Влияние биогенных элементов на скорость биологической очистки сточных вод

Федотов Д. Е.; Васильев А. Л.

doi:10.55287/22275398_2026_59_33

Авторы

Федотов Даниил Евгеньевич НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Автор
Васильев Алексей Львович НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Автор

DOI:

https://doi.org/10.55287/22275398_2026_59_33

Ключевые слова:

биологическая очистка сточных вод, активный ил, биогенные элементы, азот, фосфор, микроэлементы, кинетика очистки, иловый индекс

Аннотация

Скорость биологической очистки сточных вод определяется ростом и ферментативной активностью микробных сообществ активного ила и биоплёнки и зависит от обеспеченности биогенными элементами – углеродом, азотом, фосфором – и микроэлементами. Цель работы – количественная характеристика влияния биогенной обеспеченности на кинетику очистки и разработка алгоритма коррекции состава сточных вод. Модельный эксперимент поставлен на трёх типовых объектах: городских очистных сооружениях с умеренным дефицитом фосфора, локальных сооружениях молокоперерабатывающего предприятия с резким совместным дефицитом азота и фосфора и анаэробном UASB-реакторе с дефицитом кобальта и никеля. На каждом объекте после ввода корректирующей добавки до целевого соотношения БПК:N:P = 100:5:1 либо до восполнения микроэлементов на протяжении 14–20 суток фиксировались скорость окисления, иловый индекс, остаточные концентрации загрязнителей, а для анаэробного реактора – удельный выход метана и концентрация летучих жирных кислот. Установлено, что адресное восполнение дефицитного элемента восстанавливает кинетику процесса в пределах одной–двух недель: при умеренном дефиците фосфора скорость очистки по БПК выросла более чем вдвое, при совместном дефиците азота и фосфора объёмная скорость удаления БПК – приблизительно в шесть раз, при дефиците кобальта и никеля восстановлен ранее остановившийся метаногенез. Новизна работы состоит в сопоставлении конкретных видов биогенного дисбаланса с измеренным откликом разнотипных систем и в формулировке алгоритма диагностики и коррекции биогенного питания, пригодного для повышения пропускной способности очистных сооружений без их реконструкции.

Биографии авторов

Федотов Даниил Евгеньевич, НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

аспирант кафедры водоснабжения и водоотведения, Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (ННГАСУ). Рабочий адрес: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, д. 65. Домашний адрес: 603024, г. Нижний Новгород, ул. Родниковая, д. 6а, кв. 22. Тел.: 8 903 057-07-23. E-mail: fed-qwerty@yandex.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0000-0000-0000
Васильев Алексей Львович, НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой водоснабжения и водоотведения, Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (ННГАСУ). Рабочий адрес: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, д. 65.

Библиографические ссылки

1. Chen Y, Jiang X, Yang M, Wang Z. Biotechnology revival: in situ sludge minimization in wastewater. Frontiers in Microbiology. 2025;16:1603215. doi:10.3389/fmicb.2025.1603215 DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1603215

2. Szelag B, Kiczko A, Zaborowska E, Mannina G, Makinia J. Modeling nutrient removal and energy consumption in an advanced activated sludge system under uncertainty. Journal of Environmental Management. 2022;323:116040. doi:10.1016/j.jenvman.2022.116040 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116040

3. Gao C, Tian Z, Yang F, Sun D, Liu W, Peng Y. Absence of nitrogen and phosphorus in activated sludge: impacts on flocculation characteristics and the microbial community. Journal of Water Process Engineering. 2023;54:103984. doi:10.1016/j.jwpe.2023.103984 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2023.103984

4. GOST 33045-2014. Water. Methods for determination of nitrogen-containing substances [Voda. Metody opredeleniya azotsoderzhashchikh veshchestv]. Moscow: Standartinform; 2019. 24 p. (In Russ.)

5. SP 32.13330.2018. Sewerage. External networks and structures. Updated edition of SNiP 2.04.03-85 [Kanalizatsiya. Naruzhnye seti i sooruzheniya]. Moscow: Standartinform; 2019. 81 p. (In Russ.)

6. Pavlova IV, Postnikova IN, Isakov IV, Presnyakova DA. Study and optimization of biological wastewater treatment based on mathematical and pilot-operational modeling [Issledovanie i optimizatsiya protsessa biologicheskoy ochistki stochnykh vod]. Izvestiya vuzov. Prikladnaya khimiya i biotekhnologiya. 2015;1(12):90–96. (In Russ.)

7. Salazar-Batres KJ, Moreno-Andrade I. Review of the effects of trace metal concentrations on the anaerobic digestion of organic solid waste. BioEnergy Research. 2025;18:24. doi:10.1007/s12155-025-10826-y DOI: https://doi.org/10.1007/s12155-025-10826-y

8. Mary T, Kannoth S, Harishma S. Experimental analysis on the effects of trace metals as micronutrients in enhancing biomethane production. Sustainable Energy Research. 2024;11:1. doi:10.1186/s40807-023-00093-w DOI: https://doi.org/10.1186/s40807-023-00093-w

9. Sainova VN, Katkov IS, Khunas K. Reconstruction of biological wastewater treatment facilities for intensification of nutrient removal [Rekonstruktsiya sooruzheniy biologicheskoy ochistki stochnykh vod]. Izvestiya Kazanskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitelnogo universiteta. 2019;(4):320–326. (In Russ.)