Կեղտաջրերի մաքրման կենսաքիմիական տեխնոլոգիաներ. Կենսաքիմիական կեղտաջրերի մաքրում

Կեղտաջրերի մաքրման մեթոդներ և էկոլոգիապես մաքուր կեղտաջրերի հեռացման տեխնոլոգիաներ (Փաստաթուղթ)

Սոկոլով Մ.Պ. Կոյուղու մաքրում. Ձեռնարկ (փաստաթուղթ)

Կեղտաջրերի մաքրման մեթոդներ (Փաստաթուղթ)

Kruppo M.V. Կեղտաջրերի մաքրման անհրաժեշտ աստիճանի որոշում (Փաստաթուղթ)

Կեղտաջրերի մաքրման կենսաբանական մեթոդներ (Փաստաթուղթ)

Cheat sheets - Բնապահպանական ճարտարագիտության քննության պատասխաններ: Կոյուղու մաքրում. Կեղտաջրերի տիղմի հեռացում (օրորոցի թերթիկ)

Շիֆրին Ս.Մ., Իվանով Գ.Վ., Միշուկով Բ.Գ., Ֆեոֆանով Յու.Ա. Մսի և կաթնամթերքի արդյունաբերության ձեռնարկությունների կեղտաջրերի մաքրում (Փաստաթուղթ)

n1.doc

1. Կեղտաջրերի մաքրման կենսաքիմիական մեթոդներ. Մեթոդի էությունը.
2. Օրգանական նյութերի տարրալուծման օրինաչափություններ	5
3. Տարբեր գործոնների ազդեցությունը կենսաքիմիական մաքրման գործընթացի վրա
4. Կենսաքիմիական մեթոդների դասակարգում	8
4.1. Աերոբիկ մաքրման մեթոդներ	9
4.2. Անաէրոբ բուժման մեթոդներ	15
Մատենագիտություն	17

1. Կեղտաջրերի մաքրման կենսաքիմիական մեթոդներ. Մեթոդի էությունը.

Կենսաբանական օքսիդացումը կեղտաջրերի մաքրման լայնորեն կիրառվող մեթոդ է, որը հնարավորություն է տալիս դրանցից հեռացնել բազմաթիվ օրգանական և որոշ անօրգանական (ծծմբաջրածին, սուլֆիդներ, ամոնիակ, նիտրիտներ և այլն): Կենսաքիմիական կեղտաջրերի մաքրումը հիմնված է միկրոօրգանիզմների ունակության վրա՝ օգտագործելու լուծված և կոլոիդ օրգանական աղտոտիչներ՝ որպես սնուցման աղբյուր իրենց կյանքի գործընթացներում: Կենցաղային և արդյունաբերական կեղտաջրերից շատ տեսակի օրգանական աղտոտիչներ վերամշակվում են կենսաբանորեն՝ ենթարկելով դրանք մասնակի կամ ամբողջական ոչնչացման: Օրգանական նյութերի հետ շփվելիս միկրոօրգանիզմները մասամբ ոչնչացնում են դրանք՝ վերածելով ջրի, ածխածնի երկօքսիդի, նիտրիտների և սուլֆատների իոնների և այլն։ Նյութի մյուս մասը գնում է կենսազանգվածի ձևավորմանը։ Որոշ օրգանական նյութեր կարողանում են հեշտությամբ օքսիդանալ, իսկ մյուսները ընդհանրապես չեն օքսիդանում կամ շատ դանդաղ են օքսիդանում։

Կենսաքիմիական մեթոդի լայն կիրառումը պայմանավորված է նրա առավելություններով. կեղտաջրերից տարբեր օրգանական և որոշ անօրգանական միացություններ, որոնք հայտնաբերված են ջրում լուծված, կոլոիդային և չլուծված վիճակում, ներառյալ թունավորները հեռացնելու ունակությունը. ապարատային դիզայնի պարզությունը, համեմատաբար ցածր գործառնական ծախսերը և մաքրման խորությունը: Թերությունները ներառում են կապիտալ ծախսերը, մաքրման ռեժիմին խստորեն պահպանելու անհրաժեշտությունը, մի շարք օրգանական և անօրգանական միացությունների միկրոօրգանիզմների թունավոր ազդեցությունը և կեղտաջրերի նոսրացման անհրաժեշտությունը կեղտաջրերի բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում:

Կենսաքիմիական մաքրման կայաններին արդյունաբերական կեղտաջրերի մատակարարման հնարավորությունը որոշելու համար սահմանվում են թունավոր նյութերի առավելագույն կոնցենտրացիաներ, որոնք չեն ազդում կենսաքիմիական օքսիդացման գործընթացների (MK b) և մաքրման օբյեկտների շահագործման վրա (MK bos): Նման տվյալների բացակայության դեպքում կենսաքիմիական օքսիդացման հնարավորությունը հաստատվում է BOD p/COD կենսաքիմիական ցուցիչով: Կենցաղային կեղտաջրերի համար այս հարաբերակցությունը մոտավորապես 0,86 է, իսկ արդյունաբերական կեղտաջրերի համար այն տատանվում է շատ լայն միջակայքում՝ 0-ից 0,9: Ցածր BOD p/COD հարաբերակցությամբ կեղտաջրերը սովորաբար պարունակում են թունավոր աղտոտիչներ, որոնց նախնական արդյունահանումը կարող է մեծացնել այս հարաբերակցությունը, այսինքն. ապահովել կենսաքիմիական օքսիդացման հնարավորությունը. Ուստի կեղտաջրերը չպետք է պարունակեն թունավոր նյութեր և ծանր մետաղների աղերի կեղտեր: Կենսաքիմիական մաքրումը համարվում է ավարտված, եթե մաքրված ջրի BOD n-ը 20 մգ/լ-ից պակաս է, և թերի, եթե BOD n > 20 մգ/լ: Այս սահմանումը պայմանական է, քանի որ նույնիսկ ամբողջական կենսաքիմիական մաքրման դեպքում տեղի է ունենում ջրի միայն մասնակի ազատում դրանում պարունակվող կեղտերի քանակից:

Կենսաբանական օքսիդացումն իրականացվում է միկրոօրգանիզմների համայնքի կողմից (բիոցենոզ), ներառյալ բազմաթիվ տարբեր բակտերիաներ, նախակենդանիներ, ինչպես նաև ջրիմուռներ, սնկեր և այլն, որոնք փոխկապակցված են մեկ համալիրի մեջ բարդ հարաբերություններով (մետաբիոզ, սիմբիոզ և անտագոնիզմ): Այս համայնքում գերիշխող դերը պատկանում է բակտերիաներին, որոնց թիվը տատանվում է 10 6-ից մինչև 10 14 բջիջ 1 գ չոր կենսազանգվածի դիմաց: Աերոբիկ պայմաններում կենսաքիմիական օքսիդացման գործընթացում միկրոօրգանիզմների համայնքը կոչվում է ակտիվ տիղմ կամ բիոֆիլմ։ Ակտիվացված տիղմը բաղկացած է կենդանի միկրոօրգանիզմներից և պինդ սուբստրատից և արտաքինից նման է մակարդիչի փաթիլներին, որոնց գույնը տատանվում է սպիտակավուն-շագանակագույնից մինչև մուգ շագանակագույն: Ակտիվ տիղմում բակտերիաների կուտակումները շրջապատված են լորձաթաղանթով (պատիճներով) և կոչվում են zooglea: Դրանք նպաստում են տիղմի կառուցվածքի բարելավմանը, դրա նստեցմանը և խտացմանը:

