Биологическая обработка — самый эффективный способ удаления органических веществ из городских сточных вод. Действие биологических очистных систем основано на том, что смешанные культуры микробов разлагают и удаляют коллоидные и растворенные органические вещества из раствора. Параметры среды, в которой находятся микроорганизмы в очистном сооружении, постоянно контролируются; например, активный ил в достаточном количестве снабжается кислородом для поддержания аэробных условий. Сточная вода содержит биологическую пищу, питательные вещества для роста и микроорганизмы. Лица, незнакомые с очисткой сточных вод, часто спрашивают, откуда получают «специальные» биологические культуры. Многочисленные разновидности бактерий и простейших, присутствующие в бытовых сточных водах, служат на очистных установках в качестве исходной биологической затравки. Затем посредством тщательного контроля расхода поступающих сточных вод, рециркуляции микроорганизмов после их осаждения, снабжения кислородом и применения других способов удается вывести желательные биологические культуры, которые сохраняются для обработки загрязненных стоков. Биопленку на поверхности загрузки биофильтра получают, пропуская сточную воду через фильтр. Через несколько недель фильтр может работать, удаляя органические вещества из сточной жидкости, орошающей фильтр. Активный ил в механической или диффузно-воздушной системе начинает действовать при включении аэраторов и подаче сточной воды. Первоначально необходима высокая степень рециркуляции отстоя со дна вторичного отстойника для сохранения в достаточном количестве биологической культуры. Однако через короткий промежуток времени созревает устойчивый активный ил, который эффективно извлекает органические вещества из сточной воды. При включении в работу анаэробного сооружения приходится преодолевать более существенные затруднения, так как метанообразующие бактерии, необходимые для протекания процесса брожения, немногочисленны в необработанной сточной воде. Кроме того, эти анаэробы растут очень медленно и требуют оптимальных условий окружающей среды. Пуск анаэробной установки может быть значительно ускорен при заполнении тенка сточной водой и засеве ее достаточным количеством бродящего ила из близлежащей очистной установки. Сырой осадок сначала подают с незначительной дозой загрузки, а для поддержания должного значения pH в метантенк в необходимых количествах вводят известь. Даже при этих условиях проходит несколько месяцев, прежде чем установка начинает работать на полную мощность.[ ...]
Ферменты — органические катализаторы, управляющие биохимическими реакциями при температурах и химических условиях, присущих биологической жизни.[ ...]
Химический распад картофеля или мяса требует кипячения в растворе сильной кислоты, как это делается при проведении анализа на ХПК. Однако эти же самые продукты могут легко подвергаться разложению микроорганизмами или в желудке животного при намного более низкой температуре, без сильных минеральных кислот, но при наличии ферментов. Большинство ферментов не может быть экстрагировано из живых организмов без повреждения их функциональной способности. Хотя вопрос об использовании ферментов не входит в рамки данной книги, специалисты в области санитарии должны знать, что ферментные добавки, продаваемые для ускорения процессов биологической очистки, неэффективны. В этикетке на контейнере обычно употребляются в высшей степени научные термины для убеждения покупателя в достоинствах продукта, например: «Ферменты для сточной воды (или для анаэробного сбраживания, стабилизационных прудов, септиков и т. д.)... как минимум 10 млрд. колоний на грамм... отличная диастатическая, протеолитическая, ами-лолетическая и липолитическая активность... специальный состав ферментов, аэробных и анаэробных бактерий» и т. д. В действительности бытовая сточная вода содержит в изобилии все эти ферменты, и добавлять их в нее по цене 5—10 долларов за фунт равносильно спуску денег в канализацию.[ ...]
Факторы, влияющие на рост микроорганизмов. Наиболее важными факторами, влияющими на биологический рост, являются температура, наличие питательных веществ, поступление кислорода, значение pH, присутствие токсинов и (в случае фотосинтезирующих растений) наличие солнечного света. Бактерии классифицируются в соответствии с оптимальным для их роста температурным диапазоном. Мезофильные бактерии растут при температуре от 10 до 40°С, для них оптимальная температура 37° С. Аэротенки и биофильтры работают при температуре сточных вод от 20 до 25°С в районах с теплым климатом и от 8 до 10° С зимой в северных районах. Если источником водоснабжения служит холодная колодезная вода, температура сточных вод может быть летом ниже 20°С, а зимой в очень холодную погоду на поверхности вторичных отстойников иногда образуется лед (могут также замерзнуть стабилизационные пруды). Анаэробные метантенш обычно нагревают почти до оптимальной температуры 35° С.[ ...]
