Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
такие системы для переработки некоторых промышленных стоков высокой
концентрации. Другим важным преимуществом явилось то, что пластмассы -
легкий материал,, и это позволяет строить высокие, не занимающие много
места очистные сооружения. Для создания оптимальной поверхностной
площади, вентиляции и пористости пластмассы размалывают.
Основное изменение в конструкцию очистных сооружений в Англии было
внесено в 1973 г., когда был создан вращающийся биологический реактор. Он
представляет собой вращающиеся "соты" из пластиковых полос, попеременно
погружаемые в сточные воды и поднимаемые на поверхность. При таком
способе увеличивается площадь поверхности, с которой может контактировать
биомасса, и улучшается аэрация (разд. 6.6).
Среда, в которой находится перколяционный фильтр, не является водной в
прямом смысле, поскольку это всего лишь тонкая водная пленка над слоем
биомассы. Определить, какие именно микроорганизмы присутствуют в среде,
довольно трудно из-за сложности и гетерогенности биомассы. По-видимому,
основной активной группой бактерий, участвующих в переработке сточных
вод, служат ZoOgloea, хотя определенную роль играет и ряд других
бактерий. В очистных сооружениях отмечается также активный рост некоторых
видов нитчатых бактерий и грибов. Из водорослей чаще всего присутствуют
сине-зеленые (Cyanophyceae) и Chlorophyceae. Встречаются и многочисленные
Metazoa, в том числе земляные черви, насекомые и ракообразные. Мухи и
черви очень важны для регуляции развития пленок.
Активный ил
Переработка отходов с помощью активного ила, осуществляемая сложной
смесью микроорганизмов, была предложена в 1914 г. Этот процесс более
эффективен, чем фильтрация, и позволяет перерабатывать сточные воды в
количестве, в десять раз превышающем объем реактора. Однако он обладает
рядом недостатков: более высокими эксплуатационными расходами из-за
необходимости перемешивания и аэрации; большими
Окружающая среда и биотехнология
251
трудностями в осуществлении и поддержании процесса; образованием большого
избытка биомассы. Несмотря на все это, процесс, использующий активный ил,
остается наиболее распространенным методом переработки сточных вод в
густонаселенных районах, поскольку требует меньших площадей, чем
эквивалентная фильтрационная система.
Как и в фильтрационные системы, в систему с активным илом были внесены
некоторые изменения. Следующие из них связаны с аэрацией.
1. Градиентная аэрация, приводящая интенсивность аэрации в соответствие с
потребностью в кислороде, которая на входе ¦больше, чем на выходе.
2. Ступенчатая аэрация, при которой по всей длине тэнка сточные воды
поступают с интервалами.
3. Константная стабилизация, при которой повторно используемый ил
аэрируется, что способствует более полной утилизации микроорганизмами
любых доступных питательных компонентов. Это приводит к более полной
ассимиляции отходов при возврате в основные рабочие тэнки. В результате
объем ила на стадии аэробного разложения уменьшается, и поэтому в
принципе это аналогично увеличению аэрации.
4. Использование чистого кислорода в закрытых тэнках, которые поэтому
могут работать при более высоких концентрациях биомассы; таким образом
уменьшается время пребывания сточных вод в тэнке и, кроме того, решается
проблема "разбухания" (избыточного роста нитчатых бактерий и грибов,
препятствующего оседанию ила).
5. Разработка колонного эрлифтного ферментера компанией ICI в 1974 г.
(рис. 6.2). Он более экономичен, чем обычный, благодаря уменьшению
времени пребывания сточных вод
в тэнке и снижению эксплуатационных расходов.
Активный ил - это истинно водная среда. Как и в перко-ляционных фильтрах,
основная группа бактерий, участвующих в процессе переработки, - это
Zoogloea. Считается, что активно растет только небольшая часть
флокуляционного ила. По сравнению с перколяционными фильтрами в активном
иле наблюдается меньшее экологическое разнообразие. Рост водорослей
ограничивается недостатком света, а виды и разнообразие присутствующих в
иле простейших определяются степенью переработки отходов (рис. 6.3).
Для успешной переработки бытовых и промышленных отходов необходимо точно
знать состав и концентрацию стоков. Это служит "руководством к действию":
зная качественные и количественные характеристики среды, можно сразу
установить, какой микробный посевной материал необходим для инициации
работы системы. Часто бывает трудно показать, что
Рис, 6.2. Колонный эрлифтный ферментер.
Окружающая среда и биотехнология 253
Рис. 6.3. Микроорганизмы, присутствующие в активном иле. Микрофотографии
получены с помощью сканирующего электронного микроскопа и любезно
предоставлены Дж. Моррисом. A. Epistylis (Х1000). Б. Стебельчатые
бактерии (Х16 000). В. Жгутиковые бактерии (Х5000). Г. Vaginocolidae
(Х750). Д. Колония Epistylis sp. (Х350). Е. Vorticella sp. (XlOOO).
именно те микроорганизмы, которых выделяют из систем биологической
переработки отходов, осуществляют окисление присутствующих соединений.