Ակտիվացված նստվածքը ամֆոտերային կոլոիդ է, որն ունի բացասական լիցք pH-ի 4-9 միջակայքում և ունի բարձր կլանման կարողություն՝ բակտերիաների բջիջների զարգացած ընդհանուր մակերեսի պատճառով: Ակտիվ տիղմի կլանման կարողությունը ժամանակի ընթացքում նվազում է՝ կեղտաջրերի հագեցվածության պատճառով աղտոտիչներով: Վերականգնման գործընթացը տեղի է ունենում ակտիվացված տիղմը բնակեցնող միկրոօրգանիզմների կենսագործունեության շնորհիվ և կոչվում է վերածնում: Չնայած մաքրվող կեղտաջրերի զգալի տարբերություններին, ակտիվացված տիղմի տարրական քիմիական բաղադրությունը բավականին մոտ է, թեև ոչ նույնական: Այս նմանությունը դրա հիմքի` բակտերիալ բջիջների ընդհանրության արդյունքն է: Բջիջների կազմը ներառում է H, N, S, C, O, P, մոխիր, սպիտակուց, ինչպես նաև տարբեր հետքի տարրեր՝ B, V, Fe, Co, Mn, Mo, Cu և այլն: H, N, C: իսկ O-ն կազմում են օրգանոգեն նյութերի խումբ, այդ տարրերը մտնում են բակտերիալ բջիջներ ջրի, սպիտակուցների, ճարպերի և ածխաջրերի տեսքով. Մանրէների զանգվածի 80-85%-ը ջուրն է։

Ակտիվ տիղմի չոր նյութը հանքային (10-30%) և օրգանական (70-90%) նյութերի համալիր է։ Օրգանական միացությունների հիմնական մասը սպիտակուցներ են: Բջիջների մոխրի մասերի կազմը ներառում է միկրոտարրեր՝ Ca, K, Mg, S, Mn, Cu, Na, Fe, Zn և այլն: Բացի այդ, բակտերիաների բջիջ կառուցելու համար անհրաժեշտ են կենսագեն տարրեր՝ ֆոսֆոր, ազոտ, կալիում. Տիղմի որակը որոշվում է դրա նստվածքի արագությամբ և ջրի մաքրման աստիճանով: Տիղմի վիճակը բնութագրվում է տիղմի ինդեքսով, որը 30 րոպե նստելուց հետո ակտիվացված տիղմի նստվածքային մասի ծավալի հարաբերակցությունն է չորացած տիղմի զանգվածին (գրամներով): Որքան բարձր է տիղմի ինդեքսը, այնքան ավելի վատ է նստում տիղմը:

2. Օրգանական նյութերի տարրալուծման օրինաչափություններ

Կեղտաջրերից նյութերի հեռացման և միկրոօրգանիզմների կողմից դրանց սպառման մեխանիզմը շատ բարդ է: Ընդհանուր առմամբ, այս գործընթացը կարելի է բաժանել երեք փուլի.

1) նյութի զանգվածային փոխանցում հեղուկից դեպի բջջի մակերես՝ մոլեկուլային և կոնվեկտիվ դիֆուզիայի շնորհիվ.

2) նյութի դիֆուզիոն բջջի մակերեսի կիսաթափանցիկ թաղանթով` բջջի ներսում և դրա սահմաններից դուրս նյութի կոնցենտրացիաների տարբերության հետևանքով.

3) բջջի ներսում տեղի ունեցող նյութի փոխակերպման (նյութափոխանակության) գործընթացը՝ էներգիայի արտազատմամբ և նոր բջջային նյութի սինթեզով։

Առաջին փուլի արագությունը որոշվում է կենսաքիմիական մաքրման կայանում դիֆուզիոն և հիդրոդինամիկ պայմանների օրենքներով: Հոսքի տուրբուլենտությունը առաջացնում է ակտիվացված տիղմի փաթիլների քայքայումը մանրէների փոքրիկ գաղութների մեջ և հանգեցնում է միկրոօրգանիզմների և շրջակա միջավայրի միջև միջերեսի արագ նորացման:

Նյութի կիսաթափանցիկ բջջային թաղանթների միջոցով նյութի տեղափոխման գործընթացը կարող է իրականացվել երկու եղանակով՝ թաղանթային նյութի մեջ ցրող նյութ լուծելով, որի շնորհիվ այն անցնում է բջիջ, կամ ներթափանցող նյութ կցելով կոնկրետ կրիչին։ սպիտակուցը, լուծարելով ստացված բարդույթը և դիֆուզիոն բջիջի մեջ, որտեղ կոմպլեքսը քայքայվում է և սպիտակուցը - փոխադրողն ազատվում է նոր ցիկլը ավարտելու համար:

Կեղտաջրերի մաքրման գործում հիմնական դերը խաղում են միկրոօրգանիզմների բջիջների ներսում նյութերի փոխակերպման գործընթացները, որոնք հանգեցնում են նյութի օքսիդացման՝ էներգիայի արտազատմամբ (կատաբոլիկ փոխակերպումներ) և նոր սպիտակուցային նյութերի սինթեզով, որոնք տեղի են ունենում ծախսերի հետ։ էներգիայի (անաբոլիկ փոխակերպումներ):

Քիմիական փոխակերպումների արագությունը և դրանց հաջորդականությունը որոշվում են ֆերմենտներով, որոնք գործում են որպես կատալիզատոր և բարդ սպիտակուցային միացություններ են, որոնց մոլեկուլային զանգվածը հասնում է հարյուր հազարների և միլիոնների: Նրանց ակտիվությունը կախված է ջերմաստիճանից, pH-ից և կեղտաջրերում տարբեր նյութերի առկայությունից:

Աերոբ պայմաններում կենսաքիմիական օքսիդացման ընդհանուր ռեակցիաները կարող են ներկայացվել հետևյալ կերպ.

Օրգանական նյութերի օքսիդացում

C x H y O z (x + 0.25y - 0.5z)O 2? xС0 2 + 0,5уН 2 О + ?Н;

Բակտերիալ բջիջների սինթեզ

C x H y O z + nNH 3 + n(x + 0.25у - 0.5z - 5)0 2? n(C 5 H 7 N0 2) + n (x-5) C0 2 + 0.5n (y-4) H 2 O - ?H;

Բջջային նյութի օքսիդացում

N(C 5 H 7 N0 2) + 5n0 2? 5nC0 2 + 2nH 2 0 + nNH 3 + ?Н.

Քիմիական փոխակերպումները միկրոօրգանիզմների համար անհրաժեշտ էներգիայի աղբյուր են: Կենդանի օրգանիզմները կարող են օգտագործել միայն կապված քիմիական էներգիան: Բջջում էներգիայի ունիվերսալ կրողը ադենոզին տրիֆոսֆորաթթուն է (ATP):

Միկրոօրգանիզմները ունակ են օքսիդացնել շատ օրգանական նյութեր, սակայն դա պահանջում է տարբեր հարմարվողական ժամանակներ: Շատ սպիրտներ, գլիկոլներ, բենզոյան թթու, ացետոն, գլիցերին, էսթերներ և այլն հեշտությամբ օքսիդանում են:Նիտրոմիացությունները, որոշ մակերեսային ակտիվ նյութեր և քլորացված օրգանական միացություններ վատ օքսիդացված են:

Աերոբիկ օքսիդացման գործընթացը սպառում է կեղտաջրերում լուծված թթվածինը: Կեղտաջրերը թթվածնով հագեցնելու համար իրականացվում է օդափոխման գործընթաց՝ օդի հոսքը կոտրելով փուչիկների, որոնք հնարավորության դեպքում հավասարաչափ բաշխվում են կեղտաջրերում։ Օդային փուչիկներից թթվածինը կլանում է ջուրը, այնուհետև փոխանցվում միկրոօրգանիզմներին: Այս գործընթացը տեղի է ունենում երկու փուլով. Առաջինը ներառում է օդային փուչիկներից թթվածնի փոխանցումը հեղուկի մեծ մասի մեջ, երկրորդը ներառում է ներծծված թթվածնի փոխանցումը հեղուկի մեծ մասից միկրոօրգանիզմների բջիջներին՝ հիմնականում տուրբուլենտ իմպուլսացիաների ազդեցության տակ:

