автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Повышение эффективности работы очистных сооружений с учетом самоочищающей способности рек

На правах рукописи

ИВЧЕНКО ЛАРИСА ВЛАДИМИРОВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ С УЧЕТОМ САМООЧИЩАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ РЕК

Специальность: 05.23.04- Водоснабжение, канализация, строительные системы

охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена на кафедре «Природообустройство и водопользование» Брянской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Василенков В.Ф.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Сметанин В.И.

кандидат технических наук Павлинова И.И.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костикова

Зашита состоится «04» апреля 2005г. в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.045.02 в Московском государственном университете природообустройства по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 19, МГУП, ауд. 201/1.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГУП.

Автореферат разослан марта 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Евдокимова И.М.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время вопросы охраны водных ресурсов и их рациональное использование приобретает исключительное значение в связи с усилением техногенного пресса на окружающую природную среду Природные ресурсы используются расточительно и неэффективно около половины населения России вынуждены использовать воду не соответствующую гигиеническим требованиям Из р Десна для питьевых целей берет воду г Киев и г Брянск и несколько мелких городов эта же река является приемником сточных вод на всем протяжении Для предотвращения загрязнения речных вод необходимо строительство очистных сооружений требующих значительных затрат Важной проблемой является разработка научно обоснованных рекомендаций по оценке влияния сточных вод на качество воды рек, кроме учета разбавления сточных вод на различных расстояниях от выпуска необходимо учитывать влияние на формирование качества воды химических, физико-химических и биохимических процессов взаимодействия веществ

Настоящие исследования посвящены этим вопросам Работа выполнялась в соответствии с целевой государственной территориальной программой восстановления и охраны водных объектов по Брянской области Она так же соответствует федеральной целевой комплексной научно-технической программе «Экологическая безопасность России» раздел 7 - «Приоритетные для России прикладные проблемы глобальной экологической безопасности» и раздела 10 - «Рациональное использование природных ресурсов»

Конечная цель исследования - разработка мероприятий согласуется с задачей выполнения Россией международных обязательств, отраженных в «Конвенции о защите и использовании трансграничных водотоков и международных озер» В рамках данной проблемы выполнены исследования по договору с Главным управлением природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Брянской области «Установление самоочищающей способности приоритетных по антропогенным нагрузкам малых рек бассейна р Днепр в Брянской области» (2002-2004 г г) тема исследований соответствует координационно-тематическому плану Брянской государственной сельскохозяйственной академии (1998-2004г г)

Цель и задачи исследований Целью работы является совершенствование методов расчета, обеспечивающих эффективное функционирование очистных сооружений, экономию ресурсов, повышение качества реконструкции,, обосновывающих технологические схемы утилизации сточных вод, исключающих загрязнение окружающей среды, на основе создания кинетических моделей и изучения кинетики процесса размножения микроорганизмов в сточных водах во времени и по длине, на малых реках и в очистных сооружениях

Для достижения поставленной цели потребовалось решение ряда задач

1) Раскрыть механизм перехода органических загрязнений содержащихся в сточных водах в биомассу

2) Определить возможность описания процесса математическими выражениями, характеризующими изменение концентрации микроорганизмов выражаемой через БПК

3) Построить модель обратимого перехода субстрата в биомассу во времени и по длине потока, выполнить ее анализ, дать методы определения параметров, привести графики экспериментальной проверки модели

4) Построить и проверить экспериментально модель ассимиляции кислорода микроорганизмами сточной жидкости

5) Построить и проверить экспериментально модель изменения концентрации кислорода в воде за счет диффузии по длине водного потока

6) Построить модель изменения концентрации растворенного кислорода за счет диффузии и биохимического потребления при совместном протекании этих процессов и дать рекомендации по регулированию растворенного кислорода

7) Построить модель размножения микроорганизмов в аэротенках непрерывного и периодического действия

8) Проверить постоянство ответственного за продолжительность очистки скоростного коэффициента во времени и в пространстве, сравнить его с

коэффициентом неконсервативности Выяснить возможность раздельной оценки коэффициента скорости размножения микроорганизмов

9) Исследовать экспериментально изменение содержания растворенного кислорода в воде на каналах при переходах через перепады на водосбросных трактах через плотины прудов

10) Построить модель изменения уровней воды во время половодья на малых реках

11) Разработать методику расчетов аэротенков биопрудов и биоводохранилищ полей фильтрации, инфильтрационных биоплато биоканалов, прудов накопителей, усовершенствовать технологию очистки сточных вод с учетом самоочищающей способности малых рек

12) Разработать рекомендации и показать на примерах возможность использования кинетических моделей, полученных в ходе исследований, как инструмента анализа функционирования очистных сооружений с целью их реконструкции

Методика исследований В работе используется метод математического моделирования нашедший широкое применение в химической физике В рамках этого подхода строятся и анализируются соответствующие кинетические модели, которые представляют собой систему линейных дифференциальных уравнений, исследования их проводится современными математическими методиками Исследования выполнялись по схеме известного положения видного математика Ляпунова А А

1 Достаточно полное эмпирическое изучение процессов,

2 Разработка математической теории на базе которой строятся модели,

3 Получение исходных эмпирических данных, необходимых для функционирования моделей Производство расчетов на основе моделей и их сличение с реальностью в случае необходимости - улучшение модели

Широко исследуются достижения основоположников науки об очистке сточных вод и самоочищающей способности рек адекватность расчетных результатов реальности проводится сравнением с экспериментальными данными, полученными в ходе собственных полевых исследований и лабораторных анализов и результатами наблюдений других исследователей

Полевые опыты проводились согласно стандартным методикам, установленным правилам контроля качества воды водоемов и водотоков по физическим, химическим и гидробиологическим показателям, осуществляемых Общегосударственной службой наблюдения и контроля за загрязненностью объектов природной среды (ОГСНК)

Научная новизна результатов исследований: заключается в следующем

- построена модель, описывающая взаимодействие двух обобщенных кинетических единиц - субстрата и микроорганизмов при обратимом переходе концентрации субстрата в концентрацию микроорганизмов,

- установлен экспериментальный факт постоянства максимальной логарифмической скорости размножения при значительном изменении общих запасов субстрата,

- построена модель ассимиляции кислорода по длине водного потока,

- построена модель изменения концентрации кислорода в воде за счет диффузии и биохимического потребления,

- построена модель изменения уровней воды в малых реках,

- даны рекомендации по регулированию растворенного кислорода,

- построена модель размножения микроорганизмов в аэротенках непрерывною и периодического действия,

- разработана методика расчета изменения концентрации микроорганизмов в пространстве,

- обнаружены новые научные факты распределения кислорода в каналах и водосбросных трактах через плотины прудов

Практическая значимость работы и достоверность результатов. Полученные кинетические модели могут найти применение в различных задачах очистки сточных вод и охраны водных объектов оценка возможного загрязнения рек, определение длины пути самоочищения в малых реках, планирование состава сооружений очистки, проектирование расположения водозаборов на реках, как инструмент анализа функционирования существующих очистных сооружений с целью их реконструкции

В диссертации разработаны методы расчета и даны примеры анализа конкретных очистных сооружений Ьрянской области

расчеты аэротенков, биопрудов и биоводохранилиш, полей фильтрации, инфильтьрационных биоплато, биоканалов,

- прогноз изменения концентрации микроорганизмов по длине водогока,

- дана методика использования кинетической модели для выявления и прогнозирования негативных изменений водной среды на существующих объектах очистки сточных вод,

- даны предложения об учете самоочищающей способности рек при решении вопроса о необходимости строительства сооружений доочиетки

Использование прамических рекомендаций дает экономический )ффскт в результате экономии материальных ресурсов при ароительстве очистных сооружении и природоохранною (водоохранного) эффекта

Рабогы по анализу проб воды водных объемов осуществляли гидрохимические лаборатории аттестованные в системе аккредитаций аналитических лабораторий (центров) Все используемые в полевых исследованиях приборы имеют сертификат I осударсгвенною стандарта Росси и занесены в государственный Реестр средств

измерений Результаты расчетов апробированы на экспериментальных материалах друг их исследователей

Основные положения защищаемые в работе:

1 Комплекс кинетических моделей размножения микроорганизмов,

2 Методы расчета очистных сооружений и самоочищающей способности водных потоков,

3 Методы совершенствования параметров функционирования системы очистки Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на

ежегодных конференциях профессорскою преподавательского состава Брянской государственной сельскохозяйственной академии с 1994 по 2004 г г На совещании «По выполнению Украинско-Российского межправительственного Соглашения о совместном использовании и охране трансграничных водных объектов» проходившем 28-30 ав[уста 2002 г в юроде Брянске На научно технических советах Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Брянской области в 2000-2004гг

Исследования выполнены и в установленном порядке внедряются в строительство и использованы в системе очистки на очистных сооружениях Брянской области Результаты работы используются в учебном процессе по специальности комплексное использование и охрана водных ресурсов, инженерные сис!емы сельскохозяйственного водоснабжения и водоотведения в лекционных курсах при изложении теоретических вопросов в курсовых и дипломных проектах при определении рациональных параметров системы очистки

По результатам исследований опубликовано 13 научных работ Структура и объем работ. Диссертация написана на русском языке, включает 197 страниц текста из 5 глав, список литературы из 111 наименований, 17 рисунков, 42 таблиц, заключение и 5 приложений

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введение обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследований, отмечена ее научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведена информация о структуре диссертации и апробация ряда результатов

В первой главе дан критический анализ современного состояния изученности процесса самоочищения Рассмотрены работы отечественных и зарубежных ученых по изучаемой проблеме НА Базякиной, К И Королькова, ИД Родзиллера АФ Францева

Сделан анализ важнейших факторов, обуславливающих процессы очищения, 01 мечена роль растворенною кислорода в процессе самоочищения, влияние массы микроортанизмов на мшснсивноыь очищения рассмотрены существующие методы расчета очистки сточных вон и рашножения микроор1анишов работах ряда авторов I Л Алиева ') А Ауниимил I А АГштулина, II А Ьамкиной II А Ьерновскои ХА Вельнера, Г Г Войнич-Сяноженцкото, К К Вотинцева, ДЗ Гак СМ Драчева II И Дружинина ВЬ Заика МВ Иванова, В I Каплина А В Каньпиной ЬГ Казаряна,

