книги из ГПНТБ / Микробиология и гидробиология природных и сточных вод учеб. пособие

Строится метаптепкп

двух типов: мезофплыюго броже­

ния п-термофильного брожения. В метантенкп

загружаются

осадки из двухъярусных

отстойников, излишки

ила из вторич­

го распределении температуры

ц анаэробных

•микробов в

осадке. Подогревание

осадка

производится

или непосредст­

венным добавлением

к осадку

горячей воды

(85—90°) в ко­

личестве около 5% объема

тепка пли змеевиком,

погруженным

г- осадок п пропускающим

сквозь себя нар пли горячую воду.

При термофильном брожении часть aiiajpobiibix

микро­

бов так же, как и простейшие,

погибает, не перенося

такн\

температур, как 50—60°. Зато

анаэробные микробы,

приспо­

жащему

адаптировавшихся

к

высокой температуре анаэро­

бов, обеспечивает (высокую

производительность

метантенк;).

Это

позволяет

использовать

метантеик методом

беспрерыв­

ной

загрузки и

разгрузки.

Дополнительное заражение зрелого осадка спороносным

Микробом

Бак. Эпдоригмос

( Bac.endorhythmos)

повышает

Один кубометр загружаемого в метаптепк мезофплыюго

брожения

осадка

сточных вод в среднем дает

1 1 кубометров

газа, состоящего па 75"" из метапа-»п

па 25""

из С 0 2 . При

термофильном брожении количество газа несколько

больше

в 1,2—1,3

раза (13 л;3 ). В последнее

время при

термофиль­

ном брожении получают до 24 .u:i газа

на 1 .и3 загрузки осадка.

Мезофплыюе

брожение

главную

массу

органических

веществ (до-75%) сбраживает при температуре

в 30° в тече­

ние 6—10 ct/т, термофильное

брожение (50—60°)

— в течение

5—3

CIJT.

Пятьсот кубометров метантепка

термофильного

броже­

ния

(точнее 455 м3)

по интенсивности

работы

равны

1000 ку­

бометра метантепка

мезофплыюго

брожения

(Овсяннико­

ва

К. А.), следовательно, метантепкп

термофильного

броже­

дится в специальные газгольдеры, откуда

может

расходо­

ваться на отопление и подогревание самих

метантенков,

а

также на отопление квартир близлежащих домов.

Остатки ила после брожения из метантенков

поступают

на иловые площадки, а в дальнейшем в виде брикетов

ис­

пользуются па топливо пли как удобрение.

Г л а в а

V I . Микроблальные процессы в очистных

сооружениях

аэробного

типа, , поля

фильтрации

Наиболее совершенно сточные воды очищаются на полях

фильтрации и на полях

орошения. Поля

фильтрации — это

участки

земли,

па которые выливаются

сточные

канализа­

ционные

воды

для их фильтрации

сквозь

почву.

Размеры

участков (поливных карт) около 30X120 м,

50X150 м.

На

глубине 1—1,5 м на этих

участках

закладываются

фильтрации, аэрации почвы

и

адсорбирования

почвенными

микробами органических веществ из сточных

жидкостей бо­

лее успешны при подаче на фильтрационные

участки

сточ­

ных вод но бороздам, гкоторые

дают и больше

поверхностей

соприкосновения

между почвой и сточной жидкостью-

Почва всегда содержит огромное количество

аэробных

микробов п гидробионтов, которые располагаются

в наиболь­

шем количестве

в верхних слоях почвы на глубину до 20 см.

Особенно много аэробных микробов и гидробионтов

в верх­

них \&'см почвы

(до 10000 M.IH в 1 г сухой почвы).

Число

одних нитрифицирующих микробов' ' Bac.nitrosomonas )

в I гр почвы полей фильтрации доходит до

1 млн-

Глубже 20—30 см слои почвы находятся уже в анаэроб­

ных условиях. Поверхностные

слои

почвы,

задерживая пл

сточных жидкостей огромное

количество микробов, п

сами,

имея не меньшие количества

аэробных микробов

и гидроби­

онтов или их зародышей, создают некоторую

биологическую

пленку, в которой живут, питаются органическими

вещества­

ми сточных вод, размножаются

не только микробы, по и раз­

личные водоросли п простейшие—инфузории,

а также

колов­

ратки, черви, личинки насекомых,

дрожжи,

плесени.

