Чистая вода — основа всей жизни на Земле, и ее дефицит может стать глобальной проблемой не только для человечества, но и для окружающего нас мира.
Рассказываем, как люди решают проблему очистки сточных вод при помощи маленьких союзников — микроорганизмов.
Вводный раздел
Для начала разберемся, что такое сточная вода. В нашем случае мы говорим о сточных водах, на которые было оказано воздействие человеком, не учитывая талые и ливневые сточные воды.
Характерными загрязнителями хозяйственно-бытовых сточных вод являются органические остатки: продукты жизнедеятельности человека, остатки пищи и пр. Такие сточные воды очищаются на городских очистных сооружениях.
Спектр загрязнителей промышленных сточных вод зависит от специфики производства. К примеру, характерные загрязнители сточной воды горнодобывающих предприятий — это неорганические минеральные примеси, то есть физическое загрязнение.
В случае химической промышленности происходит изменение кислотности (рН) сточной воды, то есть химическое загрязнение.
Подготовка воды
Прежде чем передать воду в «заботливые руки» микроорганизмов, ее необходимо предварительно очистить от нерастворимых механических загрязнений и взвесей.
Делается это с помощью:
- песколовок;
- фильтров;
- бассейнов-отстойников.
Впоследствии выловленные загрязнители либо дробятся и направляются на переработку со сброженным осадком, либо вывозятся с территории очистного сооружения как твердые бытовые отходы.
Первичная очистка
Затем вода попадает в аэротенки — специальные емкости, где вода очищается методом биологического окисления.
Протекая по резервуару, сточная вода смешивается с микробным сообществом, называемым активным илом. Причем каждому очистному сооружению присущ свой состав активного ила, зависящий от состава сточных вод.
Получается взаимовыгодный процесс как для людей, так и для микроорганизмов — люди очищают сточную воду, а микроорганизмы получают питательную среду обитания.
Вторичная очистка
После вода попадает в закрытый резервуар без доступа кислорода. Здесь происходит анаэробный процесс, в котором участвуют уже другие микроорганизмы — анаэробные бактерии.
Их роль крайне важна, так как они удаляют из воды аммоний и фосфаты, которые в избытке содержатся в бытовых сточных водах.
Сброс неочищенной сточной воды в водоемы вызывает активное размножение планктона, зацветание и может вызвать гибель всех живых существ в водоеме.
Поэтому на этом этапе фосфаты удаляются из воды при помощи полифосфат-накапливающих организмов, а аммоний частично разлагается микроорганизмами до нитрита.
Получение метана
В процессе очистки сточных вод появляется излишек активного ила, который используется для получения метана. Этот излишек сбраживается без доступа кислорода в метатенках.
Благодаря очистке сточных вод мы можем получать биогенное топливо для автомобилей, обогрева домов, газовых плит, водонагревателей, электростанций и др.
Получение удобрений
После сбраживания излишка активного ила остается сброженный осадок, который отделяется от жидкой фазы, высушивается, складируется и впоследствии используется в качестве удобрения для сельскохозяйственной промышленности.
Очистка жидкой фазы
После отделения сброженного осадка в жидкой фазе остается некоторое количество аммония и нитриты, которые необходимо удалить. В таких случаях используют технологию анаммокс — анаэробное окисление аммония нитратом с получением газообразного азота, который безопасен для атмосферы
Процесс анаммокса играет ключевую роль в круговороте азота в природе, его осуществляют специальные окисляющие аммоний анаэробные бактерии (анаммокс-бактерии).
Дезинфекция воды
Для того чтобы сделать возвращаемую в окружающую среду воду безопасной, то есть очистить воду от вредных возбудителей болезней и излишка микроорганизмов, применяют дезинфицирующие средства. Самые популярные методы дезинфекции:
- хлорирование;
- озонирование;
- обработка ультрафиолетом.
Очистка от микрозагрязнителей
Микрозагрязнители могут стать серьезной проблемой при очистке воды: это стойкие загрязнители окружающей среды, такие как тяжелые металлы, фармацевтические препараты, компоненты чистящих и косметических средств и др. К примеру, попадание в водоемы антибиотиков может вызвать резистентность микроорганизмов к действию этих антибиотиков.
Для очистки от микрозагрязнителей используются как бактерии, так и адсорбирующие средства.
Адсорбция — процесс концентрирования загрязняющего вещества на поверхности адсорбента.
Активированный уголь в порошковой либо гранулированной формах — самый популярный наполнитель для фильтров благодаря своей небольшой стоимости и высокой степени очистки.
Наиболее продвинутыми методами очистки от микрозагрязнителей считаются:
- озонирование с использованием активированного угля (озонсорбция);
- фильтрация с использованием ацетатцеллюлозных мембран (ультрафильтрация).
Почему эта проблема важна?
Очистка сточных вод очень важна для всего человечества: регулярная недоочистка стоков может стать серьезной проблемой, так как приводит к накоплению в водоемах загрязняющих веществ.Их негативное воздействие может обернуться гибелью живых существ водоема или к невозможности дальнейшего использования воды из этого водного объекта.
Сейчас наиболее острым вопросом в очистке сточных вод является очистка от микрозагрязнителей, поскольку не все виды этих веществ могут быть переработаны биологическим путем. К тому же микрозагрязнители характерны как для хозяйственно-бытовых сточных вод, так и для промышленных.
Если специальные фильтры не используются или не справляются с очисткой сточных вод, такие виды загрязнений могут постепенно накапливаться в водных объектах и затем неблагоприятно отразиться на состоянии водоема и здоровье людей.
К сожалению, мембранные фильтры, способные должным образом очищать воду от микрозагрязнителей, при применении в масштабах предприятия и целого города могут быть слишком дороги, поэтому дальнейший этап совершенствования очистки сточных вод — это поиск более дешевых подходов для эффективной очистки от микрозагрязнителей.
Биомолекула благодарит вас за то, что вы прочитали эту статью до конца и рекомендует подписаться на канал.
Будем рады вашим комментариям и лайкам! 💚
