4.5 Технология замкнутого водоснабжения

Источником первичного загрязнения в замкнутой установке является бассейн с рыбой. Корм, поступающий рыбе, усваивается и идет на прирост массы лишь частично. Загрязнение наступает в результате жизнедеятельности рыбы в виде фекалий и аммония, выделяющегося через жабры и с мочой. Не потребленный рыбой по каким-либо причинам корм, попадая в циркулирующую воду, также становится источником загрязнения. Количественно загрязнение оценивается по продукции аммония и органических соединений. Продукция аммония, исчисляются массой, а продукция органических соединений – по массе кислорода, затрачиваемого на ее окисление: ХПК, БПК.

Количество первичных загрязнений, образующихся в рыбоводных бассейнах, пропорционально количеству корма. В состав первичного загрязнения входит продукция общего аммиака, обозначаемая (NH₄⁺- NH₃).

Неусвоенный корм служит источником дополнительного загрязнения воды в замкнутой установке, концентрация продуктов метаболизма в воде увеличивается, а условия выращивания рыбы выходят за рамки расчетных номинальных параметров. Таким образом, правильный выбор рациона кормления служит залогом стабильной работы установки.

Величина продукции органического загрязнений зависит не только от количества, но и от качества корма. Качество корма оценивается обычно его калорийностью и энергией, которую рыба усваивает из корма. Кормовая промышленность за счет использования таких методов, как экструзия, создала высокоэнергетические корма, которые лучше усваиваются рыбой. Количество фекалий при кормлении таким кормом сокращается, а кормовой коэффициент увеличивается.

Загрязненные воды обычно содержат тысячи различных органических соединений. Определение каждого их них в отдельности невозможно. Поэтому проводят групповые анализы как на доминирующие, так и на минорные компоненты загрязнений.

4.5. 1. Биологическая очистка

В осуществлении биологической очистки оборотных вод участвуют самые разнообразные группы организмов. Можно составить только приблизительный список отдельных видов, входящих в биологический консорциум, развивающийся в очистном сооружении, так как его состав очень сильно зависит от внешних условий. Организмы, обитающие в очистных сооружениях, можно разделить на следующие группы:

- бактерии,

- грибы,

- водоросли,

- простейшие,

- многоклеточные.

Бактерии. Основная задача бактерий – первичная трансформация и разложение растворенных органических веществ. Они также участвуют в разложении взвешенных органических веществ посредством синтеза внеклеточных ферментов. Обычное содержание бактерий в активном иле составляет 10¹⁰ – 10¹² на литр [13].

Грибы. Конкурируют с бактериями за источники питания и, поскольку преимущество обычно бывает на стороне бактерий, в реакторах грибы не многочисленны, как бактерии. Однако именно их развитию способствует низкие значения рН в реакторе. Грибы более значительно представлены в биофильтрах, чем в активном иле.

Водоросли. Обнаруживаются на поверхности биофильтров, где условия благоприятны для их развития (свет и питание), а также в биопрудах, используемых на конечных стадиях очистки стока.

Простейшие. Обычные обитатели биофильтров. В сооружениях с активным илом их численность зависит от нагрузки на это сооружение чем ниже нагрузка, тем больше простейших. Простейшие паразитируют на бактериях, поедают грибы и водоросли, взвешенные органические вещества и выполняют важную функцию во вторичном осаждении оборотных вод.

Многоклеточные. Ареал распространения тот же, что и у простейших, т.е. они предпочитают биофильтры и активный ил при низкой нагрузке. В реакторах можно обнаружить коловраток, ракообразных, различного вида насекомых и т.д. Биологическая очистка воды в значительной степени основана на селекции микроорганизмов [13].

Существуют два основных механизма селекции микроорганизмов на биофильтрах: либо он основан на адгезии, либо определяется скоростью роста (зависит от субстрата, температуры, рН, кислорода).

Для сооружений биологической очистки важным являются несколько типов биологических превращений: биологический рост, гидролиз, распад.

Биологический рост.

В процессе очистки воды для роста бактерий используют только очень небольшие и относительно простые органические соединения, например уксусную кислоту, этанол, метанол, глюкозу, аммоний, нитрит [13].

Гидролиз.

В результате гидролиза большие молекулы превращаются в маленькие, легко разлагаемые. Процессы гидролиза обычно являются медленными по сравнению с процессами роста. Следовательно, если исходить из скоростей реакции, гидролиз часто может выступать лимитирующей стадией биологической очистки воды.

Распад биомассы.

Микроорганизмы подвергаются различным воздействиям, которые могут приводить к сокращению их массы и численности. Распад – это деградация биомассы, связанная с окислением части органического вещества биомассы. Это может быть окисление отдельных внутриклеточных структур или разложение целых клеток. Тот факт, что микроорганизмы умирают, не влияет на количество веществ в системе, но означает, возрастание в ней концентрации медленно разлагаемого вещества [13].