Біоценоз в очищенні стічних вод

Біоценоз являє собою сукупність рослин, тварин,грибів та мікроорганізмів, які сумісно посилюють певний простір. Стан біоценозу характеризується визначенням співвідношенням його компонентів одне з одним і наявності супутніх існуванню біоценозу абіотичних факторів.

Складовими частинами біоценозу являються:

- фітоценоз (сукупність рослин);

- зооценоз (сукупність тварин);

- мікрценоз (сукупність грибів);

- мікробіоценоз (сукупність мікроорганізмів).

Найбільш важливими кількісними показниками біоценозу є:

Ø біорізноманітність (сукупна кількість видів);

Ø біомаса

Структури біоценозу

Ø видові (по видам);

Ø просторові (визначається порядок в просторі);

Ø трофічні.

В очищенні стічних вод використовується 5 видів біоценозу:

1. біопліка;

2. активний мул;

3. анаеробні мікроорганізми;

4. Спеціальні селекціоновані мікроорганізми;

5. Гідробіоценози, що утворюються просторову секцесію живих організмів (кожний наступний вид поглинає попередній).

Активний мул

Принципова технологічна схема очищення стічних вод включає три стадії (Додаток 5):

1. Первинне очищення.

2. Вторинне очищення (біологічне).

3. Третинне (фізики-хімічне).

Під час механічного очищення стічні води (3) проходять через решітки, потім пісковловлювачі і попадають в первинний відстійник. В ньому відбувається розділення суспензії, легке спливання відділяє домішки із первинного відстійника ― на мулові майданчики. Біологічне очищення води відбувається практично на всіх етапах її проходу. Але основна стадія здійснюється в так званих аеротенках (7). Біомаса мікроорганізмів, які наростають в процесі очищення відділяють у вторинному відстійнику (8). Біомасу яку відділили, подають або в метантенки або на мулові майданчики. Частина мулу повертається назад в аеротенк. Третинне очищення води заклечається або у використанні фізико-хімічних методів, що доцільно у випадку повного використання стічних вод, або лише для знезараження води. Для цього використовують хлорування, випромінювання УФ, озонування.

У випадку обробки СВ хлором, мул витримують на протязі 20-30 хв., перед викидом у відкриті водойми. Хлорована вода вміщує хлорорганічні токсичні продукти.

Біоплівки

Згідно на сьогодні, більшість мікроорганізмів живе у біоплівках. Планктон розглядають лише як фазу, що переносить мікроорганізми від одної поверхні до іншої. Біоплівки у природі існують в основному у виді складних багатовидових спільнот мікроорганізмів, в яких кожний вид займає свою екологічну нішу.

При очистці СВ використовують 2 типи біоплівок:

1. Біоплівка, що росте на підкладках (АУ, пісок і т.д.)

2. Які формуються в результаті утворення флаків і агрегатів (анаеробні)

На підкладках біомаса росте навколо частинок носія і розмір частинок з часом збільшується.

При другому типі біоплівки клітини формують гранули і флокули, розмір яких з часом зростає. Такі клітини називаються гранулярними, а реактори ― гранулярні біоплівкові реактори. Формування гранул може займати від кількох днів до декількох місяців.

Клітини продуктують позаклітинні полімерні речовини (ППР), які щільно їх зв’язують і утримують, формуючи як феоли і гранули, і плівки для підкладки.

Плівки ― структуровані спілки клітин, які поглинені в продуктованих або створений полімерний матрикс, що прикріплений до поверхні (живої чи -неживої). Біоплівка плівка складається на 75-80% із води. Вода формується високо гідратованих позаклітинних полімерів ― екзополісахарид ― гліконоліс. Шар цього слизу забезпечує визначений рівень захисту вмонтованих клітин від дії неблагодійних факторів зовнішнього середовища.

Виділяють 3 основні стадії розвитку біоплівки:

1. Первинне ― первинне прикріплення за допомогою продукції ППР;

2. Незворотне прикріплення ― за рахунок росту матриксу (екзополісахаридів);

3. Утворення зрілої архітектури біоплівки.

На всіх етапах формування біоплівки значний вплив на її вказують такі фактори:

ü Тип поверхні до якої кріпиться біоплівка;

ü Наявності шороховатості та нерівності (розвиток поверхні)

ü Утворення пор (пори являють собою захищене середовище для приєднання клітини і для дифузії поживних речовин).

ü Підвищення гідрофобності покращує формування біоплівки.

Морфологія біоплівки залежить від гідродинамічних умов середовища.

Біоплівки, що виросли слабкому ламінарному русі води мають вигляд башень або грибоподібних колоній. При високому тангенційному тиску(турбулентний режим) біоплівки більш гладкі, пружні, щільні та орієнтовані до руху потоку.

Очищення за допомогою біоплівки (Додаток 6)

Найбільш поширене застосування біофільтрів. Типовий класичний біофільтр ― це кругла, прямокутна чи багатогранна залізобетонна ємність (6) зі складним дном (7) в яку засипано завантаження (3). На поверхні завантаження розвиваються різні складові біоценозу, що і формують біоплівку. СВ поступають зверху і розбрискується (5). Вона стікає донизу омиваючи все завантаження і збирається у піддоні (9). Далі насосом воду ре циркулюють через біофільтр. Для забезпечення плівки киснем передбачені вентиляційні вікна (2). Для запобігання замерзанню води біофільтри споруджуються і приміщеннях або вентиляційна вікна оснащують калориферами. Сучасні невеликі біофільтри вкопують в землю, герметизують, оснащують вентиляторами для подачі повітря.

По типу завантаження біофільтри ділять на 2 категорії:

ü З об’ємним завантаженням;

ü З плоским завантаженням.

З об’ємним завантаженням використовують гравій, пісок, керамзит, шлак, кільця Рашига. Питома поверхня об’ємного завантаження складає завантаження.

Плоске завантаження ― переважно блочні вироби із шифера, пластмаси, тканини, ниток, волокон. Питома поверхня плоского завантаження складає до завантаження.

Видом біофільтра є також нові споруди wetland.

Ветланд ― імпелерна споруда в землі ― лежачий біофільтр, що завантажений гравієм та висотою до 1м. Вона лежить на надійній гідроізоляції із синтетичної плівки. СВ після ретельного механічного очищення розподіляється по ширині фільтра перфорованою трубою і дуже повільно просочується протягом від 1 до 3 діб через гравійне завантаження. На цьому завантаженні щільно ростуть водяні рослини ― осока, череда. Ці рослини сприяють аерації води, видаляють з води біогенні елементи (P, K, N). Можуть акумулювати важкі метали.

Після проходження через вестланд очищена вода збирається перфорованими трубами і відводитья у водойму.