Կեղտաջրերին թթվածնի մատակարարումը մեծացնելու ամենահուսալի միջոցը գազի հոսքի մասնատման ինտենսիվության բարձրացումն է, այսինքն. նվազեցնելով գազի փուչիկների չափը. Թթվածնի սպառման արագությունը կախված է բազմաթիվ փոխկապակցված գործոններից՝ կենսազանգվածի քանակից, միկրոօրգանիզմների աճի արագությունից և ֆիզիոլոգիական ակտիվությունից, սննդանյութերի տեսակից և կոնցենտրացիան, թունավոր նյութափոխանակության արտադրանքի կուտակումից, սննդանյութերի քանակից և բնույթից և թթվածնի պարունակությունից։ ջրի մեջ։
3. Տարբեր գործոնների ազդեցությունը կենսաքիմիական մաքրման գործընթացի վրա

Կենսաբանական մաքրման արդյունավետությունը կախված է մի շարք գործոններից, որոնցից մի քանիսը ենթակա են փոփոխման և կարգավորման լայն տիրույթում, իսկ մյուսների կարգավորումը, օրինակ՝ մաքրման մեջ մտնող կեղտաջրերի կազմը, գործնականում անհնար է: Համակարգի թողունակությունը և կեղտաջրերի մաքրման աստիճանը որոշող հիմնական գործոնները ներառում են. թունավոր կեղտերի և սննդանյութերի, կենսազանգվածի կոնցենտրացիան և այլն:

Մաքրման առավել բարենպաստ պայմանները հետևյալն են. Մաքրված կեղտաջրերում կենսաքիմիապես օքսիդացող նյութերի կոնցենտրացիան չպետք է գերազանցի MK b կամ MK bos թույլատրելի արժեքը, որը սովորաբար սահմանվում է փորձարարական եղանակով: Ավելի բարձր կոնցենտրացիաներով կեղտաջրերը պետք է նոսրացվեն: Կենսաբանական մաքրման կայաններ մուտք գործող նյութերի կոնցենտրացիայի առավելագույն սահմանները տրված են տեղեկատու գրականության մեջ:

Կենսաքիմիական մաքրման կայանների մատակարարումը օդի թթվածնով պետք է լինի շարունակական և այնպիսի քանակությամբ, որ մաքրված կեղտաջրերը, որոնք դուրս են գալիս երկրորդային նստեցման բաքում, պարունակեն առնվազն 2 մգ/լ: Ջրի մեջ թթվածնի լուծարման արագությունը չպետք է ցածր լինի միկրոօրգանիզմների կողմից դրա սպառման արագությունից: Օքսիդացման սկզբնական շրջանում թթվածնի սպառման արագությունը կարող է տասնյակ անգամ ավելի բարձր լինել, քան գործընթացի վերջում, դա կախված է ջրի աղտոտվածության բնույթից և համաչափ է կենսազանգվածի քանակին:

Կեղտաջրերի մաքրման կայաններում տեղի ունեցող աերոբային պրոցեսների օպտիմալ ջերմաստիճանը համարվում է 20-30 °C, թեև տարբեր խմբերի բակտերիաների համար օպտիմալ ջերմաստիճանը շատ տարբեր է` -8 °C-ից մինչև +85 °C: Միկրոօրգանիզմների ֆիզիոլոգիական նորմայից դուրս ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է նրանց մահվան, իսկ նվազումը միայն նվազեցնում է միկրոօրգանիզմների ակտիվությունը։ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ ջրի մեջ թթվածնի լուծելիությունը նվազում է, ուստի տաք սեզոնին անհրաժեշտ է իրականացնել ավելի ինտենսիվ օդափոխություն, իսկ ձմռանը անհրաժեշտ է պահպանել միկրոօրգանիզմների ավելի մեծ կոնցենտրացիան շրջանառվող տիղմում և մեծացնել տեւողությունը։ օդափոխության.

Բակտերիաների զգալի մասի համար շրջակա միջավայրի օպտիմալ ռեակցիան չեզոք է կամ մոտ է դրան, չնայած կան տեսակներ, որոնք լավ են զարգանում թթվային (սնկեր, խմորիչ) կամ թեթևակի ալկալային միջավայրում (ակտինոմիցետներ):

Բջջային նյութի սինթեզի բնականոն գործընթացի և, հետևաբար, կեղտաջրերի մաքրման արդյունավետ գործընթացի համար պետք է լինի բոլոր սննդանյութերի բավարար կոնցենտրացիան՝ օրգանական ածխածնի (BOD), ազոտի, ֆոսֆորի:

Բացի բջջի հիմնական տարրերից (C, O, N, H), դրա կառուցման համար փոքր քանակությամբ անհրաժեշտ են այլ բաղադրիչներ՝ միկրոտարրեր (Mn, Cu, Zn, Mo, Mg, Co և այլն)։ Այս տարրերի պարունակությունը բնական ջրերում, որոնցից կեղտաջրերը ձևավորվում են, սովորաբար բավարար է կենսաքիմիական օքսիդացման համար: Ազոտի պակասը խանգարում է օրգանական աղտոտիչների օքսիդացմանը և հանգեցնում տիղմի ձևավորմանը, որը դժվար է նստել: Ֆոսֆորի պակասը սկսում է թելավոր բակտերիաների զարգացումը, որը ակտիվացված տիղմի այտուցման, վատ նստեցման և մաքրման կայաններից հեռացման, տիղմի դանդաղ աճի և օքսիդացման ինտենսիվության նվազման հիմնական պատճառն է: Կենսածին տարրերը լավագույնս ներծծվում են միացությունների տեսքով, որոնցում դրանք առկա են մանրէաբանական բջիջներում՝ ազոտը՝ NH 4-ի տեսքով, և ֆոսֆորը՝ ֆոսֆորական թթուների աղերի տեսքով: Եթե ​​ազոտի, ֆոսֆորի կամ կալիումի պակաս կա, կեղտաջրերին ավելացնում են տարբեր ազոտական, կալիումական և ֆոսֆորական պարարտանյութեր։ Այս տարրերը պարունակվում են կենցաղային կեղտաջրերում, ուստի շատ քիմիական նյութեր կարող են թունավոր ազդեցություն ունենալ միկրոօրգանիզմների վրա՝ խաթարելով նրանց կենսական գործառույթները: Նման նյութերը, մտնելով բակտերիաների բջիջ, փոխազդում են դրա բաղադրիչների հետ և խաթարում դրանց գործառույթները, այդ թվում՝ S in, Ag, Cu, Co, Hg, Pv և այլն: Կախված մասնիկների քանակը չպետք է լինի 100 մգ/լ-ից ավելի: կենսաբանական զտիչներ և 150 մգ/լ օդափոխման տանկերի համար։

Կեղտաջրերի մաքրման ինտենսիվությունը և արդյունավետությունը կախված են ոչ միայն միկրոօրգանիզմների կենսապայմաններից, այլև դրանց քանակից, այսինքն. ակտիվացված տիղմի չափաբաժինը, որը պահպանվում է օդափոխման տանկերում, սովորաբար կազմում է 2-4 գ/լ։ Կեղտաջրերում միկրոօրգանիզմների կոնցենտրացիայի ավելացումը թույլ է տալիս արագացնել կենսաբանական մաքրման գործընթացը, բայց միևնույն ժամանակ անհրաժեշտ է ավելացնել ջրում լուծված թթվածնի քանակը, որը սահմանափակված է հագեցվածության վիճակով, և բարելավել զանգվածի փոխանցման պայմանները: . Կենսաբանական բուժման համար անհրաժեշտ է օգտագործել 2-3 օր հնության «երիտասարդ» ակտիվացված նստվածք։ Այն չի ուռչում, ավելի դիմացկուն է ջերմաստիճանի և pH-ի տատանումներին, և նրա մանր փաթիլներն ավելի լավ են նստում։ Կենսաբանական մաքրման բարելավման և մաքրման օբյեկտների ծավալը նվազեցնելու կարևոր պայման է ակտիվացված տիղմի վերականգնումը, որը բաղկացած է նրա օդափոխությունից՝ սննդանյութի սուբստրատի բացակայության դեպքում:

