vuzbiochemiИзвестия вузов. Прикладная химия и биотехнологияProceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology2227-29252500-1558ИРНИТУ10.21285/2227-2925-2020-10-1-77-83vuzbiochemi-326Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯPHYSICOCHEMICAL BIOLOGYВосстановление видового состава биоценоза аэрируемых сооружений после длительного простояRestoring biocoenotic species composition in aerated structures following prolonged downtimeКульковВ. Н.KulkovV. N.

Кульков Виктор Николаевич - доктор технических наук, профессор кафедры инженерных коммуникаций и систем жизнеобеспечения.

664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Victor N. Kulkov - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Department of Engineering Communications and Life Support Systems, Irkutsk National Research Technical University.

83 Lermontov St., Irkutsk 664074.

kulkof.viktor@yandex.ruСолопановЕ. Ю.SolopanovE. Yu.

Солопанов Евгений Юрьевич - кандидат технических наук, доцент кафедры информатики.

664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Evgeny Yu. Solopanov - Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Department of Computer Science, Irkutsk National Research Technical University.

83 Lermontov St., Irkutsk 664074.

evgursolo@mail.ruИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation2020010420201017783Copyright © Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю., 20202020Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю.Kulkov V.N., Solopanov E.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vuzbiochemi.elpub.ru/jour/article/view/326

Изучена динамика видового состава иммобилизованного ила на ершовой инертной загрузке после длительной остановки биореактора. Эксперимент проведен с применением микроскопического анализа. Запуск биореактора с илом, адаптированным к сточным водам, позволяет достичь заданной степени очистки за короткое время. Эксперимент проводили в физической модели биореактора, представляющей собой поперечный вертикальный разрез промышленного аэротенка-биореактора. Получена динамическая зависимость количественного увеличения видового состава биоценозов в период восстановления. Определена динамика биоценоза на примере жизненной активности инфузорий. Найдено математическое выражение для расчета скорости передвижения инфузорий в период восстановления биоценоза. Показано изменение массы иммобилизованного ила на ершовый загрузке в период культивирования биоценоза в аэробных условиях. Применение биореакторов с иммобилизованным на загрузке илом позволяет запустить биологическую очистку канализационных очистных сооружений путем создания аэробных условий и циклического перевода иммобилизованного ила в свободно плавающий ил с помощью воздушной среднепузырчатой аэрации. Видовой состав микроорганизмов увеличился до первоначальных 6 видов за десять суток, а физиологическое состояние биоценоза характеризовалось как удовлетворительное.

A study was carried out into the dynamics of species composition for immobilised sludge with inert brush filtering following prolonged bioreactor downtime. The experimental part was carried out using microscopic analysis. The start of a bioreactor with sludge adapted to wastewater provides a specified degree of purification within a stated period of time. The experiment was carried out in a physical bioreactor model presenting a transverse vertical section of an industrial bioreactor aerotank. The dynamic dependency of the quantitative increase in biocoenotic species composition during the recovery period is obtained. The dynamics of biocoenosis is determined by the example of ciliate vital activity. A mathematical expression for calculating the ciliate movement speed during biocoenosis recovery is obtained. In culturing the biocoenosis under aerobic conditions, the rate of mass change for immobilised sludge with brush filtering is presented. The application of bioreactors with immobilised sludge under brush filtering provides for the biological treatment of sewage through the creation of aerobic conditions and cyclic transfer of immobilised sludge to freely floating sludge using air medium bubble aeration. In ten days, the microorganism species composition increased to the initial 6 species having a physiological biocoenosis state characterised as satisfactory.

