Анаеробні системи очищення

Як уже згадувалося, надлишок активного мулу може перероблятися двома способами: після висушування як добриво або ж попадає в систему анаеробного очищення. Такі ж способи очищення застосовують і при зброджуванні висококонцентрованих стоків, які містять велику кількість органічних речовин. Процеси бродіння здійснюються в спеціальних апаратах – метатенках.

Розпад органічних речовин складається із трьох етапів: розчинення й гідроліз органічних сполук; ацидогенез; метаногенез.

На першому етапі складні органічні речовини перетворюються в масляну, пропіонову й молочну кислоти. На другому етапі ці органічні кислоти перетворюються в оцтову кислоту, водень, вуглекислий газ. На третьому етапі метаноутворюючі бактерії відновлюють оксид вуглецю в метан з поглинанням водню. За видовим складом біоценоз метатенків бідніший за аеробні біоценози.

Нараховують близько 50 видів мікроорганізмів, здатних здійснювати першу стадію – стадію кислотоутворення. Самі численні серед них – представники бацил і псевдомонад. Метаноутворюючі бактерії мають різноманітну форму: коки, сарцини й палички. Етапи анаеробного бродіння здійснюються одночасно, а процеси кислотоутворення й метаноутворення протікають паралельно. Оцтовокислі й метаноутворюючі мікроорганізми утворюють симбіоз, який вважався раніше одним мікроорганізмом за назвою Methanobacillus omelianskii.

Процес метаноутворення – джерело енергії для цих бактерій, тому що метанове бродіння являє собою один з видів анаеробного дихання, у ході якого електрони з органічних речовин переносяться на вуглекислий газ, що відновлюється до метану. У результаті життєдіяльності біоценозу метатенка відбувається зниження концентрації органічних речовин й утворення біогазу, який є екологічно чистим паливом. Для одержання біогазу можуть використовуватися відходи сільського господарства, стоки переробних підприємств, що містять цукор, побутові відходи, стічні води міст, спиртових заводів і т.д.

Метатенк являє собою герметичний ферментер обсягом у кілька кубічних метрів з перемішуванням, що обов'язково обладнується газовідвідниками із протипожежними пастками. Метатенки працюють у періодичному режимі завантаження відходів або стічних вод з постійним відбором біогазу й вивантаженням твердого осаду після завершення процесу. У цілому, активне використання метаногенезу при зброджуванні органічних відходів – один з перспективних шляхів спільного рішення енергетичних й екологічних проблем, який дозволяє агропромисловим комплексам перейти на автономне енергозабезпечення.

Показники забруднення стічних вод

На всіх етапах очищення стічних вод ведеться суворий контроль за якісним складом води. При цьому проводиться детальний аналіз складу стічної води із з'ясуванням не тільки концентрацій тих або інших сполук, але й більше повне визначення якісного й кількісного складу забруднювачів. Необхідність такого аналізу визначається специфікою системи переробки, тому що в стічних водах можуть бути присутні токсичні речовини, здатні привести до загибелі мікроорганізмів і вивести систему з ладу.

Визначення таких показників, як органолептичні (колір, вид, запах, прозорість, мутність), оптична густина, рН, температура не викликає труднощів. Складніше визначити вміст органічних речовин у стічній воді, які необхідно знати для контролю роботи очисних споруджень, повторного використання стічних вод у технологічних процесах, вибору методу очищення й доочищення, закінчення процесу очищення, а також оцінки можливості скидання води у водойми.

При визначенні вмісту органічних речовин широко використовуються два способи: хімічне споживання кисню й біохімічне споживання кисню. У першому випадку методика заснована на окисленні наявних речовин у стічних водах, 0,25% розчином дихромату калію при кип'ятінні проби протягом 2 годин в 50% (за об’ємом) розчині сірчаної кислоти. Для повноти окислення органічних речовин використовується каталізатор – сульфат срібла. Дихроматний спосіб досить простий і легко автоматизується, що спричиняє його широке поширення.

Біохімічне споживання кисню вимірюється кількістю кисню, що витрачають мікроорганізмами при аеробному біологічному розкладанні речовин, які містяться в стічних водах при стандартних умовах за певний інтервал часу. Визначення біохімічного споживання кисню вимагає спеціальної апаратури. У герметичному ферментері міститься певна кількість досліджуваної стічної води, яку засівають мікроорганізмами. У процесі культивування реєструється зміна кількості кисню, який витратився на окислення сполук, що містяться у стічних водах. Найкраще культивувати мікроорганізми із уже працюючих біологічних систем, адаптованих до даного спектра забруднень.

Визначення лише одного з показників якості стічної води (хімічного або біохімічного споживання кисню) не завжди дозволяє оцінити як її доступність для біологічного очищення, так і ступінь кінцевого очищення. Так, наприклад, є цілі групи сполук, визначення хімічного споживання кисню для яких неможливо, хоча ці сполуки цілком доступні для біохімічного визначення кисню й навпаки. Все це говорить про те, що для оцінки чистоти стічні води необхідно використовувати одночасно обидва методи.

Біотехнологія буде здійснювати різноманітний і всезростаючий вплив на способи контролю за навколишнім середовищем і на його станом. Гарним прикладом такого роду служить створення як нових, так удосконалення розроблених способів переробки відходів, однак застосування біотехнології в даній сфері аж ніяк не обмежується цим. Біотехнологія буде відіграти все більшу роль у хімічній промисловості й сільському господарстві, допомагаючи створити закриті й напівзакриті технологічні цикли, вирішуючи хоча б почасти існуючі там проблеми.