3277

Механизмами, с помощью которых ионы металлов связываются с поверхностью клетки, наиболее часто выступают электростатическое притяжение, ван-дер-ваальсовые силы, ковалентное связывание, восстановительное взаимодействие, внеклеточное осаждение или некоторые комбинации этих факторов. Физическая адсорбция ионов металлов на поверхности клетки, являющаяся обратимым процессом, протекает гораздо быстрее, чем энергозависимая внутриклеточная аккумуляция. Химическая адсорбция ионов металлов на поверхности клетки происходит посредством их связывания с отрицательно заряженными группами анионов(COO–, HS–, OH–). При адсорбции ионов тяжелых металлов в водной среде наибольшей адсорбционной емкостью обладают грамположительные бактерии по сравнению с грамотрицательными. Адсорбция ионов на поверхности клетки зависит от фазы роста микроорганизмов: наибольшая степень биосорбции наблюдается в логарифмической фазе роста, что частично обусловлено созреванием пептидогликанового слоя.

Адсорбция происходит быстро, обратимо, не зависит от температуры и энергетического метаболизма. Например, грибы и дрожжи адсорбируют уран из сточных вод в таком количестве, что он может составлять от 10 до 18,5 % от массы сухой биомассы соответственно, что в 2 раза больше, чем поглощение урана ионообменными смолами в промышленности.

Технологии осаждения и удаления тяжелых металлов из промышленных стоков биоаккумуляцией — более эффективный и дешевый способ удаления токсичных металлов из окружающей среды по сравнению с физико-химическими методами. Например, механизм биоаккумуляции и детоксикации Cd2+, выявленный у цианобактерии Nostoc muscorum, обеспечивает биосинтез наночастиц CdS, которые возможно использовать в последствии в качестве неорганического полупроводника, при этом в клетках Nostoc muscorum происходит ускоренный синтез и выделение во внешнюю среду полисахаридов измененной первичной структуры для дистанционной детоксикации ионов кадмия, трансформирование Cd в менее токсичные частицы и кристаллиты CdS и CdО в слизистой капсуле при участии бактерий-спутников (Stenotrophomonas maltophilia), а также в клетках при помощи фикобилиновых пигментов (образование Cd-пигментных комплексов) и специфического металлсвязывающего белка (металлотионеина), синтез которого индуцируют ионы кадмия.

Многие микроорганизмы способны к синтезу металлотионинов— специфических белков, обезвреживающих токсические ионы металлов. Например, у цианобактерий Anacystis nigulans выявлен ванадийтионин, специфически связывающий ионы ванадия. Цианобактерии Lyngbya spiralis, Tolypothrix tenuis, Stigonema sp., Phormidium molle способны к поглощению

93–96% ртути, содержащейся в растворе. В результате деятельности сульфатвосстанавливающих бактерий (Desulfovibrio, Desulfotomaculum, Desulfomonas, Desulfobacter, Desulfobulbus, Desulfococcus, Desulfosarcina, Desulfonema) из сточных вод осаждаются сульфиды кобальта, никеля, кадмия, железа, свинца, цинка и др. Осаждать сульфиды металлов способны

не только облигатные сульфатредукторы, но и микроорганизмы, использующие менее окисленные соединения серы в дыхательной цепи, селекционированные штаммы бактерий Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas putida, Pseudomonas mendocina, обладающие способностью к сульфатредукции. В результате их деятельности хорошо растворимые токсичные cульфаты восстанавливаются до практически нерастворимых, выпадающих в осадок форм. При обработке стоков химикофотографическойпромышленностисульфатвосстанавливающиебактер ии в анаэробных условиях обеспечивают полное извлечение ионов серебра с одновременной очисткой от органических соединений.