Н И Кобозева, М П Лебедевой, В Макгабе, М В Нури-Заде, Р В Платса, В И Сметанина, И В Скирдова, П М Степанова, Е Б Фелпса, К М Хайлова, В Н Шевцова, Д В Штеренлихта, Е Эккенфелбда, С В Яковлева

Проведенный анализ показал, что в настоящее время существующих методах расчета самоочищающей способности реки оценивается биохимический процесс окисления органического субстрата по изменению БПК воды водоема во времени Единого мнения ученых о порядке дифференциальных уравнений, используемых при окислении биохимического процесса не существует Значения коэффициентов неконсервативности (констант скорости потребления кислорода) по экспериментальным данным ученых изменяются во времени, а значит и по длине реки Считается, что константу скорости отмирания микроорганизмов оценить невозможно и поэтому предлагается процесс отмирания и размножения рассматривать по результирующей этих двух процессов Коэффициент неконсервативности в статических условиях предлагается увеличивать в зависимости от скорости движения воды В рассмотренных моделях биомасса микроорганизмов не является основной переменной, ее роль затушевывается

Вторая глава посвящена мероприятиям по очистке сточных вод и регулированию самоочищающей способности поверхностных водных объектов Рассмотрены работы отечественных и зарубежных ученых по изучаемому вопросу В А Амбросова, Н А Базякиной, А И Василенко, Г Г Винберга, И Грулера, А И Голованова, А Г Гусева, А И Жукова, В И Железяко, В Ф Иконникова, Н Д Иерусалимского, К Н Королькова, А И Львовича, Ю А Можайского, П И Николаева, И Д Родзиллера, И С Румянцева, В И Сметанина, С Н Строганова, П Ф Тиво, В Н Шевцова, С В Яковлева

В последнее время для стабилизации и активизации процесса самоочищения в водных объектах предусматриваются инженерные гидротехнические мероприятия Значительное внимание уделяется естественным процессам самоочищения воды на основе очистительной способности гидромакрофитов и микрофитов

В главе рассмотрены существующих мероприятий по очистке сточных вод, проведен анализ современного состояния очистки Дана характеристика аэротенков, полей фильтрации, перпадов-аэраторов, биологических прудов, рыбоводно-биологических прудов, биологических отстойников, земледельческих полей орошения, биоплато, ботанических площадок, фитофильтрационных устройств, мелиоративных каналов Представлена сравнительная оценка очистки сточных вод в искусственных и естественных условиях очистки Сделан анализ методов расчета сооружений аэротенков, биологических прудов полей фильтрации

Рассмотренные гидротехнические мероприятия (аэротенки, поля фильтрации, биологические пруды, водохранилища, отстойники, перепады - аэраторы, биоплато, мелиоративные каналы и тд), а так же др современные методы очистки сточных вод показывают, что наиболее эффективными и экономичными способами очистки сточных вод являются биологические методы очистки Но, несмотря на высокую эффективность, биологические методы очистки являются недостаточными После механической и биологической очистки 10-20 % остаточных загрязнений попадает в водоемы

При очистке сточных вод в аэротенках трудно получить БПК менее 20 мг/л Сточные воды после очистки необходимо подвергать доочистке для снижения ЬПК5 до

ПДК 2 мг/л. Биологическая очистка в естественных условиях имеет высокую степень очистки сточных вод от 95 до 99%. В Брянской области, где проводились полевые измерения, биологическая очистка представлена в основном аэротенками. Расчет аэротенков ведется по формуле СВ. Яковлева, продолжительность аэрации определяется в зависимости от поступающей в аэротенки очищенной сточной воды, от дозы ила, от зольности ила и скорости окисления.

Хорошая эффективность очистки в биопрудах с посадками высшей водной растительности Но в зимний период пруды выходят из строя, они работают лишь при t > 6°С К недостаткам биопрудов относятся' низкая окислительная способность, сезонность работы, потребность в больших территориях, неуправляемость и затруднительность очистки Продолжительность пребывания сточной воды в биопрудах определяется в зависимости от ВПК поступающей и БПК выходящей воды, константы скорости потребления кислорода и учитывается БПК обусловленное внутри водоемными процессами В биоплато и биоканалах необходимо обеспечивать минимальные скорости течения, что сказывается на пропускной способности каналов.

Применение почвенных методов очистки на полях орошения и фильтрации ограничено из-за' малой пропускной способности единицы площади поля, прекращения биологических процессов из-за низких температур, санитарно-гигиенических требований - полное исключение попадания в водоносные слои Эффективность биологической очистки зависит от ряда факторов трудно поддающихся регулированию, таких как состав поступающих на очистку стоков

Перепады-аэраторы главным образом увеличивают содержание кислорода до

ПДК

Стоимость доочистки сточных вод составляет 60 % глубокой очистки 150 %, от полной биологической очистки.

Третья глава посвящена методике экспериментальных исследований самоочищающей способности малых рек Сделано обоснование проводимых экспериментов; выбор объектов исследования, полевых и лабораторных методов, точек наблюдения, определяемых гидрологических, гидрохимических параметров; проведение натурных исследований в реках в разные периоды года для детального определения качества воды.

В разделе дана физико-географическая характеристика изучаемых рек, прудов, водохранилищ и створов на них. Описан водный режим и гидрологическая изученность рек Дана характеристика пойменной и русловой растительности Оценены уровни загрязнения по интегральным биологическим показателям

Лабораторные исследования качества воды в малых реках и водоемах проводились с привлечением специализированных лабораторий осуществляющих контроль, за загрязнением водных объектов на территории Брянской области Полевые исследования водных объектов проводились на месте с использованием современных отечественных и зарубежных портативных приборов для электрохимических методов анализа.

Приведены результаты химических анализов экспериментальных работ по исследуемым участкам рек, прудов, водохранилищ, очистных сооружений в разные периоды года Анализ жспериментальных исследований показал, что учитывать изменение концентрации загрязнения по глубине и ширине потока нецелесообразно из-за небольших глубин и ширимы исследуемых малых рек Важными факто; ами

функционирования экосистем водных объектов является концентрация растворенного в воде кислорода, его изменение во времени и пространстве Растворенный кислород необходим для самоочищения водоемов, т к участвует в процессах окисления органических и других примесей разложения отмерших организмов Содержание растворенного кислорода зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, количества осадков, минерализации воды и др

Все жидкости в той или иной мере поглощают и растворяют газы Кислород отличается более высокой растворимостью, чем воздух Поэтому содержание кислорода в растворенном в жидкости воздухе примерно на 50% выше, чем в атмосферном воздухе Процесс выделения газа протекает интенсивнее, чем растворение

Обычно газ растворен в воде, но при избытке часть его может находится в свободном состоянии т е в е Всегда существует подвижное равновесие

С увеличением минерализации растворимость газа уменьшается В поверхностных водах иногда наблюдается перенасыщение этим газом до 40 -50 мг/л Это объясняется фотосинтезом и слабым перемешиванием слоев воды Если увеличить площадь зеркала разбив поток на капли то содержание растворяющегося кислорода уменьшится

В четвертой главе рассмотрено моделирование процессов самоочищения Разработан комплекс моделей математическая модель самоочищения во времени математическая модель самоочищения по длине реки модель ассимиляции кислорода микроорганизмами (при отсутствии поступления кислорода извне) модель переноса кислорода из воздуха в жидкость по длине водного потока, модель изменения концентрации кислорода в воде за счет диффузии и биохимического потребления

Дается характеристика экспериментальных кривых изменения БПК5 и растворенного кислорода по длине реки

В настоящее время самоочищение оценивают как биохимический процесс по изменению БПК воды водоема Органические загрязнения воды концентрации которых выражаются через БПК окисляются массой микроорганизмов и увеличение массы микроорганизмов должно увеличить скорость самоочищения Управляя приростом биомассы можно изменять процесс самоочищения

В условиях периодического способа культивирования на основе общих положений термодинамики механизм размножения микроорганизмов представлен в виде схемы

Согласно схеме образование микроорганизмов происходит при

взаимодействии их с субстратом М Концентрация субстрата и клеток оценивается одними единицами

Если концентрацию субстрата выражать в единицах БПК а концентрацию микроорганизмов как эквивалентную трансформированному количеству субстрата для того же момента времени в тех же единицах то в соответствии с механизмом процесса (I) и согласно закону действующих масс скорость размножения микроорганизмов можно описать уравнением

растворенные в воде газы

свободные газы

1 + М О 21

(1)

(2)

момент времени t микроорганизмов.

(3) (4)

в начальный момент размножения.

zн мн+zн ъ

Рис. 1. Зависимость концентрации субстрата М от концентрации микроорганизмов.

Принимая количество субстрата в любой момент времени равным разности между начальным значением М0 в исходной питательной среде и концентрацией микроорганизмов Z в тот же момент времени, получаем следующее выражение скорости размножения:

(5)

Из уело! — = (Ко дим соотношение между равновесной концентрацией

Л

микробных клеток и концентрацией субстрата

концентрации субстрата и микроорганизмов в

константы скорости образования и отмирания Скорость убыли субстрата равна:

с1М

<И

Разделим уравнение (3) на (2):

т_ <и

= -1

Откуда М = (Мн + ZH)-Z

Где Мн и Ък - концентрации субстрата и микроорганизмов

откуда

/ =

м и.

<у 1

(6)

Подставим выражение (6) в уравнение (5)

Рис 2 Зависимость скорости размножения микробных клеток oi их концентрации

Максимальная скорость роста достигается при Z = 0,5Z ^ и равна 0,25 /У, М

Интегрируем уравнение (7) при начальных значениях I = 0 и Z = /(„ получим аналитическое выражение S -образных кинетических кривых роста микроорганизмов

М и

о ~ I Ц. ч //.

(8)

I +

"о** I

и.м I

~ I о

или с учетом выражения

(7)

(9)

/

1 +

7

/ и.м I

о £ ' \ о

Для определения самоочищения по глине реки перейдем от временных зависимостей концентрации микроорганизмов к пространственным простои заменой переменной времени t на длину реки

±ЛМо

с11 2

со

(И)

Таким образом, расстояние «-С» достижения равновесной концентрации микроорганизмов по длине реки считая от створа полного смешения зависит от величины параметра ¡Л^М • скоростные коэффициенты //,М0 для временных

кинетических кривых по нашим расчетам в среднем получились: для зимнего периода

0,173 1/сут, для летнего периода 0,229 1/сут. Скоростные коэффициенты //,М 0

для пространственных кинетических кривых: для зимнего периода 0,00186, для летнего периода 0,00274, 0,000755 1/м Скоростные коэффициенты определяются на основании натурных наблюдений на исследуемом водном объекте.