физическая модель биореактораиммобилизованный илершовая загрузкажизнеспособность биоценозаbioreactor physical modelimmobilised sludgebrush filteringbiocoenosis viabilityReferencesЖмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.: АКВАРОС, 2003. 512 с.Zhmour NS. Technological and biochemical processes of waste water treatment on treatment plants with aerotanks. Moscow: AKVAROS; 2003, 512 p. (In Russian)Жмур Н.С. Новые аспекты причин вспухания активного ила на очистных сооружениях// Экология и промышленность России. 2011. N 4. С. 44–50.Zhmour NS. New Aspects in Diagnostics of the Causes of Active Silt Swelling at Sewage Treatment Plants. Ekologiya i promyshlennost' Rossii = Ecology and Industry of Russia. 2011; 4:44–50. (In Russian)Litti Yu.V., Nekrasova V.K., Siman'kova M.V., Nozhevnikova A.N., Kulikov N.I. Detection of anaerobic processes and microorganisms in immobilized activated sludge of a wastewater treatment plant with intense // Microbiology. 2013. Vol. 82. Issue 6. P. 690–697. https://doi.org/10.1134/S0026261713060076Litti YuV, Nekrasova VK, Siman'kova MV, Nozhevnikova AN, Kulikov NI. Detection of anaerobic processes and microorganisms in immobilized activated sludge of a wastewater treatment plant with intense. Microbiology. 2013;82(6):690–697. https://doi.org/10.1134/S0026261713060076Маркевич Р.М., Гребенчикова И.А., Роденко А. В., Вострова Р.Н. Особенности биоценоза активного ила, находящегося в свободном состоянии ииммобилизованного на полимерном носителе // Труды БГТУ. № 4. Химия, технология органических веществ и биотехнология. 2013. N 4 (160). С. 219–223.Markevich RM, Grebenchikova IA, Rodenko AV, Vostrova RN. Special properties of free-floating and immobililized active sludge biotic community. Trudy BGTU. Khimiya, tekhnologiya organicheskikh veshchestv i biotekhnologiya = Proceedings of BSTU. Chemistry, Organic Substances Technology and Biotechnology. 2013;4:219-223. (In Russian)Кирей В.А., Юхневич Г.Г. Влияние технологического режима аэротенков очистных сооружений канализации на видовой состав активного ила // Актуальные проблемы экологии: сб. науч. ст. по материалам XII Междунар. науч.-практ. конф. (Гродно, 04–06 октября 2017 г.). Гродно: ЮрСа-Принт, 2017. С. 208–210.Kirej VA, Yukhnevich GG. The influence of the technological regime of the aerotanks of sewage treatment facilities on the species composition of active sludge. In: Aktual'nye problemy ekologii: sbornik nauchnykh statei po materialam XII Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii = Actual problems of ecology: Proceedings of the XII International Scientific and Practical Conference. 04–06 October 2017, Grodno: YurSaPrint; 2017, p. 208–210. (In Russian)Швецов В.Н., Морозова К.М., Смирнова И.И., Семенов М.Ю., Лежнев М.Л., Рыжаков Г.Г. [и др.]. Использование блоков биологической загрузки на сооружениях очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2010. N 10Ч. 2. С. 25–31.Shvetsov VN, Morozova KM, Smirnova II, Semenov MYu, Lezhnev ML, Ryzhakov GG, et al. Use of Bioblocks at Wastewater Treatment Facilities. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika = Water Supply and Sanitary Technique. 2010;10-2:25–31. (In Russian)Швецов В.Н., Морозова К.М., СмирноваИ.И., Семенов М.Ю., Лежнев М.Л., Рыжаков Г.Г. [и др.]. Технологическая эффективность биозагрузки производства ООО «Техводполимер» // Водоснабжение и санитарная техника. 2007. N 2. С. 33–39.Shvetsov VN, Morozova KM, Smirnova II, Semenov MYu, Lezhnev ML, Ryzhakov GG, et al. Technological Efficiency of Biomedia Produced by “Tekhvodpolimer” Co. Ltd. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika = Water Supply and Sanitary Technique. 2007;2:33–39. (In Russian)Ермолин Ю.А., Алексеев М.И. Промышленная очистка сточных вод как управляемый процесс // Вода и экология: проблемы и решения. 2017. N 2. С. 18–26. https://doi.org/10.23968/2305-3488.2017.20.2.18-27Ermolin YuA, Alekseev MI. Industrial waste-water treatment as a controlled process. Voda i ekologiya: problemy i resheniya = Water and Ecology. 2017;2:18–26. (In Russian) https://doi.org/0.23968/2305-3488.2017.20.2.18-27Martí-Calatayud M.C., Schneider S., Yüce S., Wessling M. Interplay between physical cleaning, membrane pore size and fluid rheology during the evolution of fouling in membrane bioreactors// Water Research. 