Обработка осадков сточных вод и твердых отходов

Основным методом обезвреживания осадков городских сточных вод является анаэробное сбраживание. Брожение называется метановым, так как в результате распада органических веществ осадков в качестве одного из основных продуктов образуется метан.

В основе биохимического процесса метанового брожения лежит способность сообществ микроорганизмов в ходе своей жизнедеятельности окислять органические вещества осадков сточных вод. В зависимости от температуры, при которой происходит брожение, различают два типа процесса - мезофильное сбраживание, происходящее при температуре 30-35°С, и термофильное сбраживание, происходящее при температуре 50-55°С.

Также этот метод используется для переработки органической части ТБО и навоза.

Компостирование – аэробный процесс окисления органических веществ биомассы микроорганизмами, который сопровождается выделением большого количества тепла. Такой обработке подлежат навоз, растительные остатки, кухонные отходы и т.п. В результате из органических отходов получается компост, который используется как удобрение.

Биоремедиация загрязненных почв и грунтов

В настоящее время существует два основных подхода к очистке загрязненных почв и грунтов – обработка на месте (in situ) иэкскавация, т.е. вывоз и обработка на специальных предприятиях (ex situ). В первом случае наиболее часто применяется внесение химических веществ, стимулирующих развитие деградирующих загрязнения микроорганизмов. Для активации в почву вносят окислители, удобрения и т.п. Для улучшения аэрации производится вспашка почвы. Другим вариантом является внесение в загрязненные почвы микроорганизмов, способных разлагать соответствующие специфические вещества. В настоящее время выделено большое количество бактерий, способных использовать нефтяные загрязнения, токсические соединения и т.д.

При особо опасных загрязнениях или когда невозможна очистка in situ, почвенный слой удаляют для последующей обработки или сжигания.

Лекция 16 Классификация водоемов и биоценозов по сапробности

Сапробность (от греч. saprós — гнилой) – “это комплекс физиологических свойств данного организма, обуславливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ, с той или иной степенью загрязнения”.

Система сапробности – эта та часть гидроэкологии, которая претендует на быструю и емкую оценку типа водоема в зависимости от соотношения обилий отдельных видов индикаторных организмов. Изначально в используемую классификационную терминологию был заложен определенный понятийный дуализм. С одной стороны – это классификация организмов по их сопротивляемости загрязнению (органической нагрузке, недостатку кислорода, присутствию соединений сероводорода), поскольку:

С другой стороны, – классификация водоемов по сапробности – это типичное районирование водоемов по соотношению двух конкурирующих абиотических факторов: "концентрации органических веществ естественного (в основном, детритного) характера" и "концентрации растворенного кислорода".

Поскольку нет данных, что в основание этой классификации были положены какие-то количественные показатели, то эту классификацию следует считать феноменологической, т.е. основанной на некотором словесном описании. Основные признаки такой классификации Р. КольквитцА и М. МарссонА [Kolkwitz, Marsson, 1902; Долгов, Никитинский, 1927], приведены в табл. 4.3.

Сам по себе термин “зона” возник из того обстоятельства, что в одном и том же водоеме могут быть участки (зоны) с разной сапробностью. Чаще всего это является естественным свойством водоема, не связанным с антропогенным воздействием. Например, в прибрежной зоне у топких берегов обычно располагается a -мезосапробная зона – здесь активно идут естественные процессы старения водоема, связанные с его зарастанием. Пробы воды, взятые с наиболее глубоких участков, дают нередко характерную полисапробную картину.

По мере изменения сапробности водоёма изменяется состав индикаторных организмов, что позволяет по их наличию в пробах характеризовать изменения качества воды, протекающие как в пространстве, так и во времени.

Для каждой зоны сапробности можно выделить тесно связанное с ней подмножество видов гидробионтов, которые считаются ее индикаторами. Считается [Абакумов с соавт., 1981], что именно по соотношению индикаторных организмов достигается более быстрая, точная и дешевая классификация водоема, по сравнению, например, с методами химического анализа.