Один из способов очистки сточных вод от тяжелых металлов — использование накопительных культур сульфатвосстанавливающих бактерий, иммобилизованных на сетчатой стеклоткани (в качестве носителя), последовательно обработанной 0,2–0,5%ПАВ (НПАВ) и раствором 0,05–10% карбоксиметилцеллюлозы. Предварительная обработка носителя позволяет осуществить эффективное закрепление на нем бактериальных клеток, активизировать прирост клеток в анаэробных условиях и тем самым сократить время наращивания биомассы. Кроме того, сульфатвосстанавливающие бактерии в иммобилизованном состоянии проявляют повышенную устойчивость против высоких доз медноаммиачных комплексов и ионов тяжелых металлов. Способ осуществляется на установке, состоящей из смесителя стоков, биотенка и отстойника.

Известен способ биохимической очистки сточных вод от соединений Cr6+ путем преобразования его до Cr3+ с помощью активного ила, содержащего штаммы микроорганизмов Bacterium dechromaticans, Pseudomonas dechromaticans, Pseudomonas chromatophila, Aeromonas dechromatica sp. nova.

Отходы производства промышленности очищают от тяжелых металлов также с помощью дрожжей Saccharomyces carlsbergensis, сорбированных на фильтр-картоне. Эффективность очистки составляет для ионов меди за 3–4ч контакта 99,8–100%, для ионов серебра за 2–4ч контакта — 99–100%, для ионов хрома за 94ч контакта — 95%.

На основе плодовых тел грибов, вызывающих гниение древесины, были получены адсорбенты, используемые затем для извлечения металлов, в частности меди. Биосорбент из Ganoderma lucidum был использован в биореакторе для обработки стоков, содержащих редкоземельные элементы. Адсорбция металлов на данном биосорбенте является следствием химических взаимодействий с клеточной стенкой гриба, которая представляет собой набор биополимеров, в том числе и хитина.

Для извлечения металлов из растворов могут быть использованы представители различных таксономических групп. Так, клетки бактерии

Thiobacillus ferrooxidans извлекают из раствора ионы Cd2+, Co2+, Cu2+, Cr6+,

Fe3+, Ni2+, Ag+,Au3+; цианобактерии — Cd2+, Au3+, клетки Chlorеlla vulgaris — Cd2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Sr2+, Mo2+; дрожжи Candida lipolytica, Candida utilis,

Rhodotorula mucilaginosa — Cd2+, Co2+, Cu2+, Ni2+, Zn2+; мицеллиальные грибы

Aspergillus flavus — Co2+, Ra2+, Cr6+, Ni2+. Предпочтительную сорбцию Pb2+

осуществляют микромицеты Rhizopus oryzae,Aspergillus niger, некоторые представители Penicillium. Способность микроорганизмов переводить металлы из рудных минералов в растворенное состояние лежит в основе получения железа из пирита, меди из халькоцинита, урана из уранита. Окисление сульфидов металлов при этом осуществляют тионовые бактерии, ведущую роль занимает вид Thiobacillus ferrooxidans, окисляющий не только железосодержащие минералы (пирит FeS2, арсенопирит FeAsS, халькопирит СuFe2), но и многие другие сульфиды (сфалерит ZnS, халькозин Cu2S, ковеллин CuS). Микробиологическое выщелачивание тяжелых металлов осуществляется также и путем восстановления представителями Bacillus polymixa, Bacillus circulans, Pseudomonas sp. ионов Fe3+ до Fe2+, Mn4+ до Mn2+.

Метод получения металлов из руд или концентратов бактериальным окислением сульфидных минералов имеет ряд преимуществ:

•отличается гибкостью и может быть применен для переработки как различных минералов, так и их смесей;

•способы его реализации могут варьировать от простого фильтрования сквозь неподвижный слой до выщелачивания в реакторе с мешалкой;

•не требует высоких рабочих температур и давлений;

•является самоподдерживающимся;

•все жидкие стоки образуются в виде водных растворов и могут быть легко нейтрализованы;

•не образуется вредных газообразных побочных продуктов.

Выщелачивание куч и отвалов заключается в извлечении металлов из отходов горнодобывающей промышленности или побочных руд, которые либо слишком бедны для того, чтобы их переработка обычными методами была выгодна, либо слишком сложны по составу, чтобы из них можно было получить концентрат для плавки. Выщелачивание куч позволяет извлечь металлы из руд за несколько месяцев, в то время как для извлечения такого же количества металла при переработке металлсодержащих отходов (бедных отвалов) могут понадобиться годы.