Մանրէաբանական բջիջների մակերես սնուցիչների և թթվածնի զանգվածային փոխանցման համար առավել բարենպաստ պայմաններ ստեղծելու համար անհրաժեշտ է կեղտաջրերի և ակտիվացված տիղմի խառնումը: Այս դեպքում հեղուկի տուրբուլացումը հանգեցնում է ակտիվացված տիղմի փաթիլների ոչնչացմանը, դրանց մակերեսի թարմացման, բջիջների ավելի լավ մատակարարմանը սննդարար նյութերով և թթվածնով և ստեղծում է ավելի բարենպաստ կենսապայմաններ միկրոօրգանիզմների համար:
4. Կենսաքիմիական մեթոդների դասակարգում

Հայտնի են կենսաքիմիական բուժման աերոբ և անաէրոբ մեթոդներ։ Աերոբիկ մեթոդները հիմնված են միկրոօրգանիզմների աերոբ խմբերի օգտագործման վրա, որոնց կյանքը պահանջում է թթվածնի մշտական ​​հոսք և 20-40 ° C ջերմաստիճան: Ջերմաստիճանի և թթվածնի պայմանների փոփոխման դեպքում փոխվում է միկրոօրգանիզմների բաղադրությունը և քանակը, դրանք մշակվում են ակտիվ տիղմի կամ կենսաթաղանթի մեջ։ Անաէրոբ մեթոդները տեղի են ունենում առանց թթվածնի և օգտագործվում են հիմնականում տիղմի բուժման համար: Կենսաբանական մաքրման օբյեկտների ամբողջ փաթեթը կարելի է բաժանել երեք խմբի՝ ելնելով դրանցում ակտիվ կենսազանգվածի տեղակայությունից.

1) ակտիվ կենսազանգվածը ամրացվում է ստացիոնար նյութի վրա, իսկ կեղտաջրերը բարակ շերտով սահում են բեռնման նյութի վրա՝ բիոֆիլտրեր.

2) ակտիվ կենսազանգվածը գտնվում է ջրի մեջ ազատ (կախված) վիճակում՝ օդափոխման բաքեր, շրջանառության օքսիդացման ուղիներ, օքսիտարաներ.

3) կենսազանգվածի տեղակայման երկու տարբերակների համադրություն՝ սուզվող բիոֆիլտրեր, բիոտանկեր, օդափոխման տանկեր լցավորիչներով:

Կենսաբանական մաքրումը կարող է իրականացվել նաև բնական պայմաններում հողի մաքրման կայաններում և կենսաբանական լճակներում:
4.1. Աերոբիկ մաքրման մեթոդներ.

Ոռոգման դաշտերում, ֆիլտրացման դաշտերում և կենսաբանական լճակներում բուժումը տարբերվում է համեմատաբար ցածր շինարարական և գործառնական ծախսերով, կեղտաջրերի համազարկային արտանետումների ժամանակ բուֆերային հզորությամբ, pH-ի, ջերմաստիճանի տատանումներով և ջրից սննդանյութերի հեռացման բավարար աստիճանով: Թերությունները ներառում են աշխատանքի սեզոնայնությունը և աղտոտիչների օքսիդացման ցածր մակարդակը: Ոռոգման դաշտերը և ֆիլտրացման դաշտերը հողի մաքրման մեթոդներ են:

Ոռոգման դաշտերգյուղատնտեսական նշանակության հողեր են, որոնք հատուկ նախատեսված են կեղտաջրերի մաքրման և միևնույն ժամանակ բույսեր աճեցնելու համար: Զտման դաշտերում մաքրումն իրականացվում է առանց բույսերի մասնակցության։ Ոռոգման դաշտերում կեղտաջրերի մաքրումը հիմնված է հողի միկրոֆլորայի, օդի թթվածնի, արևի և բույսերի ակտիվության վրա: 1,5-2 մ հաստությամբ հողի ակտիվ շերտը տարբեր աստիճանի մասնակցում է կեղտաջրերի մաքրմանը:Օրգանական նյութերի հանքայնացումը հիմնականում տեղի է ունենում վերին կես մետր հողի շերտը. Միաժամանակ աճում է հողի բերրիությունը, ինչը կապված է հողի նիտրատներով, ֆոսֆորով և կալիումով հարստացման հետ։ Այնուամենայնիվ, կեղտաջրերի ընդհանուր աղի բաղադրությունը չպետք է գերազանցի 4-6 գ/լ-ը` հողի աղակալումը կանխելու համար: Կեղտաջրերը ոռոգման դաշտերին մատակարարվում են պարբերաբար՝ 5 օրվա ընդմիջումներով: Ձմռանը ցուրտ ձմեռներով տարածքների համար կեղտաջրերը սառեցնում են: Ոռոգման դաշտերում օգտագործվող կեղտաջրերը հավաքելու համար օգտագործվում են պահեստային լճակներ, որոնց հզորությունը հավասար է վեց ամսվա ջրի կուտակման:

Կենսաբանական լճակներ- արհեստականորեն ստեղծված կամ բնական ջրամբարներ, որոնցում կեղտաջրերի մաքրումը տեղի է ունենում բնական ինքնամաքրման գործընթացների ազդեցության ներքո. Դրանք կարող են օգտագործվել ինչպես ինքնամշակման, այնպես էլ կենսաբանական մաքրման ենթարկված կեղտաջրերի խորը հետմաքրման համար: ծանծաղ ջրամբարներ են (0,5–1 մ), արևից լավ տաքացվող և ջրային օրգանիզմներով բնակեցված։

Բիոպոնդներում տեղի ունեցող գործընթացներում նկատվում է օրգանական աղտոտիչների ոչնչացման ամբողջական բնական ցիկլ։ Տարբեր գործոնների ազդեցությունը լճակների շահագործման վրա կարող է դրանցում ստեղծել ինչպես աերոբ, այնպես էլ աերոբա-անաէրոբ պայմաններ: Այն լճակները, որոնք մշտապես գործում են աերոբիկ պայմաններում, կոչվում են գազավորված, իսկ փոփոխական պայմաններով լճակները՝ ֆակուլտատիվ։

Աերոբիկ պայմանները լճակներում կարող են պահպանվել կա՛մ մթնոլորտից թթվածնի բնական մատակարարման և ֆոտոսինթեզի միջոցով, կա՛մ օդի հարկադիր ներմուծման միջոցով ջուր: Ուստի տարանջատում են բնական և արհեստական ​​օդափոխությամբ լճակները։ Բնական օդափոխությամբ լճակներում ջրի մնալու ժամանակը տատանվում է 7-ից 60 օր: Կեղտաջրերի հետ միասին ակտիվացված տիղմը, որը սերմանյութ է, հեռացվում է երկրորդական նստեցման բաքերից: Լճակներում մաքրման արդյունավետությունը որոշվում է տարվա եղանակով, ցուրտ ժամանակահատվածում այն ​​կտրուկ նվազում է։

