Биологичен контрол и управление на водопречистването

В книгата читателят ще се срещне със съвременен поглед към въпросите на Биологичния контрол и управлението на водопречистването и интердисциплинарен подход към екологичния и водния мениджмънт. В първата част е направен литературен преглед на горепосочените въпроси, като проблемите са пречупени и през теоретичните и приложни аспекти на стратегическия, оперативния мениджмънт и тоталното управление на качеството, адаптирани към управлението на водните ресурси. Разгледан е и съвременният методологичен и индикаторен апарат, прилаган в създаването и управлението на водните биотехнологии.

Значима част от книгата е оформена като 10 частни случаи с описание как се създават и ефективно управляват технологии за пречистване на води, съдържащи токсични промишлени замърсители, биоремедиационни технологии на седименти, аналогови и математически модели за прогнозиране, верификация и създаване на водопречиствателни технологии в лабораторен, пилотен и реален план. Всички технологии почиват на реални експерименти, изпълнени с участието на автора и международни учени и екипи, в лабораторията по Екологична биотехнология и Биологично водопречистване на Биологически факултет на СУ Св.Климент Охридски и партниращи чуждестранни университети. При тяхното разработване е приложена дълбока физиолого-биохимична, хидро-микробиологична и биотехнологична интерпретация.

Книгата е иновационна и комплексна визия върху водопречистването като биотехнологична практика, наука и социален проект. Тя би била полезна учебна и консултативна литература за студенти, специализанти, докторанти, изследователи, специалисти, технолози, инженери, мениджъри, работещи в областта на пречистване, опазване и управление на водите и околната среда.

"Стратегия за контрол и пре-биоремедиационно планиране на технологии за детоксикация на седименти в адаптивните езера на Лукойл - ЕАД - Бургас

В предишните раздели стана ясно че, водопречиствателните процеси и технологии с включен детоксикационен елемент крият многобройни рискове за замърсяването на водоприемниците с недоразградени ксенобиотици и техни токсични метаболитни продукти. Тези рискови замърсители се разпространяват в реките, езерата, морето, подземните води, акумулират се в хидробионтите, растителната и животинската биомаса, почвите, по хранителните вериги стигат и до човека. Те трайно нарушават жизнените функции на биотата и излизат извън контрола и управлението на водопречиствателните и биодетоксикационните процеси (91, 150). Една съвременна възможност на биотехнологичния дизайн на водопречиствателните процеси е да се предвиждат и изграждат близки до природните условия съоръжения за предотвратяване и управление на рискови ситуации на вливане или бай-пасиране на недопречистени води във водоприемниците.

Такива съоръжения са адаптивните или окислителните езера. Тяхната функция е да защитават водоприемника и да буферират пречистените води, като възстановяват техните качества до степен близка на тази в природните води. Такива буферни езерни системи са особено подходящи и необходими за пречиствателни станции за промишлено-отпадъчни води (150, 422). Адаптивните езера към пречиствателната станция на Лукойл-ЕАД, на Нефтохим Бургас са замислени и построени заедно със самото
пречиствателно съоръжение като трета степен на водопречистване. Тяхната роля е да обезвреждат неразградените в хода на водопречиствателния процес нефтопродукти и фенолни съединения. С тази си функция те са предвидени да защитават водите на язовира Мандра и от там на Черно море и Бургаския залив от навлизане на недоразградени ксенобиотици (463). През последните 20 години, обаче вследствие на лошото управление на водопречиствателните технологии в комбината и на многократното бай-пасиране на недопречистени води в адаптивните езера, в техните седименти са се акумулирали замърсители от типа на нефтопродуктите, минералните
масла и полицикличните ароматни съединения (263, 463, 465).

