Активний мул
Активний мул - це один із матеріалів для біологічного очищення стічних вод, яке, у свою чергу, є етапом загального очищення води. Метод заснований на здатності деяких мікроорганізмів харчуватися забруднюючими речовинами. В результаті такого очищення речовини піддаються біохімічним перетворенням, позбавляються азоту і фосфору і в присутності кисню розщеплюються до вуглекислого газу і води, а виділену енергію жива клітина використовує для забезпечення своєї життєдіяльності (рух, дихання, розмноження і т. п.). Інтенсивність і глибина перебігу процесів залежить від якісного складу активного мулу, різноманітності форм і видів мікроорганізмів, здібності їх адаптації (пристосування) до конкретного складу забруднюючих речовин стічної рідини та умов проведення процесу. Очищену таким чином воду від активного мулу позбавляють мулососи.
Утилізація відходів активного мулу
Як і фільтраційні системи, до системи з активним мулом було внесено певні зміни. Наступні їх пов'язані заерацией.
1.Градиентная аерація, яка веде інтенсивність аерації у відповідність із потреби у кисні, а її вході більше, ніж виході.
2.Ступенчатая аерація, коли він у всій довжинітенка стічні води надходять із інтервалами.
3. Контактна стабілізація, коли він повторно використовуваний мулаерируется, що сприяє повнішої утилізації мікроорганізмами будь-яких доступних поживних компонентів. Це спричиняє повнішої асиміляції відходів при повернення в основні робочі танки. Через війну обсяг мулу на стадіїаеробного розкладання зменшується, що у принципі аналогічно збільшення аерації.
4. Використання чистого кисню в закритихтенках, які тому можуть працювати у вищих концентраціях біомаси; в такий спосіб зменшується час перебування стічних вод мовби втенке та, крім того, вирішується проблема ">розбухання" (надлишкового зростаннянитчатих бактерій і грибів), який перешкоджає осідання мулу.
Активний мул - це істинно водна середовище. Як іперколяционних фільтрах, основна група бактерій, що у процесі переробки, - цеZoogloea. Вважається, що активно росте лише невелику частинуфлокуляционного мулу. У порівняні зперколяционними фільтрами в активному мулі спостерігається менше екологічне розмаїтість. Зростання водоростей обмежується недоліком світла, а види й розмаїтість присутніх в мулі найпростіших визначаються ступенем переробки відходів.
Для успішної переробки побутових й управління промислових відходів необхідно точно знати склад парламенту й концентрацію стоків. Це служить "керівництвом до дії": знаючи якісні ці характеристики середовища, можна відразу встановити, якиймикробний посівної матеріал необхідний ініціації роботи системи. Часто буває важко показати, що став саме ті мікроорганізми, яких виділяють з систем біологічної переробки відходів, здійснюють окислювання присутніх сполук.Микробиологическое вивчення будь-який системи, використовує активний мул, включає:
1) ідентифікацію мікроорганізмів й визначення їх чисельності;
2) оцінку мікробіологічної активності як популяції загалом, і конструкції окремих видів;
3) оцінку співвідношень між (I) і (2), з одного боку, і пишатися кількістю впроваджуються поживних речовин і продуктів переробки - з іншого.
>Микробіологічну активність активних мулів можна розцінювати за приростом біомаси чи з інтенсивності загального метаболізму; останній включає зміни, які у середовищі. Вимірювання можуть відбуватися й у якійсь окремій популяції мікроорганізмів. Можна показати, що активність мулу пов'язана із певними бактеріями, точно підрахувати їх кількість і побачитиметаболическую активність. Далі бачимо, якою мірою та чи інша специфічна активність мулу визначається конкретними видами бактерій з такими відомими властивостями, та намагання встановити, який вплив надають ними несприятливі умови, у яких виявляються через надходження у середу тих чи інших поживних речовин чи продуктів метаболізму інших мікроорганізмів. Для стічні води, що у ємність з активним мулом, характерні високі концентрації органічних сполук і, отже, наявність великих кількостейхемоорганотрофних видів, наприкладAchromobacter,Flavobacterium,Pseudomonas іMoraxella, і навіть багатьох інших бактерій. При високих концентраціях неорганічних сполук, у стоках виявляються бактеріїThiobacillus,Nitrosomonas,Nitrobacter іFerrobacillusspp.,окисляющие відповідно сірку, аміак і залізо. Ці організми виділили з систем на переробку відходів та ідентифіковані з допомогою методів селективних культур. У результаті цих робіт важливо встановити, грають якісь види чільну роль тих процесах, які у активному мулі. Цей аспект часто недооцінюється, особливонебиологами. Нерідко буває важко однозначно встановити роль тієї чи іншої мікроорганізму. Наприклад, коли з системи з переробці відходів виділеноThiobacilhts,окисляющие сполуки сірки, це ще означає, що все активність що така визначається саме цими мікроорганізмами: часткове окислювання низки сполук сірки здійснюють й ті видиPseudomonas.