Рис. 3. Зависимость концентрации микроорганизмов от длины реки для

различных значений

Параметры модели определяют на основе экспериментальных данных по загрязнению рек. Левую и правую части уравнения (10) разделим на

<и г <и г 00

(12)

Если представить результаты расчетов в координатах £ то Б - образные

кривые изменения концентрации по длине реки преобразуются в прямую линию, отсекающую при пересечении с осью ординат отрезок /ЛХМ а с осью абсцисс -

отрезок

Используя уравнение (11) и равенство

после преобразований можно получить:

(13)

(14)

При постоянном значении АН уравнение является линейным, поэтому представляя экспериментальные данные в виде зависимости от Z прямая на оси абсцисс будет отсекать отрезок численно равный а на оси ординат - отрезок

равный

(рис.4)

1-е

-пщи

z„ =

Рис.4. Зависимость 4* = при равновесному 2обратимом характере

размножения микроорганизмов.

Определив по графику величину отрезка т значение параметра

1-е

можно найти

В этой же главе произведена проверка построенной математической модели на экспериментальном материале, которая хорошо подтверждает применимость кинетических моделей для описания самоочищения малых рек рис 5.

г, мг/л БПК

2.4 2,2 2 1.8 -5 1.6 1 1,4

о 1,2

М 0.8 0,6 0.4 0,2 0

Рис 5. Экспериментальная проверка математической модели самоочищения р.Ирпа

• экспериментальные точки, х - теоретические точки

В разделе представлена модель ассимиляции кислорода. Концентрация кислорода в процессе очищения должна регламентироваться Наиболее объективным критерием достаточности концентрации растворенного кислорода следует считать интенсивность дыхания аэробных микроорганизмов, обеспечивающая энергетические потребности. Свободная энергия выделяется только в процессе дыхания, потому она не зависит от отмирания клеток и пропорциональна только скорости образования клеток. Скорость образования и роста микрооганизмов выражается уравнением:

Потребность культуры в кислороде «Р» выражается уравнением:

где Р - количество кислорода которое требуется в единицу времени единице

Ь, м.

объема жидкости для обеспечения растущей биомассы необходимым количеством свободной энергии, / (X количество кислорода необходимое для перевода одной единицы растворенной органики в биомассу.; М0- запас субстрата (органики) сточной

жидкости в условных единицах, f-l| Z- концентрация микроорганизмов.

- константа скорости образования биомассы,

dm

Потребление кислорода при оптимальных условиях -— Р

Уравнение ассимиляции кислорода:

^ = /a//i,(M„-Z)Z

dt

dm 1 , „ч

или —— = /а//i|(M0 -Z)

dt Z

m- количество кислорода, поглощенное единицей объема субстрата при

увеличении от ZH до Z, N =---дыхательная активность микроорганизмов.

Если условия очистки сточной жидкости const, то коэффициент / CL / - const и зависимость--от z будет линейна.

Для проверки уравнения ассимиляции проведен опыт, определено снижение кислорода после прекращения контакта с воздухом (рис.6).

Рис 6 Снижение концентрации кислорода за счет дыхания микроорганизмов

Данные по изменению дыхательной активности по мере роста и развития микробных клеток представлены в виде зависимости

Zt усл. ед.

Рис. 7. Зависимость дыхательной активности N от концентрации микроорганизмов.

Нормальное развитие микроорганизмов возможно, если такой быстро расходуемый малорастворимый компонент, как кислород, будет постоянно поступать из газовой фазы

Перенос кислорода из воздуха в жидкость

К,- полный коэффициент массопередачи, в - поверхность раздела фаз; /}- удельная поверхность межфазного контакта, С - концентрация кислорода в жидкости, находящейся в равновесии с воздухом, концентрация кислорода в сточной

жидкости, А - абсорбционный коэффициент или коэффициент распределения

Если сточная жидкость стерильна относительно микробов, скорость установления равновесия определяется только процессом массопередачи'

с1с

к{С' -С)

или после интегрирования

С=С "(С -Со) е

-к!

(16)

(п

С -С

с -с

где С0 - концентрация растворенного кислорода до момента изменения его концентрации в газовой фазе, С - равновесная концентрация растворенного кислорода после изменения состава газовой фазы.

Рис. 8. Изменение концентрации растворенного кислорода по длине канала в полулогарифмических координатах.

Концентрация кислорода измерялась в распределительных лотках на полях фильтрации очистных сооружений.

Для построения модели изменения концентрации кислорода в воде за счет диффузии и биохимического потребления суммарную скорость изменения концентрации его в сточной жидкости выразим так:

(17)

Здесь совмещены уравнение ассимиляции характеризующее дыхание клеток и уравнение диффузии, характеризующее сорбцию кислорода. Поскольку параметры кинетики роста микроорганизмов определяются экспериментально с ошибкой не менее 10%, после интегрирования можно исключить из уравнения члены, вносящие меньшую точность в расчеты.

Для практических целей рекомендуется использовать уравнение:

Из уравнения следует, что если С И К постоянны, то концентрация растворенного кислорода достигает минимального значения при

Фиксируя С и К можно выбрать такую величину коэффициента массопередачи, при которой концентрация растворенного кислорода, изменяясь в процессе очистки, не становилась бы ниже любого заданного уровня.

Требуемое значение коэффициента массопередачи К^ при значениях Ъ=Мо/2, Т.е. при максимальном потреблении кислорода биомасой определяется по формуле:

и- _ 1

При Ъ> и 7,< концентрация растворенного кислорода будет выше, чем 2 > 2 Стадам, НО НИЖе С .

Из уравнения (18) следует, что при повышении «К» концентрация растворенного кислорода «С» все меньше зависит от интенсивности потребления его растущей популяцией клеток При определенных значениях можно получить

постоянство растворенного кислорода С ростом «К» концентрация растворенного кислорода растет, приближаясь к С , С —> С . Увеличение скорости потока жидкости в каналах и руслах рек по нашим наблюдениям сразу же сопровождается ростом концентрации растворенного кислорода и наоборот.

Для определения диапазона регулирования концентрации растворенного кислорода на уровне нужно знать в каких пределах допустимо изменять

коэффициент массопередачи

¡а / и ,(м

V - ______

1 2 I

К 1Ш\ - - М ^ --

4 0Г*_Г

задач

О

'-о" О

с

зада//

Решение уравнения ассимиляции и анализ процессов массопрердачи, дает возможность регулировать условия насыщения кислородом размножающихся клеток микроорганизмов, избежать избыточного и недостаточно аэрирования водного потока

В этой же главе представлена модель изменения уровней воды в малых реках построенная на основании натурных наблюдений проводимых на водотоках Брянской и Рязанской областей Представлена экспериментальная проверка математической модели изменения уровней воды на примере р.Волосовка

Рассмотрено участие и взаимодействие в процессе биогенных элементов, турбулентного перемешивания, глубины и ширины потока, влияние ГТС на кислородный режим, зарастание водотоков

Пятая глава посвящена практическим расчетам и рекомендациям по регулированию самоочищающей способности водоемов

В разделе дана математическая модель размножения микроорганизмов в

аэротенке Баланс аэротенка по массе микпоопганизмов'

=

Л

Скорость изменения массы микробов определяется скоростью размножения клеток (первое слагаемое правой части уравнения) и скоростью и\ выноса из аэротенка с жидкостью (второй член правой части уравнения) После интегрирования

1)

(I

/

)

//.м

I) )1

Определив параметры кинетики размножения и 2юпри

периодическом способе очистки можно вычислить концентрацию микроорганизмов, величину снятой и остаточной БПК в любой момент времени работы аэротенка, располагая значениями коэффициента скорости разбавления D.

Рис. 9. Теоретические кривые изменения концентрации микроорганизмов при непрерывном поступлении сточных вод при разных значениях коэффициента Э.

Какой бы ни была величина в начальный момент времени, она должна, постепенно изменяясь достигнуть постоянного значения, которое зависит только от

величин параметров Для стационарного состояния приняв

Рис. 10. Зависимость стационарной концентрации микроорганизмов Z(;l коэффициента О при постоянных Zм и /л (М 0 .

Рис. 11. Теоретическая зависимость

при различных

значениях коэффициента D.

Задавшись отношением Z/Z т длительность переходного периода оценивается, используя уравнение

Уравнение позволяет определять длительность процесса окисления при разной глубине очистки 7 , т.е при разном количестве загрязнений, которые требуются удалить из воды.

Скорость окисления зависит от состава сточной жидкости, температуры, рН, наличия биогенных элементов, уровня нагрузки и др. Теоретически учесть всю сумму действующих факторов затруднительно, поэтому самым надежным методом является экспериментальное определение параметров процесса очистки для конкретных сточных вод на конкретных очистных сооружениях.

На существующих аэротенках, как следует из приведенных математических зависимостей одну и ту же глубину очистки можно получить увеличивая коэффициенты разбавления и одновременно увеличивая продолжительность пребывания сточной жидкости в аэротенке. Задаваясь по условиям экономии электроэнергии продолжительностью аэрации, достичь большей глубины очистки можно уменьшая коэффициент разбавления D и избыточные сточные воды направлять в пруд-накопитель.

В этой же главе приведены примеры расчета биологических прудов и водохранилищ, полей фильтрации, инфилырационных биоплато, биоканалов.

