Екологія ДОВІДНИК

У очищенні стічних вод зазвичай беруть участь найпростіші організми, такі, як Уог1лсе11а, Орегсі1ап і Ер1з1уН5 (стебелькові війчасті особини) Оскільки для таких організмів поживним середовищем є бактерії, то завдяки цьому вся мікробна культура підтримується в активному рівновазі. часто виявляються грибки ОеоШсЫит, РешсШит ер.

В активному мулі у певних співвідношеннях містяться всі названі групи бактерій, але в залежності від складу стічних вод переважає одна з груп, а інші їй супроводжують. •основної групи, забезпечуючи її поживними та ростовими речовинами та утилізуючи продукти окислення. Біомаса основної фізіологічної групи бактерій, що ведуть процес окислення, становить в мулах 80-90%, а решта - біомаса супутніх бактерій та інших організмів.

В останні роки навколо великих міст створено велику кількість тваринницьких ферм і комплексів з виробництва яловичини, свинини, птиці. худоби (залежно від статі та віку) від 5 до 35 кг, для свиней – від 2,2 до 12 кг, овець – від 2 до 14 кг, для курей, гусей, качок, індичок – від 30 до 600 г на одну голову.За підрахунками щорічне нагромадження цього субстрату становить до 500 млн. т, приблизно дві третини гною вноситься в ґрунт як добрива. Досвід експлуатації таких об'єктів показав, що питання знезараження та утилізації гною та стічних вод на них ще достатньо не відпрацьовані. Основна вимога - недопущення забруднення відкритих водойм і ґрунтових вод гною та стічними водами, що містять патогенні бактерії, яйця глист, органічні речовини, аміак та інші сполуки (див. розділ 5, розділ «Очищення стічних вод»). ]

У табл. 4.5 наведено усереднені дані щодо біохімічного очищення стічних вод при аерації повітрям та технічним киснем. З таблиці випливає, що значної інтенсифікації процесу досягається при використанні кисню. Період аерації в залежності від виду стічних вод знижується з 6-12 до 1-3 год, що дозволяє в 4-8 разів зменшити обсяги аеротенків або відповідно збільшити їх продуктивність порівняно з продуктивністю при звичайній аерації повітрям. Слід зазначити, що технічний кисень крім інтенсифікації дифузійних процесів розчинення кисню прискорює і біохімічний процес окислення. Застосування технічного кисню замість повітря дозволяє збільшити питому швидкість окислення органічних забруднень по БПКповно в 1,5—3,8 разу залежно від виду стічних вод. Активний мул при аерації технічним киснем має значно кращі властивості: у ньому не розвиваються нитчасті форми бактерій, він не «спухає», краще осаджується. Це дозволяє застосовувати для поділу мулової суміші вторинні відстійники звичайної конструкції, незважаючи на збільшення дози мулу до 5-10 г/л. ]

У ході біохімічної очистки побутових стічних вод гине 90-98% бактерій. У зв'язку з цим перед скиданням у водойму стічні води мають бути знезаражені. Найбільшого поширення набуло знезараження води хлором. До перспективних можна віднести озонування. Бактерицидні установки для знезараження стічних вод малоефективні через наявність у них залишкової суспензії. ]

В активному мулі аеротенків завжди зустрічається гетеротрофна капсульна бактерія, названа Zoogleae гагтеєга. Цьому виду деякі дослідники приписували виключно важливу роль в очищенні стічних вод завдяки його здатності до формування капсул та утворення пластівців в активному мулі. ]

Бактерії становлять велику групу мікроорганізмів, широко поширену в природі і важливу роль у практичній діяльності людини, зокрема в процесах очищення стічних вод. У більшості бактерій у складі клітини немає хлорофілу, що суттєво відрізняє їх від зелених рослин. ]

Вода водойми задовольняє санітарним вимогам, якщо в 1 л води міститься не більше 10 тис. кишкових паличок (в 1 мл стічної води після біологічного очищення міститься приблизно така ж кількість паличок), отже, перед спуском у водоймище стічні води необхідно знезаражувати. Ефективність процесу знезараження визначається кількістю бактерій кишкової групи, що залишилися у воді після знезараження. ]

У лабораторних умовах було перевірено вплив на міцність рівноконсистентних розчинів кладок при додаванні гальваношламів як пластифікаторів [181]. Досліди проводили на основі зразків складу цементу: пісок = 1,0:4,5 (за вагою).Як пластифікатори додавали шлам після реагентного очищення стічних вод гальванічних виробництв і мул, що утворюється в. внаслідок біохімічного очищення стічних вод із застосуванням сульфатоввідновлюючих бактерій. Склади шламу та мулу наведені в табл. 39. [. ]

На користь переважної ролі мікробів в очищенні стічних вод говорить і те, що в початковий період аерування стічних вод розвиваються бактерії і тільки потім з'являються найпростіші. Наприклад, за дослідженнями Н. С. Золотарьової, загальна чисельність про-схейших-в умовах неповного біохімічного очищення (як відомо, що знімає основну частину забруднень), за середньорічними даними, не перевищувала 2.7 тис. шт. в 1 мл активного мулу, а при повному очищенні становила 285 тис. шт. в 1 мл. ]