>Взаємозвяки між організмами, що укатаболизме органічних і неорганічних субстратів, мають важливого значення для регуляції процесів, які у активному мулі. Проміжні продукти метаболізму в однієї виду бактерій здатні впливати до процесів деградації в іншого. Наприклад, фенолу придушує активність організмів, що окислюють аміак: можеингибировать цей окисний процес за таких малих концентраціях, як 3 – 4мкг/л.
Проміжні продукти розщеплення бензойної кислоти докатехола,сукцината і ацетату інгібірують освіту ферментів, що у на початкових етапах розщеплення.Катехол ісукцинат придушують синтез ферментів, що руйнуютьбензоилформиат ібензальдегид, за механізмом зворотний зв'язок, а ацетат діє і яккатаболитнийрепрессор: наявність простого органічного сполуки придушує розщеплення складніших молекул до того часу, це тільки простіше з'єднання нічого очікувати використано. Колиингибирование знімається, синтезуються нові ферменти, відповідальні розщеплення складніших ароматичних структур. Насправді за наявності у комунальних відходахгомологичних рядів будь-яких сполук необхідна базова освіта ферментів, здатних справитися з розщепленням найскладнішої молекули даного низки Повне розщеплення таких сполук має відбуватися протягом визначеного мінімального часу утримання (перебування, відходів у реакторі) у процесі переробки. Отже, можна передбачити, яка обробка знадобиться для окислення фенольних сполук; наприклад, складніше бічна ланцюг молекули, то більше часу необхідне ферментативного руйнації цієї речовини.
Ефективність цього процесу можна підвищити, вивчивши механізми регуляції метаболізму в мікрофлорі систем з активним мулом. Регуляція біодеградації - це складне завдання. Проте, знаючи біохімію відповідних процесів, ми, очевидно, зможемо втручатися й у регуляцію. Наприклад, додавання до мулу проміжних продуктів циклу трикарбонових кислот в низьких концентраціях (2-5 мг/л), глюкози, амінокислот і вітамінів (зокрема,аланина і нікотинової кислоти) веде до прискорення окислення низки сполук. Запровадження цих проміжних продуктів у складі біомаси збільшує енергетичні потреби системи, стимулює синтез АТР з допомогою посиленого окислення неорганічних речовин типу сірки чи аміаку. Розуміння біохімії цих процесів, певне, можна буде втручатися у процеси регуляції метаболізму
Завданнямикробиолога-биотехнолога розробки методів очищення стічні води полягає у повнішому вивченні і свідомому урахуванні взаємозв'язку між активністю мікроорганізмів, освітою пластівців мулу і продуктивністю установки із переробки відходів. У цьому сенсі перетворення на системі активного мулу слід розглядати переважно як окисні процеси у вологому середовищі, що супроводжуються збільшенням обсягу мулу, що можна розцінювати як шкідливе чи корисне (останнє - коли мул використовується повторно). Очевидно, що біологічний спосіб переробки доречний під час безлічі різних органічних і неорганічних сполук і усуває їхній шкідливий вплив на довкілля.
Акт про захист середовища від забруднень від 1994 р. принаймні втілення їх у життя триватиме те що впливом геть технологію очищення стічні води. Термін ">біодеградація" використовується нині дуже широко, однак має безліч тлумачень. Іноді підбиодеградацией розуміють повнуминерализацию будь-якого сполуки мікроорганізмами із заснуванням вуглекислого газу, сульфату, нітрату та води - це одна крайність. Інша крайність у тому, що це термін використовують стосовно незначних змін сполук, що призводить до втрати ними деяких характерних властивостей. Стандартні методи оцінки деградації дозволяють визначити термін ">біодеградація" так:
1) первинна деградація, коли він характерні властивості вихідного сполуки втрачаються і перестають виявлятися специфічними хімічними тестами;
2) допустима для довкіллябиодеградация, коли він відбувається мінімальне зміна вихідного сполуки, необхідне втрати його властивостей (обидва цих визначення засновані на довільних критеріях, і тому неточні);
3) остаточна биодеградация, куди входять повне перетворення вихідного з'єднання перетворені на неорганічні кінцеві продукти пов'язана з нормальними процесами метаболізму мікробів.