Водите на тези езера са една доста динамична система, те не задържат за дълго замърсителите поради комплексни причини - по-интензивни биодеградационни процеси, процеси на изпарение на летливите ксенобиотични съединения, изтичане на замърсителите по пътя на водите и др. свързани с биотата процеси (150). Седиментите са една относително пасивна система. Там биодетоксикацията е затруднена и е основно анокси и анаеробна, което в естествени условия я прави с ниска скорост и трудно управляема. Вследствие на това в седиментите трайно се акумулират и увеличават по количество токсичните замърсители, които и на тази база затрудняват и блокират биологичното обезвреждане. Така в последните 9-10 години седиментите на адаптивните езера са се превърнали в едно от най-критичните за управление места, свързано с акумулиране на стари щети в резултат на некомпетентно прилагане и управление на водопречиствателни технологии. Решаването на този проблем изисква голям икономически, мониторингов и биотехнологичен ресурс за планиране, реализация на биоремедиационни технологии и пост ремедиационен контрол.

В рамките на Европейски проект Inco-Copernicus в периода 1999 - 2000 година съвместно българско-белгийски екип планира и осъществи мониторингови проучвания на седиментите на адаптивните езера (263). Тези изследвания бяха насочени към бъдещо планиране на биоремедиационни оздравителни технологии в меки условия. Първоначално беше извършен професионален оглед на езерната система и изготвен целеви хидробиологичен дизайн със съответните критични контролни точки за пробовземане. Характеристиките, на адаптивните езера, които послужиха като основа за този дизайн, са показани и обобщени в таблица 8.1. Представянето на тези характеристики в табличен вид отново цели по-лесното използване на информацията от широк кръг специалисти."
Из книгата

Предговор
Увод
Поглед към литературните източници и използваните понятия

• Биологичен контрол и управление - същност, необходимост и взаимна обвързаност
• Биологичен контрол на водопречистването. Информационно ядро
• Замърсители от гледна точка на включването им във водопречиствателните процеси
• Методология и средства за контрол при водопречистването
• Кинетични показатели
• Микробиологични показатели
• Структура на биологичните системи
• Количествен и качествен състав на микро и мета-фауната
• Ензимологични показатели
• Предизвикателствата пред водопречиствателните технологии
• Активната утайка - основна биологична система във водопречистването
• Микробни съобщества във водоприемниците
• Ролята на моделирането в контрола и управлението на водопречиствателните процеси
• Обобщение и акценти

За експерименталната постановка, методичното и ресурсно осигуряване

• Дизайн на експерименталните разработки
• Материали
• Биологични системи
• Химикали, реактиви, кофактори, хранителни среди и други компоненти
• Апаратура
• Методи

Продукти на биологичния контрол, създадени в лабораторията по Биологично водопречистване на Биологически факултет и патрньори
За ролята на параметрите на средата в контрола и управлението на водопречиствателните детоксикационни процеси

• Симулация на детоксикационни процеси в по-изчистени условия (моносубстратни ксенобиотични системи и тривиален водопречиствателен процес)
• Роля на концентрацията и периода на адаптация
• Роля на химичната структура на ксенобиотика
• Роля на биологичните и технологичните параметри в управлението на биодетоксикацията
• Роля на концентрацията на ксенобиотика и присъствието на косубстрати за управлението на биодетоксикацията на ензимологична основа
• Оксигеназите - индикатори за ефективен контрол на детоксикацията
• Общата дехидрогеназна активност - индикатор за скоростта на биодеградация на тривиалните замърсители
• Обобщение и връзка със следващите глави

За адаптационните свойства на активните утайки спрямо шоково натоварване с токсични замърсители. Какви са биотехнологичните възможности за въстановяване на водопречиствателния процес

• Моделиране на взривно натоварване с ксенобиотици при периодичен процес
• Динамика на трансформацията на ксенобиотиците в хода на адаптационния процес
• Контрол на адаптационния процес с микробиологични и ензимологични показатели
• Подбор на селективни индикатори и индикаторни връзки
• Обобщение и насоки за практиката

Биологичен контрол на трансформационните процеси спрямо РСР във водопречиствателен процес в условия, близки до реалните

• Симулиране на взривно натоварване с РСР при непрекъснат водопречиствателен процес
• Динамика на трансформацията на ксенобиотици в хода на водопречиствателния процес
• Контрол с микробиологични и ензимологични показатели
• Подбор на селективни индикатори и индикаторни връзки и утвърждаване на индикаторната система
• Обобщение и предложения за практиката

Анаеробна или аеробна технология за детоксикация на РСР (пентахлорофенол)?

