сточных вод, прошедших биохимическую очистку и общие экологические принципы нормирования водных объектов.

Предназначено для студентов высших учебных заведений технического профиля, обучающихся по направлению «Техносферная безопасность». Пособие может быть полезно инженерно-техническим работникам, занятым в сфере природопользования защиты окружающей среды, аспирантам и молодым ученым.

5

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивное развитие промышленности приводит к большому потреблению пресных вод и образованию производственных сточных вод, содержащих различные органические вещества, в том числе и ксенобиотические. Наиболее опасными для водных объектов являются сточные воды предприятий химической и нефтехимической промышленности, характеризующиеся сложным и изменяющимся составом растворенных в них веществ.

Для защиты экосистемы водных объектов от разнообразных видов загрязняющих веществ, содержащихся в сточных водах, необходима их очистка с использованием различных методов.

Физико-химические и химические методы, применяемые для очистки некоторых сточных вод, не только обеспечивают необходимое качество их очистки, но и позволяют извлечь из них ценные продукты и снизить производственные потери.

Современные фундаментальные и прикладные экологические исследования, связанные с решением проблемы загрязнения природных вод, позволили разработать основные принципы биохимической очистки сточных вод и осуществить практическое использование этого метода.

Аэрационные биологические очистные сооружения стали практически использовать в начале ХХ в. Систематическое изучение биохимического метода очистки сточных вод и прогресс, достигнутый в области биохимической очистки городских сточных вод, позволили использовать его для очистки производственных сточных вод.

Основная заслуга в развитии технологии биохимической очистки принадлежит отечественным и зарубежным ученым: Н.А. Базякиной, М.М. Калабиной, К.Н. Королькову, Ц.И. Роговской, С.Н. Строганову, Франсмайеру, Нольте, Мейеру, Фромке, Калински и др.

В настоящее время возрастающие мощности биохимических очистных сооружений требуют совершенствования методов куль-

6

тивирования и автоматизации микробиологических процессов. В биотехнологии широко используется моделирование экологических систем, что предполагает применение новых критериев в технологии очистки сточных вод. В связи с этим большое внимание должно уделяться установлению биологических закономерностей при оценке биохимической активности микроорганизмов, продуктивности естественных и селекционных биоценозов, а также поиску оптимальных режимов биохимической очистки с помощью вычислительной техники.

За последние 20 лет в области биотехнологии обобщены фундаментальные и практические знания, лежащие в основе применяемых и разрабатываемых на перспективу технологий очистки сточных вод, а также сформировалось экологическое и ресурсосберегающее технологическое мировоззрение для решения этой проблемы.

Для развития и интенсификации производства требуются специалисты, владеющие современными знаниями теории и практики в области биохимической очистки сточных вод. Это обусловило необходимость написания настоящего учебного пособия с целью повышения уровня подготовки студентов по дисциплинам «Микробиология» и «Биотехнология».

В пособии существенное внимание уделено описанию процесса аэробной биохимической очистки с использованием активного ила и нормативным документам, обеспечивающим экологическую безопасность водных объектов от загрязнения.

Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений технического профиля, обучающихся по направлениям «Защита окружающей среды», «Биотехнология», «Химическая технология и биотехнология», «Техносферная безопасность». Пособие может быть полезно инженерно-техническому персоналу, эксплуатирующему очистные сооружения, специалистам в сфере природопользования и охраны окружающей среды, аспирантам и молодым ученым.

7

Изложение теоретического материала базируется на знаниях, умениях и навыках, приобретенных при изучении дисциплин: «Общая экология», «Общая химия», «Физико-химические методы защиты биосферы». Изучение дисциплины позволяет сформировать элементы профессиональных компетенций: способность ориентироваться в основных методах, системах обеспечения техносферной безопасности, обоснованно выбирать известные системы, устройства защиты человека и природной среды от опасностей.

8

Модуль I БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ДЕСТРУКЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ЕСТЕСТВЕННЫХ

И ИСКУССТВЕННЫХ ЭКОСИСТЕМАХ. КЛАССИФИКАЦИЯ БИОХИМИЧЕСКИ ОЧИЩАЕМЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Представлена краткая сущность метода биохимической очистки, ее механизм и стадии процесса деструкции сточных вод.

Процессы биохимического окисления органических веществ рассмотрены в естественных и искусственных экосистемах.

Дана оценка процессам самоочищения природных и сточных вод на основе зон сапробности, рассмотрены биоценозы индикаторных организмов и влияние на них различных факторов среды. Приведены данные об источниках образования и фи- зико-химических свойствах хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, степени биоразлагаемости органических веществ промышленных вод различных производств.