Очищення стічних вод аналізованим методом проводять у аеробних (тобто в присутності розчиненого у воді кисню) і в анаеробних (без розчиненого у воді кисню) умовах. Спільнота мікроорганізмів представлена ​​одними бактеріями під час очищення в анаеробних умовах. При очищенні в аеробних умовах у співтоваристві мікроорганізмів розвиваються найпростіші. ]

У процесі харчування мікроорганізми одержують матеріал для своєї будови, внаслідок цього відбувається приріст маси бактерій активного мулу, а в процесі дихання вони використовують кисень повітря. Органічні речовини, що містяться в стічних водах, в результаті окисних процесів мінералізуються, і кінцевими продуктами окислення є діоксид вуглецю і вода. Деякі органічні сполуки окислюються в повному обсязі, утворюються проміжні продукти.У процесі біохімічного очищення стічних вод відбувається також окислення сірководню до сірки та сірчаної кислоти, а аміаку - до азотистої та азотної кислот (нітрифікація). ]

У біофільтрах стічні води пропускаються через шар крупнозернистого матеріалу, покритого тонкою бактеріальною плівкою, у якій інтенсивно протікають біологічного окислення органічних речовин. У біологічних ставках в очищенні беруть участь усі організми, що населяють водоймище. Аеротенки - величезні резервуари із залізобетону. Очищаючим початком є ​​активний або з бактерій та мікроскопічних тварин. Мікробоценоз активного мулу бурхливо розвивається в аеро-тінках (багатий приплив поживних речовин, надлишок кисню, що подається). Стічні води перед біологічною очисткою піддаються дезінфекції видалення патогенної микрофлоры.[ . ]

Очищення стічних вод в аеротенках є надзвичайно інтенсифікованим процесом самоочищення. Стічна вода, протікаючи аераційний басейн, піддається такому сильному продмуванню повітрям, що створюються надзвичайно сприятливі умови у розвиток великої кількості аеробних бактерій і найпростіших організмів. При цьому утворюються пластівці активного мулу з основної слизової маси. Ці пластівці адсорбують розчинені та колоїдні речовини стічної води таким же чином, як і біологічні плівки біофільтрів. Мікроорганізми, що містяться в пластівцях, розкладають ці речовини з утворенням газів, розчинених мінеральних сполук і органічного мулу. Істотно те, що пластівцевий мул зберігається у зваженому стані, чого не вдається досягти ні механічним шляхом, ні продуванням повітря, а часто і при комбінації обох методів.Водночас стічна вода завдяки вихровим рухам та продуванню повітря швидко поглинає кисень. Кисневе надходження» та кількість активного мулу в басейні визначають продуктивність установки. Важливо, щоб введений кисень діяв на великій поверхні та в пластівцях, чому сприяють турбулентність численних потоків та розбивання пластівців. Для самої води, що у басейні, досить невеликого вмісту кисню (1,0—4,0 лг/л). Пластівковий мул відокремлюється від очищеної стічної води у відстійнику, включеному за аеротенком. Однак частина пластівцевого мулу, залежно від продуктивності установки, від 30 до 100% загального надходження стічних вод відводиться назад в аеротенк у вигляді водного мулу, що циркулює; при цьому іноді він піддається попередньої аерації. Залишок, що є надлишковим мулом, зазвичай відводиться в первинний відстійник для поліпшення відстоювання. Загальний вид установки показано на рис. 43. [. ]

У виробничих стічних водах трапляється до 30 видів Bacterium. Ці бактерії засвоюють нафту, парафіни, нафтени, феноли та інші сполуки. Видова назва бактерій відбиває характер засвоюваних сполук: Bact. aliphaticum, Bact. naphtalinicus, Bact. benzoli, Bact. cyrloclastes та ін. З амоніфікаторів у стічних водах зустрічаються Bact. mycoides. Процеси амоніфікації білкових сполук - найважливіша складова процесів очищення стічних вод. Аміак, що вивільняється, є джерелом азоту, частина його окислюється до нітритів і нітратів. З груп серобактерій в мулах розвиваються Thio-bacterium і Thiotrix, що окислюють сульфіди, гіпосульфіти, сірководень. ]

У бактерії дуже сильно виражена здатність адаптації до різних умов навколишнього середовища. Вона проявляється у виробленні адаптованих ферментів, що дозволяє бактеріальній клітині використовувати як джерело сировини різноманітні речовини. Здатність мікроорганізмів до адаптації забезпечує широке поширення біологічної очистки стічних вод. ]

При очищенні стічних вод у біологічних ставках кількість бактерій зменшується більш ніж у 100 разів, знижується окислюваність на 90%, знижується кількість органічного азоту на 88, аміаку - на 97 та БПК до 98%. ]

