газами для сушки. Несмотря на некоторое возрастание расхода топлива по этой схеме вследствие необходимости нагревать в топке водяйой пар, содержащийся во влажном воздухе после сушилок, такое решение безусловно прогрессивно, поскольку пол­ностью исчерпывает проблему удаления органических веществ из абгазов. Аналогичные решения принимаются в проектируе­мых заводах и в отношении воздуха со стадии ферментации, хотя в этом случае, возможно, потребуется кооперирование с другими предприятиями, использующими топочные устройства, например с ТЭЦ.

Таким образом создание метаболически замкнутых биотехно­логических процессов в сочетании с полной очисткой газовых вы­бросов от биологического органического материала позволяет создать экологически чистые, действительно безотходные техно­логические процессы микробиологического синтеза.

Ниже рассмотрены важнейшие с точки зрения очистки характеристики сточных вод и описана технология использования биообъектов — ила, пленок и т. п. — для доведения воды до за­данной степени чистоты, допускающей ее повторное техноло­гическое применение или даже сброс в природные водоемы.

§ 1. Общие показатели загрязненности сточныж вод

Под качеством воды понимают совокупность ее характеристик и свойств, обусловленных природой и концентрацией содержа­щихся в ней примесей. В связи с невозможностью индивидуаль­ного аналитического определения всех присутствующих в сточ­ной воде соединений прибегают к суммарной оценке их содержа­ния. К общим показателям загрязненности сточных вод следует отнести те, которые характеризуют общие свойства воды — орга­нолептические, физико-химические, содержание нерастворимых примесей (содержание взвешенных веществ или зольность), концентрацию растворенных веществ (общее содержание органи­ческих и неорганических примесей, «органический» углерод), пер- манганатную и дихроматную окисляемость (химическое потреб­ление кислорода — ХПК), биохимическое потребление кислорода (БПК). Совокупность этих показателей позволяет оценить общее состояние сточных вод и предложить наиболее эффективный способ их очистки.

Следует, однако, помнить, что часто в сточных водах могут присутствовать химические соединения, которые даже в незна­чительных количествах сильно влияют как на свойства- воды, так и на возможность очистки данного вида стоков. В таких случаях необходим более детальный анализ состава сточной воды с выяснением не только концентраций тех или иных соеди­нений, но и более полное определение качественного и количе­ственного состава загрязнений.

Определение таких показателей, как органолептические (цвет, вид, запах, прозрачность, мутность), оптическая плот­ность, цветность, рН, температура и т. д. ие вызывает каких-либо трудностей экспериментального и методического характера. Зна­чительно сложнее определить общее содержание органических веществ в сточной воде, которое необходимо знать для контроля работы очистных сооружений, повторного использования сточных вод в технологических процессах, выбора метода очистки и доочистки, определения окончания процесса очистки, а также для оценки возможности сброса воды в водоемы.

Из большого числа способов, применяемых для определения содержания органических веществ, более подробно будут опи­саны два, наиболее широко используемые при проведении про­цессов биологической очистки.

Химическое потребление кислорода (ХПК). Методика осно­вана на окислении веществ, присутствующих в сточных водах, 0,25%-ным раствором дихромата калия при кипячении пробы в течение 2 ч в 50%-ном (по объему) растворе серной кислоты. Для полноты окисления органических веществ применяется ката­лизатор — сульфат серебра. Многочисленные исследования пока­зали, что большинство органических соединений в таких усло­виях окисляются до НгО и С0₂, однако ряд соединений (пиридин, бензол и его гомологи, нафталин) в этом режиме окисляется не полностью. Тем не менее, дихроматный способ имеет широкое применение из-за его простоты и возможности автоматизации при проведении эксперимента.

Биохимическое потребление кислорода (БПК). Измеряется количеством кислорода, которое расходуется микроорганизмами при аэробном биологическом разложении веществ, содержа­щихся в сточных водах при стандартных условиях за определен­ный Интервал времени. Определение БПК требует применения специальной аппаратуры; при манометрических способах измеря­ется уменьшение давления в аппарате за счет потребления кис­лорода. Исследования проводят в аппарате Варбурга или в спе­циально разработанном респирометре (рис. 1). Измерения БПК

Рис. 1 Респирометр:

I — ферментер; 2 - - емкость с газовой смесью; 3 — ре­гистрирующий прибор; 4 — адсорбер

выполняют следующим образом: в герметичный ферментер

помещается определенное количество исследуемой сточной воды» которую засевают микроорганизмами; в процессе культивирова­ния регистрируется изменение количества кислорода (или кисло­рода воздуха), пошедшего на окисление соединения, присут­ствующего в сточных*водах. Второй, кулонометрический способ определения ВПК более сложен в _в аппаратурном оформлении, он основан на компенсации объема кислорода, потребленного микроорганизмами, за счет электролиза соответствующего коли­чества воды, при этом объем выделившегося кислорода опре­деляется по затратам электричества.

Особую важность при определении БПК имеет вопрос стан­дартизации условий проведения эксперимента: в зависимости от длительности культивирования различают биохимическое потреб­ление кислорода за 5, 20 сут и полное окисление; эти показатели условно обозначаются через БПКб, БПКго» БПКл. Измерение БПКб целесообразно проводить для стоков, содержащих легко­усвояемые загрязнения — углеводы, низшие спирты. Для стоков химических производств, включающих большой спектр органиче­ских загрязнений, лучше определять БПКп. Однако это -опреде­ление может быть затруднено тем, что по мере снижения кон­центрации органических загрязнений начинают, протекать про­цессы нитрофикации, для предотвращения которых используют различные ингибиторы типа этилтиомочевины.

Стоки кислой и щелочной природы перед определением БПК необходимо нейтрализовать. Высоко концентрированные стоки перед анализом разбавляют, так как возможно ингибирование повышенными концентрациями загрязнений.

Особое значение при измерении БПК имеет количество и качество микрофлоры. Оптимальным вариантом при этом являет­ся использование микрофлоры из уже работающих биологи­ческих систем, адаптированной именно к данному спектру загрязнений. Количество вносимой микрофлоры должно соответ­ствовать ее концентрации в работающих очистных соору­жениях.

Корректное соблюдение этих требований часто затруднено и результаты измерений показателя БПК могут изменяться для одной и той же группы сточных вод в зависимости от конкретных условий проведения эксперимента.

Определение лишь одного из показателей качества сточной воды (ХПК или БПК) не всегда позволяет оценить ее доступ­ность для биологической очистки. Имеется целая группы соеди­нений, определение ХПК для которых невозможно, хотя эти соединения вполне доступны для биологического окисления, и наоборот, для целого ряда стоков низкое значение ХПК еще не гарантирует, что удастся полностью удалить загрязнения путем биологической очистки. Ниже приводятся данные о доступности некоторых органических соединений биологическому окислению (мг 0₂/1 мг вещества):Органические соединения