3.6 Органические вещества в сточной воде

Многие виды сточных вод содержат подверженные гниению вещества, если не учитывать некоторые промышленные сточные воды, состоящие преимущественно из химически токсичных компонентов. Способное к гние­нию вещество, например мясо или кровь, имеет органическую природу и подвержено всеобщему закону природы - декомпозиции, ведущей в конечном счете к минерализации. Поскольку, как и в случае описанного выше гниения мяса, процесс разложения стимулируется и поддерживается автолитическими ферментами, многое из вышесказанного справедливо как в отношении сточ­ных вод, так и в отношении мяса. Различие, которое необходимо отметить уже ввиду неодинаковой концентрации подверженного гниению вещества - в первом случае компактное мясо, а во втором - эмульсия п т. д., не относится к характеру процесса декомпозиции, даже если последние происходят в сточных водах утилизационных предприятий там, где прежде всего проводится термическая обработка физическим воздействием перегретого пара (разложение с помощью разваривания) . Часть спорообразующих микроорганизмов выживает в ходе стерилизации и тоже включается в процесс разложения. При этом происходит процентное уменьшение биохимической потребности в кислороде.

В противоположность усилиям, которые прилагаются в определенный момент времени для того, чтобы прервать процесс декомпозиции сырья утилизационных предприятий с целью консервирования кормового средства, все усилия по обработке сточных вод направлены на то, чтобы достичь с помощью подачи кислорода быстрой и полной минерализации органических компонентов. Если процесс минерализации тормозится, например при повышенном содержании жира в сточной воде, следует особенно настойчиво противодействовать этому нежелательному напоминающему консервацию действию (Рандольф, 1977).

Очистка сточных вод представляет собой в сущности -седиментацию с образованием гнилостного шлама, а также разлагающую деятельность микроорганизмов при аэробиозе (активный ил). Гнилостный шлам при анаэробиозе, подвергаясь действию микроорганизмов,' обезвоживается, в то время как хлопья активного ила поддерживают все биологические процессы очистки сточных вод. Если для создания анаэробиоза, т. е. бескислородной среды, в которой могут профилировать клостридии и другие анаэробы, не требуется никаких усилий со стороны человека (метантенк, седиментация, эмшерский колодец), то для поддержания аэробиоза в течение длительного времени, напротив, необходимы сложные технические сооружения (биофильтры, окислительные пруды, активирующие контуры, каскады).

Подача кислорода служит важной предпосылкой для размножения микробов, расщепляющих содержа­щиеся в сточных водах органические вещества. Причем количество микробов уменьшается (стремление к анаэробиозу), если использованный кислород постоянно и регулярно не заменяется новым (бактерии и грибы являются С-гетеротрофными). В этом состоит основа их способности расщеплять органические вещества. В этой функции микробов заключается важная часть экологической системы, в рамках которой следует рассматривать сточные воды и их очистку, а также биологическую самоочистку рек и озер. Бактерии естественных водоемов и сточных вод «довольствуются» незначительными концентрациями питательных веществ. 39 семейств бактерий из 47 имеют своих представителей в микрофлоре водоемов и стоков (Райнхаймер, 1975). Здесь же встречаются и грибы, которые также поглощают органические вещества, так как являются С-гетеротрофными. Большинству грибов тоже необходим свободный кислород. Грибы отличаются большой толерантностью в отношении величины рН и нередко относительно большим диапазоном температур, при которых они могут существовать (рН 3,2-9,6; температура 1-33°С). Грибы расщепляют белок, сахар, жир, крахмал, пектины, гемицеллюлозу, целлюлозу, хитин и лигнин. Количество сапрофитов по отношению к общему числу микробов в сильно загрязненных стоками водоприемниках составляет от 1:5 до 1:100, в то время какволиготроф-ных водоемах этот показатель варьирует между 1:100 и 1:1000. Температура сточной воды и насыщенность ее белками оказывает сильное влияние на период регенерации гетеротрофных бактерий и на состав микробной флоры. Сначала в сточной воде появляются сапрофиты, затем микробы-расщепители целлюлозы, и наконец нитрифицирующие бактерии, которые представлены в наибольшем количестве. Каждый миллилитр бытовой сточной воды может содержать от 3 до 16 млн. бактерий, в том числе десятки или даже сотни тысяч коли-бактерий. В такой сточной воде широко представлены Enterobacteriacetae. Загрязненная сточная вода, богатая органическими веществами, легко обогащается хлами-добактериями, особенно Sphaerotilus natans, что может впоследствии привести к явлению, именуемому выгонкой грибов. Сапрофиты отличаются от патогенных микробов, в частности, тем, что первые расщепляют только неживые органические вещества, а вторые - также и живые ткани. В этом случае возбудители заболевания подготавливают поле деятельности для сапрофитов, разрушая живые ткани полностью или частично. Биохимической потребностью в кислороде (ВПК) называют количество кислорода, которое необходимо микроорганизмам упомянутого вида для расщепления вредных органических веществ сточных вод как утилизационных, так и других предприятий. Понятно, что повышенная потребность микроорганизмов в кислороде указывает на загрязненность сточной воды. Путем измерения биохимической потребности в кислороде за пятидневный период (БПКб) можно определить или приблизительно оценить как степень загрязненности сточных вод вредными органическими веществами, так и качество функционирования самой системы их очистки. Дан­ные, полученные таким путем, могут быть дополнены определением химической потребности веществ в кислороде, данными о количестве осаждаемых веществ, способности их к гниению. Целесообразно всегда определять значение рН, а при необходимости также количество и вид наиболее широко представленных бактерий (см. стр. 193 и далее).