При очищенні стічних вод будь-яким з описаних вище методів утворюється осад унаслідок випадання нерозчинених речовин у первинних відстійниках. Крім того, в результаті біохімічної очистки утворюється велика кількість осаду, що виділяється у вторинних відстійниках. Осад складається з твердих речовин, сильно розбавлених водою. У сирому стані при очищенні побутових та деяких виробничих вод цей осад має неприємний запах і є небезпечним у санітарному відношенні, оскільки містить величезну кількість бактерій (у тому числі можуть бути хвороботворні) та яєць гельмінтів. ]

Ролі бактерій у природі дуже різноманітні, що з різними джерелами енергії, використовуваними різними групами бактерій. Багато гетеротрофних аеробних бактерій є редуцентами в екосистемах. У ґрунті вони беруть участь в утворенні родючого шару, перетворюючи лісову підстилку та гниючі залишки тварин у гумус. Бактерії ґрунту також розкладають органічні сполуки до мінеральних речовин. Встановлено, що до 90% С02 потрапляє в атмосферу за рахунок діяльності бактерій та грибів.Бактерії беруть участь у біогеохімічних циклах азоту, сірки, фосфору. Самоочищення води в природних водоймах, а також очищення стічних вод проводиться аеробними та анаеробними гетеротофними бактеріями. ]

Свинець у концентрації 0,07 мг/л шкідливо діє на очисні споруди каналізації, у концентрації 0,1 мг/л шкідливо діє на активний мул аеротенків та біофільтри, ускладнює біологічне очищення стічних вод. Свинець у концентрації 1 мг/л згубно діє на аеробні бактерії. Нешкідлива концентрація, що не чинить гальмівної дії на зброджування осаду в метантенках, становить 4,2 мг/л. ]

Авторами в лабораторних умовах була перевірена можливість флотаційного збагачення опадів біохімічного очищення стічних вод гальванічних виробництв із застосуванням суль-фатвовідновлювальних бактерій. ]

Первинне очищення полягає у видаленні великих предметів, таких як палиці, ганчір'я та сміття, і осадженні приблизно 30% зважених твердих речовин. Ці відходи спалюються з метою отримання стерильної золи та двоокису вуглецю, що використовується потім у процесі очищення. Після первинного очищення стічні води насичуються повітрям, щоб стимулювати зростання бактерій, які знищують органічні відходи. Мул, що утворюється, при цьому осаджується. Така вторинна очистка називається процесом обробки активним мулом. ]

Важливу роль очищенні стічних вод у лагунах грають метанові бактерії. Так, наприклад, Methanobacterium formicicum зустрічається та розвивається в лагунах при температурі 15° і вище та pH 7,02-8,0 [383]. Метанові бактерії використовують для зростання мурашину кислоту, метанол та інші речовини, що є в лагунах. ]

Факультативні бактерії використовують розчинений кисень, коли це можливо, за відсутності його живуть за рахунок енергії анаеробних процесів. При очищенні стічних вод аеробні мікроорганізми розвиваються в активному мулі та біологічній плівці біофільтрів, у той час як анаероби переважають у процесах бродіння. Факультативні бактерії є як в аеробних, так і в анаеробних очисних спорудах. ]

Прикладом нитчастих бактерій може бути залізобактерія ЬерМЬлх осИгасеае (див. рис. 4). Нитки товсті, 2-9 мкм у діаметрі, довжина досягає кількох міліметрів, нерухомо прикріплені. Розмножуються нерухомими конідіями чи окремими клітинами. Нитки оточені товстою слизовою капсулою, насиченою гідроксидом заліза, завдяки чому нитки в нижній частині мають жовто-охряний колір або колір іржавого заліза. Іноді окремі клітини нитки ніби зісковзують убік від головної нитки, утворюючи подібність бічних гілок, проте це псевдовічення. Нитчатые бактерії БрНаегоШиэ відіграють негативну роль очищенні стічних вод при рясному розвитку на аеротенках.[ . ]

Велике значення при очищенні стічних вод також має кількість фосфору. Роль цього елемента в житті бактерій надзвичайно велика, тому що він входить до складу найбільш активних речовин клітини, зокрема біокаталізаторів. ]

Перелічені групи бактерій становлять близько 82% від кількості мікробів, що у очищенні стічних вод і освіті активного мулу. Природа активного мулу є загальною навіть при біологічному очищенні різних стічних вод.Це енергетичної спільністю процесів біоокислення, спільністю хімічного складу мікрофлори, багатої азотом, життєво важливими амінокислотами, фосфором, кальцієм, вуглеводами.[ . ]

ЗН заснований на здатності мікроорганізмів використовувати різноманітні речовини, що містяться в стічних водах, як джерело живлення в процесі їхньої життєдіяльності. Додачею біологічної очистки є перетворення органічних забруднень на нешкідливі продукти окислення - воду, двоокис вуглецю, нітрат-і сульфат-іони та ін. p align="justify"> Процес біохімічного руйнування органічних забруднень в очисних спорудах відбувається під впливом комплексу бактерій і найпростіших мікроорганізмів, що розвиваються в даній споруді. ]

