Способы биологической очистки загрязненных
сточных вод
В литературе описываются бактерии, способные
расщеплять очень ядовитые соединения. К ним относится, например,
псевдомона дехроматика Романенко. Применяют ее для очистки воды от
солей хрома, которыми особенно богаты стоки гальванических цехов, где
хромируют детали машин. Хром - сильный окислитель, связывающий в
молекулах своих солей по нескольку атомов кислорода. Псевдомона словно
торпедирует и взрывает эти молекулы, отбирая нужный для дыхания
кислород. А пищей бактерии могут служить богатые органическими
соединениями бытовые стоки. Отбирая у растворенных в воде солей хрома
кислород, они превращают их в нерастворимую гидроокись металла, хлопья
которой выпадают в осадок. Через какое-то время вода становится
совершенно чистой можно выпускать ее в реку. В восстановителе отделяют
гидроокись от активного ила, содержащего псевдомону, и бактерии снова
могут "работать". Подсчитано, что сооружение установки для очистки
стоков с помощью бактерий обходится в 2 … 5 раз дешевле, чем
строительство и оборудование станции химической очистки. Такая
установка эффективно действует, в частности на автомобильном заводе в
Запорожье. Эта бактерия была открыта в Институте внутренних вод АН
СССР. Здесь же открыта очень перспективная бактерия - вибрион
дехлоратика Кузнецова, способная разрушать растворимые в воде
перхлораты - соединения, вызывающие у живых существ наследственные
уродства, и превращать их в безвредные хлориды.
Ученые Одесского технологического института пищевой промышленности
имени М. В. Ломоносова сконструировали простой по устройству, однако
весьма эффективный дисковый биологический фильтр для очистки сточных
вод. Главная деталь фильтра - пакеты алюминиевых дисков диаметром более
2 м. В пакете 100 дисков, закрепленных на валу на расстоянии 15
… 20 мм друг от друга. Вал с дисками вращается со скоростью
2 … 3 оборота в минуту в сторону течения очищаемой жидкости.
Через пять-шесть дней после пуска фильтра на поверхности дисков
нарастает так называемая биопленка - слой микроорганизмов, которые
адсорбируют и перерабатывают органические вещества стока в условиях
естественной аэрации. Толщина биопленки не превышает 5 мм, поэтому
междисковое пространство не зарастает и хорошо вентилируется. Пленка,
отработав свое, отторгается, сползая с поверхности диска на дно лотка.
Фильтр надежен и прост в эксплуатации, работает даже при довольно
низких температурах окружающего воздуха. Опытная установка показала,
что это оптимальный фильтр для локальных очистных сооружений на
предприятиях пищевой промышленности.
Среди токсических веществ в промышленных стоках многих химических и
металлургических предприятий часто встречаются фенолы. Эти соединения
подавляют жизнедеятельность микроорганизмов активного ила, находящегося
в аэротенках очистных сооружений. В результате биологическая очистка
сточных вод может задерживаться или даже прекращаться. Между тем
существуют микроорганизмы, например дрожжи
Candida tropicalis, которые утилизируют фенолы в качестве единственного
источника углерода и энергии. Правда, и они активно размножаются только
при низких концентрациях фенолов (0,20 ... 0,25%), а при высоких (0,7
... 0,9%) погибают. В Институте микробиологии АН СССР получены
культуры, которые стабильно развиваются в средах с высокой
концентрацией резорцина (одного из фенольных соединений) - 1,0 ... 1,2
%. Такая адаптация микроорганизмов к токсинам представляет несомненный
интерес для практики: создав искусственные сообщества микроорганизмов,
предварительно адаптированных к тем или иным токсинам, можно
интенсифицировать процесс очистки промышленных стоков.
Многие знают так называемый чайный
гриб, который был завезен в начале века на европейскую
часть страны с Дальнего Востока. Это очень быстро растущая
биологическая система, симбиоз дрожжевого грибка с уксуснокислыми
бактериями. Студенистая масса чайного гриба, плавая в растворе сахара,
преобразует его в кисловатый освежающий напиток, довольно приятный на
вкус и полезный. Но оказывается, что чайный гриб может иметь другую
профессию - данный комплекс микроорганизмов находит применение в
промышленности для очистки сточных вод, образующихся в процессе
обогащения руд цветных металлов. В этом процессе применяются такие
опасные для окружающей среды вещества, как цианиды и продукты
переработки нефти, например керосин. Опыты, проведенные в
Государственном научно-исследовательском и проектном институте по
обогащению руд цветных металлов, показали, что обычный чайный гриб,
выращенный в течение недели на сладком чае,
способен удалить из
раствора более 85% имеющихся цианидов и все 100% керосина.
Весьма эффективный, дешевый и доступный способ очистки загрязненных
сточных вод - выращивание водорослей
(зеленых, синезеленых). Они
способны убивать вредные бактерии и вирусы, выделять некоторые
противоканцерогенные вещества. Исследования проводятся во
многих странах мира.
Сотрудниками Лавальскогo университета (Квебек, Канада) проведены
исследования, направленные на поиск приемлемого метода биологической
обработки жидкого свиного навоза путем аэробного сбраживания с
последующим выращиванием на нем некоторых пресноводных микроводорослей
(например, Scenodesmus subspicatus). Ученые пришли к выводу, что
интенсивная культивация пресноводных микроводорослей на слегка
разбавленном жидком свином навозе является перспективным методом
обработки навоза и получения биомассы, которая может использоваться в
качестве кормовой добавки.
Исследования, проведенные в штате Калифорния (США), показали
целесообразность выращивания микроводорослей в прудах, используемых для
биологической очистки
сточных вод. Биомасса водорослей - богатый
источник протеина.
По данным ученых Пражского института микробиологии АН ЧСФР,
определенные сочетания водорослей удаляют из стоков на свиноферме и
городской канализационной станции до 90% соединений азота и фосфора, до
96 % вредных примесей.
Чаще для очистки разных стоков используют одноклеточную водоросль хлореллу
(Chlorella
vulgaris). Она хорошо выдерживает сильное загрязнение, например
нефтепродуктами (до 40 г/л). В последнее время применяют и зеленые
нитчатые водоросли (например, кладофору
- Cladophora), обладающие большой поглотительной способностью. Так, при
наличии всего 1 г биомассы на 1 л воды они за двое суток (и меньше)
могут усвоить из нее 14 мг аммонийного азота и почти 7 - нитратного,
около 1,5 мг фосфора; активно потребляют магний, калий, серу, кобальт,
цинк, кадмий, свинец и другие тяжелые металлы.
Кладофора и другие нитчатые водоросли обладают высокой бактерицидной
активностью, понижают в воде в десятки, а порой и в сотни раз
содержание нежелательных сапрофитов, угнетают развитие дизентерийной
палочки и др. Благодаря высокой способности минерализовать органическое
вещество в воде водоросли можно использовать в качестве биопоглотителя
для очистки стоков животноводческих ферм, дренажных и загрязненных
поверхностных вод к такому выводу пришли ученые Всесоюзного НИИ по
охране природы. Они полагают, что биомассу таких водорослей можно
использовать на корм животным, а также для промышленной переработки,
цель которой - получение каротина, хлорофилла и других ценных веществ.
