Сущность методов биохимической очистки в искусственных аэробных и анаэробных условиях
Способность микроорганизмов (вирусов, фагов, бактерий, водорослей, грибов, простейших) использовать в процессе своей жизнедеятельности в качестве питания различные органические и минеральные вещества сточных вод является основой процессов биологической очистки. Микроорганизмы имеют очень разнообразные физиологические возможности в отношении питательных веществ и условий окружающей среды, что позволяет удалять из сточных вод практически любые органические соединения.
В клетках микроорганизмов одновременно протекает множество биохимических реакций. Ферменты, ускоряющие биохимические реакции, имеют высокую каталитическую активность, т.е. эффективно снижают энергию активации, необходимую для осуществления реакции, благодаря тому, что способствуют образованию промежуточных продуктов, требующих меньшей энергии. Ферменты вырабатываются клеткой в соответствии с ее потребностями, их содержание может колебаться в значительной степени. Ферменты имеют высокую специфичность, а их активность зависит от различных факторов (температуры, рН, состава питательной среды, наличия токсических веществ).
В процессах биологической очистки наибольшая роль отводится бактериям. Все необходимые питательные вещества бактерии получают из сточной воды, поэтому ее качественный и количественный состав, а также условия проведения очистки - концентрация растворенного кислорода, рН, температура, наличие токсических примесей - имеют большое значение для получения высоких и устойчивых показателей качества очищенной воды.
Бактериальное разложение органических веществ может происходить в анаэробных и в аэробных условиях (т.е. в бескислородной среде и в присутствии кислорода). Аэробы разлагают органические вещества, окисляя их кислородом, который потребляют. Некоторые виды бактерий растут и размножаются в отсутствии свободного кислорода, получая энергию при анаэробном разложении органических веществ и накапливая частично окисленные промежуточные продукты. Различают облигатные (строгие) и факультативные (необязательные) анаэробы. Бактерии, живущие только в отсутствии кислорода - облигатные анаэробы - при наличии свободного кислорода быстро погибают. Факультативные анаэробы растут и размножаются одинаково хорошо в присутствии и в отсутствии кислорода.
Процессы биохимической деструкции веществ в сточных водах реализуются в естественных условиях: на полях фильтрации, орошения; биологических прудах, а также в искусственных условиях: в аэротенках и биофильтрах (аэробные методы) и метантенках (анаэробные методы).
Потребное для полного окисления количество кислорода – биохимическая потребность в кислороде (БПК) является мерой количества органического вещества, способного окисляться бактериями в аэробных условиях. При оценке степени разложения органического вещества в анаэробных условиях и определении эффективности работы анаэробных сооружений, где кислород не потребляется, показатель БПК применяться не должен. Некоторые бактерии участвуют в нескольких этапах разложения вещества: например, могут использовать белки, а затем углеводы, окислять спирты, а затем альдегиды, элементарный, а затем связанный азот и т.д. Но некоторые бактерии могут потреблять только определенные вещества, не используя другие. Одни виды бактерий могут вести окисление органического вещества до конца - до образования углекислого газа и воды, другие - до промежуточных продуктов, которые в свою очередь могут являться субстратом для других видов бактерий. Поэтому при очистке сточных вод, содержащих разнообразные органические и минеральные вещества, используют только сообщество микроорганизмов, которое обладает широким спектром физиологических возможностей и устойчивостью к воздействию внешних факторов.
Активный ил и биопленка представляют собой сообщество организмов, основную часть которого составляют бактерии, в незначительном количестве присутствуют различные виды простейших, коловратки, некоторые виды червей. Активный ил – это свободно перемещающиеся в очищаемой воде микроорганизмы, биопленка – сообщество прикрепленных (иммобилизованных) на специальной загрузке микроорганизмов.
Простейшие, присутствующие в активном иле или биопленке, непосредственного участия в окислении органического вещества не принимают. Они питаются бактериями и мельчайшими взвешенными веществами, находящимися в воде. Это обуславливает их специфическую регулирующую роль в очистке сточной воды: поедая клетки бактерий, простейшие способствуют омоложению активного ила, присутствие простейших стимулирует рост бактерий, простейшие снижают общее количество единичных бактериальных клеток в очищенной воде, в том числе и патогенных. На разных этапах очистки, при разных условиях ее проведения преобладают разные группы простейших, чтопозволяет с большой степенью достоверности использовать их в качестве индикаторных организмов и судить о полноте очистки. Например, в условиях работы аэротенков (сооружений аэробной очистки) в режиме полного окисления с интенсивным процессом нитрификации в активном иле в массовом количестве присутствуют такие простейшие как, кругло- и брюхоресничные инфузории, а также – коловратки, малощетинковые черви. При органической перегрузке, недостатке кислорода и др. появляются другие простейшие - бесцветные жгутиковые, равноресничные инфузории, переносящие повышенную концентрацию органических веществ и дефицит кислорода в воде.
Загрузка ...