Симбіоз аеробних та анаеробних бактерій використовують при очищенні стічних вод у біофільтрі з іммобілізованими мікроорганізмами на нерухомому носії для очищення стічних вод дріжджового, целюлозно-паперового та інших виробництв, що містять хлоровані феноли, тензиди, мелано3. Іммобілізовані мікроорганізми майже повністю розкладають органічні та неорганічні речовини. ]

На невеликих міських станціях очищення стічних вод зняті з ґрат покидьки в міру їх накопичення вивозять на заміські звалища для компостної обробки спільно з міським сміттям. У ряді випадків санітарна біологічна обробка покидьків з ґрат може здійснюватися в камерах Беккарн, де мікроорганізми переробляють органічну частину покидьків протягом 1-2 міс.Технологія процесу обробки в камерах Беккарі полягає в тому, що в масу раніше прокомпостованого сміття або збродженого осаду вносять покидьки з решіток з розрахунку 15-20% по сухій речовині. швидкий підйом температури до 65 - 80 ° С, під впливом якої гинуть більша частина патогенних бактерій і гельмінти. на 10-50%). Продукти розпаду покидьків з камер є позбавленою. запаху, чорну, однорідну компостовану масу, придатну для використання як органічного добрива.

Швидкість біохімічних процесів очищення стічних вод у великій мірі залежить від температури середовища. розчиненого кисню. Оптимальною є температура 20-28 ° С (у присутності) термофільних бактерій може йти аеробний процес і при 67 ° С). При цьому в активному мулі знаходиться найбільша кількість видів мікроорганізмів.

Відомі два методи біологічного очищення стічних вод: аеробний та анаеробний.Аеробний здійснюється бактеріями за наявності у воді кисню і є основним способом біологічного очищення, що застосовується у промисловості. Анаеробний здійснюється бактеріями, що не потребують кисню, і полягає у зброджуванні органічних речовин, що забруднюють воду, в закритих апаратах без доступу повітря — Метантенках. Застосування цього методу обмежено: його можна використовувати для попередньої підготовки стоків, що дозволяє знизити концентрацію органічних забруднень в 10-20 разів і проводити подальше очищення аеробним способом; через складність такого двоступінчастого процесу його рідко застосовують у промиш-лікості. Анаеробний спосіб можна застосовувати для зброджування сильно обводнених органічних осадів. ]

Другим важливим прийомом біохімічного очищення стічних вод є аерація в аеротенках з активним мулом. Механічно освітлену стічної води підводять у відкриті резервуари коридорного типу і інтенсивно перемішують з достатньою кількістю повітря барботуванням або за допомогою пристосувань, що перемішують (щітки або мішалки). Бактерії активного мулу утворюють пластівці, вільно зважені у воді. Через відповідні проміжки часу (мінімум 1 год) оброблена стічна вода відводиться для відстоювання; частину активного мулу знову повертають в аеротенк, а надмірну частину його видаляють. ]

Достатність елементів живлення для бактерій у стічних водах визначається співвідношенням БПК – М:Р (азот амонійних солей або білкової та фосфор у вигляді розчинених фосфатів). Згідно з рекомендаціями СНиП П-32-74, при обробці міських стічних вод співвідношення БПКпов: N:.Р має бути не менше 100:5:1.Можна підрахувати, що у побутових стічних водах, що надходять після механічного очищення на біологічну, це співвідношення становить приблизно 100:20:2,5. Як видно, тут вміст азоту та фосфору набагато вищий, ніж це потрібно за нормами проектування, внаслідок чого доцільне спільне очищення побутових та виробничих стічних вод, якщо останні не містять зазначених біогенів. Для деяких видів виробничих стічних вод потреба в біогенних елементах визначена на підставі даних експлуатації, наведених нижче. ]

Теоретичні основи культивування бактерій та інших мікроорганізмів у безперервній культурі в хемостаті були закладені в роботах Моно, Новіка та Сциларда, опублікованих у 1950 році. У 1961 р. Герберт f 133] представив великий теоретичний аналіз широкого ряду різних систем безперервного культивування як наслідок інтенсивної експериментальної роботи з такими системами у минуле десятиліття. Теоретичні основи безперервного культивування були також детально викладені в роботах Малека та Фенцла [134] та Пірта [135]. Безперервне культивування виявилося найбільш корисним інструментом у вивченні фізіології мікроорганізмів, але за одним важливим винятком воно знайшло в промислових мікробіологічних процесах відносно вузьке застосування. Цим винятком є ​​процеси біологічної очистки стічних вод, куди відносяться різні модифікації процесів з активним мулом [136], так і процеси на краплинних біофільтрах [137], які протікають в безперервному режимі.Якщо в процесах з активним брудом забруднення в стоках, що очищаються, окислюються зваженими бактеріальними флокулами, то в краплинних біофільтрах забруднення окислюються в біоплівці, що утворюється бактеріями, прикріпленими до твердої насадки. В недавній час отримали розвиток гібридні процеси, в яких окислення забруднення відбувається під дією мікробної біоплівки, що рухається, що росте або на твердій насадці, наприклад піску, шар якої зріджується потоком стічних вод в біореакторі [138], або на обертових дисках, які частково стоки, що піддаються очищенню [139]. На додаток до цих аеробних процесів біологічної очистки існують також аналогічні анаеробні процеси [140], і можна припускати значно ширше застосування цієї технології очищення стічних вод у майбутньому. Процес переробки сирого активного мулу, що видаляється, також часто проводять як безперервний (див. глави 1 і 2). Багато з вищезгаданих процесів виникли перш, ніж були закладені теоретичні основи безперервного культивування, отже, ця теорія була застосована для їх опису по суті ретроспективно. ]