Արհեստական ​​օդափոխությամբ լճակներն ունեն զգալիորեն ավելի փոքր ծավալ և մաքրման անհրաժեշտ աստիճանը սովորաբար հասնում է 1-3 օրվա ընթացքում:

Կենսաֆիլտրեր - արհեստական ​​կենսաբանական մաքրման կառույցներ - աղյուսից կամ երկաթբետոնից պատրաստված կլոր կամ ուղղանկյուն կառուցվածքներ են՝ բեռնված զտիչ նյութով, որի մակերեսին առաջանում է կենսաթաղանթ։ Կեղտաջրերը զտվում են միկրոօրգանիզմների թաղանթով պատված բեռնման շերտով, որի կենսագործունեության շնորհիվ իրականացվում է մաքրում։ Օգտագործված (մեռած) բիոֆիլմը լվանում է հոսող կեղտաջրերով և հանվում բիոֆիլտրից:

Կախված բեռնման նյութի տեսակից՝ բիոֆիլտրերը բաժանվում են երկու կատեգորիայի՝ ծավալային (հատիկավոր) և հարթ բեռնումով։ Որպես հատիկավոր բեռնում օգտագործվում են մանրացված քար, մանրախիճ, խճաքար, խարամ, ընդլայնված կավ, կերամիկական և պլաստիկ օղակներ, խորանարդիկներ, գնդիկներ, բալոններ և այլն։ Հարթ բեռնումը բաղկացած է մետաղական, գործվածքից և պլաստմասե ցանցերից, վանդակաճաղերից, բլոկներից, ծալքավոր թիթեղներից, թաղանթներից և այլն, որոնք հաճախ գլանափաթեթներ են գլորվում:

Ծավալային բեռնվածությամբ բիոֆիլտրերը բաժանվում են կաթիլային, բարձր բեռնվածության և աշտարակի: Կաթիլային բիոֆիլտրերը դիզայնով ամենապարզն են, դրանք բեռնված են 1-2 մ բարձրությամբ նուրբ ֆրակցիոն նյութով և ունեն մինչև 1000 մ 3/օր հզորություն, դրանք հասնում են մաքրման բարձր աստիճանի: Բարձր բեռնվածության ֆիլտրերում օգտագործվում են բեռնման կտորների ավելի մեծ չափսեր, և դրանց բարձրությունը 2-4 մ է: Աշտարակային ֆիլտրերում բեռնման բարձրությունը հասնում է 8-16 մ-ի: Վերջին երկու տեսակի ֆիլտրերը օգտագործվում են կեղտաջրերի հոսքի արագությամբ: մինչև 50 հազար մ 3/օր, ինչպես լիարժեք, այնպես էլ թերի կենսաբանական մաքրման համար:

Հարթ բեռնվածությամբ կենսաբանական ֆիլտրերն ունեն զգալիորեն ավելի բարձր օքսիդացման հզորություն, քան ծավալային բեռնվածությամբ ֆիլտրերը: Օքսիդացնող հզորությունը թթվածնի տարրալուծման արագությունն է մթնոլորտային ճնշման և 20 °C ջերմաստիճանի դեպքում ամբողջովին թթվածնազերծված ջրի օդափոխության ժամանակ (g O 2 /h)); Դրան մոտ է օքսիդատիվ հզորության հայեցակարգը՝ աղտոտող նյութերի օքսիդացման ռեակցիաների արագությունը (g O 2 / (m 3 h)):

Օդափոխման տանկերի և բիոֆիլտրերի միջև միջանկյալ դիրք են զբաղեցնում սուզվող բիոֆիլտրերը և բիոտանկ-բիոֆիլտրերը:

Սուզվող (սկավառակ) բիոֆիլտրերը ջրամբար են, որտեղ կա պտտվող լիսեռ, որի վրա տեղադրված են սկավառակներ, որոնք հերթափոխով շփվում են կեղտաջրերի և օդի հետ: Սկավառակների չափը 0,5-3 մ է, նրանց միջև հեռավորությունը՝ 10-20 մմ, դրանք կարող են լինել մետաղական, պլաստմասսա և ասբեստցեմենտ, լիսեռի սկավառակների քանակը՝ 20-ից 200: . Biotank-biofilter-ը պատյան է, որը պարունակում է սկուտեղի բեռնման տարրեր, որոնք տեղակայված են շաշկի ձևով: Այս տարրերը վերևից ոռոգվում են ջրով, որը լցնելով դրանք եզրերով հոսում է ներքև։ Տարրերի արտաքին մակերևույթների վրա ձևավորվում է կենսաթաղանթ, իսկ ներսում՝ ակտիվացված նստվածք հիշեցնող կենսազանգված։ Դիզայնը ապահովում է բարձր արդյունավետություն և մաքրման արդյունավետություն:

Ելնելով գազավորված բեռի հաստության մեջ օդի հոսքի սկզբունքից՝ բիոֆիլտրերը կարող են լինել բնական և հարկադիր օդափոխությամբ։

Կենսաբանական ֆիլտրերի գործարկման ժամանակաշրջանում կենսաբանական թաղանթ է աճեցվում կերերի կտորների վրա: Այս ֆիլմի գլխավոր գործակալը մանրէաբանական պոպուլյացիան է։ Կենսաթաղանթի միկրոօրգանիզմները օգտագործում են կեղտաջրերի օրգանական կեղտերը որպես սնուցման և շնչառության աղբյուր, և կենսաթաղանթի զանգվածը մեծանում է: Երբ թաղանթի հաստությունը մեծանում է, այն մեռնում է և լվանում հոսող կեղտաջրերով: Կենսաֆիլտրում մաքրված ջուրը մահացած բիոֆիլմի մասնիկների հետ միասին մտնում է երկրորդական նստեցման բաքը: Կենսաբանորեն ակտիվ նյութի վերամշակումը սովորաբար չի նախատեսվում՝ բիոֆիլմի զանգվածի կառուցվածքի բարձր պահպանման հզորության պատճառով:

BOD > 300 մգ/լ կեղտաջրեր ընդունելիս, որպեսզի խուսափեն բիոֆիլտրի մակերեսի հաճախակի տիղմից, իրականացվում է վերաշրջանառություն՝ մաքրված ջրի մի մասի վերադարձ՝ սկզբնական կեղտաջրերը նոսրացնելու համար: Մաքրված ջրի վերաշրջանառությունը մեծացնում է լուծված թթվածնի պարունակությունը խառնուրդում, պահպանում է ավելի միատեսակ հիդրավլիկ բեռ և հավասարեցնում բիոֆիլմի կոնցենտրացիան կառուցվածքի բարձրության վրա: Այնուամենայնիվ, դա մեծացնում է տանկի ծավալների կարգավորման անհրաժեշտությունը և մեծացնում է էներգիայի սպառումը ջրի պոմպային համար:

Կեղտաջրերի բաշխումը բիոֆիլտրի մակերևույթի վրա իրականացվում է 5-10 րոպե ցիկլային ջրամատակարարմամբ պտտվող ռեակտիվ ջրցանիչներով (սպրինկլերներ):

Կենսաֆիլտրերի օգտագործումը սահմանափակվում է դրանց տիղմման հնարավորությամբ, շահագործման ընթացքում օքսիդատիվ հզորության նվազմամբ, տհաճ հոտերի առաջացմամբ և թաղանթի միատեսակ աճի դժվարությամբ:

Մաքրում օդափոխման տանկերում:Մեծ ծավալների կեղտաջրերի աերոբիկական կենսաբանական մաքրումն իրականացվում է օդափոխման տանկերում՝ երկաթբետոնե գազավորված կառույցներ՝ մաքրված ջրի ծավալով ազատ լողացող ակտիվ տիղմով, որոնց բիոպոպուլյացիան օգտագործում է կեղտաջրերի աղտոտումը իրենց ապրուստի համար:

Aero տանկերը կարող են դասակարգվել ըստ հետևյալ չափանիշների.