- Анаеробне розкладання. Усі зростаюча вартість переробки відходів з допомогоюаеробного розкладу і енергетична кризи, з одного боку, й побудувати нові досягнення мікробіології і технології - з іншого, відродили інтерес до анаеробної переробці. Найпоширеніша технологія анаеробної переробки - розкладання мулу стічні води. Ця добре розроблена технологія успішно використовується з 1901 р. Проте існує ряд проблем, обумовлених малої швидкістю зростанняоблигатних анаеробнихметанобразующих бактерій, які у даної системи. До них належать також чутливість до різним впливам і непристосованість до змін навантаження. Конверсія субстрату також збувається доволі повільно, і тому обходиться дорого. Деякі проблеми пов'язані з невдалими інженерними рішеннями. Проте, цей підхід представляється перспективним з погляду біотехнології; наприклад, можна додати відходів ферменти підвищення ефективності процесу чи спробувати посилити контролю над переробкою шляхом зміни тих чи інших біологічних параметрів.
- Анаеробна ферментація відходів чи рослинних культур, спеціально вирощуваних щоб одержати енергії, дуже перспективна для економічного отримання газоподібного палива при поміркованих температурах (30 -35°С). Ця нова галузь біотехнології була розвиненамикробиологами спільно зинженерами-химиками і механіками, працівниками сільського господарства і економістами.
При вирощуванні співтовариства різних бактерій на суміші органічних сполук відбуваються складні біохімічні реакції.Метанобразующие бактерії здатні до синтезу енергоносія безпосередньо з водню і вуглекислого газу. Мікроорганізми,расщепляющие целюлозу, синтезують жирні кислоти, які можуть опинитися піддаватисявосстановительному розщеплення до метану і вуглекислого газу; деякі бактерії здатні навіть утворювати молекулярний водень. Описано складне,взаимозависимое мікробне співтовариство, де можна виділити групи бактерій: бактерії, здійснюють гідроліз і бродіння; бактерії, що утворюють водень і оцтову кислоту; і навітьводородотрофние,метанобразующие бактерії.Метанобразующие бактерії ростуть повільно й дуже чутливі до різких змін завантаження реактори й нагромадженню водню. Можна сподіватися, що вдосконалення конструкції реактори й контролю над процесом допоможуть зменшити коливання завантаження реактори й дозволять контролювати її, визначаючи зміст водню і проміжних продуктів типупропионовой і олійною кислот. Проблеми перевантаження, особливо суттєві у разі промислових стоків, можна обминути, збільшуючи швидкості обігу субстандартні та застосовуючи як буферних систем стічні води хімічних підприємств і побутові стічні води. Для збільшенняметаногенной активності бактерій можна використовувати звичайні методи відбору чи методи генної інженерії. Оцінити зокрема можливість використання цього процесу при переробці змішаних відходів, і навіть охарактеризувати потреби у поживних речовинах і вдосконалити є початковим етапом процесу рахунок зменшення кількості необхідного мікробного посівного матеріалу допоможе подальше вивчення фізіології та медичної екології що у процесі мікроорганізмів.
Для отримання енергії і побічних продуктів можна використовувати найрізноманітніші відходи та овочева сировина.
1.Захоронення у грунті.
У країнах ЄЕС щорічно виходить близько 6 Мгт мулу, причому до 30% застосовується у ролі добрива сільському господарстві. Таке використання мулу дуже вигідно, як з погляду зростання врожайності, і у плані поліпшення грунту.Сброженний мул, зазвичай, у вигляді пульпи, містить азоту 5,1; фосфору 1,6 і калію 0,4%. Доступність цього азоту для сільськогосподарських культур становить 50-85%, а фосфору 20-100%. Отже, рідкийсброженний мул за цих елементів не поступається гною.
Такий спосіб ліквідації ускладнюється двома обставинами: присутністю в мулі патогенних організмів і токсичних елементів. Поширення патогенних організмів то, можливо припинено поруч заходів для дезінфекції мулу перед його внесенням на російський грунт.
Вважають, що його привид занепокоєння дають два патогенних організму:Salmonellaspp. і бичачийцепень. Однак у мулі можуть бути присутні та інші патогенні види, зокрема паразитичні, наприкладBrucellaabortus іAscarissuum. Боротьба хворобами полягає в стабілізації мулу.
Основними стабілізуючими мул процесами єсбраживание, складання в купи чи обробка вапном. Як альтернативу можливо поховання мулу нижчий рівня грунту.
2. Поховання у морі.
3. Спалювання.