Встановлено, що хід процесу біохімічного очищення стічних вод залежить від співвідношень між кількостями розчиненого кисню (окислювача), розчинених та диспергованих органічних речовин (відновників) та ферментів, що продукуються бактеріями (каталізаторами). Редокс-потенціал дозволяє визначати безпосередньо ці співвідношення, виражаючи в одиницях електричного потенціалу — милливольтах.[ . ]

Для придушення росту плісняви ​​та посилення росту бактерій при очищенні стічних вод з високим вмістом вуглеводів необхідне додавання лугу для збільшення pH та в ряді випадків азоту амонійних солей. ]

Найпростіші (різні інфузорії) безпосередньо в очищенні стічних вод не беруть участі, але поїдаючи бактерії, регулюють їх кількість та якість. Найпростіші також сприяють освітленню води, розпушування біо-плівки та іншим процесам. Крім бактерій і найпростіших, в активних плах і біоплівках зустрічаються мікроскопічні тварини - коловратки, що харчуються бактеріями, найпростішими та органічним детритом, гриби (фузорії, аспергіли, пеніцилін), водорості (зелені, синьо-зелені, діатомові), а також черв'яки, кліщі личинки мух, які грають велику роль у роботі біофільтрів. ]

Більш надійними є ґрунтові методи біологічної очистки (на полях зрошення та полях фільтрації), які за умови нормального навантаження на поля забезпечують високий ефект (до 99,9%) бактеріального очищення. Робота С. н. Черкінського та Л.Л. Б. Доліво-Добровольського доведено, що патогенні бактерії кишкової групи виявляються в очищеній воді навіть тоді, коли кишкова паличка відмирає на 99%. Тому після механічного та штучного біологічного очищення стічні води до спуску їх у водойму, безумовно, необхідно знезаражувати. У випадках ґрунтового очищення стічних вод на полях-зрошення або полях фільтрації дезінфекція, як правило, не потрібна. ]

Екологічними системами є споруди біологічної очистки стічних вод: аеротенки, біологічні фільтри. Вони є спільноти живих організмів, переважно бактерій і найпростіших, що утворюють так званий активний мул.Кожен вид цих мікроорганізмів займає свою екологічну нішу і може існувати в певних умовах. Цілком зрозуміло, що ці екосистеми створюються і управляються людиною, але він використовує тут у своїх інтересах біологічні процеси. у ряді випадків, наприклад при масовому розвитку слизоутворюючих бактерій та нижчих грибів, що спостерігаються порушення роботи устаткування.

Хлорування є хімічним (окислювальним) способом обробки стічної води, що отримав в даний час широке розповсюдження. також для боротьби з біологічними обростаннями на спорудах.

Широке поширення бактеріостатичних і бактерицидних агентів ясно показує, що бактерії сприйнятливі до дії різних хімічних речовин, які в залежності від їх природи або інгібують зростання бзктсрій, або вбивають їх широко використовується фенол, а хлор - найбільш відомий хімічний бактерицидний агент. Присутність інгібіторів. у бактеріальній культурі може бути або навмисним, або ненавмисним, і саме останній випадок має відношення до очищення забруднених стоків.Ненавмисна присутність інгібуючих сполук у процесі біологічної очистки стічних вод походить від появи інгібуючих забруднень (субстратів), утворення інтермедіатів-інгібіторів і вивільнення сполук-інгібіторів при клітинному лізисі. ]

Мікробне населення, що здійснює руйнування органічної речовини, при ґрунтових методах очищення стічних вод має подвійне походження: це бактеріальна флора самого ґрунту, що пристосувалася до своєрідної обстановки полів зрошення, і бактеріальна флора стічних вод, що постійно поповнює ґрунт. При очищенні побутових стічних вод кількість цих бактерій надзвичайно велика - понад 1 млрд. в 1 мл. Бактеріальне населення побутових стічних вод представлено патогенними формами (збудниками черевного тифу, паратифу, дизентерії, туляремії, поліомієліту) та апатогенними (насамперед кишковою паличкою). ]

