Біологічне очищення води

Зміст біологічного очищення води полягає у свідомому застосуванні гідробіонтів для звільнення води від небажаних домішок.

Гідробіонти – це мікроорганізми, представники тваринного і рослинного світу, які живуть у воді.

Досягнення мікробіології, гідробіології та біотехнології останніх десятиліть дають змогу стверджувати, що сучасні біологічні методи можна успішно використовувати для очищення води від усіх без винятку розчинених у ній органічних сполук у будь-яких концентраціях, від йонів важких металів, нітратів, сульфатів, хроматів, аміакатів та від небезпечних біологічних агентів (хвороботворних бактерій, вірусів тощо). Завдяки біологічному очищенню можна не лише знешкодити стічні води, а й відтворити якість води, використаної в промисловому виробництві, побуті, сільському господарстві чи забрудненої внаслідок техногенних аварій на водоймах. З огляду на його відносну дешевизну (а іноді й прибутковість), надійність та екологічну бездоганність біологічне очищення води має безсумнівну перспективу закріпити свою чільну роль в охороні водного басейну від забруднення.

Як і будь-яка інша біотехнологія, біологічні методи очищення води ґрунтуються на використанні тих чи інших живих істот, їхніх комплексів – біоценозів. Таких біоценозів в очищенні води нині відомо п'ять: 1) біоплівка; 2) активний мул; 3) анаеробні мікроорганізми, зокрема гранульований мул; 4) селекціоновані мікроорганізми – деструктори певних забруднень; 5) гідробіоценози, що становлять просторову сукцесію (біоконвеєр).

Саме ці біологічні угруповання є основою всіх існуючих біотехнологій очищення води: найрізноманітніших біофільтрів (з гравійним, піщаним чи синтетичним завантаженням; вертикальних чи новітніх – горизонтальних, що звуться "wetlands" – мочарами, занурених у воду, чи інтенсивно провітрюваних тощо); аеротенків, окситенків різних типів і калібрів (витискувачі, змішувачі, циркуляційні, шахтові, баштові тощо), бактеріальних біореакторів, низки анаеробних споруд з висхідним чи низхідним потоком, з рециркуляцією чи без неї; нарешті, прямотечійні мікробіо-, зоо- та фітореактори. Людина придумала силу-силенну технічних пристроїв, споруд, апаратів для біологічного очищення води, проте всі вони спираються на перелічені вище п'ять типів біологічних агентів, які споконвічне існують у природі.

Радіаційний методи очищення води

Розвиток сучасної радіаційної хімії зумовив створення радіаційних методів очищення питної та стічних вод. Сучасна радіаційна хімія вивчає фізичні, фізико-хімічні та хімічні процеси, які відбуваються в речовинах під час опромінення їх йонізуючим випромінюванням. Йонізуюче випромінювання – це потоки частинок або квантів з високою енергією, які безпосередньо або опосередковано йонізують опромінюване середовище. До безпосередньо йонізуючого випромінювання належать заряджені частинки – електрони, протони, альфа-частинки, багатозарядні йони, осколки поділу ядер та інші, які мають кінетичну енергію, достатню для йонізації зіткненням. До опосередковано йонізуючого випромінювання належать нейтрони, гамма- та рентгенівське випромінювання, які породжують заряджені частинки в опромінюваному середовищі. Наприклад, гамма-випромінювання спричинює виникнення електронів у результаті перебігу трьох основних процесів: фотоелектричного ефекту, комптонівського ефекту та ефекту створення електронно-позитронних пар.

З моменту проникнення випромінювання у воду розпочинається складний процес радіолізу, який включає велику кількість послідовних тривалих елементарних актів і закінчується встановленням стану термодинамічної рівноваги. Звичайно для спрощення радіоліз розділяють на декілька стадій – фізичну, фізико-хімічну та хімічну. На фізичній стадії відбувається передавання енергії випромінювання опромінюваному середовищу. Причому, коли в елементарному акті зіткнення передається енергія до 100 еВ, виникають позитивно заряджені йони, збуджений атом або молекула і вторинний електрон. Електрони з енергією до 1 00 еВ мають глибину проникнення близько 1,5–2 нм і втрачають свою енергію в основному треку (трек – це слід основної зарядженої частинки). Коли ж під час зіткнення передається енергія понад 100 еВ, виникають так звані дельта-електрони, які створюють самостійні треки, що відгалужуються від основного. На фізико-хімічній і хімічній стадіях відбуваються розщеплення збуджених йонів та молекул, нейтралізація йонів, передавання енергії збудження тощо. І, нарешті, виникають атоми, вільні радикали, вторинні йони та інші частинки, які дифундують із треку і взаємодіють із сусідніми молекулами.

Нині радіаційні методи очищення води розвиваються в трьох основних напрямах: 1) радіаційна обробка поверхневої води; 2) радіаційне очищення промислових стічних вод; 3) радіаційна обробка осадів стічних вод та надлишкового активного мулу. Експериментальне доведено, що опромінення поверхневих джерел води гамма-випромінюванням або електронами дозою всього 1 кГр забезпечує комплексний ефект очищення: знебарвлення, усунення присмаків, запахів, знезараження. Знебарвлення води до рівня 20 град (відповідно до стандарту "Вода питна") відбувається за порівняно невисоких поглинених доз – близько 1 кГр. Процес знебарвлення прискорюється в разі барботування повітря.

Опроміненням забруднених поверхневих джерел можна усунути різні запахи. Опромінення забрудненої води разом з озонуванням її викликає синергетичний ефект, тобто запобігає повторному зараженню води мікроорганізмами під час транспортування Ії по трубопроводах.