Криобиологические сосуды > Окружающая среда и биотехнология > Биологический контроль за системами микробиологической переработки отходов

Биологический контроль за системами микробиологической переработки отходов


Основным условием применения биологической переработки сточных вод является постоянный контроль за возможным ток­сическим действием на установку со стороны поступающих сто­ков, с тем чтобы предотвратить серьезные повреждения систе­мы или даже выход ее из строя. При эксплуатации установок по переработке отходов и промышленных сточных вод важно следить за тем, чтобы не возникали перегрузки. Обычные ме­тоды проведения анализов (например, измерение потребности в кислороде или определение рН) часто и недостаточно быст­ры, и малочувствительны. Однако в метаболической активности микроорганизмов существуют ключевые моменты, анализ кото­рых дает возможность улавливать малейшие изменения в их состоянии. Например, благодаря внутриклеточному контролю метаболизма содержание АТР в популяции микроорганизмов сохраняется на относительно постоянном уровне, около 2 мкг на 1 мг сухой массы клеток. Изменения доступности субстрата или введение токсических веществ быстро сказываются на кон­центрации АТР внутри клеток. Мгновенная гибель клеток ведет к полной потере АТР за счет автолиза. Время оборота для АТР обычно не превышает 1 с.
Следовательно, о состоянии популяции (наступление стрес­са или периода покоя) можно судить по изменению уровня внутриклеточного АТР. Измерение концентрации АТР в актив­ном иле нормально функционирующей системы позволяет опре­делить «активную биомассу» данной системы. В процессе про­изводства клеткой энергии участвует кислород, и при его недо­статке отношение между его поступлением и потребностью в нем отразится на уровне АТР (рис. 6.10).
По технологии, основанной на применении активного ила, большая его часть используется повторно, поступая из послед­него седиментационного тэнка в аэрационный тэнк, а некоторая его часть поступает в реактор аэробного или анаэробного раз­ложения. Доля повторно используемого ила и скорость его кру­гооборота определяют время контакта между поступающими сточными водами и микроорганизмами ила, а следовательно, и скорость очистки сточных вод. Эти факторы влияют на воз­раст ила, который в свою очередь определяет его способность к оседанию (рис. 6.11). Производительность активного ила в значительной степени зависит от скорости нарастания новой биомассы в аэрационном тэнке, которая в свою очередь зави­сит от изменений скорости поступления сточных вод и их со­става. Поэтому контроль за процессом с целью его нормализа­ции и получения на выходе конечного продукта, отвечающего
определенным критериям, сопряжен с трудностями. Такой кон­троль можно проводить, определяя уровень АТР, регулируемый по принципу обратной связи. Действительно, измеряя концен­трацию АТР, удалось заметно улучшить контроль за переработ­кой сточных вод с применением активного ила. Содержание АТР можно определять вручную; однако для постоянного кон­троля за процессом требуются автоматические измерительные устройства. Пробы жидкости, обработка которой закончена, отбирают через определенные промежутки времени на протя­жении суток. Анализ уровня АТР в этих пробах позволяет най­ти отношение количества суспендированных в жидкой смеси твердых частиц к содержанию АТР,-что в свою очередь пока­зывает, какое количество активного ила, содержащего АТР, нужно использовать повторно и какова подходящая скорость сброса. Содержание АТР определяется в течение 10 мин после отбора пробы, следовательно, контрольные измерения можно проводить каждые 15 мин. Использование микропроцессоров позволяет автоматически поддерживать скорость сброса с по­мощью клапанов или насосов, направляющих избыток активно­го ила в тэнк для разложения, а также менять скорость сброса ила в течение суток в ответ на изменение внешних условий.
Влияние введения в отходы токсичного вещества на активную био­массу
 
Рис. 6.10. Влияние введения в отходы токсичного вещества на активную био­массу (по результатам определения АТР). Показаны также изменения актив­ности возвращаемого активного ила (I) и содержания суспендированных твер­дых частиц в смешанной жидкости (II).
Изменение количества активной биомассы
Рис. 6.11. Изменение количества активной биомассы (III), объема ила (II) и пе­ремешиваемого удельного объема (I) для отходов, перерабатываемых в аэра-ционном тэнке, в зависимости от возраста ила.
 
При таком методе контроля получают гораздо более освет­ленный конечный продукт с меньшим   содержанием суспендированных твердых частиц и меньшей величиной ВПК. Преиму­щества данного метода огромны. В сочетании с системой кон­троля за поступлением кислорода он позволяет существенно повысить экономичность процесса переработки.