Звідси можна зробити висновок, що найпростішим належить роль організмів, що «пасуться», тобто живуть за рахунок споживання в основному бактерій або дрібних зважених частинок органічного походження. Однак роль цих організмів в очищенні стічних вод не пасивна і тим більше не шкідлива, хоча вони й пожирають основних агентів, що ведуть очищення, — бактерій. Зокрема, наявність найпростіших впливає на зниження кількості патогенних бактерій і бактерій кишкової палички. За середньорічними даними, отриманими Н. С. Золотарьової, наявність в активному мулі рясні фауни найпростіших забезпечує високий відсоток затримання E. coli (97,95%), внаслідок чого в очищеній воді вкрай рідко виявляються збудники гострих кишкових захворювань. ]

Назріла необхідність систематизувати та впорядкувати літературні дані періодичного друку про окремі мікроби-деструктори, що застосовувалися для очищення промислових стоків або потенційно придатних для цього, а також дати зведення власних досліджень щодо очищення води від синтетичних органічних сполук та мікроорганізмів. При очищенні стічних вод чистими культурами бактерій або їх комплексами виникає потреба у звільненні води від мікробних клітин, оскільки в чистих культурах вони не осідають подібно до активного мулу. У цьому ми вважали за доцільне навести таксономическую і біохімічну характеристику як мікробів, здатних викликати розкладання і трансформацію органічних речовин у водному середовищі, т.к. е. функціонуючих в очисних спорудах, але й зібрати інформацію про мікробах-деструкторах, які у грунтах чи умовах лабораторного експерименту.[ . ]

Увага вчених давно було звернено на нові джерела одержання білка з відходів. Одним з таких багатих джерел безперечно є активний мул, який завдяки життєдіяльності окисних бактерій містить до 50% білка (з розрахунку на абсолютно суху вагу). У ньому знаходяться майже всі необхідні амінокислоти, мікроелементи та вітаміни групи В, у тому числі і В12. Всі ці поживні речовини містяться в білку активного мулу, мікробіологічний синтез якого при біологічному очищенні стічних вод відрізняється виключно великою інтенсивністю. ]

Біологічне очищення стічних вод

Заводи, фабрики та багато інших виробничих установ одного з найперших завдань вважають очищення стоку. Без очищення стічні води давно забруднили б водоймища на Землі настільки, що люди виявилися б на межі виживання. При цьому особлива увага приділяється біологічному очищенню.

Що таке?

Біологічне очищення стічних вод – багатостадійна процедура видалення з відпрацьованого стоку потенційно небезпечних речовин, реагентів шляхом їх розкладання за допомогою спеціально вирощених бактерій та інших найпростіших (одноклітинних) організмів. Біодоочищення - Етап, що змінює на всьому процесі очищення стоків механічний і фізико-хімічний методи.

Принцип дії – розщеплення органіки на найпростіші гази. Це вуглекислий газ, водень, окису азоту, аміак, сірководень. Органічні – переважно метан, можуть траплятися і метанол, оцтова кислота та ацетон. Органічні речовини - жири, вуглеводи, білки, що не розклалися, - вихідний реагент, джерело живлення (а з ним і енергії) для мікроорганізмів, що застосовуються в якості септичних одноклітинних культур.

У стоку є пристойна кількість амінокислот, нітратів, можливо, аміак, як говорилося. Азот, який отримується з даних реагентів, є елементом життєдіяльності одноклітинних організмів. Крім азоту, з органіки бактерії та найпростіші виділяють фосфор та калій.

При підвищеному вмісті азоту, фосфору та калію у стічній воді робота мікроорганізмів прискорюється. Результат – більш ретельне очищення.

Основні методи

У натуральних (без участі процесів, створених людиною), невеликих за обсягом стоків мала концентрація викидів, що самознищаться з часом. Значний рівень розвитку різноманітних галузей людської діяльності оперує обсягом стічних вод, на порядок перевершує той, що населення Землі створювало в давні віки або в доісторичну епоху. Є кілька видів очищення стоків: механічний, фізико-хімічний та біологічний.

Механічний метод передбачає встановлення в системі ґрат, сита, фільтрів. Наприклад, грати і сито відловлюють велике сміття та великофракційний пісок. Пісколовка - спеціальний резервуар, в якому дрібний пісок тримає в облозі дно. Фільтр здатний затримати глину (глиниста і муляста завись відстоюється не одну годину), іржу, нерозчинні солі. Малорозчинні солі частково видаляються.

Одним із фізико-хімічних підвидів є жироловка. Олії та жири легші за воду – вони накопичуються на поверхні, а очищена від цих крапельок вода опускається нижче. Щоб видалити зі стічної води розчинні солі і частину органіки, до стічної води додають реактиви – ті вступають у реакцію з цими домішками, формуючи нерозчинний осад. Наприклад, перетворення закису заліза, розчинної у питній воді, виробляється її доокислення (у воду подається повітря чи кисень). Закисне залізо перетворюється на іржу і випадає в осад або відфільтровується. Фізико-хімічний спосіб також передбачає тривале відстоювання стічних вод - їх видаляються всі нерозчинні реагенти і жирова плівка.