Бактериальное выщелачивание куч применяется во многих странах для извлечения меди, особенно там, где исходная сульфидная группа перерабатываемых руд частично окислена. Как отвалы, так и кучи образованы из измельченной руды, уложенной на водонепроницаемое наклонное основание для того, чтобы обеспечить сбор раствора, профильтровавшегося сквозь слой руды, и избегнуть потерь за счет его просачивания до грунтовых вод. Выщелачивающая жидкость в виде кислого, содержащего бактерии раствора сульфата железа (III) подается насосами на верх кучи руды и просачивается сквозь нее. Эти растворы применяют в виде налива, распыления и инжекции. Распыление часто осуществляется с помощью перфорированных пластмассовых труб, уложенных поверх кучи руды, при этом достигаются лучшая аэрация и более равномерное смачивание поверхности отвала или кучи. Богатые металлом растворы, выходящие из отвалов, направляются для сбора в пруды для перекачки на

перерабатывающее предприятие, где искомый металл может быть извлечен. Металл извлекают осаждением, ионным обменом, экстракцией растворителем и другими способами. Отработанные выщелачивающие растворы, содержащие в основном растворенное железо, либо перекачиваются в окислительные пруды для регенерации, либо возвращаются в кучи или отвалы.

При микробиологическом способе извлечения железа из водного раствора растворенное в воде железо Fe2+ окисляется до Fe3+ при помощи бактериальных клеток Toxothrix, Gallionella, Leptothrix, Siderocapsa spp.,

иммобилизованных в непрерывном режиме. При прохождении воды через слой носителя содержащееся в ней железо Fe2+ под воздействием бактерий превращается в нерастворимые соединения Fe3+, которые выносятся наружу. Предлагаемый способ позволяет в непрерывном режиме и с высокой эффективностью обрабатывать большие объемы воды.

Внастоящее время применяется селективное извлечение благородных металлов биомассой микроорганизмов. Аккумуляция и перекристаллизация золота выявлена у Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Pseudomonas alcaligenes, Micrococcus luteus, Pedomicrobium manganicum, микромицетов Penicillium aurantiogriseum и других микроорганизмов. Так, биомасса Penicillium chrysogenum из гетерогенного раствора сорбирует ряд металлов (предпочительное осаждение биомассой):Au >Ag > Fe > Pb > Cu > Co > Ni >

Mn > Zn.

Вподобных экспериментах Penicillium paxilli осуществляет сорбцию в следующей сходной убывающей последовательности: Au > Ag > Fe > Pb > Cu

>> Co > Zn > Mn > Ni. На долю благородных металлов (золота и серебра) приходится 54 % от общей емкости биосорбентов, 18 % принадлежит железу. Механизм аккумуляции благородных металлов микромицетами включает в себя несколько этапов: быстрый процесс биосорбции металлов на клеточной стенке за счет образования координационных связей металлов с функциональными группами структурных компонентов клеточной стенки; конденсация золота на центрах кристаллизации, в результате чего формируются ажурные, сетчатые структуры золота, происходит литификация мицеллиальных биоформ; кристаллизация золота, в результате чего освобождаются новообразованные рыхлые агрегаты биогенного золота от биофильных элементов (N, P, S).

Биосорбция радионуклидов показана для одноклеточных зеленых водорослей Scenedesmus quadricauda (99Tc и238U), бактерий Pseudomonas (Р.) fluorescens, P. aeruginosaи P. grimontii(238Pu, 237Np, 233U, 241Am, 90Sr).

Бактерии рода Shewanella и сульфатредуцирующие бактерии способны к восстановлению 233U и 237Np, что свидетельствует о возможном их участии в осаждении и концентрировании радионуклидов. Известен способ очистки жидкостей от 238U, 90Sr, 137Cs, 239Pu, включающий использование в качестве сорбента биомассу грибов Rhizopus oryzae.