Для очистки сточных вод в пруду продолжительность пребывания воды в пруду предлагается определять по формуле:

где

- количество микроорганизмов в единицу БПК в конце периода

I*-

времени I о - то же в воде, поступающей в 1-ую ступень

Зная необходимую продолжительность очистки рассчитывают общий требуемый объем ступени каскада принимая во внимание коэффициент объемного использования пруда

где существующий расход воды

Возникающие во время эксплуатации пруда несоответствия между условиями окисления и площадью зеркала пруда целесообразно регулировать величиной коэффициента скорости разбавления D или расходом поступающей в пруд воды Избыточный расход воды направляется в пруд накопитель с последующим опорожнением его во время половодий и паводков и для орошения сельскохозяйственных культур В последней секции пруда рекомендуется высаживать выещую водную растительность

Если биологический пруд работает периодически то продолжительность пребывания воды в пруду определяется по формуле

где количество микроорганизмов в единицах ВПК в конце периода

К

времени необходимого для снижения уровня загрязнения в данной ступени пруда

до требуемой величины

то же в сточной жидкости поступающей в

рассчитываемую ступень пруда

При расчете полей фильтрации поскольку очистка жидкости осуществляется почвой по пути следования фильтрационного потока необходимо знать длину пути фильтрации от поверхности поля до дренажа на котором сточные воды очистятся на

величину Zk — Z() Расчет произведен по формуле

где / значение концентрации микрооргашнмов в единицах Ы1К в конце пути фильтрации

Продолжительность контакта сго'п 1й ан 1косгн с грушом омрс кляегся но формуле

К - коэффициент фильтрации фунта м/сут, I - градинт напора потока фунтовых вод, С - длина пути фильтрации в м, П -пористость фунта

Площадь поля фильтрации определяется по формуле (м2)

При расчете инфильтрационных биоплато, поскольку они являются проточными сооружениями минимально необходимое время для очистки сточной жидкости высшей водной растительностью, микроорганизмами воды пруда и почвы предлагается определять по формуле'

где

;_И., Z - количество микроорганизмов в единицах БПК в дренажных

2ст

водах, Z0 - то же в поступающей в пруд сточной жидкости

По необходимой продолжительности очистка можно рассчитать

требуемый объем слоя воды в биоплато и приняв приемлемую для растений глубину воды площадь зеркала воды

При расчете биоканалов необходимо знать их длину, которую предлагается определять по формуле для проточных сооружений

где количество микроорганизмов в единицах БПК в конце

биоканала, то же в поступающей в канал сточной жидкости

Очистные сооружения обычно строят вблизи малых рек, на поймах которых, как показали наши полевые обследования, нередко можно встретить сеть осушительных каналов (р р Бабинец, Волосовка, Ирпа, Олешня) Поймы этих рек часто не используются в сельскохозяйственном отношении, густо заросли мелколесьем и кустарником Осушительные каналы перестали играть свою роль и их удобно использовать сейчас как биоканалы для очистки сточных вод

Длина каналов в этом случае известна и расчетом требуется установить возможное снижение ВПК при прохождении по сети каналов сточной жидкости

где длина сети каналов, используемых для прогонки сточной

жидкости

В разделе представлены примеры расчета водоочищающих сооружений таких как инфильтрационное биоплато в п Скуратове Выгоничского района Брянской области, расчет полей фильтрации в г Дятьково Брянской области, расчет мелиоративного канала в п Кокино Выгоничского района Брянской области Данные мероприятия внедрены в производство

Проведен расчет экономическая эффективность совершенствовании биологической очистки на очистных сооружениях п Климово Брянской области Для оценки эффективности по доведению качества сточных вод до требуемой кондиции за счет разбавления и самоочищающей способности р Ирпа проведен анализ удельных затрат на очистку, которые зависят от степени очистки В расчете были учтены гидрологические особенности реки При очистке сточных вод до БПК5 20 MI /Л И доведения качества вод до ПДК исключая доочистку и глубокую доочистку сточных вод, за счет использования разбавляющей способности реки Ирпа (приемника сточных вод очистных сооружений) и самоочищения дает экономию средств при максимальной загруженности очистных сооружений 12 000 м'/сут - 24,836 млн рублей в год При очистке сточных вод до БПК5 = 40 мг/л экономия средств составит 30,746 млн рублей в юд

В случае возможной аварийной ситуации, перегруженности, ремонтных работах очистных сооружений п Климово, возможно использование имеющегося пруда за очистными сооружениями в качестве пруда-накопителя Объем пруда составляет около 0,075 млн MJ В этом случае избытки неочищенных сточных вод с концентрацией БПК5 равной 300 мг/л сбрасываются в пруд-накопитель Предполагается сбрасывать весь объем накопленных сточных вод в реку Ирпа, только в первую фазу весеннего половодья используя лишь 40% (по Я Ф Плешкову) всего объема половодья 97% обеспеченности Длительность фазы подъема весеннего половодья определяется на основе построенной нами модели изменения уровней воды в малых реках (гл 4) Концентрация ЬПК5 с учетом разбавления С=3,36 мг/л Полное самоочищение произойдет на 423 м после сброса сточных вод, БПК5 =2 MI/л, чго соответствует ПДК Экономия средств на очистку составит 202500 рублей

При возможном увеличении объема пруда в 2 раза и объеме сточных вод до 0,15 млнм1 с БПК5=300 мг/л, концентрация сточных вод после разбавления составит 4,7 мг/л, полное самоочищение в реке Ирпа произойдет на 540 м Экономия средств на очистку составит 405000 рубле Рекомендуется вблизи очистных сооружений подыскать на гидрографической сети cтвop плотины для создания пруда емкостью 100 тыс м

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ I Механим перехода opгенических кпряшений субстраы в биомассу, по'оженныи в

основу построения математических моделей, принят в виде схемы Z + М —»7^/—»Z+М', отражающей взаимодействие органических загрязнений М с микроорганизмами Z, предполагающей, что Z-это упорядоченное М и наоборот М - это разупорядоченное Z Схема отражает факт отмирания клеток (М;) Принято, что погибшие клетки М' снова используются в качестве субстрата (М=М') и процесс является обратимым Z+M<->2Z

2 В схемах, отражающих механизм процесса, удобно оценивать количество субстрата и клеток одними единицами измерения, а именно в единицах БПК Выражать концентрацию микроорганизмов в единицах БПК как эквивалентную трансформированному количеству субстрата предложено впервые Проверка моделей на экспериментальном материале показала оправданность этого предложения

3 Получена система дифференциальных уравнений, отражающая уменьшение скорости размножения микроорганизмов по длине реки и во времени и возрастание скорости 1ибсли микроорганизмов, следствием чего является подтвержденный экспериментами экстремальный характер зависимости общей скорости изменения концентрации микроорганизмов по длине реки и во времени, а также S образный характер кинетической кривой накопления концентрации микроорганизмов во времени и по длине реки В отличии от широко распространенных в расчетах моделей описывается изменение концентрации микроорганизмов, а не органических загрязнений и, кроме гого, модель описывает изменения по длине потока при замене переменной времени на длину Модель отражает процесс самоочищения по длине реки

4 Построена и проверена экспериментально модель ассимиляции кислорода микроорганизмами сточной жидкости Модель позволила определить дыхательную активность микроорганизмов опытным путем, используя электрохимические способы определения растворенного кислорода Такие определения выполнены впервые Уравнение ассимиляции кислорода микроорганизмами проверено на сточной жидкости распределительного лотка очистных сооружений г Дятьково, результаты проверки хорошие, что позволяет использовать метод для определения экспериментальным путем на основе модели дыхательную активность микроорганизмов

5 Впервые получена и проверена экспериментально модель изменения концентрации кислорода в воде за счет диффузии по длине водного потока При построение поверочных графиков зависимости растворенного кислорода от длины потока воды в канале впервые применен метод корректировки длины потока на его скорость Модель позволяет определять коэффициент массопередачи кислорода

6 Построена модель изменения концентрации растворенного кислорода в воде за счет диффузии и биохимическою потребления при совместном протекании этих процессов На основе модели для практических целей рекомендовано использовать уравнение зависимости концентрации кислорода от концентрации микроор[анизмов при поступлении кис юрода из воздуха в жидкость Даны рекомендации но определению констант уравнения что позволяет выбрать оптимальные п\ти регулирования растворенного кислорода При постоянном составе органических соединений в стоках и определенном составе микроорынизмов регулировать можно равновесную концентрацию растворенного кислорода и коэффициент массонерсаачи Впервые про uiaiaeic» per\jinponaiь коэффициент массонередачи ну тем изменения скорости течения сточной жидкости в сбросном канале после очистных сооружений

7 Получена новая математическая модель размножение микроорганизмов к

аэротенках непрерывного и периодического действия На основе модели получена формула, позволяющая определять длительность процесса окисления при разной глубине очистки, коэффициенты разбавления при разной продолжительности очистки и количество избыточного поступления стоков от насосной станции, которое следует направить в пруд-накопитель

8 Экспериментально установлено постоянство скоростного коэффициента ^Мфдля каждого сезона года при разных значениях начальной концентрации микроорганизмов, постоянен так же коэффициент по длине реки, что существенно облегчает расчеты в практических задачах Используемый в существующих методах расчета аналогичный коэффициент неконсервативности меняется и во времени и по длине потока В диссертации даны рекомендации как определить раздельно коэффициент

скорости образования микроорганизмов, что ранее не

делалось

9 Обнаружены новые научные факты распределения растворенного кислорода в каналах на перепадах и водосбросных трактах через плотины прудов

10 Построена и проверена экспериментально новая модель изменения уровней воды во время половодья на малых реках, позволяющая определять время подъема и спада уровней и рассчитать время опорожнения прудов-накопителей

11 На основе полученных моделей разработаны новые методы расчетов аэротенков биологических прудов и биоводохранилищ полей фильтрации инфильтрационных биоплато, биоканалов

12 Даны рекомендации и примеры использования кинетических моделей как инструмента анализа функционирования существующих очистных сооружений с целью их реконструкции,

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1 Чехонадских В С , Варывдин А В , Ивченко Л В Экологические вопросы рекультивации карьеров в поймах малых рек /В сборнике Достижения науки и передовой опыт в производство и учебно-воспитательный процесс Материалы межвузовской научно-практической конференции - Брянская ГСХА,1995 - С 56-58

2 Ивченко Л В Распределение загрязняющих веществ в малой реке / В сборнике Проблемы природообустройства и экологической безопасности Материалы XI межвузовской научно-практической конференции - Брянская ГСХА, 1998-С 31-35

3 Ивченко Л В К построению модели изменения уровней воды/В сборнике Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения Часть вторая Материалы Международной научно-практической конференции -Брянск, 1999 -С 659-661

4 Василенков В Ф, Ивченко Л В Млемагическая модель самоочищения / В сборнике Проблемы природообустройства и экологической безопасности Материалы XVI межвузовской научно-практическои конференции Брянская ГСХА 2003-С 5-11

5 Ивченко Л В Разбавление сточных вод / В сборнике Проблемы природообустройства и экологической безопасности Материалы XVI

межвузовской научно-практической конференции - Брянск, 2003 - С 27-30

6 Ивченко Л В Экспериментальные исследования насыщения сточных вод кислородом в каналах / В сборнике научные работы молодых ученых -Аграриев центрального федерального округа - Брянск, 2003 -С 126-127