Для фізико-хімічного методу також характерний електроліз: провідні струм солі, кислоти та луги, можливо, що містяться в стоку, вступають у реакцію з металами електродних сіток. Вони перетворюються на нерозчинні солі і випадають на дно або спливають нагору.

Зрештою, біоочищення води - вибіркова реакція одноклітинних на певні забруднювачі. Наприклад, генно-модифіковані бацили, які є свого роду одноклітинними екстремофілами, розкладають кал і сечу на простіші складові.

Природні

Для очищення стоку природним шляхом застосовують натуральні процеси, що відбуваються у воді, ґрунті, рослинах. Забруднюючі реагенти зв'язуються ними, перетворюються спочатку на мінерали, а потім на інші, більш нешкідливі їх аналоги або переносяться.

Як приклад – переробка нафти в океанічному середовищі, що містить все різноманіття одноклітинних культур, відомих людині. Суть процесу зводиться до наступного: випадково розлита нафта з часом розкладається, перетворюючись на леткі та газоподібні вуглеводні. Нестача - Парниковий ефект, що створює підвищення середньорічної температури на 20 років: метан розкладається в десятки разів повільніше, ніж, скажімо, вуглекислий газ перетворюється рослинами на кисень.

Штучні

Те, з чим не впоралася природа, або аналогічний природний процес зайняв би тисячі, мільйони років, піддається переробці за допомогою технологій та апаратів, створених людьми. Завдання – ввести в стічні води спеціально вирощені мікроорганізми, що переробляють рідкі відходи з доступом або без доступу кисню. Для них підтримуються оптимальна температура та тиск, близький до земного атмосферного.

Які системи використовують?

Для точної класифікації біоочисних систем використовують відмінні один від одного методи очищення. Фахівці виділили кілька видів, кожен із яких вибирається для окремо взятого випадку.

Аеробна

Спосіб аеробного біоочищення передбачає наявність мікробів і найпростіших, що гинуть у повністю безкисневому середовищі.. Реактор, виконаний у вигляді аеротенка, представлений як бетонна або металева горизонтальна бочка об'ємом у тонну та більше. Поблизу її дном вставлені вкладиші з полімерів, є біологічної основою для аеробних мікрокультур.

Дном зсередини бочки проходять труби з дірочками, що поставляють в аеротенк повітря, що нагнітається ззовні. Отримавши доступ до кисню з атмосферного повітря, мікроорганізми зростають та активно діляться, їх чисельність зростає у геометричній прогресії.

Окислення органічних залишків призводить до виділення значної енергії, частина якої перетворюється на тепло.

Щоб біореактор не перегрівся (при температурі вище 45 градусів більша частина мікроорганізмів починає вимирати), електронне обладнання, зокрема датчики температури, відстежують стан аеротенку, і при необхідності задіюється система охолодження ємності. Міні-версія аеротенку підходить для септика біля заміського будинку.

Анаеробна

Від аеротенку метантенк відрізняється герметичністю – у нього не подається повітря. Ефект заснований на тому факті, що використовуваним тут одноклітинним організмам для розмноження та розвитку не потрібне повітря, доступ до кисню. Температуру регулювати необов'язково – процес розкладання відходів здійснюється без особливого контролю за умовами, адже енергія (тепло) не виділяється. Коштує метантенк помітно нижче аеротенка. Нестача - значне виробництво метану: незважаючи на те, що цей газ легший за повітря, прагне піднятися і випаруватися через щілини, в приміщеннях передбачена система пожежної сигналізації. Зміст 10% метану повітря здатне призвести до вибуху від найменшої іскри.

Станція біоочищення

Станція біологічного очищення стоків є конструкцією з 4-х відсіків. Кожен із цих блоків системи очищає стік за допомогою активного мулу та кисню. При прогоні стічних вод через дані відсіки рівень очищення досягає 98%.. Стік, очищений настільки, застосовують для поливу сільськогосподарських культур. Незважаючи на помітну кількість осередків, станція проста в установці.Вона не така велика у розмірі, як аеротенк, що нерідко займає об'єм, порівнянний із залізничною цистерною. Станція біоочищення працює без відкачування стічних вод, але промивання відсіків за допомогою миючої установки високого тиску власнику не уникнути. Потрібна модель станції біоочищення підбирається за пропускною спроможністю установки, без якої ефективна робота власника неможлива. Нестача - Висока вартість, яка може досягати мільйона рублів.

Біореактор з мембранами

В основі роботи даної установки лежить біохімічне та мембранне очищення стоку.. Інакше кажучи, мембранний біореактор має здатність фільтрувати стік на мікроскопічній та аеробній стадії. Мембрана очищає стічні води від забруднень із підвищеною вибірковістю. В якості мембран використовують трубчасті, половолоконні та на основі плоскої рамки. Мембранний очисник застосовують як на попередній, так і завершальній стадії очищення.

Попереднє очищення стічної води використовується до стадії очищення, що запускається в режимі нанофільтрації та зворотного осмосу, коли потрібно видалити всі солі.

