Активный ил и биопленка при нормальной работе очистных сооружений на полную очистку состоят из скоплений бактерий (зооглей), среди которых развиваются в очень незначительном количестве нитчатые бактерии, отдельные нити грибов, актино-мицеты, дрожжи, бесцветные жгутиковые, различные виды корненожек, инфузорий, коловраток и червей, а в редких случаях и клещи.
В некоторых активных илах развиваются актиномицеты — одноклеточные организмы. По внешнему виду эти бактерии резко отличаются друг от друга. Одни из них растут в виде очень тонких ветвящихся нитей диаметром около 0,5—0,8 мк, образующих мицелий, на ветках которого имеются органы размножения — споры. Другие похожи на палочковидные бактерии, но обычно искривлены или имеют небольшие боковые выросты, напоминающие ветви.
Из водных грибов в активном иле и биопленке в основном встречаются плесневые грибы.Для этой группы организмов характерна способность расти в форме ветвящихся нитей, называемых гифами. Они образуют вегетативное тело гриба — мицелий, септированный (разделенный на отдельные клетки) или одноклеточный. У некоторых грибов гифы распадаются на короткие клеточки, получившие названия оидий. Последние служат средством вегетативного размножения. Все водные грибы — гетеротрофы, они относятся избирательно к источникам углерода и азота. Некоторые виды используют органические кислоты, спирты и углеводы, другие — только углеводы.
Из простейших в активном иле и биопленке встречаются представители четырех классов.Из семейства Difflugiidae обнаружены Centropyxis (рис. 15 и 16), у которой раковина часто имеет полые конические выросты, и Diíflugia (рис. 17).
Коловратки питаются бактериями, органическим детритом, различными простейшими.Большинство организмов этого класса имеет глаза в виде красных пятен, но у некоторых видов коловраток глаза отсутствуют (например, СаШсНпа уогах рис. 46). Прикрепляются коловратки к субстрату при помощи ноги.
Из этой группы организмов встречаются личинки и куколки мушки Р5ус1юс1а (рис. 51 и 52), личинки комаров СЫгопот1(1а и Рос1ига (рис. 53). В большом количестве эта группа организмов встречается в биофильтре (Роговская, 1955—1957 гг.).
Знание качественного состава микроорганизмов и их физиологии необходимо для интенсификации процессов биохимической очистки, так как состав микроорганизмов определяет направление процесса очистки и качество очищенной жидкости. Изучение физиологических особенностей организмов, ведущих процесс очистки, позволяет создать оптимальные условия для их развития.
Активные илы отбирались из аэротенков, в которых проходили очистку два стока, отличавшихся друг от друга концентрацией солей и составом (табл. 34).В оба стока добавлялись биогенные элементы — фосфор в количестве 2,5 мг/л (в виде двухосновного фосфорнокислого калия) и азот в количестве 5 мг!л (в виде хлористого аммония). Величина pH поддерживалась в пределах 7,8—8.
Сток, очищавшийся на биофильтре, содержал 15 г/л солей. Состав солей был аналогичен составу, поступавшему на аэро-тенк № 2 (см. табл. 36).Биопленка для микробиологического анализа была отобрана при разгрузке биофильтра, характеристика работы биофильтра перед отбором проб пленки дана в табл. 37 .
Микрофлора, развивающаяся в биопленке, по качественному составу идентична микрофлоре, развивающейся в активном иле. Количественные же соотношения отдельных групп микроорганизмов и общее количество микробов в сооружениях различны.
ОБРАЗОВАНИЕ ХЛОПКА АКТИВНОГО ИЛА.Одним из основных условий работы аэротенков является образование хлопка активного ила, способного к быстрому осаждению, уплотнению и отделению от очищенной жидкости.Наиболее интересна теория Мак Киннея, по которой все бактерии при определенных условиях среды обладают способностью к флокуляции. Основным фактором, вызывающим фло-куляцию, Мак Кинней считает изменение зарядов на поверхности бактериальных клеток и недостаток энергии для противодействия их взаимной силе притяжения. Исследователь допускает, что наличие капсул и слизи также имеет значение, так как их химический состав определяет природу электрического заряда.
Биохимические процессы, протекающие в различных искусственных аэробных очистных сооружениях, отличаются лишь по способу поступления кислорода и распределению микроорганизмов, ведущих процесс очистки. В аэротенках микроорганизмы находятся вО взвешенном состоянии, а в биофильтрах они прикреплены к загрузочному материалу (шлаку, гравийной или известковой щебенке, коксу, керамзиту, пластмассе и т. д.).
Для принципиального решения вопроса о возможности применения биохимического метода очистки к производственной сточной воде при отсутствии подробных данных о ее составе или токсичности того или иного соединения, находящегося в ней, во ВНИИ Водгео разработан метод, позволяющий за сравнительно короткий период получить необходимый ответ (Калабина, 1945 г.). Этот метод основан на изучении влияния сточной воды или отдельных ее компонентов на комплекс микроорганизмов, ведущих процесс очистки. Такой комплекс организмов содержится в бытовой сточной жидкости. В последней имеются также органические и минеральные вещества (азот, фосфор, калий), необходимые для жизнедеятельности бактерий и часто отсутствующие в производственных сточных водах.
Расчет любых сооружений биохимической очистки производственных сточных вод ведется по полной биохимической потребности в кислороде. Величина БПК5 не дает никакого представления о потребности в кислороде, так как она зависит от степени адаптации микробов к соединениям, содержащимся в сточной воде, от количества микробов, взятых для заражения, и от принятого разбавления. Так, БПК5 1 мг вещества по данным различных авторов колеблется для формальдегида от 0,33 до 1,1; для ацетальдегида от 0,66 до 0,91; для фурфурола от 0,28 до 0,77; для метилового спирта от 0,12 до 0,96; для уксусной кислоты от 0,34 до 0,77. В табл. 44 приводятся данные о полной биохимической потребности в кислороде для ряда органических соединений, полученные отечественными специалистами.