7 Ивченко Л В Анализ экспериментальных исследований аэрирования воды /В сборнике научных работ молодых ученых - Аграриев центрального федерального округа - Брянск, 2003 - С 128-129

8 Василенков В Ф, Ивченко Л В Рекомендации по совершенствованию биологической очистки на очистных сооружениях пКлимово/ В сборнике Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения Сборник научных работ - Брянск, 2004 - С 88-95

9 Василенков В Ф Ивченко Л В Модели ассимиляции кислорода и изменения его в воде за счет диффузии и биохимического потребления / В сборнике Проблемы экологической безопасности и природопользования Материалы Международной научно-практической конференции - М Норма, 2004 - Вып 5 -С 162-164

10 Василенков В Ф, Ивченко Л В Методы расчета биологических прудов и инфильтрационных биоплато / В сборнике Проблемы экологической безопасности и природопользования Материалы Международной научно-практической конференции -М Норма, 2004 -Вып 5 С 165-166

11 Василенков В Ф , Ивченко Л В «Исследование самоочищающей способности приоритетных по антропогенным нагрузкам рек бассейна реки Днепр в Брянской области» зарегистрировано ВНТИЦ № ГР 01 20 0304100, инв № 02 20 03 03154 - Брянск, 2002 - 61 с

12 Василенков В Ф Ивченко Л В «Исследование самоочищающей способности приоритетных по антропогенным нагрузкам рек бассейна реки Днепр в Брянской области» Часть 2 зарегистрировано ВНТИЦ № ГР 01 20 0304100, инв №02 20 04 01484 - Брянск, 2003 - 82 с

13 Ивченко Л В, Косьянчук АН Определение качества воды водоемов -Брянская ГСХА, 2004 - 34 с

Подписано к печати 17.02.05 г. Формат 60x84/16. Бумага печатная. Усл. п.л. 1. Тираж 100 экз.

Изд. №758 - Издательство Брянская государственная сельскохозяйственная

академия.

243365 Брянская обл., Выгоничский район, с. Кокино, Брянская ГСХА.

.23

1098

Введение.

1. Современное состояние изученности процесса самоочищения.

1.1. Основные понятия и определения.

1.2. Важнейшие факторы, обуславливающие процессы самоочищения.

1.2.1. Роль растворенного кислорода в процессе самоочищения.

1.2.2. Влияние массы микроорганизмов на интенсивность самоочищения.

1.3. Методы расчета самоочищения водоемов.

2. Мероприятия по очистке сточных вод и регулированию самоочищающей способности поверхностных водных объектов.

2.1. Анализ существующих мероприятий.

2.2. Анализ современного состояния очистки.

2.3. Методы расчета сооружений.

2.4. Определение и постановка целей исследования.

3. Методика экспериментальных исследований самоочищающей способности.

3.1. Обоснование экспериментов.

3.2. Физико-географическая характеристика района и местоположение изучаемых рек, водохранилищ и створов на них.

3.2.1. Общие сведения.68,

3.2.2. Климатические условия.

3.2.3. Краткая гидрографическая характеристика исследуемых рек и их бассейнов.

3.2.4. Водный режим. Гидрологическая изученность.

3.3. Выбор объектов исследования.

3.4. Характеристика растительности.

3.5. Оценка уровня загрязнения по интегральным биологическим показателям.

3.6. Методика лабораторных исследований.

3.7. Методика полевых измерений.

3.8. Результаты экспериментальных работ.

3.9. Анализ экспериментальных исследований.

3.9.1. Анализ экспериментальных исследований по кислороду.

3.9.2. Образование в воде областей (разрывов) заполненных воздухом и парами воды.

3.9.3. Растворимость газов.

3.10. Участвующие и взаимодействующие в процессе компоненты.

3.10.1. Влияние ГТС на кислородный режим.

3.10.2. Воздействие биогенных элементов.

3.10.3. Влияние турбулентного перемешивания.

3.10.4. Изменение концентрации по глубине и ширине потока.

3.10.5. Зарастание водотока.

4. Моделирование процессов самоочищения.

4.1. Характеристика кривых изменения БПК5 подлине реки.

4.2. Характеристика изменения растворенного кислорода подлине реки

4.3. Математическая модель самоочищения.

4.3.1. Определение параметров модели.

4.3.2. Экспериментальная проверка математической модели самоочищения малых рек.

4.4. Модель ассимиляции кислорода.

4.4.1. Обеспечение кислородом аэробных микроорганизмов.

4.4.2. Переход кислорода из воздуха в жидкость.

4.5. Модель изменения концентрации кислорода в воде за счет диффузии и биохимического потребления.

4.6. Регулирование растворения кислорода.

4.6.1. Сравнение коэффициентов неконсервативности сточных вод и скоростных коэффициентов размножения микроорганизмов.

4.7. Модель изменения уровня воды в малых реках.

4.7.1. Характеристика кривых изменения уровня воды в реке.

4.7.2. Модель изменения уровня воды в малой реке.

5. Практические расчеты и рекомендации по регулированию самоочищающей способности водоемов.

5.1. Математическая модель размножения микроорганизмов в аэротенке. Расчет аэротенка.

5.2. Расчет биологических прудов и биоводохранилищ.

5.3. Расчет полей фильтрации.

5.4. Расчет инфильтрационных биоплато.

5.5. Расчет биоканалов.

5.6. Пример расчета водоочищающих гидротехнических сооружений.

5.6.1. Расчет инфильтрационных биоплато в п.Скуратово Выгоничского района Брянской области.

5.6.2. Расчет полей фильтрации г.Дятьково.

5.6.3. Расчет мелиоративного канала в п.Кокино.

5.7. Экономическая эффективность совершенствования биологической очистки на очистных сооружениях п.Климово.

Выводы.

1 Современное состояние изученности процесса самоочищения.14

1.1. Основные понятия и определения.14

1.2. Важнейшие факторы, обуславливающие процессы самоочищения.17

1.2.1. Роль растворенного кислорода в процессе самоочищения.17

1.2.2. Влияние массы микроорганизмов на интенсивность самоочищения.20

1.3 Методы расчета самоочищения водоемов.27

Введение

Актуальность работы. В настоящее время вопросы охраны водных ресурсов и их рациональное использование приобретает исключительное значение в связи с усилением техногенного пресса на окружающую природную среду. Природные ресурсы используются расточительно и неэффективно около половины населения России вынуждены использовать воду не соответствующую гигиеническим требованиям. Из р.Десна для питьевых целей берет воду г.Киев и г.Брянск и несколько мелких городов эта же река является приемником сточных вод на всем протяжении. Для предотвращения загрязнения речных вод необходимо строительство очистных сооружений требующих значительных затрат. Важной проблемой является разработка научно обоснованных рекомендаций по оценке влияния сточных вод на качество воды рек, кроме учета разбавления сточных вод на различных расстояниях от выпуска необходимо учитывать влияние на формирование качества воды химических, физико-химических и биохимических процессов взаимодействия веществ.

Настоящие исследования посвящены этим вопросам. Работа выполнялась в соответствии с целевой государственной территориальной программой восстановления и охраны водных объектов по Брянской области. Она так же соответствует федеральной целевой комплексной научно-технической программе «Экологическая безопасность России» раздел 7 - «Приоритетные для России прикладные проблемы глобальной экологической безопасности» и раздела 10 - «Рациональное использование природных ресурсов».

Конечная цель исследования - разработка мероприятий по выполнению Россией международных обязательств, отраженных в «Конвенции о защите и использовании трансграничных водотоков и международных озер» В рамках данной проблемы выполнены исследования по договору с Главным управлением природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Брянской области «Установление самоочищающей способности приоритетных по антропогенным нагрузкам малых рек бассейна р.Днепр в Брянской области» (2002-2004 г.г.) тема исследований соответствует координационно-тематическому плану Брянской государственной сельскохозяйственной академии (1998-2004г.г.).

Цель работы - совершенствование методов расчета, обеспечивающих эффективное функционирование очистных сооружений, экономию ресурсов, повышение качества реконструкции. Обосновывающих технологические схемы утилизации сточных вод, исключающих загрязнение окружающей среды, на основе создания кинетических моделей и изучения кинетики процесса размножения микроорганизмов в сточных водах во времени и по длине, на малых реках и в очистных сооружениях.

Задачи исследования:

1) Раскрыть механизм перехода органических загрязнений содержащихся в сточных водах в биомассу.

2) Определить возможность описания процесса математическими выражениями, характеризующими изменение концентрации микроорганизмов выражаемой через БПК.

3) Построить модель обратимого перехода субстрата в биомассу во времени и по длине потока, выполнить ее анализ, дать методы определения параметров, привести графики экспериментальной проверки модели.

4) Построить и проверить экспериментально модель ассимиляции кислорода микроорганизмами сточной жидкости.

5) Построить и проверить экспериментально модель изменения концентрации кислорода в воде за счет диффузии по длине водного потока.

6) Построить модель изменения концентрации растворенного кислорода за счет диффузии и биохимического потребления при совместном протекании этих процессов и дать рекомендации по регулированию растворенного кислорода.

7) Построить модель размножения микроорганизмов в аэротенках непрерывного и периодического действия.

8) Проверить. постоянство ответственного за продолжительность очистки скоростного коэффициента во времени и в пространстве, сравнить его с коэффициентом неконсервативности. Выяснить возможность раздельной оценки коэффициента скорости размножения //,и гибели /лг микроорганизмов.

9) Исследовать экспериментально изменение содержания растворенного кислорода в воде на каналах, при переходах через перепады, на водосбросных трактах через плотины прудов.

10) Построить модель изменения уровней воды во время половодья на малых реках.

11) Разработать методику расчетов аэротенков, биопрудов и биоводохранилищ, полей фильтрации, инфильтрационных биоплато, биоканалов, прудов накопителей, усовершенствовать технологию очистки сточных вод с учетом самоочищающей способности малых рек.

12) Разработать рекомендации и показать на примерах возможность использования кинетических моделей, полученных в ходе исследований, как инструмента анализа функционирования очистных сооружений с целью их реконструкции.

Методика исследований. Методической базой работы является метод математического моделирования нашедший широкое применение в химической физике в рамках этого подхода строятся и анализируются соответствующие кинетические модели, которые представляют собой систему линейных дифференциальных уравнений, исследования их проводится современными математическими методиками. Широко исследуются достижения основоположников науки об очистке сточных вод и самоочищающей способности рек адекватность расчетных результатов реальности проводится сравнением с экспериментальными данными полученными в ходе собственных полевых исследований и лабораторных анализов и результатами наблюдений других исследователей.

