Биохимическая очистка. Технологический контроль работы очистных сооружений.

 

Методические указания и краткие теоретические сведения

 

Индустриальные методы биохимической очистки, основные на принципе естественного самоочищения. Технические сооружения, оформленные в виде емкостей, в которых формируются сообщества микроорганизмов – активный ил аэротеннов, биопленка биофильтров.

Анализ качества вод в естественных водоемах и сооружениях биохимической очистки общей. В обоих случаях методы контроля подразделяются на химические, гидробиологические и бактериологические. Все три группы методов исследования воды самостоятельны, но должны применяться одновременно, чтобы получить более полный анализ качества воды.

 

Отбор проб

 

Жидкие пробы (сточная вода, активный ил, очищенная вода) берут методом зачерпывания (например, при помощи ковша). Проба доставляется на анализ в неизменном состоянии. Поэтому быстро, до оседания взвеси пробу переливают в стакан или в широкогорлую банку, заполняя сосуд до половины и в открытом виде немедленно доставляют в лабораторию. Затем пробу с активным илом тщательно перемешивают, отливают в мерный цилиндр на 100мл для определения объема осевшего ила. Остальная часть пробы используется для визуальной оценки характера ила и микроскопирования.

Анализ осуществляется в течение получаса. При хранении пробы в холодильнике в открытом виде этот срок может быть продлен до 2ч.

На биологических очистных сооружениях устанавливаются постоянные места и сроки отбора проб, которые обеспечивают контроль за ходом очистки во всех основных узлах сооружений. Для выявления возникающих технологических нарушений, применяются специальные схемы отбора. Пробы обычно отбирают с глубины 30-40 см. При отборе проб с разных глубин используются батометры.

 

Активный ил

 

Процесс биологической очистки сточных вод протекает под воздействием активного ила. Активный ил представляет собой сложную экосистему, в состав которой входит большое количество представителей микрофлоры и микрофауны. Основу этой системы как по массе так и по значимости в процессе очистки составляют бактерии главным образом в виде хлопьевидных скоплений – зоогелей.

С физико-химической точки зрения активный ил представляет собой амфотерный каллоид, имеющий в интервале рН 4-9 отрицательный заряд. Объем, вязкость, пластичность и другие реологические свойства во многом зависят от влажности ила, которые в аэротеннах составляет 99,0-99,9%.

Водосодержание в значительной степени зависит от хлопьеобразующей способности активного ила, который является функцией возраста культуры.

Активный ил имеет сложную структуру. Каждая клетка окружена биополимерной оболочкой, 3-5 клеток одного вида объединены в клоны, окруженные биополимерным веществом. Клетка, находящаяся внутри клона и отдельные клоны соединены биополимерными мостиками. Связь клонов между собой менее прочная, чем клеток внутри клона. В процессе аэрации разрыв происходит по межклоновым связям.

В процессе сегрегации и агрегации в активном мыле протекает в условии аэрации непрерывно, благодаря чему устанавливается равновесие в системе и осуществляется обновление поверхности контакта, ускоряющее процессы метаболизма. На долю бактерий приходится 15-20% объема хлопьев, остальное пространство заполнено биополимерным веществом. В биоценозе активного ила присутствуют нитчатые бактерии, гифы водных грибов, дрожжи, бесцветные жгутиконосцы, саркодовые (голые и раковинные), инфузории. При продленной аэрации, когда осуществляется глубокая очистка, появляется коловратки, водные черви в небольших количествах многоклеточные беспозвоночные (тихоходка, водные клещи, гастротрихи).

 

 

Тема 4

Гидробиологические исследования активного ила

 

Занятие 1

 

Содержание. Определение общей характеристики активного ила.

 

Задание

1. Отобрать пробу ила из аэротенка.

2. Определить визуально общие свойства активного ила при просмотре в стакане на 100 мл, учитывая следующие показатели:

- скорость оседания хлопка (быстро, медленно);

- цвет (бурый, рыжеватый, черный, белесый и т.д.);

- характер воды над осевшим илом (прозрачная, мутная, окрашенная, опалесцирующая);

- запах (гнилостный, сероводородный, характерный для определенных химических веществ);

- состояние ила, например его всплывание при отстаивании;

- другие показатели (следы нефти, детергентов).

3. Записать полученные данные в виде таблицы в лабораторную тетрадь.