Осво­

кости происходит

в 3—10 дней

(в среднем около 5 дней),

после чего почва

несколько дней

«протряхает». Все это время

Пройдя стой почвы в 1,0—1,5.1/ сточные поды

очищают

ся от патогенных микробов и органических

загрязнений

бо­

лее, чем на 9899%- Большинство патогенных

вирусов

по­

лями фильтрации не задерживается.

Пше в конце XIX века лабораторными

опытами

б ы л о

установлено, что песок размером в 1 .и3

ежесуточно в состоя­

нии очистить 33 .1 сточных жидкостей, что в месяц

даст

1 .к3

сточных жидкостей, а в год — 12 м3 СФрпд.тендер). Однако в

жизни, в натуре невозможно найти около населенного

пунк­

та большие 'площади песка. Чаще встречаются

суглинки, ре­

же супески, а нередко и глинистые почвы. Такие

почвы

не в

состоянии очистить большие количества сточных

жидкостей.

К тому же для эффективной минерализации

.органических.

> веществ сточных жидкостей почву время 'от времени'

необ­

ходимо аэрировать пахотой.-Вследствие

этого:-

пагрузкк'на

120—-250 .и3

сточных

жидкостей

в сутки,

при '-супесках — ,

80—150 .и3, прптуглпнках—50—100 д/3

в сутки-

,

"

П о л я

о р о ш е н и я . Накопление

па полях

фильтрации'

огромного количества

органических

удобрений

(до 70 кг нит­

ратов па X га в сутки)

создает условия для выращивания на

этих землях -огромных

урожаев кормовых

и пищевых

куль­

показывают,

что в почвах

полей

фильтрации

патогенные

микробы (например, брюшного тифа)

выживают до 3-х. и да­

же до 5-тп лет. Вследствие этого использование

полей

оро­

шения под пищевые культуры, не подвергающиеся

термиче­

ской обработке, например, под огурцы, бахчи, морковь

и т. п.

не рекомендуется, даже если

посевы

поливать-

не сточными

жидкостями,

а чистой водой. Безопасней, ил этих

полях са­

жать кормовые травы, кормовые корнеплоды.

• По использовании накопившихся

органических

удобре­

нии на-полях

орошения, они вновь

обращаются

в ф-нльтра-

циоипые площади. Совокупность

действующих

фильтраци­

онных

полей с полями, засеянными различными, кормовыми

культурами, составляет так называемые поля орошения'.

,

Почва полей

орошения, обогащенная селитрами, питает

корни

посеянных

культур, и они дают обильные урожатк Ко ­

нечно,

большинство гидробионтов полей фильтрации при от­

Ъ п о л о г и ч е с -к и е

о ч и с т и т е л ьп ы е

п р у д ы.

Во­

доемы, предназначенные

всецело для

очистки

сточных

вод

и представляющие собой

ряд прудов

с различной степенью

» очистки их, будут являться биологическими

очистительными

прудами.

|

. • ^

ганов С- Н.). На 1 гектар поверхности

прудов в Москве

дает­

ся 125—150 м3 сточной жидкости-

Бактериальная

очистка сточных

жидкостей в очистных

биологических прудах очень высокая. В прудах

развиваются

также различные бактериофаги сильной активности

(Попо­

ва Н. М. и Ремезова

Т. С ) . Наилучше

пруды

работают ле­

том. При понижении

температуры воды до 6°С очистка

резке*

нов С. Н.). В условиях

г. Новочеркасска однако фильтраци­

онные пруды работать

продолжают.

П р у д о в ы е

п о л я ф и л ь Tip а ц и и (ф и л ь т р а ц и о н-

н и с п р у д ы ) .