Химико-биологические анализы, отобранных в полевых условиях проб воды, проводились в Клинцовском отделе бассейновой гидрохимической лаборатории ФГВУ "Центррегионводхоз", аттестованной в Системе аккредитаций аналитических лабораторий (центров) аттестат № POCCRU 0001.512471, и в лаборатории Брянского филиала Федерального Государственного учреждения «Специализированная инспекция аналитического контроля по Центральному региону», лаборатории которой аккредитованы на техническую компетентность и зарегистрированы в Государственном реестре под № РОСС RU.0001.511747.

Определение растворенного кислорода, БПК, общей минерализации, pH, проводилось на месте в полевых условиях. Общая минерализация определялась карманным кондуктометром Dist 3 фирмы «HANNA Instruments International», pH (водородный показатель) рН-метром фирмы «HANNA Instruments International». При определении растворенного кислорода и биохимического потребления кислорода (БПК) использовался прибор АНИОН - 7040 (кислородомер), изготовленный научно-производственной фирмой «Инфраспок-Аналит» г.Новосибирск. Научная новизна:

- построена модель, описывающая взаимодействие двух обобщенных кинетических единиц - субстрата и микроорганизмов при обратимом переходе концентрации субстрата в концентрацию микроорганизмов;

- установлен экспериментальный факт постоянства максимальной логарифмической скорости размножения Ц1М0 при значительном изменении общих запасов субстрата;

- построена модель ассимиляции кислорода по длине водного потока;

- построена модель концентрации кислорода в воде за счет диффузии и биохимического потребления;

- даны рекомендации по регулированию растворенного кислорода;

- построена модель размножения микроорганизмов в аэротенках, непрерывного и периодического действия;

- разработана методика расчета изменения концентрации микроорганизмов в пространстве;

- обнаружены новые научные факты распределения кислорода в каналах и водосбросных трактах через плотины прудов.

Практическая значимость работы и достоверность результатов. Полученные кинетические модели могут найти применение в различных задачах очистки сточных вод и охраны водных объектов: оценка возможного загрязнения рек; определение длины пути самоочищения в малых реках; планирование состава сооружений очистки; проектирование расположения водозаборов на реках; как инструмент анализа функционирования существующих очистных сооружений с целью их реконструкции.

В диссертации разработаны методы расчета и даны примеры анализа конкретных очистных сооружений Брянской области: расчеты аэротенков; биопрудов и биоводохранилищ, полей фильтрации, инфильтьрационных биоплато, биоканалов; прогноз изменения концентрации микроорганизмов по длине водотока; дана методика использования кинетической модели для выявления и прогнозирования негативных изменений водной среды на существующих объектах очистки сточных вод; даны предложения об учете самоочищающей способности рек при решении вопроса о необходимости строительства сооружений доочистки.

Использование практических рекомендаций дает экономический эффект в результате экономии материальных ресурсов при строительстве очистных сооружений, и природоохранного (водоохранного) эффекта.

Работы по анализу проб воды водных объектов осуществляли гидрохимические лаборатории аттестованные в системе аккредитаций аналитических лабораторий (центров). Все используемые в полевых исследованиях приборы имеют сертификат Государственного стандарта Росси и занесены в Государственный Реестр, средств измерений. Результаты расчетов апробированы на экспериментальных материалах других исследователей.

Основные положения защищаемые в работе: Комплекс кинетических моделей размножения микроорганизмов; Методы расчета очистных сооружений и самоочищающей способности водных потоков;

Методы совершенствования параметров функционирования системы очистки.

Реализация работы. Исследования выполнены непосредственно по заданиям производственных организаций с учетом их пожеланий. Отчеты о работе, рекомендации и указания переданы организациям и в установленном порядке внедряются в строительство и использованы в системе очистки. Рекомендации по совершенствованию биологической очистки внедрены на очистных сооружениях ООО Агрофирма "Крахмал-Патока" п.Климово Брянской области, использование сети мелиоративных каналов за очистными сооружениями п.Кокино Выгоничского района Брянской области внедрено ФГУ «Управление «Мелиоводхоз»» в целях совершенствования биологической очистки на очистных сооружениях. Сведения и рекомендации, приведенные в отчетах по исследованию самоочищающей способности приоритетных по антропогенным нагрузкам рек бассейна реки Днепр в Брянской области, используются в работе Главного управления природных ресурсов. Результаты работы используются в учебном процессе по специальности комплексное использование и охрана водных ресурсов, инженерные системы сельскохозяйственного водоснабжения и водоотведения: в лекционных курсах при изложении теоретических вопросов в курсовых и дипломных проектах при определении рациональных параметров системы очистки.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на ежегодных конференциях профессорского преподавательского состава

Брянской сельскохозяйственной академии с 1994 по 2004 г.г. На совещании «По выполнению Украинско-Российского межправительственного Соглашения о совместном использовании и охране трансграничных водных объектов» проходившем 28-30 августа 2002 г. в городе Брянске. На научно технических советах Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Брянской области в 2000-2004 г.

Результаты расчетов апробированы на материалах наблюдений других исследователей, собственных исследований на реках Снов, Волосовка, Бабинец, Московка, Олешня, Надва, Ланеток, Ирпа в разные периоды года. Исследования выполнены на кафедре экологии и мелиорации земель Брянской государственной сельскохозяйственной академии под руководством зав. каф. д.т.н. проф. Василенкова Валерия Федоровича при личном участии автора с 1995 г. по 2004г. в соответствии с заданием Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Брянской области (№ государственной регистрации 01.20.0304100 инвентарный номер 02.2003. 03154 2002 г; № государственной регистрации. 01.20.0304100 инвентарный номер 02.2004. 0401484).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в следующих работах:

1. Чехонадских B.C., Варывдин A.B., Ивченко JI.B. Экологические вопросы рекультивации карьеров в поймах малых рек. /В сборнике: Достижения науки и передовой опыт в производство и учебно-воспитательный процесс. Материалы межвузовской научно-практической конференции. -Брянская ГСХА,1995. - С. 56-58

2. Ивченко JI.B. Распределение загрязняющих веществ в малой реке. / В сборнике: Проблемы природообустройства и экологической безопасности. Материалы XI межвузовской научно-практической конференции Брянская ГСХА, 1998.-С.31-35

3. Ивченко JI.B. К построению модели изменения уровней воды./В сборнике: Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения. Часть вторая. Материалы Международной научно-практической конференции. - Брянск, 1999. — С. 659-661

4. Василенков В.Ф., Ивченко Л.В. Математическая модель самоочищения. / В сборнике: Проблемы природообустройства и экологической безопасности. Материалы XVI межвузовской научно-практической конференции - Брянская ГСХА, 2003 - С.5-11

5. Ивченко Л.В. Разбавление сточных вод. / В сборнике: Проблемы природообустройства и экологической безопасности. Материалы XVI межвузовской научно-практической конференции. - Брянск, 2003. - С.27-30

6. Ивченко Л.В. Экспериментальные исследования насыщения сточных вод кислородом в каналах. / В сборнике научные работы молодых ученых -Аграриев центрального федерального округа. - Брянск, 2003. - С. 126-127

7. Ивченко Л.В. Анализ экспериментальных исследований аэрирования воды. /В сборнике научных работ молодых ученых - Аграриев центрального федерального округа. - Брянск, 2003.- С. 128-129

8. Василенков В.Ф., Ивченко Л.В. Рекомендации по совершенствованию биологической очистки на очистных сооружениях п.Климово./ В сборнике: Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. Сборник научных работ. - Брянск, 2004. - С.88-95

9. Василенков В.Ф. Ивченко Л.В. Модели ассимиляции кислорода и изменения его в воде за счет диффузии и биохимического потребления. / В сборнике: Проблемы экологической безопасности и природопользования. Материалы Международной научно-практической конференции. - М.: Норма, 2004. - Вып. 5. - С. 162-164

Ю.Василенков В.Ф., Ивченко Л.В. Методы расчета биологических прудов и инфильтрационных биоплато. / В сборнике: Проблемы экологической безопасности и природопользования. Материалы Международной научно-практической конференции. - М.: Норма, 2004. - Вып. 5. С. 165166

11.Василенков В.Ф., Ивченко Л.В. «Исследование самоочищающей способности приоритетных по антропогенным нагрузкам рек бассейна реки Днепр в Брянской области» зарегистрировано ВНТИЦ № ГР 01.20.0304100, инв. № 02.20 03 03154. - Брянск, 2002. - 61 с.

12.Василенков В.Ф., Ивченко Л.В. «Исследование самоочищающей способности приоритетных по антропогенным нагрузкам рек бассейна реки Днепр в Брянской области». Часть 2. зарегистрировано ВНТИЦ № ГР 01.20.0304100, инв. № 02.20 04 01484. - Брянск, 2003. - 82 с.

13. Ивченко Л.В., Косьянчук А.Н. Определение качества воды водоемов. -Брянская ГСХА, 2004. - 34 с.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографии, 5 приложений. Объем работы 197 страниц текста, иллюстрировано 17 рисунками, 42 таблицами.

Выводы

1. Механизм перехода органических загрязнений субстрата в биомассу, положенный в основу построения математических моделей, принят в виде схемы: Z + M —>Z+Z—>Z+M;, отражающей взаимодействие органических загрязнений M с микроорганизмами Z, предполагающей, что Z-это упорядоченное M и наоборот M - это разупорядоченное Z. Схема отражает факт отмирания клеток (М;). Принято, что погибшие клетки М; снова используются в качестве субстрата (М=М;) и процесс является обратимым: Z+M<-»2Z.

2. В схемах, отражающих механизм процесса, удобно оценивать количество субстрата и клеток одними единицами измерения, а именно в единицах БПК. Выражать концентрацию микроорганизмов в единицах БПК как эквивалентную трансформированному количеству субстрата предложено впервые. Проверка моделей на экспериментальном материале показала оправданность этого предложения.

3. Получена система дифференциальных уравнений, отражающая уменьшение скорости размножения микроорганизмов по длине реки и во времени и возрастание скорости гибели микроорганизмов, следствием чего является подтвержденный экспериментами экстремальный характер зависимости общей скорости изменения концентрации микроорганизмов по длине реки и во времени, а также S -образный характер кинетической кривой накопления концентрации микроорганизмов во времени и по длине реки. В отличии от широко распространенных в расчетах моделей описывается изменение концентрации микроорганизмов, а не органических загрязнений и, кроме того, модель описывает изменения по длине потока при замене переменной времени на длину. Модель отражает процесс самоочищения по длине реки.