 

Материалы и оборудование: проба с активным илом, стеклянные стаканчики на 100 мл, стеклянная палочка.

 

Занятие 2

 

Содержание. Определение количества гидробионтов по пятибальной системе.

 

Задание

1. Отобрать пробы активного ила.

2. На предметное стекло нанести 2 капли пипеткой исследуемой пробы (с поверхности ила и со дна сосуда).

3. Приготовить препарат, закрыв его покровным стеклом 24х24 мм.

4. В каждой капле просмотреть 40 полей зрения. Для этого препарат под объективом проводят зигзагообразно так, чтобы материал просматривался практически полностью. Учет проводят при увеличении 5х10, детали рассматривают при больших увеличениях.

5. Учесть инфузорий, свободных бактерий, нитчатых бактерий, гифы грибов и своеобразные скопления бактерий – Zooglea ramigera.

6. Записать количество гидробионтов в баллах:

1 – единичное нахождение

2 – мало

3 – порядочно

4 – много

5 – в массе

Занести данные в таблицу.

 

Материалы и оборудование: микроскоп с осветителем, коробка с оборудованием, предметные и покровные стекла. Проба активного ила.

 

 

Занятие 3

Содержание. Исследование видового состава различных индикаторных групп простейших организмов при различной работе очистных сооружений.

 

Задание

1. Отобрать пробу активного ила из аэротека.

2. Приготовить препараты для просмотра активного ила.

3. Просмотреть препарат под микроскопом, определить обнаруженные организмы, используя таблицы и определители.

4. Зарисовать обнаруженные организмы. Сделать заключение на основании индикаторных групп простейших организмов о степени очистки исследуемых сточных вод.

 

Материалы и оборудование: микроскоп с осветителем, коробка с оборудованием, спиртовка, спички, кристаллизатор с микробиологическим «мостиком», штатив, пробирки, пипетки на 1 мл. Проба воды с активным илом из аэротека. Определители индикаторных групп простейших.

Таблица

Организмы, обнаруженные при плохой и неудовлетворительной работе сооружения

Организмы, обнаруженные при работе биологических очистных сооружений

Beggiatoa alba, Beggiatoa leptomitiformis, Flagelatae бесветные, Bodo Sp., Trepomonas Steini, Oicomonas Socialis, Amoeba limax, Pamphagus hyalinus, Paramaecium caudatum, Chilodon uncinatus, Vorticella alba, Vorticella microstoma, Lionotus lamella, Colpoda steini, Podophrya collini, Podophrya fixa, Callidina sp.

Amoeba radiosa, Centropyxis aculeata, Centropyxis laevigata, Arcella diskoides, Euglypha alveolata, Euglypha laevis, Aktinophrys vesiculata, Lionotus fasciola, Spirostomum teres, Holophrya ovum, Euplotes charon, Euplotes patella, Aspidisca costata, Aspidisca lynceus, Aspidisca turrida, Coleps hirtus, Carchesium polypinum, Opercularia coarctata, Opercularia glomerata, Rhabdostyla ovum, Urostyla weissei, Vorticella companula, Vorticella convallaria, Epistylis plicatilis, Cyclidium lanuginosum, Cyclidium citrullus, Cyclidium glaucoma, Chilodonella uncinatus, Chilodonella cucullata, Lionotus lamella, Amphileptus claparedei, Oxitricha fallax, Oxitricha pellionella, Stylonychia pustulata, Tokophrya lemnarum, Acineta flava, Philodina roseola, Colurus caudatus, Monostyla lunaris, Monostyla cornuta, Cathypha luna, Notommata ansata, Aeolosoma.

Подготовка и оформление курсовой работы

Курсовая работа является одним из важнейших видов учебного процесса и выполняется студентами в соответствии с учебными планами.

Цель написания курсовой работы:

· закрепления и углубления теоретических знаний студентов по соответствующей дисциплине;

· приобретения навыков самостоятельного и творческого подхода к решению конкретных инженерных задач;

· обучение самостоятельному и грамотному пользованию специальной технической литературой (каталогами, справочниками, стандартами и т.д.);

· выработки навыков оформления технической документации, составления пояснительной записки и чертежей согласно стандартам ЕСКД и СПДС;

· подготовки к выполнению и защите дипломного проекта, а также к самостоятельной профессиональной деятельности.