Таблица 4.3 – Основные феноменологические признаки зон сапробности

Зона	Баланс кислорода и органического вещества	Преобладающие виды гидробионтов
Олиго- сапробная	Практически чистые водоемы: цветения не бывает, содержание кислорода и углекислоты не колеблется. На дне мало детрита, автотрофных организмов и бентосных животных (червей, моллюсков, личинок хирономид).	Встречаются водоросли, коловратка, ветвистоусые рачки, личинки поденок, веснянок, рыбы стерлядь, гольян, форель.
b -мезо- сапробная	Содержание кислорода и углекислоты колеблется в зависимости от времени суток: днем избыток кислорода, дефицит углекислоты; ночью – наоборот. Нет нестойких органических веществ, произошла полная минерализация. Ил желтый, идут окислительные процессы, много детрита.	Много организмов с автотрофным питанием, высокое биоразнообразие, но численность и биомасса невелика. Наблюдается цветение воды, так как сильно развит фитопланктон. Сапрофитов - тысячи клеток в 1 мл, и резко увеличивается их количество в период отмирания растений. Встречаются: диатомовые, зеленые, много протококковых водорослей. Впервые появляется роголистник. Много корненожек, солнечников, червей, моллюсков, личинок хирономид, появляются мшанки. Встречаются ракообразные и рыбы.
a -мезо- сапробная	Протекают окислительно –восстановительные процессы, начинается аэробный распад органических веществ, образуется аммиак, углекислота; Кислорода мало, но сероводорода и метана нет. БПК5 составляет десятки милиграмм в литре. Железо находится в окисной и закисной формах. Ил серого цвета и в нем содержатся организмы, приспособленные к недостатку кислорода и высокому содержанию углекислоты.	Преобладают растительные организмы с гетеротрофным питанием. Количество сапрофитных бактерий определяется десятками и сотнями тысяч в 1 мл. Отдельные организмы развиваются в массе: бактериальные зооглеи, нитчатые бактерии, грибы, из водорослей – осциллатории, стигеоклониум, хламидомонас, эвглена. Встречаются в массе сидячие инфузории, коловратки, много окрашенных и бесцветных жгутиковых. В илах много тубифицид (олигохеты) и личинок хирономид.
Поли- сапробная	Дефицит кислорода: он поступает в поверхностный слой только за счет атмосферной аэрации и полностью расходуется на окисление. В воде содержится значительное количество нестойких органических веществ и продуктов их анаэробного распада, в основном, белкового происхождения, а также сероводород и метан. Процессы фотосинтеза угнетены. На дне кислорода нет, много детрита, идут восстановительные процессы, железо присутствует в форме FeS, ил черный с запахом H2S.	Очень много сапрофитной микрофлоры. Хорошо развиты гетеротрофные организмы: нитчатые бактерии (Sphaerotilus), серные бактерии (Beggiatoa, Thiothris), бактериальные зооглеи (Zoogloea ramigera), простейшие - инфузории (Paramecium putrinum, Vorticella putrina), бесцветные жгутиковые, олигохеты Tubifex tubifex, водоросль Polytoma uvella.

Примечание: греч. oligos – немногий, mesos – средний, poly – многий.

На практике же, чаще всего, применяется обратный подход: зоны сапробности оцениваются на основании опыта исследователя или с использованием инструментальных методов контроля, а найденные индикаторные виды лишь иллюстративно подтверждают уже сделанный вывод.

Все системы сапробности учитывают фактически только нетоксичные органические загрязнения, которые влияют на организмы в первую очередь через изменение кислородного режима. Для учета влияния токсических органических и неорганических соединений делаются попытки разработать шкалы токсобности и затем объединить их со шкалами сапробности в единую шкалу сапротоксобности, причем существуют противоположные мнения о возможности такого объединения.

При спуске сточных вод в водоём сразу начинаются процессы самоочищения. В результате можно наблюдать постепенный переход от состояния максимального загрязнения полисапробной зоны через мезосапробную к чистой олигосапробной зоне.