4. Построена и проверена экспериментально модель ассимиляции кислорода микроорганизмами сточной жидкости. Модель позволила определить дыхательную активность микроорганизмов опытным путем, используя электрохимические способы определения растворенного кислорода. Такие определения выполнены впервые. Уравнение ассимиляции кислорода микроорганизмами проверено на сточной жидкости распределительного лотка очистных сооружений г.Дятьково, результаты проверки хорошие, что позволяет использовать метод для определения экспериментальным путем на основе модели дыхательную активность микроорганизмов.

5. Впервые получена и проверена экспериментально модель изменения концентрации кислорода в воде за счет диффузии по длине водного потока. При построение поверочных графиков зависимости растворенного кислорода от длины потока воды в канале впервые применен метод корректировки длины потока на его скорость. Модель позволяет определять коэффициент массопередачи кислорода.

6. Построена модель изменения концентрации растворенного кислорода в воде за счет диффузии и биохимического потребления при совместном протекании этих процессов. На основе модели для практических целей рекомендовано использовать уравнение зависимости концентрации кислорода от концентрации микроорганизмов при поступлении кислорода из воздуха в жидкость. Даны рекомендации по определению констант уравнения, что позволяет выбрать оптимальные пути регулирования растворенного кислорода. При постоянном составе органических соединений в стоках и определенном составе микроорганизмов регулировать можно равновесную концентрацию растворенного кислорода и коэффициент массопередачи. Впервые предлагается регулировать коэффициент массопередачи путем изменения скорости течения сточной жидкости в сбросном канале после очистных сооружений.

7. Получена новая математическая модель размножения микроорганизмов в аэротенках непрерывного и периодического действия. На основе модели получена формула, позволяющая определять длительность процесса окисления при разной глубине очистки, коэффициенты разбавления при разной продолжительности очистки и количество избыточного поступления стоков от насосной станции, которое следует направить в пруд-накопитель.

8. Экспериментально установлено постоянство скоростного коэффициента //,м0для каждого сезона года при разных значениях начальной концентрации микроорганизмов, постоянен так же коэффициент по длине реки, что существенно облегчает расчеты в практических задачах. Используемый в существующих методах расчета аналогичный коэффициент неконсервативности меняется и во времени и по длине потока. В диссертации даны рекомендации как определить раздельно коэффициент скорости образования {¿1 и скорости гибели ц2 микроорганизмов, что ранее не делалось.

9. Обнаружены новые научные факты распределения растворенного кислорода в каналах на перепадах и водосбросных трактах через плотины прудов.

Ю.Построена и проверена экспериментально новая модель изменения уровней воды во время половодья на малых реках, позволяющая определять время подъема и спада уровней и рассчитать время опорожнения прудов-накопителей.

11 .На основе полученных моделей разработаны новые методы расчетов аэротенков, биологических прудов и биоводохранилищ, полей фильтрации, инфильтрационных биоплато, биоканалов.

12.Даны рекомендации и примеры использования кинетических моделей как инструмента анализа функционирования существующих очистных сооружений с целью их реконструкции;

1. A.C. № 1771603. Земледельческие поля орошения для очистки сточных вод./ Гольченко М.Г., Михальченко H.H., Железяко В.И., Можайский Ю.А., Стельмах Е.А., Лисютин В.А. //Бюллетень. -1992.-№ 40.-4 с.

2. Айзатулин Т.А., Лебедев Ю.Н. Моделирование трансформации органических загрязнений в экосистемахи самоочищение водотоков и водоемов. М., 1977.- С. 8 -74 - (Итоги науки и техники. /ВИНИТИ. Сер. Общая экология. Биоценология. Гидробиология; т.4).

3. Алиев Т.А., Тарабанов И.В. Приложения гидравлики и динамики русловых потоков в задачах охраны малых рек степной зоны Российской Федерации: Рек./Под. ред. док. тех. наук, проф. Штеренлихта Д.В., Академия водохозяйственных наук. М., 1997. - 228 с.

4. Базякина H.A. Аэротенки и биологические фильтры при различном качестве очищаемой воды. В кн.: Санитарная техника. М-Л., 1948. - вып. II. - С.92-141

5. Базякина H.A. Технология биологических фильтров. В кн.: Санитарная техника. М-Л., 1948. Вып. I. - С.59-114

6. Бендек П., Ласло А. Научные основы химической технологии. Л.: Химия, 1970.- 376 с.

7. Берновская H.A. Кинетические закономерности оксисления фенолов разного строения на активных илах: Автореф. дис. канд. хим. наук. -Таллин, 1973.-21 с.

8. Богомолов А.И. Михайлов К.А. Гидравлика. М.: Литература по строительству, 1965. - 237 с.

9. Василенко А.И., Василенко A.A. Канализация.-К.:Вища школа, 1975.-208 с.

10. Василенков В.Ф. Моделирование процессов стекания грунтовых вод с водосбора и методы расчетов сельскохозяйственого дренажа. Брянск БГСХА, 1995.-250с.

11. Васильев В.Б., Вавилин В.А., Рытов C.B., Пономарев A.B. Имитационная модель анаэробного разложения органических веществ сообществом микроорганизмов // Вод. Ресурсы.- М., 1993. Т. 20. - С. 714-725.

12. Васильев H.H., Амбросов В.А., Складнев A.A. Моделирование процессов микробиологического синтеза. -М.:Лесная промышленность, 1975. 344 с.

13. Вельнер Х.А. Плате Р.В. О динамике превращения органических веществ в малых реках: Тез. докл. Второй всесоюз. симпозиум. Таллин, - 1967. С.81-83

14. Вельнер Х.А., Айтсам A.M. О критериях подобия процессов превращения органических веществ: Тез. докл. Второй всесоюз. симпозиум. Таллин, -1967. С. 70-72

15. Вельнер Х.А., Айтсам A.M. Пааль JLJL Об условиях инженерного расчета самоочищения водотоков: Тез. докл. Первый всесоюз. Симпозиум. -Таллин, 1965, С. 117-143

16. Вито Вольтера. Математическая теория борьбы за существование. — « Усп. Физических наук», 1928. Т.8,1, - С 13-28

17. Возная Н.Ф. Химия воды и микробиология. — М.: Высшая школа, 1979. -341 с.

18. Войнич-Сяноженцкий Т.Г., Литвин Ю.А. Модели процессов формирования качества воды водохранилищ: Сб. науч. тр./Научные исслед. В/О «Союзводпроек». Охрана природы. М., 1984.- 156 с.

19. Восстановление и охрана малых рек: теория и практика/Пер. с анг. А.Э. Габриэляна, Ю.А. Смирнова/Под ред. К.К. Эдельштейна, М.И. Сахаровой. М.: Агропромиздат, 1989. 317 с.

20. Вотинцев К.К., ГалазийГ.И. О научных основах оценки ПДК веществ с позиции лимнологии//Научные основы установления ПДК в водной среде и самоочищения поверхностных вод. Всесоюз., симпозиум. М.: 1972. - С. 21-22

21. Гак Д.З. К расчету бактериальной продукции водоема//Гидробиологический журнал. 1967. - №5. - С. 93-96

22. ГН2.1.5.689-98. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. М.: Минздрав России, 1998.-126 с.

23. ГОСТ 17.1.1.01-77 (СТ СЭВ 3544-82). Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения- Введ. 01.07.78.-М.: Изд-во стандартов 13 с.

24. ГОСТ 17.1.3.07.-82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков-Введ. 1.01.83-8.-М.: Изд-во стандартов 8 с.

25. Грулер И. Очистные сооружения малой канализации. М., Стройиздат, 1980, 200 с.

26. Гусев А.Г. Охрана рыбохозяйственных водоемов от загрязнения. М.: Пищевая промышленность, 1975 - 366с.

27. Гуров К.П. Феноменологическая термодинамика необратимых процессов: Физические основы. М-Л.: Наука, 1969. 94 с.

28. Доливо-Добровольский Л.Б., Кульский Л.А., Накорчевская В.Ф. Химия и микробиология воды. — Киев, 1971. 320 с.

29. Драчев С.М. Борьба с загрязнением рек, озер и водохранилищ промышленными бытовыми сточными водами. М.-Л.: Наука, 1964. - 273 с.

30. Дружинин Н.И., Шишкин А.И. Математическое моделирование и прогнозирование загрязнения поверхностных вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 447 с.

31. Жуков А.И. и др. Канализация.- М.: Стройиздат, 1969. 312 с.

32. Жуков А.И. Промышленные сточные воды и их очистка: Очистка промышленных сточных вод. М.: Госстройиздат, 1960. - 204 с.

33. Заика В.Б. О методах расчета продукции бактерий/Юкеанология. 1967. -№3. - С. 527-532

34. Зенин A.A., Белоусова Н.В. Гидрохимический словарь. Л.: Гидрометиоиздат, 1988. - 240 с

35. Иванов Г.П. Метод расчета многолетнего регулирования стока: Тез. докл.-Совещание по регулированию стока. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1946. - С 161-172

36. Иванов М.В. Метод определения продукции в водоеме// Микробиология. — 1955. -№24. -С. 79-89

37. Иерусалимский Н.Д. Основы физиологии микробов. М., 1963. - 315 с.

38. Иконников В.Ф., Образцов С.И.,Амеличев Д.А. и др. Оценка роли внешней и внутренней биогенной нагрузки в процессе эвтрофирования водоемов// Природопользование. ИПИПРИЭНАНБ.- М., 2000. Вып.6. - С. 3-17

39. Ильина A.C. О работе очистных сооружений Московской канализации :Тез. докл. Научно-технического совещания «Народнохозяйственное использование и охрана р.Москвы от загрязнения». М., 1966. - 112 с.

40. Исследование самоочищающей способности приоритетных по антропогенным нагрузкам рек бассейна реки Днепр в Брянской области. Отчет /Брянская ГСХА. Рук. работ В.Ф. Василенков, ответст. исполн. Ивченко Л.В.№ ГР 01.20.0304100.- Брянск, 2002. 61 с.