Загрязненные (сточные) воды представляют собой различные по происхождению, составу и физико-химическим свойствам воды, которые использовались человеком для бытовых и технологических нужд. Загрязнения сточных вод подразделяются на органические, минеральные, биологические. Компоненты, входящие в состав сточных вод, способны оказывать существенное влияние на экосистемы и жизнедеятельность человека. Среди методов очистки сточных вод выделяют механические, физико-химические и биологические. В результате очистки сточных вод образуются осадки, подвергаемые обеззараживанию, обезвоживанию, сушке, возможна их последующая утилизация. Если по условиям сброса сточных вод в водоем требуется более высокая степень очистки, то после сооружений полной биологической очистки сточных вод устраивают сооружения глубокой очистки.

Биологические методы очистки сточных вод основаны на способности микроорганизмов минерализовать растворенные органические соединения, являющиеся для них источниками питания. Сооружения биологической очистки условно могут быть разделены на два вида: экстенсивные и интенсивные. К экстенсивным относятся сооружения, в которых процесс очистки протекает в условиях, близких к естественным (поля фильтрации или орошения и биологические пруды). В сооружениях интенсивного типа аналогичная очистка осуществляется в искусственно созданных промышленных аппаратах — аэротенках и биофильтрах. Для глубокой очистки сточных вод от взвешенных веществ используются фильтры различных конструкций, для фильтрации растворенных органических веществ применяют сорбционные, биосорбционные, озонаторные и другие установки. Глубокая очистка сточных вод от соединений азота и фосфора может осуществляться физико-химическимии биологическими методами.

Заключительным этапом обработки сточных вод перед сбросом в водоем является дезинфекция (уничтожение патогенных микроорганизмов, содержащихся в сточной воде) путем введения в воду газообразного хлора, при использовании бактерицидных ультрафиолетовых ламп, озона. Обработка осадков сточных вод, образующихся в процессах очистки, заключается в снижении их влажности и уменьшении объема, в процесce обработки осадки обеззараживаются.

Очистные сооружения представляют собой специфические техногенные экологические системы, которые можно классифицировать по характеру используемых биоценозов на системы с активным илом и с биопленкой.

В зависимости от протекающих процессов различают системы аэробной и анаэробной биологической очистки.

Аэробная переработка стоков — это самая обширная область контролируемого использования микроорганизмов в биотехнологии. Она включает следующие стадии:

1)адсорбция субстрата на клеточной поверхности;

2)расщепление адсорбированного субстрата внеклеточными ферментами;

3)поглощение растворенных веществ клетками;

4)рост и эндогенное дыхание;

5)высвобождение экскретируемых продуктов; 6)«выедание» первичной популяции организмов вторичными потребителями.

В идеале аэробная переработка стоков должна приводить к полной минерализации отходов до простых солей, газов и воды. Эффективность переработки пропорциональна количеству биомассы и времени контактирования ее с отходами. Принцип действия аэробных систем биоочистки базируется на методах проточного культивирования.

Органические вещества, попадающие в аэробный биореактор, могут:

•окисляться до CO2 и различных питательных веществ (в видеN-,P-,S- содержащихсоединений);

•ассимилироваться в биомассе (иле);

•проходить сквозь реактор, не претерпевая изменений (биологически не разлагаемые в данных условиях, т. е. инертные вещества);

•превращаться в другие органические вещества.

Избыток активного ила и биопленки с сооружений биологической очистки или неочищенные сточные воды обычно отводят на иловые площадки (иловые карты), поля орошения и поля фильтрации.Этисооруженияотносятсяксистемаместественнойбиологической очистки с биопленкой. Иловые площадки предназначены для складирования и переработки активного ила и биопленки с очистных сооружений. Поля орошения — специально подготовленные и спланированные земельные участки, предназначенные для очистки сточных вод с одновременным использованием этих участков для агротехнических целей (выращивания технических культур: овощей, злаков, декоративных кустарников, деревьев).Поля фильтрации предназначены только для очистки сточных вод. Сущность процесса биологической очистки на полях орошения и полях фильтрации заключается в контакте загрязнителей сточных вод, которые находятся во взвешенном, коллоидальном или растворенном состоянии, с иммобилизованными микроорганизмами почвенного слоя. Эти микроорганизмы сосредоточены в основном на глубине до 0,4 м, что обеспечивает оптимальную аэрацию. Во время этого контакта за счет процессов биосорбции, биоразложения и механической фильтрации сточных вод происходит их очистка.

