Hydrobiologuicheskie osnovi upravleniya sostoyaniem ... - CEEMaR

Глава 1. Гидробиологическая мелиорация (история вопроса)1.3. Специальные методы и способы решения задачи управления качеством водных ...висимости от направления тока воды подразделяются на нисходящие,восходящие и горизонтальные. Наиболее эффективнывосходящие погруженные и капельные фильтры. Биологические(или нитрифицирующие) фильтры способны эффективно перерабатыватьводу с концентрацией аммиака более 10 мг • дм 3 в случаесточных вод и около 1 мг • дм" 3 в случае выращивания рыб [393].Одной из современных модификаций биофильтров, разработанныхспециалистами Института коллоидной химии и химии водыНАН Украины, является фильтр с использованием волокнистыхнасадок из полимерных материалов (биофильтр типа «Вия»). Формируемаяпри этом высокая удельная поверхность твердого искусственногосубстрата стимулирует развитие сообщества микрогетеротрофныхорганизмов, способных снизить органическое загрязнениепо показателю БПК5 с 3000—5000 до 6 мг • дм -3 [120, 284].Аэротенки — специализированные сооружения, предназначенныедля биологической очистки сточных вод в аэробных условияхна основе перемещающегося слоя воды. В их конструкциииспользуются те же принципы, что и в биофильтрах: в резервуаремедленно протекает смесь активного ила и сточнойжидкости при постоянной подаче сжатого воздуха. Активный ил —это амфотерный коллоид, состоящий из большого количествамногослойно расположенных или флокулированных клеток. Поверхностьбактерий, образующих хлопья активного ила, достигает100 м 2 на 1 г сухого ила. Размер хлопьев составляет обычно0,1—0,5 мм, иногда 2—3 мм и более. Самая многочисленнаягруппа микроорганизмов в активном иле (50—80 %) — бактериисемейства Pseudomonadaceae, в том числе виды, окисляющие метан{Methanomonas sp.), нитриты (Nitrosomonas sp.), молекулярныйводород (Hydrogenomonas sp.), восстановленные соединениясеры (Sulfomonas sp.) и др. Максимальной скоростью биохимическогоокисления органических веществ характеризуются бактериигруппы Pseudomonas — до 30 мг О • ч~' на 1 г активного ила[338]. Подобно сообществу биопленок биологических фильтровдля хорошей работы аэротенка необходимо присутствие простейших.Оптимальная биологическая активность достигается вслучаях, когда на 1 млн бактериальных клеток приходится 10—16простейших [211]. Процесс минерализации ОВ проходит в тристадии: 1) адсорбция загрязнения илом, окисление легко разрушаемыхвеществ — жиров и углеводов; 2) разложение медленноразрушаемых веществ — органических соединений азота и регенерацияактивного ила; 3) нитрификация аммонийных солей.Биологическая очистка в аэротенках позволяет уменьшить кон-38центрацию азота и фосфора в сточных водах примерно в 2 раза,БПК5 — более чем в 10 раз. Промышленная проверка аэротенкас рассредоточенной подачей воды показала, что БПКП очищеннойсточной воды находилось в пределах 10—15 мг О • дм" 3 приБПКП исходной воды 200—250 мг О • дм" 3 [338]. Подача в дренажноепространство аэротенков и биофильтров сжатого воздухаповышает их окислительную мощность в 3—4 раза. Аэрационныесистемы по характеру и принципиальным основам действияразделяют на шесть основных групп: кинетические, механические,пневматические, гидродинамические, пневмо-гидравлические иэлектролизные. Экономически наиболее выгодной является водосливнаяаэрация — простейший и наиболее древний из приведенныхспособов, к которым относятся гидротехнические сооруженияплотин, естественные и искусственные водопады, всевозможныекаменные набросы и сваи, расположенные в руслахпотока; они увеличивают поверхность воды, соприкасающейся своздухом [359].Биологические пруды — это искусственные водоемы малойглубины (0,5—1,0 м). Нормальная очистка сточных вод в нихвозможна лишь в теплое время года при температуре выше 6 °С.8 связи с этим было рекомендовано ограничить период работыпрудов в средней части бывшего СССР 4—5, а на юге — 7—9 мес [338]. Основную роль в самоочищении биопрудов играютбактерии, использующие около 50 % потребленного кислорода,и высшая водная растительность, потребляющая 26 % [436]. Фитопланктонтакже способствует снижению количества в водебиогенных элементов, интенсифицирует процессы окисления инитрификации. В случае использования хлореллы одноклеточныеводоросли могут быть одним из главных компонентов очисткисточных вод в искусственных прудах [224]. Рекомендуетсязанимать растительностью примерно 1/3 головной части пруда.Вследствие малой интенсивности окисления продолжительностьпребывания сточных вод в биопрудах до достаточной степениочистки может превысить 40 сут. Искусственная аэрация можетсократить время очистки стоков до 1—3 сут [338]. Такой же эффектдостигается при внесении в непроточные биологическиепруды культур водорослей рода Scenedesmus. При этом срок пребыванияводы в прудах для достаточного уровня очистки можетсократиться с 15—20 до 3—4 сут [232].Биоплато — инженерные водоохранные сооружения, в которыхбиоценозы высших водных растений выполняют функциюбиофильтров. Наиболее распространенными растениями, ключе-39