2018. Vol. 147. P. 393–402. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.10.017Martí-Calatayud MC, Schneider S, Yüce S, Wessling M. Interplay between physical cleaning, membrane pore size and fluid rheology during the evolution of fouling in membrane bioreactors. Water Research. 2018;147:393–402. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.10.017Hamza R.A. Sheng Z., Iorhemen O.T., Zaghloul M.S., Tay J.H. Impact of food-to-mic-roorganisms ratio on the stability of aerobic granular sludge treating high-strength organic wastewater// Water Research. 2018. Vol. 147. P. 287–298. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.09.061Hamza RA, Sheng Z, Iorhemen OT, Zaghloul MS, Tay JH. Impact of food-to-microor-ganismsratio on the stability of aerobic granular sludge treat-ing high-strength organic wastewater. Water Research. 2018;147:287–298.https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.09.061Пат. N 2270809, Российская Федерация. Установка комбинированной очистки сточных вод/ Н.И. Куликов, А.И. Судьин, Е.Н. Куликова; патентообладатель Н.И. Куликов; заявл. 05.01.2004; опубл. 27.02.2006. Бюл. № 6.Kulikov NI, Sudin AI, Kulikova EN. Installation for combined wastewater treatment. Patent RF, no. 2270809; 2006. (In Russian)Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю., Сосна В.М. Кинетика иммобилизованного и свободно плавающего ила в биореакторе при среднепузырчатой регенерации ершовой загрузки // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2016. N 2 (17). С. 146–152. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2016-2-146-152Kulkov BN, Solopanov EYu, Sosna VM. Kinetics of immobilized and free flowing silt in the bioreactor during the mid-foamy regeneration of brush loading. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedvizhimost = Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2016;2:146–152. (In Russian). DOI: 10.21285/2227-2917-2016-2-146-152.Кульков В.Н., СолопановЕ.Ю.,Зеленин А.М., Сосна В.М. Использование иммобилизованного ила для запуска биологической очистки КОС после аварийных разрушений аэротенка // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2014. N 3 (8). С. 39–50.Kulkov VN, Solopanov EYu, Zelenin AM, Sosna VM. The use of immobilized silt to start the biological cleaning of the sewage constructions after the emergency destruction of the airtank. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost = Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2014;3:39–50. (In Russian)Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю. Оценка эффективности регенерации синтетической загрузки в биореакторе // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2016. N 3 (18). С. 77–84. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2016-3-77-84Kulkov VN, Solopanov EYu. Assessment of effectiveness of regeneration of synthetic loading in a bioreactor. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost = Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2016;3: 77–84. (In Russian) https://doi.org/10.21285/2227-2917-2016-3-77-84Никитина О.Г., Свешников В.Н. К методике подсчета микроорганизмов активного ила// Жилищное и коммунальное хозяйство. 1976. N 8. C. 35–36.Nikitina OG, Sveshnikov VN. By the method of counting microorganisms of activated sludge. Zhilishchnoe i kommunal'noe khozyaistvo = Housing and Communal Services. 1976;8:35–36. (In Russian)Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю., Камалов Р.Т. Динамика и видовой состав биоценоза иммобилизованного ила на ершовой загрузке // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2019. Т. 9. N 1. С. 60–66. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-1-60-66Kulkov VN, Solopanov EYu, Kamalov RT. Dynamics and species composition of biocoenosis in immobilized sludge under brush filtering. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Bitekhnologiya = Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2019;9(1):60–66. (In Russian) https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-1-60-66

The authors declare that there are no conflicts of interest present.