3. Биохимиялық тазалау.
а) Аэробтың биохимиялық тазалау. Өндіріс немесе тұрмыстық қалдықтардың органикалық минералдануы олардың аэробты микроорганизмдер қатысында тотығуы (минералдаушылар) жүріп, микроорганизмдердің суда еріген оттекті пайдалануы жағдайында бұл затты олар тамақ көзі ретінде қолданады.
С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О
Егер бактериялар үшін жағдай жасалған болса, яғни дер кезінде оттек берілсе және микроорганизмдер жетілуі үшін тасығыш-орта колайлы жағдай тудырса, өлген организмдерден түзілген органикалық заттарды бактериялар ыдыратады. Тасығыш-орта ретінде 1,5 м қалыңдығында құм колданылады. Оттек табиғи ағынмен немесе ауаландырғыш арқылы айдалады. Сарқынды сулар тәулігіне 6 сағат бойы жіберіліп, қалған 18 сағат биохимиялық процестердің жүруі үшін қалдырылады. Микробтар құмның жоғарғы қабаттарында өсіп дамиды.
Тазалаудың бұл әдісі тамшылы сүзу әдісі деп аталып, алғаш рет 1866 ж. Лондонда қолданылған. Бұл әдісте 1 га құмды топырақ 1,038 ' 10Ә л/с тазалай алады, ал кейінгі жылдары сарқынды сулар мөлшері 1,57 109 л/с болғандықтан бұл мақсатқа 810 га алаңды қолдану қажет болған. Бұл, әрине өте үлкен алқап.
Тамшылы сүзу әдісін жетілдіру арқылы бұл қиындықтардан аса бастаган. Ол үшін сарқынды суларды үгітілген тас қабатына шашыратады. Ал қазір бұл әдіс пластмассадан жасалған айналғыш дискілерді қолдану арқылы өнімділігі арттырылған. Дискілер жартысына дейін сарқынды суларға кіріп түрады да, дискі айнала бастағанда бактериялар коректік заттар және оттекнен қамтамасыз етіледі. Қазір тамшылы сүзу әдісі арзан топырақты жұмсақ климаіты жерлерде әлде қолданылуда.
Сарқынды суларды өңдеудің универсалды әдісі ретінде оны активті құмды шөгінді саз-топырақпен өңдеу жиі қолданылады. Сарқынды суларды судың алдын-ала тотығуы нәтижесінде түзілген активті шөгінді сазбен (илмен) араластырады. Сондықтан әдісті осылайша атаған. Шөгінді саз дегеніміз белгілі болғанындай әр түрлі бактериялар, саңырау қалақтар және басқа флорадан түрады. Осы кешенді қоспамен сарқынды суларды араластырғанда тез арада тепе-теңдік орнап органикалық заттардың СО2 және Н2О түзілуі арқылы ыдырауы жүреді.
Белсенді шөгінді саз - аморфты коллоидты құрғақ зат. Беттік ауданы 100 м2/г, 3-150 мкм мөлшеріндегі ұсақ қоңыр сары борпылдақ ұнтақ. Құрғақ заттың 1 грамында 108.-1012 дана бактериялар болады. Оның үстіне бактериялардың әрбір түрі заттың белгілі түрін ғана тотықтырады.
Белсенді шөгінді саз қүрамьшдағы бактериялар активті шөғінді сазды жасаған сарқынды суларды ғана өңдей алады. Сондықтан тазаланатын сарқынды сулар құрамына басқа өндірістің сарқынды сулары қосылатын болса, мысалы технологиясы өзгеруі нәтижесінде басқа құрамды сарқынды суларды тотықтыру үшін басқа бактериялардың өсіп дамуы қажет, ал бұл уақытты қажет етеді. Кейде бұл кемшілікті болдырмау үшін сол өндірістің саз шөгіндісін әкеліп яғни сол заттарды тотықтыра алатын бактериялар бар, сазды әкеліп қосу арқылы тазалау жұмысы қамтамасыз етіледі.
б) Анаэробты биохимиялық тазалау. Егер оттегін биологиялық тұтыну (ОБТ) (сарқынды сулардағы микроорганизмдердің сіңіретін оттек мөлшері) нормадан өте жоғары болса, немесе ауыл шаруашылық өндірісінің сарқынды сулары қосылатын жағдай болса, анаэробты биохимиялық тазалаудың жылу алмастырғышты араластырылушы реакторы қолданылады (метантен). Бұл жағдайда судағы оттек көзі ролін оттекті аниондар:NO3 SО42-, СО32- - атқарады.
Метандық ашу негізінде ерекше микроорганизмдер тобы, яғни алдымен қышқылды сутектік ашыту фазасында бактериялар көмегімен күрделі органикалық заттарды жай заттарға дейін гидролиздеп, содан соң метан түзуші бактериялар көмегімен оларды метан мен көмір қышқылына айналдырады.
Тотығу-тотықсыздану процесі - бұл электронның субстратдонордан соңғы акцепторға өтуі болып табылады. Аэробты реакция үшін соңғы акцептор оттек болады, ал ферменттеуде (анаэробты тазалауда) сутектің бір органикалық молекуладан басқа органикалық молекулаға "жай ауысуынан" түзілген органикалық қосылыс болады.
С6Н12О6 = 3СН3СООН + 15 ккал
2СН3СООН = 2СН4 + 2СО2
Түзілген газдың 65% метан және 33% көміртек (ІV) оксиді СО2 тұрып, және реакторды 40-55ӘС-қа дейін қыздыруға қолданылады, сөйтіп анаэробты ашу процесі толығымен жүреді. Ашыған тұнба жоғары ылғалды болады (95-98%), сондықтан оны кептіріп, тығыздап тыңайтқыш ретінде қолданады, ал егер құрамында улы заттар болса, оны өртеп жібереді.
Биохимиялық тазалау стансаларында барлық органикалық заттар ыдырайды деп айтуға болмайды. Мысалы, бензин, бояулар, мазут және т.б. Жаңа технологиялық тазалағыш қондырғылардағы органикалық заттар бойынша тазалау тиімділігі 90%-ке жетеді, ал бейорганикалық заттар үшін 20-40% құрайды, яғни түздың мөлшері іс жүзінде азаймайды. Фенолдардың 1000 мг/л, спирттердің 300 мг/л, мүнай өнімдерінің 25 мг/л мөлшерінен жоғары шамадағы сулар бұл әдіспен тазаландырыла алмайды. Анаэробты әдістің тиімділігі орташа 40%-ті құрайды. Сарқынды суларды әр түрлі әдістермен тазалаудың салыстырмалы бағалануы төмендегі кестеде келтірілген.
Мысалы, АҚШ-та ірі қара кешенді фермасының сарқынды суларын анаэробты тазалауда алынған метанды жағу нәтижесінде электр энергиясын пайдаланады, әр кешенді қыс айларында жылытуға пайдаланып қажетін толық қамтамасыз етеді, ал жаз айларында ендірілген электр энергиясын сата да алады.