1) ըստ հոսքի կառուցվածքի` օդափոխման բաքեր-տեղափոխիչներ, օդափոխման տանկեր-խառնիչներ և օդափոխման բաքեր` թափոնների հեղուկի ցրված մուտքով (միջանկյալ տիպի).

2) ըստ ակտիվացված տիղմի ռեգեներացիայի մեթոդի՝ օդափոխման տանկերը առանձին կամ համակցված տիղմի վերականգնիչներով.

3) ըստ ակտիվացված տիղմի բեռնվածության՝ բարձր բեռնվածության (թերի մաքրման համար), սովորական և ցածր բեռնվածության (երկարացված օդափոխությամբ).

4) փուլերի քանակով` մեկ, երկաստիճան և բազմաստիճան.

5) ըստ կեղտաջրերի մուտքագրման եղանակի՝ հոսքի, կիսահոսքի, փոփոխական գործառնական մակարդակով, կոնտակտային.

6) ըստ օդափոխության տեսակի՝ օդաճնշական, մեխանիկական, համակցված հիդրոդինամիկական կամ օդա-մեխանիկական.

7) ըստ նախագծային բնութագրերի՝ ուղղանկյուն, կլոր, համակցված, առանցքային, ֆիլտրային տանկեր, ֆլոտացիոն տանկեր և այլն։

Աերոտանկերը օգտագործվում են կեղտաջրերի հոսքի չափազանց լայն շրջանակում՝ օրական մի քանի հարյուրից մինչև միլիոնավոր խորանարդ մետր:

Օդափոխման տանկեր-խառնիչներում տիղմի ծանրաբեռնվածությունը և աղտոտիչների օքսիդացման արագությունը կառուցվածքի երկարությամբ գործնականում անփոփոխ են: Դրանք առավել հարմար են խտացված (BODp մինչև 1000 մգ/լ) արդյունաբերական կեղտաջրերի մաքրման համար՝ դրանց հոսքի արագության և աղտոտիչների կոնցենտրացիայի զգալի տատանումներով: Օդափոխման տանկեր-տեղափոխիչներում տիղմի վրա աղտոտիչների ծանրաբեռնվածությունը և դրանց օքսիդացման արագությունը տատանվում են ամենաբարձր արժեքներից շինարարության սկզբում մինչև ամենացածրը դրա ավարտին: Նման կառույցները օգտագործվում են, եթե ապահովվում է ակտիվացված տիղմի բավական հեշտ հարմարեցում: Իր երկարությամբ ջրի ցրված մատակարարմամբ օդափոխման տանկերում տիղմի վրա միավոր բեռները նվազում են և դառնում միատեսակ: Նման օբյեկտները օգտագործվում են արդյունաբերական և քաղաքային կեղտաջրերի խառնուրդները մաքրելու համար: Օդափոխման բաքի աշխատանքը անքակտելիորեն կապված է երկրորդական նստեցման բաքի բնականոն աշխատանքի հետ, որից հետադարձ ակտիվացված նստվածքը շարունակաբար մղվում է օդափոխման տանկի մեջ: Երկրորդային նստեցման բաքի փոխարեն, կարող է օգտագործվել ֆլոտատոր՝ տիղմը ջրից առանձնացնելու համար:

Առանց ռեգեներատորի մեկ փուլային սխեմայի դեպքում անհնար է ակտիվացնել կեղտաջրերի մաքրման գործընթացը: Ռեգեներատորի առկայության դեպքում դրանում ավարտվում են օքսիդացման պրոցեսները, և տիղմը ձեռք է բերում իր սկզբնական հատկությունները։ Միաստիճան սխեմաները, առանց տիղմի վերածնման, օգտագործվում են 150 մգ/լ BOD-ով: Երկաստիճան սխեման օգտագործվում է, երբ ջրի մեջ օրգանական աղտոտիչների սկզբնական կոնցենտրացիան բարձր է, ինչպես նաև, երբ ջրում կան նյութեր, որոնց օքսիդացման արագությունը կտրուկ տարբերվում է: Մաքրման առաջին փուլում կեղտաջրերի BOD-ը կրճատվում է 50-70%-ով:

Կենսաբանական օքսիդացման գործընթացի բնականոն ընթացքն ապահովելու համար օդը պետք է անընդհատ մատակարարվի օդափոխման բաքին: Օդափոխման համակարգը կառուցվածքների և հատուկ սարքավորումների համալիր է, որը հեղուկը մատակարարում է թթվածնով, պահպանում է տիղմը կախված վիճակում և անընդհատ խառնում է կեղտաջրերը տիղմի հետ: Օդափոխման տանկերի շատ տեսակների համար օդափոխման համակարգը ապահովում է, որ այդ գործառույթները կատարվում են միաժամանակ: Ջրում օդը ցրելու մեթոդի հիման վրա գործնականում օգտագործվում են օդափոխության հետևյալ համակարգերը՝ օդաճնշական, մեխանիկական, օդաճնշական մեխանիկական և ռեակտիվ։ Մեր երկրում ավելի լայն տարածում է գտել օդաճնշական օդափոխության համակարգը։

Ժամանակակից օդափոխման բաքը տեխնոլոգիապես ճկուն կառույց է, որը միջանցքային տիպի երկաթբետոնե տանկ է՝ հագեցած օդափոխման համակարգով։ Օդափոխման տանկերի աշխատանքային խորությունը վերցված է 3-ից 6 մ, միջանցքի լայնության և աշխատանքային խորության հարաբերակցությունը 1:1-ից 2:1 է: Օդափոխման տանկերի և ռեգեներատորների համար հատվածների թիվը պետք է լինի առնվազն երկու. մինչև 50 հազ. Յուրաքանչյուր հատված բաղկացած է 2-4 միջանցքից։

Տեղափոխման օդափոխման տանկերը երկար միջանցքային կառույցներ են, որոնցում ջուրը և ակտիվացված տիղմը մատակարարվում են կառուցվածքի սկզբին, իսկ տիղմի խառնուրդը թափվում է դրա վերջում: Այս դեպքում մուտքային ջրի խառնումը նախկինում ստացվածի հետ գործնականում չի լինում։ Նման օդափոխման տանկերը բաղկացած են մի քանի միջանցքներից և կարող են լինել ներկառուցված ռեգեներատորով կամ առանց դրա: Նման օդափոխման տանկերի երկարությունը հասնում է 50-150 մ-ի, իսկ ծավալը՝ 1,5-ից մինչև 30 հազար մ 3: Մեծ չափով, տեղաշարժի ռեժիմը համապատասխանում է բջջային տիպի օդափոխման տանկերի նախագծմանը, դրանք ուղղանկյուն են հատակագծային կառուցվածքներով՝ լայնակի միջնորմներով բաժանված մի շարք խցիկների։ Առաջին խցիկից խառնուրդը մտնում է երկրորդը (ներքևից), երկրորդից երրորդը հոսում է միջնորմով (վերևից) և այլն։ Յուրաքանչյուր խցում հաստատվում է խառնման ամբողջական ռեժիմ, և մի շարք հաջորդական խառնիչների գումարը կազմում է գրեթե իդեալական տեղահանող: Սա կանխում է ջրի վերադարձի շարժումը, և երկայնական խառնում չկա:

Կեղտաջրերը և տիղմը օդափոխման տանկեր-խառնիչներում մատակարարվում և արտանետվում են հավասարաչափ կառուցվածքի երկար կողմերի երկայնքով: Ենթադրվում է, որ մուտքային խառնուրդը շատ արագ (հաշվարկներում ակնթարթորեն) խառնվում է ամբողջ օդափոխման բաքի պարունակությանը: Սա հնարավորություն է տալիս հավասարաչափ բաշխել օրգանական աղտոտիչները և լուծված թթվածինը և ապահովել կառուցվածքի աշխատանքը մշտական ​​պայմաններում և բարձր բեռների պայմաններում: Օդափոխման տանկ-խառնիչի միջանցքի լայնությունը 3-9 մ է, միջանցքների թիվը՝ 2-4, երկարությունը՝ մինչև 150 մ։

