Экология/2.Экопроблемы больших городов

Асланова Л. А., Сумин Д. Л., Еременко И В.,Россихин В.В.

Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Харьков

ВОЗМОЖНОСТИ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ

Фосфор - сравнительно мало распространенный в биосфере макроэлемент, и, подобно азоту и калию, он часто бывает фактором, лимитирующим продуктивность экосистем. В то же время растворенные фосфаты в избыточных количествах могут вызвать эвтрофикацию* водоемов. (*Эвтрофикация (др.-греч. εὐτροφία — хорошее питание) — насыщение водоёмов биогенными элементами, сопровождающееся ростом биологической продуктивности водных бассейнов. Эвтрофикация может быть результатом как естественного старения водоёма, так и антропогенных воздействий. Основные химические элементы, способствующие эвтрофикации — фосфор и азот. В некоторых случаях используется термин "гипертрофизация".)

Эта проблема стала особенно острой в течение последнего столетия в результате усиления хозяйственной деятельности человека. Источниками избыточного фосфора являются минеральные фосфорсодержащие удобрения, которые вместе с осадками поступают с обрабатываемых земель в водоемы, а также фосфат-содержащие детергенты - поверхностно-активные вещества, которые входят в состав синтетических мокших средств. Последние поступают в водную среду с бытовыми сточными водами. Источниками избыточного фосфора в природных водоемах могут служить и отходы некоторых промышленных предприятий.

Для предотвращения чрезмерного поступления фосфора в водоемы, и, как следствие, их эвтрофикации, необходимо проводить специальную очистку сточных вод от фосфорсодержащих соединений перед их сбросом в открытые водоемы. Наиболее распространенные химические методы очистки сточных вод от фосфорсодержапшх соединений имеют целый ряд недостатков, главные из которых - дорогостоящие фосфорсвязывающие реагенты, громоздкое реагентное хозяйство, большое количество образующегося осадка (вторичная экологическая проблема), избыточное содержание солей в сточной воде после обработки на очистных сооружениях, отрицательное влияние на процесс удаления азота из сточных вод. Поэтому в последнее время все большее распространение получили биологические методы очистки сточных вод от фосфора.

Биологическая очистка сточных вод основана на использовании жизнедеятельности микробиоценоза активного ила. Удаление фосфорсодержащих соединений при биологической очистке обусловлено жизнедеятельностью фосфат-аккумулирующих бактерий (ФАО), развивающихся в активном иле. Это группа гетеротрофных микроорганизмов, относящихся к различным таксономическим единицам и объединенных способностью накапливать в аэробных условиях фосфор в клетках. В процессе обработки сточных вод активным илом ФАО потребляют большие количества фосфатов, которые используются ими в качестве энергетического запаса, позволяющего им активно развиваться в анаэробных условиях с использованием органического субстрата. Таким образом, биологический процесс удаления фосфора требует наличия двух фаз - анаэробной и аэробной. В анаэробной фазе происходит рост фосфат-аккумулирующих бактерий за счет ассимиляции органических веществ. В аэробной фазе преобладают процессы распада органического вещества, сопровождающиеся накоплением фосфора в форме внутриклеточных полифосфатов. Внеклеточные вещества активного ила также содержат фосфор и участвуют в процессе его удаления из сточных вод.

Для более эффективного управления процессами биологического удаления фосфора на очистных сооружениях необходимо детальное изучение метаболизма фосфорсодержащих соединений в сообществе микроорганизмов активного ила. Это позволит как улучшить качественные показатели сточных вод, так и решить проблемы утилизации избыточного активного ила и возможного использования фосфора, накапливающегося в клетках фосфат-аккумулирующих микроорганизмов.