Сточные воды, направляемые на поля орошения и поля фильтрации, должны предварительно отстаиваться. Этим достигается снижение содержания в них яиц гельминтов на 50–60%. Поля орошения могут устраиваться во всех климатических зонах за исключением районов Крайнего Севера и районов вечной мерзлоты. Глубина залегания грунтовых вод на территории, используемой под поля орошения, должна быть не менее

1,5 м.

Поля орошения и поля фильтрациии состоят из карт, спланированных горизонтально или с незначительным уклоном и разделенных земляными валиками. Сточная вода распределяется по картам оросительной сетью;

очищенная вода, профильтровавшаяся через слой почвы, отводится осушительной сетью. Нормы нагрузки зависят от многих факторов: характера почвы, ее окислительной мощности, фильтрационной способности, пористости; от типа полей, рода выращиваемых растений; характера и концентрации загрязнений сточной воды; климатических условий и т. д. Для полей фильтрации межполивной период колеблется от 5 до 10 сут, для полей орошения он устанавливается в соответствии с режимом полива выращиваемых культур.

Биологические пруды могут применяться как самостоятельные сооружения биологической очистки, так и для глубокой очистки сточных вод после сооружений искусственной биологической очистки. Биологические пруды бывают с естественной и искусственной аэрацией, контактные, проточные, серийные (состоящие из каскада прудов) и представляют собой мелкие котлованы глубиной от 0,5–1м при естественной аэрации и до3–4,5м (в зависимости от характеристики аэрирующего устройства) при искусственной. Располагают их на слабофильтрующих грунтах. Как правило, биологические пруды имеют прямоугольную форму и вытянуты по ходу движения воды.

Системы анаэробной очистки применяют для сбраживания высококонцентрированных стоков, осадков, ила, в том числе активного ила очистных сооружений, переработки промышленных и сельскохозяйственных отходов с высоким содержанием твердых веществ. Процессы чаще всего осуществляются в септитенках (септиках) и метантенках.

Септитенки — горизонтальные отстойники закрытого типа без перемешивания, в которых образовавшийся на дне осадок твердых частиц перегнивает и разлагается анаэробными микроорганизмами при температуре20–35°С. В них часто сбраживают активный ил вторичных отстойников, осадок первичных отстойников и пену с целью уменьшения их объема, устранения дурного запаха и количества патогенной микробиоты. Осадок выдерживают до4–6мес. В результате разложения органических веществ и уплотнения объем его уменьшается до 50 %.

В метантенках, в отличие от септитенков, осуществляют перемешивание, обогрев, контроль основных параметров (температуры, состава сырья, интенсивности загрузки аппарата и др.). Процесс протекает более интенсивно, чем в септитенках. Выделяющийся биогаз собирают и утилизируют. Метантенки работают, как правило, в периодическом режиме загрузки отходов или сточных вод с постоянным отбором биогаза; твердый осадок выгружают по мере завершения процесса. Типовые метантенки имеют полезный объем одного резервуара 1000–3000м3. Условно этот объем разделяется на четыре с разными функциями части: объем для образования плавающей корки, объем для иловой воды, объем для собственно сбраживания, объем для уплотнения и дополнительной стабилизации осадка при хранении (до 60 сут).

Совместно с канализационными осадками допускается подача в метантенки других сбраживаемых органических веществ после их дробления (домового мусора, отбросов с решеток, производственных отходов органического происхождения и т. п.). Для сбраживания осадков в метантенках можно использовать мезофильный (30–35°С) либо термофильный(50–60°С) режим.

