II Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2010

Презентация была разработана для участия  в экологической студенческой конференции ИРИТ и включает две части: жизнедеятельность организмов на водопроводных очистных сооружениях и описание технологии очистки сточных вод на станции аэрации с помощью микроорганизмов. Эта тема нас заинтересовала тем, что в каждом мегаполисе сегодня остро стоит проблема утилизации отходов, очистки производственных и бытовых сточных вод и водоподготовки питьевой воды.

При очистке питьевой воды микроорганизмы задерживаются в процессе длительного отстаивания при фильтровании через мелкопористые фильтры и участвуют в обрастании труб. В отстойниках и в водоприемных колодцах протекают микробиологические процессы, связанные с разложением органического вещества в анаэробных условиях. Часто на поверхности осадка в отстойниках развивается фитобентос. Биоценоз бентоса состоит из сине-зеленых водорослей. При разрастании их вода, проходящая над ними, приобретает гнилостный запах.

Микроорганизмы, разрастаясь внутри водопроводных труб, вызывают резкое сужение их внутреннего диаметра, разъедают каучук, дерево, материал труб и т. д. Этот процесс осуществляется бактериями и водорослями. Общим для всех этих организмов является то, что почти все они аэробы. Нитчатые серобактерии окисляют H₂S до S. По внешнему виду они напоминают пучки седых волос и, попадая в трубы, забивают их. Некоторые актиномицеты (микроорганизмы, образующие очень тонкую ветвящуюся грибницу) и плесневые грибы поселяются на резине и используют углерод естественного или искусственного каучука для построения своего организма, поэтому они быстро разрушают его. Для борьбы с обрастаниями водопроводных труб необходимо проведение следующих мероприятий: охрана водоемов и водотоков от попадания в них бытовых и производственных сточных вод; удаление из воды H₂S, Ca²⁺, Fe²⁺ и других элементов, которые благоприятствуют развитию микроорганизмов, обусловливающих обрастание; механическая очистка дна и берегов водоема от водной растительности.

При очистке сточных вод, как правило, отделяют твердую фазу от жидкой; затем обрабатывают их в аэробных или анаэробных условиях. При аэробных процессах создается активный ил, активная пленка, а при анаэробных - септический или сброженный осадок. В обоих случаях скорость процесса минерализации зависит от массы или, точнее, от поверхности участвующих микробов, от их контакта с загрязняющим воду веществом.

На всех очистных сооружениях, работающих в аэробных и анаэробных условиях, механизм очистки сточных вод сводится к двум процессам: адсорбция загрязняющего воду вещества на активном компоненте (активном иле, биологической пленке или на септическом иле и т. д.); минерализация загрязнений микроорганизмами.

Первый процесс протекает быстро (за 10-15 мин), а второй затягивается на длительное время. Продолжительность десорбции зависит от условий работы сооружения, температуры, интенсивности перемешивания «свежего» материала с агентами-минерализаторами, подачи кислорода и многих других факторов.

Жидкую фазу сточной воды очищают в аэробных условиях. Для этого строят: а) аэротенки; б) биофильтры различных конструкций; в) биологические пруды; г) поля орошения и поля фильтрации (почвенные методы очистки). Сооружения эти по своему техническому оформлению различны, но все они рассчитаны на использование окислительного аэробного процесса, который протекает за счет кислорода воздуха, поступающего на активный субстрат.

Оценка работы этих сооружений  производится по окислительной мощности сооружения, под которой подразумевается количество граммов загрязнении, определенное по БПК_полн, которое минерализуется активной пленкой, содержащейся на 1 м² загрузочного материала (г/м³).

При работе аэротенка отстоенная сточная жидкость смешивается с активным илом. Доза ила в граммах сухого вещества на литр сточной жидкости зависит от величины БПК_полн очищаемого стока и от типа аэротенка. Например, для аэротенка-отстойника при  БПК_полн  до 150 мг/л требуется 3,4-3,7 г/л ила, а для  БПК_полн  - 200 мг/л и выше 4-5 г/л. Для аэротенков, работающих без регенератора, доза ила сокращается примерно на половину.

Основными минерализаторами органических веществ являются бактерии. Саркодовые, питаясь иловыми частицами, переводят ряд сложных веществ в более простые и доступные для других групп организмов. Инфузории и другие простейшие выполняют роль регуляторов развития бактерий и тем самым создают благоприятные условия для процесса минерализации, способствуют флокуляции мелкодисперсной взвеси за счет выделяемой в среду слизи. Простейшие благоприятствуют накоплению в среде азота, повышая ценные качества активного ила как удобрения. Кроме того, простейшие и коловратки выполняют роль индикаторов, характеризующих работу очистных сооружений.

Наш преподаватель по экологии, профессор Е.А. Федорова организовала экскурсию на  Нижегородскую станцию аэрации, где мы воочию убедились, какой это сложный и длительный процесс, очистка сточных вод, образующихся в наше городе. И хотя мы выбрали другую специальность «Информационные системы и технологии», нам интересно знать, какие технологии утилизации отходов человечества существуют и каковы перспективы развития этого направления.