Методи біологічного очищення стоків

Про необхідність очищення стічних вод говорити банально і нерозумно. Кожна цивілізована людина розуміє важливість цього процесу.

Далі наведена інформація по біоочистку стічних вод, скоріше з точки зору мікробіології.

За типом мікроорганізмів (МО), що беруть участь в розкладанні органічних речовин, біологічні методи можуть бути розділені на:

• аеробні (для життєдіяльності МО необхідний кисень)
• анаеробні (живуть у відсутності кисню).

Крім того, існують окремі штами організмів, для яких необхідна наявність в живильному середовищі азоту.

Необхідно відзначити, що біологічна очистка стічних вод є найбільш універсальною, і завдяки цим способом позбавлення від непотрібних забруднень досягається максимально можливий ступінь очищення.

Чим вище концентрація органічних речовин в оброблюваних стоках, тим сильніше розігрів, вище швидкість росту мікробної біомаси і накопичення надлишкового активного мулу.

При анаеробної деградації глюкози з утворенням метану лише 8% енергії витрачається на приріст біомаси, 3% складають теплові втрати і 89% переходить в метан. Анаеробні мікроорганізми ростуть повільно і потребують високої концентрації субстрату.

Аеробне мікробне співтовариство представлено різноманітними мікроорганізмами, в основному бактеріями, окислюючими різні органічні речовини в більшості випадків незалежно один від одного, хоча окислення деяких речовин здійснюється шляхом соокислення (кометаболізм). Аеробне мікробне співтовариство активного мулу систем аеробного очищення води представлено винятковим біорізноманіттям. В останні роки за допомогою нових мокулярно-біологічних методів, зокрема специфічних РНК проб, в активному мулі показано присутність бактерій родів Paracoccus, Caulobacter, Hyphomicrobium, Nitrobacter, Acinetobacter, Sphaerotilus, Aeromonas, Pseudomonas, Cytophaga, Flavobacterium, Flexibacter, Halisomenobacter, Artrobacter, Corynebacterium, Microtrix, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus.

Вважається, однак, що до теперішнього часу ідентифіковано не більше 5% видів мікроорганізмів, що беруть участь в аеробного очищення води. Слід зазначити, що багато аеробні бактерії є факультативними анаеробами. Вони можуть рости у відсутності кисню за рахунок інших акцепторів електрона (анаеробне дихання) або бродіння (субстратне фосфорилювання). Продуктами їх життєдіяльності є вуглекислота, водень, органічні кислоти і спирти.

• висока швидкість
• використання речовин в низьких концентраціях

• високі енерговитрати на аерацію
• проблеми, пов'язані з обробкою і утилізацією великих кількостей надлишкового мулу

Аеробний процес використовується при очищенні побутових, деяких промислових і свинарських стічних вод з ГПК не вище 2000.

Виключити вказані недоліки аеробних технологій може попередня анаеробна обробка концентрованих стічних вод методом метанового зброджування, яка не вимагає витрат енергії на аерацію і більше того пов'язана з утворенням цінного енергоносія - метану.

Для глибокого очищення концентрованих стічних вод анаеробну обробку слід використовувати в комбінації з подальшою аеробного стадією. Вибір технології та особливості обробки стічних вод визначаються вмістом органічних забруднень в них.

Анаеробна деградація органічних речовин, при метаногенезі здійснюється як багатоступінчастий процес, в якому необхідна участь щонайменше чотирьох груп мікроорганізмів: гідролітиків, бродильщики, ацетогенов і метаногенів.

У свою чергу метанові археї, використовуючи речовини, які продукують первинними анаеробами, визначають швидкість реакцій, здійснюваних цими бактеріями. Ключову роль в анаеробної деградації органічних речовин до метану грають метанові археї пологів Methanosarcina, Methanosaeta (Methanothrix), Мethanomicrobium і інші.

При їх відсутності або недоліку анаеробне розкладання закінчується на стадії кислотогенного і ацетогенного шумувань, що призводить до накопичення летких жирних кислот, в основному масляної, пропіонової і оцтової, зниження рН і зупинки процесу.

В основі біологічної очистки води лежить діяльність активного мулу (АІ) або біоплівки, природного біоценозу, що формується на кожному конкретному виробництві в залежності від складу стічних вод і обраного режиму очищення.

При відстоюванні мул утворює пластівці темно-коричневого або сірого кольору. З біологічної точки зору, активний мул являє скупчення бактерій, що утворили колонії - зооглею. Бактеріальний склад мікрофлори насамперед залежить від складу вступників стоків, від живильного середовища, що знаходиться в стоках.

Крім бактерій, в біомасі можуть бути присутніми найпростіші, мікроскопічні гриби, амеби, інфузорії, коловертки. Найпростіші поїдають бактерії, це сприяє омолодженню популяції активного мулу.

1. Лужні речовини - ахромобактер
2. Псевдомонас
3. Enterobacteriaceae
4. Артробактер - бацила
5. Цитофаджа - флавобактерія
6. Псевдомонас - вібро акромонас
7. Ахромобактер
8. Змішані

Істотна роль в створенні і функціонуванні активного мулу належить найпростішим.

Функції найпростіших досить різноманітні:

вони самі не беруть безпосередньої участі в споживанні органічних речовин, але регулюють вікової і видовий склад мікроорганізмів в активному мулі, підтримуючи його на певному рівні.

Поглинаючи велику кількість бактерій, найпростіші сприяють виходу бактеріальних екзоферментів, що концентруються в слизовій оболонці і тим самим беруть участь в деструкції забруднень.

В активних мулах зустрічаються представники чотирьох класів найпростіших: саркодові (Sarcodina), жгутикові інфузорії (Mastigophora), війчасті інфузорії (Ciliata), сисні інфузорії (Suctoria).

Таким чином, простий, на наш погляд процес очищення, виявляється таким складним і, надзвичайно, важливим для людини.