Поля

фшльтраци'и в г. Новочеркасске бы.дн

возостроительного

завода, представлявших

смесь

фекально-

бытовых и обычных сточных вод металлургических

заводов-

Почва

нолей

фильтрации—суглинки-

Проектом полей

фильтрации

предусматривался сплошной

залив

поливных

карт размером 50X300 м (1,5 га), то были нарезаны и карты

размером более У га. Двухъярусные отстойники построены не

К 1955 г. технически были

оформлены

4 поливных

карты с

площадью земли в 13,8 га. На эти поля были сброшены

сточ­

ные воды соседнего завода

синтетических

химических

про­

дуктов

из-за недопустимости спуска их-в местную

р. Тузлов,

в которой погибла от этих

сточных вод рыба. Эти стоки

изо­

биловали органическими

веществами.

Их БПК

достигало

1300 мг

на 1 л. Они-имели в своем составе

спирты,

нефтепро­

дукты,

поверхностные активные вещества,

фосфор,

мышьяк,

щества. На эти же поля были направлены

и бытовые сточ­

ные «оды из лоселка

этого завода, имевшего

около

30 ты­

сяч населения. Поля

орошения

размером

около

13,8 га в

1956 г. вынуждены были принять

свыше 2-х млн. кубометров

сточных жидкостей с БШ\5 около 484 мг кислорода

на литр,

с окисляемостыо в 65,6 мг Оо/л, с коли-тнтром 0,004 мл- Еже­

суточная нагрузка

на 1 га полей

фильтрации превышала

400 м3- Немудрено, что лолявные

карты

издавали зловоние.

лнвпые карты,

сточные "жидкости

которых

не успевали

про­

фильтроваться

и имели зеленый цвет, получив досрочно и вы--

пужденпо новые порции свежих сточных жидкостей,

быстро

делали их зелеными и не издавали

зловония.

Наблюдения н исследования жидкостей

в этих условиях

производились

ряд лет (с 61 по 65 гг.) н привели

к разработ-

- ке определенного режима'полей -фнльтр-ацип

почти с беспре- -

рывной их нагрузкой сточными водами круглый

год. Полив­

ные карты фактически

превратились

в пруды,

непрерывно

фильтровавшие сточные воды. Каждая поливная

карта, ус­

певшая освободиться от сточных

жидкостей

на 2/3 своей ем­

кости, в которой еще оставались зацветшие сточные

жидко­

сти глубиной па 10- -15 см, получала

новые

порции"

свежих

сточных жидкостей.

В 1963—65 гг. новый

режим

полей

фильтрации

был

окончательно отработан. К этому

времени

работало

24 по­

ливных карты с площадью 50 га. Валы карт

были,

подняты

до высоты 1,5-1,7 м и даже до 2-х м. Каждые 8—10 сут. по­

ливные карты получали свежие порции сточных

жидкостей,

через одну -трубу на карту, еще па 1/3

не

освободившуюся

от сточных жидкостей предыдущего налива.

Планктон

этой

оставшейся на

ней жидкости

изобилует

водорослями всех сортов —сине-зелеными, жгутиковыми,

зе­

леными, диатомовыми, а также инфузориями,

коловратками,

ракообразными

и дргндробпонгами. Этот

планктон

сохра­

няется живым па каждой поливной карте

круглый

год, ни­

куда не уходит и никуда

не тратится-

Новые порции

сточных

жидкостей во время

налива их па карту

перемешиваются

с

этнмч1 оставшимися

на ней. уже зрелыми

сточными

жидко­

стями, с их живым населением. Напуск новых

сточных

жидкос­

тей производят обычно в течение 2—3-х дней, придерживаясь

строго соотношения—2

части новых

сточных

жидкостей

к

заливают

карту на глубину 50—60—70 см. По

истечении

8 сут, во

время которых 'беспрерывно происходит

фпльтра-

ниям профильтрованных вод из сбросных'канав

дают удов­

летворительные

результаты. Прозрачность

прошедших, через

прудовые поля

фильтрации сточных

жидкостей

достигает

30 см при нулевой прозрачности свежих сточньгх

жидкостей.

. Окнсляемость падает па 93—95"": БП1<5

снижается на 95%

(1966 г.). Однако бактериологические

показатели

не удовле­

при загрязненности их органическими

веществами

по БПКУ

до 250 мг кислорода на литр-

Летние

нагрузки

.

доходили

иногда до 500 кубометров на гектар в сутки.

