Файл: Карюхина Т.А. Химия воды и микробиология учебник.pdf

ниях процессы минерализации протекают столь же интен­ сивно, как и в водном слое. В этих процессах принимают участие бактерии, черви, моллюски, простейшие, личин­ ки насекомых.

Процессы минерализации заметно усиливаются, если в водоеме присутствуют макрофиты, На стеблях и листь­ ях водных растений обильно развиваются организмы перифитона, принимающего участие в окислении органи­ ческих веществ. В зарослях макрофитов бентос, как пра­ вило, более богат разнообразными организмами-минера­ лизаторами. Макрофиты стимулируют процессы аэроб­ ного биохимического разложения органических веществ, выделяя в воду значительные количества кислорода. Кроме того, установлено, что в присутствии макрофитов интенсифицируется деятельность многих бактерий, в ча­ стности нефтеокнсляющих. Объясняется это явление вы­ делением макрофитами в среду метаболитов, стимулиру­ ющих обменные процессы у бактерий.

В процессах самоочищения принимает участие ком­ плекс биоценозов, образованных различными гидробионтами. Большинство из них принимает непосредственное участие и в освобождении водоема от бактериальных загрязнений, в том числе от патогенных микробов. Меха­ низм антибактериального действия гидробионтов доста­ точно разнообразен. Одни из них поглощают бактерии в качестве питания, другие вызывают лизис клетки, третьи

rella и Scenedesmus) выделяют в среду вещества (мета­ болиты), обладающие бактерицидным действием. Уста­ новлено, что бактерицидное действие зеленых водоро­ слей распространяется и на бактерии группы Coli, и на возбудителей многих кишечных инфекций. В уничтоже­ нии патогенных бактерий принимают участие и бактерио­ фаги.

190

Вводоемах с богатым микронаселением болезнетвор­ ные микробы гибнут скорее, чем в водоемах с незначи­ тельным количеством гидробионтов. Объясняется это действием антагонистических отношений между бакте­ риями и другими микроорганизмами.

Взимних условиях процессы бактериального само­ очищения протекают медленнее, и патогенная микрофло­ ра сохраняется в воде дольше, так как биологические факторы самоочищения при пониженных температурах действуют с малой интенсивностью.

Биохимическая деятельность гидробионтов является доминирующим процессом в самоочищении водоема. Но среди гидробионтов немало организмов, массовое разви­ тие которых может принести и значительный вред.

Цветение пресных водоемов вызывается бурным раз­ витием микроскопических водорослей и некоторых ви­ дов жгутиковых. Даже при небольшом цветении резко ухудшаются органолептические свойства воды. Цветение осложняет работу фильтров на водопроводных станциях: фильтры быстро забиваются, а водоросли, накапливаясь в фильтре, начинают разлагаться, придавая воде непри­ ятный привкус и запах.

Массовое развитие некоторых видов сине-зеленых водорослей может служить причиной падежа скота и кишечных отравлений у людей.

§ 97. Спуск сточных вод в водоемы

Для предотвращения загрязнения водоема к спускаемым сточным водам предъявляются определен­ ные требования. «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» нормируются показа­ тели качества воды в ближайшем к месту выпуска ство­ ре реки, используемом в качестве источника водоснаб­ жения или для культурно-бытовых целей. Этот створ называется расчетным. Нормативы качества воды на­ значаются с учетом процессов смешения и самоочище­ ния, протекающих на участке от выпуска сточных вод до расчетного створа.

В зависимости от соотношения расходов реки Q и сто­ ка q, расстояния до расчетного створа и гидравлических факторов, таких как скорость течения, извилистость ре­ ки и т.д., в процессе смешения участвует определенная часть расхода реки aQ (а — коэффициент смешения),

191

Г л а в а X I V

ОБРАБОТКА ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

§ 98. Виды осадков.