Городские сточные воды обычно содержат углерод, азот, фосфор, а также другие питательные вещества в концентрациях, достаточных для поддержания роста микроорганизмов. Теоретически отношение БПК.:азот:фосфор==100:5:1 приемлемо для аэробной обработки воды с небольшими отклонениями, зависящими от типа очистной системы и режима работы. Обычная бытовая сточная вода содержит избыток азота и фосфора при отношении БПК: азот:фосфор л; 100:17:5. Если в городской сточной воде имеется большое количество производственной сточной воды с пониженным содержанием азота и фосфора, то обычно вводят дополнительно азот посредством добавления аммиака МН3 и фосфор в виде фосфорной кислоты Н3Р04.[ ...]
При любой системе аэрации в аэротенки должно ¡поступать достаточно воздуха для поддержания необходимой концентрации растворенного кислорода, который микроорганизмы используют при метаболизме содержащихся в сточной воде органических веществ. При концентрации растворенного кислорода, превышающей минимальную критическую величину, степень активности микроорганизмов не увеличивается, ниже этой величины активность микроорганизмов уменьшается в связи с ограниченным количеством кислорода, необходимого для дыхания. Точное минимальное значение зависит от параметров процесса биологической очистки и от характеристик очищаемой сточной зоды. Наиболее распространено мнение, что критическая концентрация растворенного кислорода составляет 2,0 мг/л, но в действительности при работе очистных установок удовлетворительным является даже такое низкое значение, как 0,5 мг/л. Анаэробные системы должны, конечно, работать при полном отсутствии растворенного кислорода; поэтому установки для сбраживания изолируют посредством плавающих или неподвижных перекрытий, чтобы не допустить попадания воздуха.[ ...]
Биологические очистные системы ингибируются токсичными веществами. Сточные воды металлообрабатывающих предприятий часто содержат токсичные ионы, например никеля и хрома; химические предприятия производят большое количество самых разнообразных органических соединений, подавляющих развитие микроорганизмов. Городские очистные сооружения имеют мало возможностей для удаления или нейтрализации токсичных соединений, поэтому предприятия должны проводить предварительную очистку своих сточных вод до слива их в городскую канализационную сеть.[ ...]
Динамика популяций. При биологической очистке сточных вод биофлора и фауна включают .в себя разновидности бактерий, растущих во взаимосвязи с мельчайшими растениями и животными. Динамику популяции определяют три главных фактора: конкуренция в борьбе за пищу, отношения «хищник ■— жертва» и симбиозная связь. Когда органические вещества поступают к смешанной популяции микроорганизмов, между последними возникает конкуренция в борьбе за эту пищу, и микроорганизмы первичного звена, наиболее конкурентоспособные, становятся доминантными. При нормальных условиях работы очистных сооружений первичное звено представлено бактериями как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Простейшие поедают бактерии — это обычное отношение «хищник — жертва» в аэротенках с активным илом и в биофильтрах. В стабилизационных прудах простейшие и ротиферы питаются водорослями и бактериями. Симбиоз — совместное проживание организмов, приводящее ж их взаимной выгоде, в результате чего подобный союз вызывает более энергичный рост обоих видов. Отличным примером этого служат отношения между бактериями и водорослями в стабилизационном пруду.[ ...]
В аэротенках с активным илом содержащиеся в сточных водах органические вещества служат пищей для бактерий и для небольшой популяции грибов, которые также могут присутствовать. Некоторые бактерии умирают и лизируют, высвобождая содержащиеся в них вещества, которые ресинтезируются другими бактериями. Вторичное звено (простейшие) поглощают несколько тысяч бактерий в цикле одного воспроизведения. Такое взаимодействие между хищником и жертвой имеет двойную выгоду: во-первых, удаление бактерий стимулирует дальнейший бактериальный рост, ускоряя метаболизм органичеоких веществ, во-вторых, характеристики осаждаемости биологических хлопьев улучшаются при уменьшении количества свободных бактерий в растворе. Сток, прошедший биологическую очистку, содержит неоседающие органические вещества и растворенные неорганические соли (рис. 3.18).[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Обобщенная схема динамики биологической популяции в процессе с использованием активного ила |
 |
| Симбиоз между бактериями и водорослями в стабилизационном пруду 88 |
|