Глава 8. Экологическая биотехнология

8.1. Аэробная биологическая очистка сточных вод

Бытовые и промышленные сточные воды представляют собой сложную смесь, в состав которой входят различные питательные веще­ства и самые разнообразные микроорганизмы, поэтому для обработки стоков необходимо такие большое количество различных протистов. Эти организмы конкурируют в потреблении питательных веществ, уни­чтожают друг друга и взаимодействуют многими другими путями, ха­рактерными для небольшой экологической системы.

В сточных водах содержится сложная смесь твердых и растворен­ных веществ, причем последние обычно присутствуют в очень малых концентрациях. На очистных станциях концентрации всех этих веществ снижают до приемлемого уровня или же химически трансформируют вредные вещества в безопасные соединения. Конкретная схема очист­ной станции зависит от степени загрязненности и количества обрабаты­ваемых стоков, а также от экономических и экологических соображе­ний. Большая часть водоочистных станций, однако, имеет много обще­го, что позволяет изобразить общую схему системы водоочистки, как на рис. 8.2. Показанные здесь различные способы переработки ила и уда­ления загрязняющих веществ отражают разные возможные пути дости­жения одной и той же цели. В типичной станции по биологической очистке сточных вод используются лишь некоторые из множества воз­можных вариантов.

Теперь перейдем к изучению общих задач и целей каждой из ос­новных операций (или последовательностей нескольких операций). В операциях первичной обработки удаляют наиболее легко отделяющиеся загрязнения, например: крупные, легкоосаждающиеся частицы (см. рис. 8.1), масляные пленки и другие «легкие» компоненты. Суспендирован­ные твердые частицы и растворимые компоненты отделяют в процессе вторичной обработки. Во многих случаях загрязняющие вещества име­ют органическую природу; в таких случаях обычно используют биоло­гическое окисление, которое мы рассмотрим детальнее чуть позже. Цель третичной обработки заключается в полном или частичном отде­лении всех оставшихся примесей. На этой стадии используются такие методы, как электродиализ, обратный осмос, фильтрование через тол­стый слой и адсорбция.

В процессе первичной обработки отделяют влажные концентри­рованные твердые вещества, называемые илом; при вторичной обработ­ке образуется активный клеточный ил. Мы неоднократно упоминали о взаимосвязи между утилизацией субстрата и образованием биомассы.

Хотя процессы вторичной биологической обработки с участием множе­ства видов микроорганизмов очень эффективны при деградации разбав­ленных смесей органических отходов, не следует забывать, что при этом образуется и биомасса. Таким путем очень мелкие нерастворимые частицы и растворенные компоненты жидких отходов частично пре­вращаются в ил, который легче поддается отделению, чем исходные за­грязняющие вещества. Установки для переработки ила являются важ­ной составной частью станций по очистке сточных вод.

pL размер

1. т Г Л!

2. г з

Примеры Валуны

Камни

Галька

Хлопьевидные частицы

• - Юсм

• - 1см

• - 1МЛ)

4. - - ЮОлтм Суспендированные частицы

5. -- Юмкм Надколлоидные час/пицы

   6. - Ыкм Коллоидные частицы

   7. - 0,1 мкм Субколлоидные частицы

с;

is

tt eg s^

I

§ I

I

JL

Ю нм Растворенные вещества 04- 1нм кД 1А

Рис. 8.1. Отделение твердых частиц различной величины на различных стадиях очистки сточных вод

Для уменьшения объема ила, образующегося при очистке воды, широко применяется операция анаэробной переработки, при которой органические вещества подвергаются биологической деградации в анаэробном окружении.

Не следует думать, что во всех случаях используются все три уровня очистки сточных вод и переработки ила. Иногда сточные воды спускают в природные водоемы (ручьи, реки, пруды, озера и океан) без какой бы то ни было обработки. В других случаях применяют только первичную обработку. В то же время для большинства городских си­стем водоочистки та или иная форма вторичной обработки является обязательной, а третичная обработка в настоящее время применяется лишь изредка.

Отделение тонкоизмель-

Стерилизация

Отделение сле­довых количеств

Отделение неорганических

Рис. 8.2. Типовые операции, применяющиеся для первичной, вторичной и третичной очистки сточных вод