В 1967 г. .в эксплуатации

прудовых

полей

фильтрации

сяч

кубометров

сточных жидкостей, что давало нагрузку на

1 га

полей более

150 кубометров. За год прудовые поля

освобождения

и обновления (регенерации)

перепахиванием

не менее

1 1 месяцев.

Ф п т о и л а п к т о п п р у д о в ы х и о л с й ф и л ь т р а ц п п.

Изучение

фитопланктопных

водорослей

прудовых

полей

фильтрации

выявило,

что из сине-зеленых

водорослей

здесь

круглый

год

живут

оецпллаторпп

( Osclllatoria

). Ложная

анабана

(Pseudanabaena)живет

здесь летом

п осенью; формп-

дпум (Phormidiuni )—весной и осенью.

Из

жгутиковых

эвглена

(Fuglena

geniculate

)

живет

круглый год. С пей же круглый год

в

планктоне

прудовых

полей

фильтрации

живет трахеломопас

(Trachelomonas).

Фа кус

(Phacus)

живет

весной, летом

и осенью.

Из

зеленых

водорослей

хламидомонада

(Chlamidomo-

nas)

сценедесмус

'Scenedesmus

)

п

апкпстродесмус

( Ankistrodesmus)

живут

круглый

год.

Мужоцпя

(AUmgeotia — Можо

)

н

ооцистпс

( Oocyslis

)•

встречаются

чаще

зимой-Хлорелла

( Chlorcila ), спирогира

( Spirogyra ),

зигнема

(

Zygnema, ),

кирхнерпэ.тла

(

Kirchneriella

)

живут весной, летом и осеньюДпкциосфернум

(

Dictiosphe-

ritim )—весной и летом; вольвокс

(

Volvox

)

п хлорокок-

кум

(

Chlorococcum

)—весной.

Из диатомовых водорослей круглый год здесь живут

па­

нку ла

(Xavicula),

стефаподпскус

(

Stephaiiodiscus),

хетацерас

(Chetaceras

). Воспой, летом

и осенью живут

ме-

лозира

(Melosira),

циклотелла

(

Ciclotella

),

жпро-

снгма

( Grrosigma

),

Весной

и летом

живет

фрэгнлярпя

BFragilaria

). Летом и осенью

живут

пнтшия

(

Nitzschia),

диатома-

(/Jiatoma),

.синедра

( S ynedra

). Зимой U весной

встречается

лептоцнлпндрус

(

Leptocylindrus

) .

Почти

круглый

год

живет

и

перезимовывает

желто-зеленая

(xantodhyta4 ) трнбонема (

Tribonema

).

ЗИМОЙ

преоблада­

ют более крупные водорслп такие, как

эвглена,

трахеломо­

пас, хламидомонада. Летом более мелкие—хлорелла,

сцене­

десмус, анкистродесмус.

*

Наряду с перечисленными

водорослями

в планктоне

пру­

А э р о т с и к и .

Биологические очистные пруды, поля

фильтрации и поля

орошения требуют наличия значитель­

чатые трубы пли дырчатые донья. В

современных

аэротен­

ках сточные воды протекают через аэрируемые

емкости не­

прерывно, по с расчетом продувания

их не менее

4—6

час.

но время которых па один кубометр сточной жидкости

через

компрессоры дают до 25 .к3 воздуха.

После

такого

тесного

соприкосновения с кислородом

воздуха

сточные

жидкости

поступают во вторичные

отстойники,

в которых

п

отстаи­

ваются не более 1 — 2 час. -в жаркое

время,

иначе

осадок мо­

жет зашить, вспучиться от размножения

апаэробпой

нитча­

той бактерии

сферотилус

( S phaerotilus у ).

В аэротенках

сточные жидкости заранее заражаются аэробными

микроба­

ми и гпдробионтами. Последние, благодаря

аэрированию

размножаются в огромных количествах. Эти микробы

и-гнд-

робиопты адсорбируют на себя всю массу органических

ве­

ществ, имеющихся

во взвесях, в коллоидах

и в

растворенном

виде сточных

жидкостей,

питаются

ими и минерализуют их

до степени селитр, углекислоты

(С0 2 ) и

воды

(гндролиза-

цпя).

Следовательно,

минерализуются,

очищаются

сточные

жидкости не самим

кислородом

воздуха,

а живыми

гпдро­