10.2 Биологическая очистка сточных вод

Биологическое окисление — широко применяемый на практике метод очистки производственных сточных вод, позволяющий очистить их от многих органических примесей. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим, множество различных бактерий, водорослей, грибов и т. д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма). Главную роль в этом сообществе принадлежит бактериям, число которых варьирует от 10⁶ до 10¹⁴ клеток на 1 г сухой биологической массы (биомассы). Число родов бактерий может достигать 5-10, число видов - нескольких десятков и даже сотен.

Такое разнообразие видов бактерий обусловлено наличием в очищаемой воде органических веществ различных классов. Если же в составе сточных вод присутствует лишь один или несколько близких по составу источников органического углерода, т. е. один или несколько близких гомологов органического соединения, то возможно развитие монокультуры бактерий.

Сообщество микроорганизмов представлено одними бактериями в том случае, если очистку проводят в анаэробных условиях (в отсутствии растворенного в воде кислорода) или при слишком неблагоприятном уровне питания, который представляет собой отношение количества органических веществ к числу микроорганизмов.

Среди бактерий в очистных сооружениях сосуществуют гетеротрофы и автотрофы, причем преимущественное развитие та или иная группа получает в зависимости от условий работы системы. Эти две группы бактерий различаются по своему отношению к источнику углеродного питания. Гетеротрофы используют в качестве источника углерода готовые органические вещества и перерабатывают их для получения энергии и биосинтеза клетки. Автотрофные организмы потребляют для синтеза клетки неорганический углерод, а энергию получают за счет фотосинтеза, используя энергию света, либо хемосинтеза путем окисления некоторых неорганических соединений (например, аммиака, нитритов, солей двухвалентного железа, сероводорода, элементарной серы и др.).

Все реакции осуществляются внутри клетки, для чего необходимые элементы питания должны попадать в ее тело сквозь оболочку. Многие же исходные органические примеси, могут иметь слишком большие размеры частиц по сравнению с размерами клетки. В связи с этим значительная роль в общем процессе окисления отводится протекающему вне клетки ферментативному гидролитическому расщеплению крупных молекул и частиц на более мелкие, соизмеримые с размерами клетки.

Если в сообществе микроорганизмов имеются простейшие, то их роль весьма многопланова и заключается прежде всего в регулировании числа бактерий в сообществе микроорганизмов и в непосредственном изъятии из сточной воды крупных частиц исходных примесей.

11 Лекция. Складирование отходов на полигонах

Складирование мусора - это упорядочен­ное и контролируемое хранилище (свалка, полигон) отходов на пригодных для этого территориях (см. рисунок 11.1). Свалки могут быть предназначены для: загрязненной почвы, минеральных ве­ществ, бытового мусора, отходов про­мышленности и ремесел, специальных отходов и подземные хранилища для специальных от­ходов. Современные полигоны - это комплексы природоохранных со­оружений, предназначенные для складирования, изоляции и обезвре­живания твердых отходов, обеспечивающие защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующие распростра­нению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов. Полигон захоронения отходов необходим также для размещения от­ходов, оставшихся от рециркуляции, компостирования, сжигания или других способов переработки, и может быть использован, если альтернативные способы переработки отходов осуществить невоз­можно. Полигон захоронения твердо-бытовых отходов (ТБО), запроектированный в соответствии с экологическими требованиями, включает сооружения для отвода и сбора фильтрата и биогаза с учетом потенциальной возможности использования его как источника получения энергии.

Рисунок 11.1 - Свалка мусора в разрезе и важные потоки веществ

Правильная разработка проектной документации позволяет адекватно использовать территорию рекультивируемого полигона захоронения ТБО после того, как он будет закрыт. В заполненном полигоне захоронения ТБО отходы должны быть закрыты перекрывающим материалом и слоями грунта, укладывае­мыми по верху, и изолированы в основании.

Спецотходы - это отходы, подлежащие постоянному контролю. В связи с повышенной опасностью для окружающей среды их не разрешается складировать на обычных свалках и сжи­гать. К ним относятся: цианиды из гальванических цехов; высокохлорированные углеводороды; соеди­нения мышьяка, образующиеся при выплавке цветных металлов; остатки ртути из электрических батарей; органические соединения рту­ти из установок подготовки природного газа; сливы некоторых гальванических производств; химические осадки при дистилляции воды; осадки испарительных и очистных фильтров; пигменты и отходы при производстве средств защиты растений; накипь из кон­денсаторов; остатки из мусоросжигающих установок и другие.

Старый принцип рассредоточения выбро­сов путем распределения в экосистеме (к примеру, рассеивание выбросов в атмосфере с помощью дымовых труб) бо­лее не может быть приемлемым, сегодня речь должна идти только об изъятии непригодных к дальней­шему использованию веществ из экологических ма­териальных циклов. Необходимо по возможности нейтрали­зовать или обезвредить спецотходы пе­ред промежуточным или постоянным их складированием.

Вредные минерализованные химически нейтральные остатки складируются на по­лигонах для спецмусора. Уплотнение этих полигонов должно иметь систему многобарьерной защиты, постоян­но контролироваться, быть ремонтнопригодным, а складируемые вещества должны оставаться в таком состоянии, чтобы их можно было легко изъять из хранилища. Уплотнение сверху должно исключать по­падание осадков, а базисное уплотнение снизу - просачивание инфильтрата вниз.

Обсуждаются новые системы хранения в емкостях повышенной надежности из ар­мированного бетона (танки, камеры, шах­ты), оборудованные системами уплотнения и контролируемого дренажа. Они менее привязаны к месту, позволя­ют хранить рядом и в то же время раз­дельно разнообразные отходы, которые можно повторно изымать. Их можно ис­пользовать как временные хранилища спецмусора. Постоянное захоронение в них пока сомнительно, поскольку еще не разработано достаточно надежное техническое оборудование.

Для длительного исключения высокотоксич­ных веществ из экосистем, по-видимому, наиболее подходят подземные хранилища в подземных выработках и соляных пустотах. Соляные пустоты можно вымыть водой через скважину, заполнить твердыми, жидкими или газообразными спецотходами и закрыть (замуровать).