Обоснование выбора метода их обработки

В процессе очистки сточной воды извлекаемые из нее теми или иными способами загрязнения аккуму­ лируются в виде осадков. На городских очистных стан­ циях образуются четыре вида осадков. Это — отбросы с решеток, песок из песколовок, осадок из первичных от­ стойников и избыточный активный ил или биоплеика из сооружений биологической очистки. Количество осад­ ков различных видов неодинаково. Если оценить .коли­ чество осадков по объему по отношению к общему объ­ емуобработанной воды, то окажется, что наибольшая доля падает на ил — до 1%, на осадок из первичных отстойников приходится от 0,1 до 0,5%, а на песок и от­ бросы с решеток — всего по 0,005%. Таким образом, об­ щее количество осадков обычно не превышает 1,5% объ­ ема сточной воды.

Из всех видов осадков только песок удаляется сразу за пределы станции (на песковые площадки для подсу­ шивания или в бункера). Непременным условием при этом является получение достаточно кондиционного песка, не содержащего органических примесей в боль­ ших количествах.

Все остальные виды осадков требуют обработки, по­ скольку они имеют в своем составе большое количество органических веществ, способных разлагаться, загни­ вать, и заражены патогенными бактериями и яйцами глистов. Таким образом, обработка осадков сточных вод преследует прежде всего цели санитарные и проводится для обезвреживания их в эпидемиологическом отноше­ нии.

Основной вариант передачи отбросов с решеток в метантенки заключается в сбрасывании их в измельченном состоянии вновь в поток воды с последующим повторным улавливанием в первичных отстойниках. В результате осуществления данной схемы остаются два вида осад­ ков— из' первичных отстойников и избыточный ил или биопленка, которые и подвергаются обезвреживанию.

Обезвреживание осадков производится . биологичес-

ким путем и, следовательно, сопровождается процессом минерализации органического вещества, который возмо­ жен в аэробных и в анаэробных условиях. О первом ва­ рианте минерализации, применяемом для обработки не­ больших количеств активного ила, уже говорилось вы­ ше. Этот метод позволяет значительно упростить общую схему станции. Если очищается небольшое количество сточной воды с относительно невысокой концентрацией взвешенных веществ, то из схемы исключаются первич­ ные отстойники, а очистка воды и минерализация ила проводятся в аэротенке длительной аэрации или в ЦОК. Ил, минерализованный в аэробных условиях, не загни­ вает, не имеет неприятных запахов и освобожден от па­ тогенной микрофлоры не менее чем на 95%. Этот ил хо­ рошо отдает воду и легко высушивается на иловых пло­ щадках.

К недостаткам метода относятся малая скорость про­ цесса, следствием чего является потребность в больших объемах аэрационных сооружений, и повышенный рас­ ход кислорода. Поэтому при обработке больших расхо­ дов воды этот метод не применяется.

Основным способом обезвреживания осадков на го­ родских станциях является анаэробное сбраживание, осуществляемое в метантенках.

§ 99. Микрофлора метанового брожения. Понятие о химизме процесса

Метановое брожение —частный случай непря­ мого окисления органических веществ в анаэробных ус­ ловиях. Конечным акцептором водорода в метановом бро­ жении чаще всего является углекислота, образующаяся при распаде сложных соединений. Брожение называется метановым, так как в результате распада органических веществ одним из основных конечных продуктов являет­ ся метан.

Процесс очень сложный, многостадийный — исходные органические вещества последовательно превращаются в более простые с переходом значительной части компо­ нентов в газ и в раствор (в иловую жидкость).

Основная реакция метанообразования может быть записана уравнением

С 0 2 + 4Н2 А ->- СН4 + 4А + 2 Н 2 0 .

194

Здесь под Н2 А подразумевается органическое вещест­

ны и другие, например восстановлением окиси углерода:

а также в результате распада уксусной и бензойной ки­ слот.

и ацетат преобразуются в метан через общий промежу­ точный продукт.

Выделено очень немного чистых культур метанообразующих бактерий. В табл. 11 приведены основные из известных метанообразующих бактерий, а также указа­ ны источники элементов (водорода и углерода), исполь­ зуемые для образования метана. Отличительным свой­ ством метанообразующих бактерий является их принад­ лежность к строгим анаэробам. В этой таблице обращает на себя внимание то обстоятельство, что образование метана биохимическим путем осуществляется из относи­

дельных углеводородов. В то же время в метантенки на сбраживание поступают очень сложные органические