4.3. Очистка сточных вод микроскопическими водорослями

Образование огромных масс малоконцентрированных жидких отходов в значительной степени обусловило интерес к микроводорослям, как к возможному фактору биотрансформации подобных отходов. Биомассу водорослей предполагается использовать не только как компонент кормов, но и как исходное сырье для производства пищевых продуктов, витаминов и других ценных веществ (Миллер, 1988).

Недостатком микроводорослей и большинства фотобактерий является их неспособность или весьма низкая способность потреблять такие полимеры как целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, которые составляют основную массу сухого остатка сельскохозяйственных отходов. В этом плане особо выделяются микроскопические грибы, среди которых достаточно широко распространена способность гидролизовать и потреблять эти высокомолекулярные вещества. Они обладают мощными комплексами целлюлолитических и лигнолитических ферментов, синтезируют как полный набор целлюлаз, так и отдельные ферменты, например ксиланазы, разрушающие более доступную аморфную целлюлозу или гемицеллюлозу.

Производство микроводорослей — безотказный, экологически чистый, энерго- и ресурсосберегающий процесс. В качестве основного источника сырья используются минеральные формы углерода (СО₂, карбонатов), запасы которых практически не ограничены. Наиболее перспективными являются зеленая водоросль хлорелла, сине-зеленая водоросль спирулина, а также микроводоросль дуналиелла. Биологическая и питательная ценность белков их составляет 48...62%. В 1 кг биомассы водорослей содержится до 30г р-каротина, 400 г глицерина и белок. По сравнению с традиционным растениеводством удельные затраты энергии на получение биомассы микроводорослей ниже в 3...4 раза. При производстве микроводорослей исключается загрязнение окружающей среды минеральными удобрениями и пестицидами.

Выращивают водоросли в автотрофных и гетеротрофных условиях открытых водоемов, отстойников, на сточных водах или на установках непрерывного действия. В разных странах мира культивирование сине-зеленых и зеленых микроводорослей находится на разных уровнях: в Европе (Чехия, Германия) — на стадии теоретических разработок и небольших экспериментов, в Японии, Индии и на Тайване оно приобрело промышленный характер.

Водоросли имеют значение там, где в водоемы проникает достаточно солнечного света. Водоросли почти не растут в очень мутной воде, например в установках с активным илом и в аэрируемых лагунах, куда солнечный свет не проникает или где жидкость имеет темную окраску. Конструкция окислительных прудов и их эксплуатация рассчитываются на равновесие между водорослями и бактериями. Первые используют двуокись углерода, соли аммония или нитраты и фосфаты и при фотосинтезе освобождают молекулярный кислород, который используется бактериями в процессе обменного преобразования имеющихся органических веществ. При отсутствии солнечного света фотосинтез прекращается, а эндогенное дыхание водорослей продолжается таким же образом, как и у бактерий. Следовательно, водорослям требуется дополнительное количество кислорода в тех сооружениях, где они имеются.

Водный гиацинт (эйхорния) способен расти в сильнозагрязненных водоемах, поглощая разнообразные водорастворимые органические и минеральные отходы, в больших концентрациях. Это полная противоположность водорослям, карантинный сорняк тропической зоны. Мощная корневая система растения совместно с большим разнообразием микроорганизмов ризосферы и ризопланы, сорбированных в слизи корней, принимают активное участие в трансформации и утилизации загрязнений водных стоков. С помощью водного гиацинта можно создать энергосберегающий эстетичный биологический фильтр для сбросных систем.