Біофільтр

Часто зустрічається в дачному туалеті або септику заміського будинку. Біологічний фільтр - невеликих габаритів ємність, в яку поміщені матеріали, що очищають. Аеробні бактерії набувають вигляду активної плівки та беруть участь у біоочищенні стічних вод. Фільтрація в біофільтрі представлена ​​крапельною та двостадійною системами. Перша виділяється лише гарною якістю, друга має ще й покращену пропускну здатність.

До складу біофільтра входять корпус, система розподілу стічних вод по поверхні пристрою та система подачі повітря. За своїм принципом роботи біофільтр схожий на аеротенк: установка затримує великі нерозчинні включення, далі йдуть аеробні мікроби. У біофільтр подається повітря, що збагачує середовище киснем. У краплинних пристроях стічні води надходять не безперервним потоком, а невеликими порціями. Подавати кисень в установку примусово немає сенсу - повітря доходить до аеробних мікроорганізмів через відкриті простори в ємності.

Біопруд

У біопрудах стічна вода звільняється від шкідливих та непотрібних компонентів. Дане водоймище займає на порядок більший простір, ніж будь-яка з перерахованих вище установок. Перевага способу – низькі витрати на утримання та обслуговування після облаштування такого водоймища. Нестача - Глибина більше метра не дозволить повною мірою відстояти, очистити воду. Мала глибина дозволяє швидко прогріти воду в погожі дні міжсезоння - мікроби раніше і швидше приступають до біоочищення.

Аеробні бактерії та найпростіші при зниженні температури води нижче +6 градусів Цельсія помітно гальмують свою життєдіяльність. Вода, замерзаючи, перестає очищатися рахунок повної зупинки роботи мікроорганізмів.

Біопруд відноситься до розведених - водоймище перемішується з річковою водою за рахунок каналу, прокладеного від річки. У багатостадійному біопруді без розведення стічні води перетікають у водоймище лише після ретельного відстоювання. Декілька біологічних ставків може бути з'єднано таким чином, що вода з попереднього спрямовується до найближчого наступного вниз за течією. Очищення стоків у першому випадку займе півмісяця, у другому – приблизно вдвічі більше.

Технологічна схема

Біореактором не обмежується будь-яка схема біоочищення стоку. Це лише один із способів позбавити воду шкідливих домішок. Загальна схема аеробної очисної споруди включає кілька компонентів.

• Каналізація з підприємства повідомляється з початковим відстійником. Тут великі та нерозчинні компоненти осідають на дні.
• Стічні води, що частково позбулися шкідливих домішок, обробляються у другому відсіку повітрям. За рахунок аеробної мікрофлори великі органічні рештки розкладаються.
• В останньому відсіку стік очищається фізико-хімічним шляхом. Легкі фракції виринають, важкі – випадають на дно.
• Донне середовище має вапняний шар, засипаний штучно. Вапно входить у реакцію з високоактивними домішками.
• Останнім встановлюється біофільтр тонкого очищення – ступінь очищення стоку сягає 99%.

Для анаеробної установки характерна інша схема.

• Стік підприємства перетікає в камеру, де анаеробні бактерії виділяють метан, вуглекислий газ та сірководень. Ці продукти можуть подаватися в трубопровід – метан використовується як природний газ.
• Консистенція, що забродила, потрапляє у вторинну – центрифугуючу – камеру, де мул звільняється від води. Очищені стічні води надходять у водоймище або в річку.
• Сухий залишок, позбавлений води за допомогою барабанної сушильної установки, проходить ультрафіолетове, озонове або хлорне знезараження і відправляється на сільгоспугіддя як компост.

Анаеробне очищення відбувається і в умовах наглухо закритої вигрібної ями. Якщо йдеться про аеробному відстійнику, для запобігання доступу сторонніх навколо нього ставлять огородження, і водоймище стає своєрідною водоохоронною зоною.

Особливості доочищення

Повністю очищена стічна вода використовується для поливу сільгоспкультур або скидається далі в рибгоспводойми, найближчу річку.Якщо побутова хімія, що спочатку надходить у стік підприємства чи домогосподарств, була повністю видалена, недоочищена вода небезпечна, скидати їх у річки заборонено. Для цього і потрібна доочищення стічних вод. Вона полягає у кількох діях:

• зменшується вміст зависів;
• видаляються залишки миючих речовин (поверхнево-активних реагентів), знижується до гранично допустимого значення вміст азотних і фосфоровмісних включень;
• вода проходить аерацію та ультрафіолетове знезараження.

Глибоке очищення передбачає використання біореакторів з більш заглибленими очищаючими середовищами. Як приклад – денітрифікація (повне видалення азотовмісних включень зі стоку). Залежно від реальної ситуації, існуюча система біоочищення реконструюється.

Біоочищення стічних вод – найбільш вигідне рішення в порівнянні з іншими способами очищення. Вона не потребує рідкісних компонентів та матеріалів. Бажаючі можуть спорудити таку станцію самостійно, використовуючи матеріали, що очищають, наявні у вільному продажу.