Большинство анаэробных систем без обогрева (в том числе септитенки) работают в криофильном режиме (20 °С), метантенки — в мезофильном и термофильном. При мезофильном режиме сбраживание длится 20–30сут, при термофильном — около 10 сут. При анаэробном сбраживании отходов, в отличие от аэробного, уменьшается объем ила, снижается содержание патогенных микроорганизмов и дурного запаха.

Применение анаэробных биофильтров и других реакторов позволяет интенсифицировать и стабилизировать брожение. Анаэробные микроорганизмы прикрепляются к носителю (иммобилизуются), что повышает их общую концентрацию и обеспечивает устойчивую работу реакторов. В биофильтрах можно сбраживать субстрат с невысоким содержанием органических веществ (около 0,5 %) и взвешенных твердых частиц.

При выборе между аэробными и анаэробными процессами обычно склоняются к первым, так как они признаны более надежными, стабильными и хорошо изученными. В аэробных процессах более эффективное удаление органики (на 95 % за 5–7ч), высокие скорости процесса, однако в анаэробных процессах образуется меньше ила, значит, расходы на его переработку снижены. Другим преимуществом анаэробных процессов является наличие побочного продукта в виде биогаза, который можно использовать в качестве горючего. Даже без учета использования метана в качестве источника энергии потребность в энергии на аэрацию в аэробных процессах превышает потребность в энергии на перемешивание при анаэробных процессах. Главные недостатки анаэробных систем — невысокая скорость реакций, поэтому требуются установки больших размеров, большая влажность избыточного ила (до 100 %), иногда наблюдаемая плохая осаждаемость и всплывание ила из-за избыточного количества газов, низкая продуктивность микроорганизмов (при первичном запуске требуется не менее1–2мес для наращивания биомассы, в то время как для аэробных сооружений —3–5нед).

Активный ил представляет собой хлопья размером от0,1–0,5до2–3мм и более, состоящие из активных и отмирающих организмов (около 70 %), твердых частиц неорганической природы (около 30 %), полисахаридов (в том числе клетчатки), продуциремых бактериями. Выделяемые полисахариды окружают бактериальные клетки, скрепляют частицы в хлопья, поэтому лишь небольшая часть клеток остается вне хлопьев. Активный ил имеет развитую поверхность (до 100 м2/г сухой массы) и, следовательно, высокую адсорбционную способность. На поверхности его концентрируются поступающие со сточной жидкостью мелкие частицы, клетки микроорганизмов и молекулы растворенных веществ.

Вактивном иле присутствуют все основные физиологические группы микроорганизмов, обеспечивающие разложение углерода, азота, фосфора, серы и других элементов. Сообщество микроорганизмов, главным образом бактерий и простейших, формируется естественным путем, включает местную микробиоту, адаптированнyю к определенному спектру загрязнений сточных вод (рис. 16). Биоценотической особенностью является отсутствие звена первичных продуцентов (за исключением хемоавтотрофных бактерий), поскольку органическое вещество поступает со сточными водами в готовом виде. В биоценозах активного ила развиваются представители семи отделов микробиоты (бактерии, грибы, актиномицеты, диатомовые, зеленые, эвгленовые, вольвоксовые микроводоросли), а также девяти таксономических групп простейших и многоклеточных животных (жгутиконосцы, саркодовые, инфузории, первичнополостные, вторичнополостные и брюхоресничные черви, коловратки, тихоходки, паукообразные, к которым относятся водные клещи). Биоценоз ила имеет характерную биотическую и трофическую структуру с функциональной связью между организмами различных групп.

Активный ил представляет собой сложную искусственно созданную антропогенно зависимую экосистему, организмы которой находятся на разных трофических уровнях в условиях высокой трофности и значительного стрессирования(нагрузки по промышленным загрязняющим веществам, включая токсиканты). Гетеротрофные бактерии, водоросли, сапрофитные грибы и простейшие — первичные поедатели — составляют первый трофический уровень; голозойные простейшие — второй, а отдельные виды нематод, хищные коловратки, сосущие инфузории, тихоходки, хищные грибы — третий трофический уровень.