41. Казарян Б.Г. О методике инженерного расчета коэффициента скорости превращения органических веществ в водотоках, сер.А, №309. Таллин: ТПИ, 1971. -С.39-50

42. Каныгина А.В., Нури-заде М.В. Влияние комплексообразователей на эффект биохимической очистки. М.: ВНИИ.ВОДГЕО, 1970. - Вып. 28. -С. 30-33

43. Каплин В.Т. Превращение органических веществ в природных водах: Автореф. дис. канд. хим. наук. — Иркутск: Изд-во ИГУ, 1973. 20 с.

44. Каплин В.Т. Превращение органических соединений в водоемах и водотоках // Качество вод и научные основы их охраны: Тез. докл. Четвертого всесоюз. гидрол. съезда. М., 1976. — Т.9. — С. 54-63.

45. Карелин Я.А., Жуков Д.Д., Журов В.Н., Репин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках. М.: Стройиздат, 1973. - 298 с.

46. Карелин Я.А., Репин Б.Н. Биохимическая очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. М.: Пищепромиздат, 1974.-304 с.

47. Кобозев Н.И.Термодинамические факторы в кинетике размножения простых и сложных прототипов//Физическая химия. — 1962. №3. — С. 21-36

48. Кожова О.М. Продукция бактериопланктона ангорских водохранилищ//Гидробиология,- 1975. №5. С. 36-41

49. Коколия Т.Г. Изучение водного гриба Ьер1огшШз 1ас11из Ag. в связи с загрязнением реки Невы: Автореф. дис. канд. хим. наук. Л., 1969. - 16 с.

50. Колобаев А.Н. Об эффективности переброски стока для разбавления сточных вод // Гидротехника и мелиорация. 1974. - №12 С. 17-20

51. Корольков А.И. Овчаров Е.Е. Ильин В.В. Отчет о научно-исследовательской работе. Определение приоритетности малых рек Брянской области по антропогенной нагрузке. -М.: МГУП, 1995. 156 с.

52. Лапшин М.И., Строганов С.Н. Химия и микробиология. M.-JL: Росстройиздат, 1938. - 314 с.

53. Литвин Ю.А. Расчетные методы определения солевого состава природных вод открытых водоемов, используемых длясельхозводоснабжения//Проблемы опреснения. М.: Союзводпроект, 1987. -204 с.

54. Львович А.И. Защита вод от загрязнения. Л.: Гидрометеоиздат, 1977.-169 с.

55. Малые реки России. Под ред. A.M. Черняева. Свердловск: Изд-во Средне-Урал., 1988. - 317 с.

56. Методические рекомендации по выбору очередности малых рек, разработки схем охраны и рационального использования их водных ресурсов. — Свердловск: Урал НИИВХ, 1987. — 35 с.

57. Методические рекомендации по устройству, размещению и наладке рыбоводно-биологических прудов для очистки и использования стоков свиноводческих комплексов. М., 1982. - 28 с.

58. Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. Санкт-Петербург: Из-во «Крисмас+», 1999. - 120 с.

59. Некоторые данные эксплуатации сооружений Харьковской станции биологической очистки. Добровский М.И., Кириченко А.Г., Невзоров М.И. Синаюк Г.А.//Водоснабжение и сантехника. 1968. - №6. - С. 13-17

60. Никаноров A.M. Гидрохимия. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 351 с.

61. Николаев П.И., Соколова Е.А. Аналитический метод определения коэффициентов кинетического уравнения процессов культивирования мокроорганизмов//Прикладная биохимия и микробиология. — 1969. №5. -С.523-535

62. Николаев С.Г. Оперативный метод биоиндикации загрязнения водотоков в Брянской области// Методические указания. -М., 1999. 54 с.

63. Новиков Ю.В. Воде быть чистой. -М.: Московский рабочий, 1977. 128 с.

64. Ноколадзе Г.И. Технология очистки природных вод. М., 1987. - С. 47-56

65. Патент РФ № 2092455. Способ очистки сточных загрязненных поверхностных и дренажных вод, а так же устройство для его осуществления/Ю.А. Можайский, М.Г. Тоиченко, B.C. Брезгубов, В.И. Железяко, Н.М. Михальченко.// Бюллетень 1997. -№28.

66. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для водных объектов, имеющих рыбохозяйственое значение-М.: Из-во ВНИРО, 1999 — 304 с.

67. Плате Р.В. Закономерности превращения загрязнения в условияхнебольших водоемов: Автореф. дис. канд. техн. наук. —Таллин: ТПИ, 1972. -21 с.

68. Плешков Я.Ф. Регулирование речного стока. JL: Гидрометеоиздат, 1975. -560с.

69. Правила охраны поверхностных вод (Типовые приложения). -М.: Госкомприроды СССР, 1991. -35 с.

70. Разумовский Э.С., Медриш Г.Л., Казарян В.А. Очистка и обеззараживание сточных вод малых населенных пунктов. -М.: Стройиздат, 1978. 140 с.к

71. Редакционная статья по вопросу дискуссии о санитарной охране водоемов//Гигиена и санитария. 1958. - №3. - С. 3-5

72. Реймерс Н.Ф. Природопользование/Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990.-638 с.

73. Рекомендации по использованию сточных вод Рязанской области. М., 2001.- 98 с.

74. Родзиллер И.Д. О некоторых теоретических вопросах применения методов сорбции для очистки сточных вод. М.: ВНИИ ВОДГЕО.-1968. - №20.1. С.70-75

75. Родзиллер И.Д. Прогноз качества воды водоемов- приемников сточных вод -М.: Стройиздат, 1984. -263 с.

76. Режим, теория, методы расчета и измерения наносов и сточных вод. Бесценная М.А./Труды ГГИ. Л., 1972 - Вып. 191. - С. 201 -208

77. Романенко В.Д., Оксиюк О.П., Жукинский В.Н., Стольберг Ф.В., Лаврик В.И. Экологическая оценка воздействия гидротехнического строительства на водные объекты.- Киев: Наукова Думка, 1990.-256 с.

78. Скирдов И.В., Швецов В.Н., и др. Применение технического кислорода для очистки концентрированных сточных вод/Научные исследования в области механической и биологической очистки промышленных сточных вод. М., 1979. — С.134-145

79. Сметанин В.И. Восстановление и очистка водных объектов. — М.: Колос, 2003.-160 с.

80. СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения. М., 1992. -72 с.

81. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. М., 1981.- 460 с.

82. Степанов П.М., Овчаренко И.Х., Захаров П.С. Гидротехнические противоэрозионные сооружения. — М.: Колос, 1980.

83. Степановеких A.C. Охрана окружающей среды. — Курган: ГИПП «Зауралье», 1998 .-512 с.

84. Телитченко М.М., Телитченко Л.А. Проблема качества воды и современные методические возможности для ее решения. В кн.: Теория и практика биологического самоочищения загрязненных вод. -М.: Наука, 1972.

85. Тиво П.Ф., Брезгунов B.C., Крутько С.М. (БелНИИМ и Л, Минск) Водоохранные биоинженерные сооружения для очистки животноводческих стоков// Мелиорация и водное хозяйство.-2001.-№6.-С. 19-25

86. Францев A.B. Некоторые вопросы управления качеством воды. В кн.: теория и практика биологического самоочищения загрязненных вод. М., 1972, с. 24-28.

87. Черкинский С.Н. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы.- 4-е изд.-М.: Стройиздат, 1971.

88. Черкинский С.Н.Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы.-М.: Стройиздат, 1977.-223 с.

89. Чертоусов М.Д. Гидравлика. Специальный курс. -М.,1957. С.325-329

90. Чоу В.Т. Гидравлика открытых каналов. М.: изд. Литературы по строительству, 1969.

91. Чугаев P.P. Гидравлика. М.: Энэргоиздат, 1963.-528 с.

92. Швецов В.Н. Интенсификация процесса биохимической очистки сточных вод путем применения технического кислорода/ Тр. ин-та ВНИИ ВОДГЕО. 1973.-Вып.40.-С.45-91

93. Швецов В.Н. Перспективные методы и технология очистки городских и производственных сточных вод// Мелиорация и водное хозяйство.-1998-№3.-С.33-35

94. Штеренлихт Д.В. Гидравлика. М., Энергоатом. 1984,640 с.

95. Яковлев C.B. Технологические проблемы очистки природных и сточных вод//Мелиорация и водное хозяйство.-1998.-№3.-С.31-32

96. Яковлев C.B., Карелин Я.А., Жуков А.И., Колобанов С.К. Канализация.-М.: Стройиздат, 1975. 632 с.

97. Яковлев C.B., Скирдов И.В., Швецов В.Н. Применение технического кислорода для биохимической очистки сточных вод//Водоснабжение и санитарная техника.- 1972.- № 4.-С. 8-13

98. Яковлев C.B., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. -М.: Стройиздат, 1979.- 320с.

99. Apted K.W., Novak P. Some studies of oxygen uh take at weirs// Departament of Civil Engineering, University of New Castle upon Tyne. Great Britain. - 1973. -2, B. 23-1.- P. 116-140.

100. Imhoff K. Taschenbuch der Stadtentwasserung. München, wien: Verlag R. Olbenbourg, 23 Auflage 1972.

101. J.Gruhler. Kleine Kläranlagen. Vtb Verlagen für Bauwesen. Berlin. 1970.

102. Jmhoff K. Taschenbuch der Stadtwasser/ Veb Verlag für Bauwessen/ Berlin, 1962.

103. Mitchell W.D., Cassidi N.G. Utilisatijn of casein Waster for hasture irrigation. Proc. 17 th. Dairy Congr. Murich. 1966 (Weiss C. M. etal. I. Water. Poll. Contr. Fed. 1967, 39,6,869).

104. Monod J. The growth of bac-«Ann. Review Microbiol», 1949, 3, p. 371-394.

105. O'Connor D.T., Dobbins W.E.The mechanism of reaeration in natural Streams // Trans. Amer. Soc. Civ. End. 1958.-123.-p/ 222-232/

106. Peurle R./., Reed J. On the rate of growth of the population of the united states since 1790 and its mathematical representation Proc. Nat. Acad. Sei, 1920, 6 p. 275-293

107. Streeter H. W., Phelps E.B. A Sudy of the pjllution and natural purification of the. Ohio River // U. S. Publ. Health Service Bull. 1925.- N 146. -75 p.

108. Sierp F. Die gewerblichen und industriellen Abwässer, 3. Auflage. Berlin: Springer Verlag 1967.

109. Verhulst (Cootation from Monodt J.) Rechercher sur la croissance des Cultures Bacteriennes. Paris, 1942.211 p (2/ ed. Paris, 1959)