Օդափոխման տանկեր-տեղափոխիչների համեմատ օդափոխման տանկեր-խառնիչները մաքրված ջրի մեջ ունեն կեղտերի մնացորդային բարձր կոնցենտրացիան: Ուստի նպատակահարմար է դրանք օգտագործել առաջին փուլում կենտրոնացված կեղտաջրերի, իսկ օդափոխման տանկեր-տեղափոխիչները՝ երկրորդ փուլում:

Աերո տանկեր- խառնիչները կարող են խճճվել երկրորդական նստեցման տանկերի հետ և պատրաստվել դրանցից առանձին: Աերոկարգավորիչ տանկերը (աերոարագացուցիչները) կոմպակտ են, թույլ են տալիս առանց հատուկ պոմպակայանների օգտագործել տիղմի խառնուրդի վերաշրջանառությունը, բարելավել նստեցման բաքի թթվածնային ռեժիմը և ավելացնել տիղմի դոզան մինչև 3-5 գ/ լ, համապատասխանաբար բարձրացնելով օքսիդատիվ հզորությունը:

Միջանկյալ տիպի օդափոխման տանկերը միավորում են տեղահանող օդափոխման տանկերի և խառնիչ օդափոխման տանկերի տարրերը: Դրանք ներառում են օդափոխման տանկեր՝ ջրի ցրված մատակարարմամբ և ակտիվ տիղմի կենտրոնացված մատակարարմամբ, ինչպես նաև օդափոխման տանկեր-խառնիչներով կասկադ։ Դրանք պայմաններ են ստեղծում ակտիվացված տիղմի ավելի բարձր միջին կոնցենտրացիայի համար, քան օդափոխման տանկեր-տեղափոխիչներում, և ապահովում են մաքրման ավելի բարձր որակ, քան օդափոխման տանկեր-խառնիչներում: Դրանք իրականացվում են երկու կամ չորս միջանցքային կառույցների տեսքով: Նման օդափոխման տանկերի կառուցման համար կապիտալ ծախսերը կրճատվում են առնվազն 15%-ով` համեմատած վերը նշվածների հետ` պահպանելով մաքրման բարձր որակը:

Օքսիտակները նախատեսված են կեղտաջրերի կենսաքիմիական մաքրման համար, որտեղ օդի փոխարեն օգտագործվում է տեխնիկական թթվածին։ Դրա շնորհիվ պայմաններ են ստեղծվում ակտիվացված տիղմի դոզան ավելացնելու համար (մինչև 6-10 գ/լ), օդափոխության համար էներգիայի սպառումը կրճատվում է, օքսիդատիվ հզորությունը մեծանում է (5-10 անգամ ավելի բարձր, քան օդափոխման տանկերը), և թթվածնի օգտագործման արդյունավետությունը 90-95% է:

Կենսաքիմիական մաքրման տիպիկ սխեմաները, որպես կանոն, ներառում են կեղտաջրերի միջինացման մի շարք կայանքներ, դրանց մեխանիկական մաքրում, փաստացի կենսաբանական մաքրման կայան, ռեակտիվների պատրաստման և չափաբաժնի սարքեր, կեղտաջրերի և տիղմի մաքրման հետմաքրման սարքեր: Սխեմաները կարող են լինել միաստիճան կամ բազմաստիճան: Վերոնշյալ սխեմայի համաձայն, իրականացվում է արդյունաբերական և կենցաղային կեղտաջրերի համատեղ մաքրում: Նման մաքրման դեպքում գործընթացը ընթանում է ավելի կայուն և ամբողջական, քանի որ Կենցաղային կեղտաջրերը պարունակում են սննդանյութեր, ինչպես նաև նոսրացնում են արդյունաբերական կեղտաջրերը: Մեխանիկական մաքրման կայանքներում նախապես մշակված կեղտաջրերը կենսաբանական մաքրման են ուղարկվում ռեգեներատորներով օդափոխման տանկերում: Երկրորդային նստեցման տանկերում թողարկված ակտիվ տիղմը բաժանվում է երկու հոսքի. շրջանառվող տիղմը պոմպակայանի միջոցով մղվում է ռեգեներատոր, այնուհետև օդափոխման բաք, ավելցուկային նստվածքն ուղարկվում է պարզաբանման համար առաջնային նստեցման տանկեր: Մաքրված ջուրը քլորացվում է և ուղարկվում ջրամբար կամ վերադարձվում արտադրության: Առանձնացված տիղմը մշակվում է մարսիչներով և ջրազրկվում տիղմի հուների վրա, մարսողության ընթացքում արձակված գազն այրվում է կաթսայատան մեջ:
4.2. Անաէրոբ մաքրման մեթոդներ.

Անաէրոբ մարսողության գործընթացը կարող է օգտագործվել կեղտաջրերի տիղմը չեզոքացնելու և կենտրոնացված կեղտաջրերի նախնական մաքրման համար: Կախված արտադրանքի վերջնական տեսակից՝ առանձնանում են խմորման հետևյալ տեսակները՝ սպիրտային, պրոպիոնաթթու, կաթնաթթու, մեթան և այլն։ 4).

Մեթանի խմորումն օգտագործվում է կեղտաջրերի մաքրման համար: Այս գործընթացը բարդ է և բաղկացած է բազմաթիվ փուլերից, մեթանի խմորման ժամանակ առանձնանում են երկու փուլ. Խմորման առաջին փուլում (թթվային) օրգանական թթուների առաջացմամբ քայքայվում են բարդ օրգանական նյութերը, ինչպես նաև սպիրտները, ամոնիակը, ացետոնը, H 2 S, CO 2, H 2 և այլն, ինչի արդյունքում. կեղտաջրերը թթվում են մինչև pH = 5-6: Այնուհետև մեթանի բակտերիաների (ալկալային փուլ) ազդեցության տակ թթուները քայքայվում են CH 4 և CO 2 ձևավորմամբ։ Ենթադրվում է, որ փոխակերպման տեմպերը երկու փուլերում էլ նույնն են: Օրգանական միացությունների տարրալուծման աստիճանը միջինում կազմում է 40%։

Մեթանի խմորման պրոցեսներն իրականացվում են մարսիչներում՝ հերմետիկ փակ տանկերով, որոնք հագեցած են մշակված տիղմը ներմուծելու և խմորված տիղմը հեռացնելու սարքերով:

Խմորման գործընթացներն իրականացվում են մեզոֆիլ (30-35 °C) և ջերմաֆիլ (50-55 °C) պայմաններում։ Ջերմոֆիլային պայմաններում օրգանական միացությունների քայքայումը տեղի է ունենում ավելի ինտենսիվ։ Դիզեստորը երկաթբետոնե բաք է՝ կոնաձև հատակով, որը հագեցած է գազը որսալու և հանելու սարքով, ինչպես նաև հագեցած է ջեռուցիչով և խառնիչով։ Օգտագործվում են մինչև 20 մ տրամագծով և մինչև 4000 մ 3 օգտակար ծավալով մարսիչներ։

Կեղտաջրերի խմորման գործընթացն իրականացվում է երկու փուլով. Այս դեպքում երկրորդ մարսողից նստվածքի մի մասը վերադարձվում է առաջինը, որտեղ ապահովված է լավ խառնում։ Խմորման ընթացքում գազեր են արտանետվում CH 4 - 63-65% միջին պարունակությամբ, CO 2 - 32-34%: Գազի կալորիականությունը 23 ՄՋ/կգ է, այն այրվում է գոլորշու կաթսաների վառարաններում։ Ստացված գոլորշին օգտագործվում է մարսիչներում նստվածքները տաքացնելու կամ այլ նպատակներով։

Մատենագիտություն

1. 
   Շրջակա միջավայրի պաշտպանության տեխնոլոգիա /Rodionov A.I., Klushin V.N., Torocheshnikov N.S. Դասագիրք բուհերի համար. - Մ.: Քիմիա, 1989:

1. 
   Կոմարովա Լ.Ֆ., Կորմինա Լ.Ա. Շրջակա միջավայրի պաշտպանության ինժեներական մեթոդներ. Մթնոլորտը և հիդրոսֆերան արդյունաբերական աղտոտումից պաշտպանելու տեխնոլոգիա. Դասագիրք. - Բարնաուլ, 2000 թ.