Впроцессе окисления загрязнений сточных вод основная роль принадлежит бактериям, число которых в расчете на 1 г сухого вещества ила колеблется от 108 до 1014 клеток, из них обычно50–80% составляют гетеротрофные микроорганизмы. В биоценозе аэротенка, как правило, отсутствуют водоросли, весьма ограниченно представлены черви и членистоногие. В целом в активном иле преобладают организмы, характерные для мезосапробной зоны природных водоемов.

Основная задача бактерий — первичная трансформация и разложение растворенных органических веществ. Они также участвуют в разложении взвешенных органических веществ посредством синтеза внеклеточных ферментов.

Впроцессах деградации загрязняющих веществ в аэротенках основная роль принадлежит гетеротрофным флокулообразующим бактериям, которые формируют организованное структурнофункциональное целое — хлопок активного ила, включающий совокупность клеток микроорганизмов, объединенных биополимерным гелем. Популяции флокулообразующих бактерий составляют в иле 90–95%, их функциональное состояние, активность и адаптированность к экологическим условиям аэротенков

определяют устойчивость и эффективность биохимического окисления загрязняющих веществ, присутствующих в сточных водах.

Основная роль в образовании полисахаридов хлопьев активного ила (способности к хлопьеобразованию) принадлежит капсульной палочковидной бактерии Zoogloea ramigera, которая обнаруживается также в сильно загрязненных пресноводных водоемах, где она образует взвешенные

вводе хлопья или слизистые обрастания (зооглеи) на находящихся в воде предметах. В состав биополимерного геля, окружающего клетки микроорганизмов, кроме гликопротеинов, содержащих глюкозу, галактозу, аминосахара, входят также экзоферменты клеток ила, полипептиды, клетчатка и др. К полисахаридпродуцирующим бактериям активного ила относятся роды Zooglea, Pseudomonas, Aeromonas, Acinetobacter, Micrococcus, Paracoccus, Flavobacterium, Achromobacter, Alcaligenes. Углеродокисляющие нитчатые бактерии представлены родами Sphaerotilus, Beggiatoa, Tiothrix. Нитчатые бактерии окисляют многочисленные органические соединения и образуют каркас, вокруг которого формируются флокулы, но при чрезмерном размножении они становятся причиной плохого осаждения ила в отстойнике и образования устойчивой пены в аэротенке. Это связано с избытком биомассы размножившихся бактерий, нити которых не включаются в частицы активного ила. Происходит процесс вспухания ила: нарушаются его седиментационные характеристики, что сопровождается резким ухудшением качества очищенных сточных вод по причине избыточного выноса ила из вторичных отстойников, где он неудовлетворительно отделяется от очищенных вод.

Численность организмов очистных сооружений регулируется бактериями-паразитами рода Bdellovibrio и литическими бактериями. Bdellovibrio прикрепляются к клеткам бактерий-хозяев, проникают в них, размножаются и лизируют клетки. Литические бактерии разрушают клетки микроорганизмов при воздействии выделяемых литических ферментов. Содержание литических бактерий в зависимости от состояния ила варьирует

впределах 0,001–0,5% и более от общего числа гетеротрофных бактерий. Богатое видовое разнообразие (не менее 25 видов простейших)

организмов активного ила свидетельствует о благополучии биологической системы аэротенка, высокой эффективности очистки и устойчивости биоценоза к повреждающему воздействию токсичных сточных вод. Чем проще биоценоз активного ила, тем он менее стабилен и больше подвержен разрушению. В условиях, благоприятных для процесса биологической очистки, количество видов в биоценозе возрастает и повышается равномерность их численного распределения.

По мере улучшения качества биохимической очистки происходит усложнение биоценоза, которое сопровождается последовательным включением в него все более совершенных видов вплоть до хищников: зооглеи > нитчатые бактерии > мелкие жгутиконосцы > мелкие раковинные амебы > свободноплавающие инфузории > брюхоресничные инфузории >