• Моделиране на аеробен и анаеробен процес с цел създаване на технологии
• Динамика на трансформационните процеси
• Контрол на аеробния процес с микробиологични и ензимологични показатели
• Контрол на анаеробния процес с микробиологични и ензимологични показатели
• Сравнение между параметрите на аеробния и анаеробния водопречиствателен процес
• Манипулация на аеробен процес - обогатяване на активната утайка с биомаса от Pseudomonas aureofaciens AP-9
• Манипулация на анаеробен процес - снижение на редокс потенциала чрез продухване с азот
• Обобщение и предложения за водопречиствателната практика

Как се прави двустъпална (анаеробна / аеробна) технология за пречистване на РСР със специализиран адаптационен алгоритъм за пусковата фаза?

• Анаеробен процес на РСР-биодеградация със специализиран адаптационен алгоритъм и двустъпална анаеробна / аеробна технология
• Динамика на адаптационния и трансформационния процес в анаеробния модул
• Контрол с микробиологични и ензимологични показатели
• Функциониране на анаеробния модул в рамките на завършена технология
• Обобщение и насочване на биотехнологичните продукти към практиката

Хибридна технология за детоксикация на РСР със специализирана стратегия за биологичен контрол

• Моделиране на РСР-биодеградационен процес в хибриден биореактор със стратегия за биологичен контрол
• Динамика на адаптационния и биодеградационния процес
• Контрол с микробиологични показатели
• Микроскопска структура на активната утайка
• Контрол с ензимологични показатели
• Обобщение и предложения за водопречиствателната практика

За спецификата на четирите технологии за пречистване на РСР и как да изберем най-подходящата?

• Сравнение между четирите технологии за биодеградация на РСР
• Технологични параметри
• Развитие на биодеградационните системи под въздействието на специализирани адаптационни алгоритми
• Приложение на механизмите за управление на биодеградационните системи във водопречиствателната практика

Стратегия за пре-биоремедиационен контрол на адаптивните езера на Лукойл ЕАД, Бургас и как се прави биологичен дизайн на ефективна технология за пречистване на седиментите от токсичните замърсители?

• Стратегия за контрол и пре-биоремедиационно планиране на технологии за детоксикация на седименти в адаптивните езера на Лукойл - ЕАД - Бургас
• Химичен контрол
• Микробиологичен контрол
• Ензимологичен контрол
• Предложение на биологичен дизайн за биоремедиационна технология

Мониторингова и верификационна стратегия за управление на река Искър в ключов участък от горното течение като водоприемник

• Мониторингова стратегия за управление на участък от горното течение на река Искър
• Изследван речен участък
• Мониторингова информация, получена съгласно описания експериментален дизайн
• Модул Функциониране на HSPF модела за водни количества и биогенни елементи
• Съответствие на експерименталната стратегия на принципите на EMS

Алгоритми за управление на трансформационните процеси в седиментите на река Искър при различна влажност

• Аналогово моделиране на трансформационните процеси в седиментите на река Искър при различна влажност
• Особености на аналоговото моделиране на процесите
• Скорост на трансформация на биогенните елементи
• Контрол на трансформационните процеси с микробиологични показатели
• Контрол на трансформационните процеси с ензимологични показатели
• Корелации на показателите
• Верификационен фон на концентрацията на биогенните елементи и микроорганизмите в условията на модела и с реалните данни, получени in situ

Заключение
Литература
Използвани съкращения
Приложение