Выбор темы курсовой работы.

Тема курсовой работы избирается студентом на основе утвержденного каждой кафедрой примерного перечня тем по соответствующей учебной дисциплине. Тема курсовых работ должна быть актуальной, соответствовать научным направлениям кафедр института.

Тема курсовой работы может быть индивидуальной (выполняется одним студентом)или групповой (выполняется по единой теме группой студентов, каждый из которых разрабатывает отдельную часть работы, отвечающую требованиям индивидуального проекта).

После выбора темы курсовой работы и назначения научного руководителя студент совместно с руководителем уточняет круг вопросов, подлежащих изучению и исследованию, структуру работы, сроки её выполнения, определяет необходимую литературу.

Структура курсовой работы.

Курсовая работа имеет следующую структуру:

1. Содержание (план).

2. Введение (краткое введение, в котором обосновывается актуальность темы, говорится о состоянии разработки соответствующей проблемы).

3. Основной текст – курсовая может состоять из глав, поделеных на параграфы, или только из параграфов.

4. Заключение (выводы и предложения).

5. Список использованных источников.

Все разделы курсовой работы должны быть изложены в строгой логической последовательности и взаимосвязаны.

Содержание работы следует иллюстрировать схемами, таблицами, диаграммами, графиками, рисунками и т.д. Графическому материалу необходимо давать пояснения.

В курсовых работах используются цитаты, статистические материалы. При этом, как правило, даются ссылки (сноски) на источники указанных материалов.

Курсовая работа выполняется на писчей бумаге стандартного формата на одной стороне листа, которые сшиваются в папке-скоросшивателе или переплетаются. Выполнение курсовых работ на листах школьных или общих тетрадей не допускается.

Оформление курсовой работы.

Курсовая работа должна начинаться титульным листом, оформленным печатным шрифтом (или набранным на компьютере). Титульный лист должен содержать: название учебного заведения, названия кафедры, тему работы, фамилию, инициалы студента, номер группы, фамилию, инициалы и ученые академические звания научного руководителя, название города, в котором находится данное учебное заведение, а также год написания работы.

Работа печатается через полтора интервала. Количество печатных знаков на одной странице – среднее количество – 1800-2000 знаков, включая пробелы и знаки препинания.

Наиболее часто используемый размер шрифта 12-13 пт, «Times New Roman». Следует соблюдать следующие размеры полей: левое – не менее 30 мм, правое не менее 10, нижнее – не менее 20 и верхнее – не менее 15 мм.

Курсовая работа должна быть подписана студентом на последней странице после списка литературы.

 

Примерные темы курсовых работ

1. Новые штаммы, полученные трансгенным путем.

2. Роль микроорганизмов в биологической очистке сточных вод и их виды.

3. Компактные установки для биологической очистки сточных вод.

4. Иммобилизованные культуры (способы внедрения, выделения и применения).

5. Активный ил, его население, свойства и получение.

6. Биологическая очистка на биофильтрах.

7. Биологическая очистка в аэротенках.

8. Микробиологическая очистка от нефтяных загрязнений почвы.

9. Способы оптимизации биологической очистки сточных вод.

10. Новые технологии очистки сточных вод нефтеперерабатывающей промышленности.

 

 

содержание

 

Введение……………………………………………………………….….3

Краткие методические указания

по самостоятельному изучению курса…………………………………..4

Краткие теоретические сведения по основным дисциплинам курса

1. Предмет и задачи микробиологии…………………………………….5

2. Морфология и химический состав клетки -

основного объекта биотехнологии……………………………………5

3. Поступление питательных веществ в клетку………………………...8

4. Понятие об обмене веществ…………………………………………...9

5. Ферменты микроорганизмов…………………………………………10

6. Типы питания………………………………………………………….11

7. Первичные молекулярные механизмы извлечения

энергии клеткой……………………………………………………….12

8. Фотосинтез…………………………………………………………….13

9. Дыхание………………………………………………………………..15

10. Брожение……………………………………………………………..18

11. Рост и культивирование микроорганизмов………………………..18

12. Инженерные основы биотехнологии………………………………..21

13. Технологии микробиологических процессов………………………23

Лабораторные работы…………………………………………………….24

Подготовка и оформление курсовой работы……………………………40

Примерные темы курсовых работ……………………………………….42