Այս մեթոդները օգտագործվում են կենցաղային և արդյունաբերական կեղտաջրերը շատ լուծվող օրգանական և որոշ անօրգանական (ջրածնի սուլֆիդ, ամոնիակ, սուլֆիդներ, նիտրիտներ և այլն) նյութերից մաքրելու համար: Մաքրման գործընթացը հիմնված է միկրոօրգանիզմների՝ կյանքի գործընթացում սնուցման համար նշված նյութերն օգտագործելու ունակության վրա. միկրոօրգանիզմների համար օրգանական նյութերը ածխածնի աղբյուր են: Կենսաքիմիական կեղտաջրերի մաքրումը կարող է տեղի ունենալ աերոբիկ (կենսաքիմիական օքսիդացում) և անաէրոբ (կենսաբանական տարրալուծում) պայմաններում:

Անաէրոբ բուժումառաջանում է անաէրոբ միկրոօրգանիզմների ազդեցության տակ, ինչի հետևանքով կեղտաջրերում պարունակվող օրգանական աղտոտիչների քանակը նվազում է դրանց վերածվելու գազերի (մեթան, ածխածնի երկօքսիդ) և լուծված աղերի, ինչպես նաև անաէրոբ բույսերի կենսազանգվածի աճի պատճառով: Տարրալուծումը տեղի է ունենում 2 փուլով. նախ՝ օրգանական նյութերը վերածվում են օրգանական թթուների և սպիրտների (միկրոօրգանիզմների առաջին խումբ), այնուհետև օրգանական թթուները և սպիրտները վերածվում են մեթանի և ածխածնի երկօքսիդի (միկրոօրգանիզմների երկրորդ խումբ)։

Գործընթացն ամբողջությամբ կախված է միկրոօրգանիզմների երկու խմբերի համար բարենպաստ միջավայրի պահպանումից, և փուլերի միջև հավասարակշռությունը պետք է լինի այնպիսին, որ թթուները հեռացվեն նույն արագությամբ, որով նրանք ձևավորվում են: Անաէրոբ մեթոդը հիմնականում օգտագործվում է անաէրոբ մշակման ընթացքում առաջացած ավելցուկային ակտիվացված նստվածքի մարսման համար։

Անաէրոբ պայմաններում մաքրումը տեղի է ունենում ջրում լուծարված թթվածնի առկայության դեպքում, որը ներկայացնում է բնության մեջ տեղի ունեցող ջրամբարների ինքնամաքրման բնական գործընթացի փոփոխություն: Արդյունաբերական կեղտաջրերի բիոմշակման համար ամենատարածված գործընթացներն են ակտիվացված նստվածքի կիրառումը, որն իրականացվում է օդափոխման տանկերում: Ակտիվացված տիղմն առաջանում է նստեցման ընթացքում չպահվող կախովի մասնիկների և դրանց վրա միկրոօրգանիզմներով բազմացող կոլոիդային նյութերի պատճառով։ Ակտիվացված նստվածքը գազավորված հեղուկում զգալիորեն արագացնում է օքսիդացման գործընթացները և պայմաններ է ստեղծում օրգանական նյութերի կլանման գործընթացների համար:

Օրգանական նյութերի ոչնչացումը ածխածնի երկօքսիդին և այլ անվնաս օքսիդացման արտադրանքներին տեղի է ունենում կենսացենոզի պատճառով, այսինքն. տվյալ կառուցվածքում զարգացող բոլոր բակտերիաների և նախակենդանիների միկրոօրգանիզմների համալիր: Կեղտաջրերի օրգանական բաղադրիչների օգտագործումը միկրոօրգանիզմների կողմից տեղի է ունենում 3 փուլով. 1) օրգանական նյութերի և թթվածնի զանգվածային փոխանցում հեղուկից դեպի բջջի մակերես. 2) նյութի և թթվածնի դիֆուզիոն կիսաթափանցիկ բջջային թաղանթով. 3) ցրված արտադրանքի նյութափոխանակությունը, որն ուղեկցվում է կենսազանգվածի ավելացմամբ, էներգիայի, ածխաթթու գազի արտազատմամբ և այլն։

Կենսաբանական կեղտաջրերի մաքրման ինտենսիվությունը և արդյունավետությունը որոշվում է բակտերիաների քայքայման արագությամբ:

Կեղտաջրերի կենսաբանական մաքրումը կարող է իրականացվել բնական կամ արհեստական ​​պայմաններում:

Բնական պայմաններում օգտագործվում են հատուկ պատրաստված հողատարածքներ (ոռոգման և ֆիլտրման դաշտեր) կամ կենսաբանական լճակներ։ Դրանք 0,5¸1 մ խորությամբ հողային ջրամբարներ են, որոնցում տեղի են ունենում նույն պրոցեսները, ինչ ջրամբարի ինքնամաքրման ժամանակ։

Ոռոգման դաշտեր– հատուկ պատրաստված հողատարածքներ, որոնք օգտագործվում են միաժամանակ կեղտաջրերի մաքրման և գյուղատնտեսական նպատակներով, այսինքն. հացահատիկային և սիլոսային մշակաբույսերի, խոտաբույսերի, բանջարեղենի աճեցման, ինչպես նաև թփերի և ծառերի տնկման համար։ Զտման դաշտերը նախատեսված են միայն կեղտաջրերի կենսաբանական մաքրման համար:

Ոռոգման դաշտերը և կենսաբանական լճակները գտնվում են այնպիսի տեղանքում, որն ունի աստիճանաբար թեքություն, որպեսզի ջուրը ձգողականությամբ հոսում է մի տարածքից մյուսը: Աղտոտիչներից մաքրումը տեղի է ունենում հողի միջով ջուրը զտելու գործընթացի միջոցով, որի մեջ պահվում են կասեցված և կոլոիդային մասնիկները, որոնք թաղանթ են կազմում հողի ծակոտիներում: Թթվածնի ներթափանցումը հողի խորը շերտեր դժվար է, ուստի ամենաուժեղ օքսիդացումը տեղի է ունենում հողի վերին շերտերում, այսինքն. մինչև 0,2¸0,4 մ խորության վրա:

Կենսաբանական լճակներ– նախատեսված է կենսաբանական մաքրման և կեղտաջրերի հետմաքրման համար՝ այլ մաքրման օբյեկտների հետ համատեղ: Դրանք պատրաստվում են լճակների կասկադի տեսքով՝ բաղկացած 3-5 աստիճանից։ Կեղտաջրերի մաքրման գործընթացն իրականացվում է հետևյալ սխեմայով. բակտերիաներն օգտագործում են ֆոտոսինթեզի ընթացքում ջրիմուռների կողմից թողարկված թթվածինը, ինչպես նաև օդից թթվածինը` աղտոտող նյութերը օքսիդացնելու համար: Ջրիմուռները սպառում են ածխաթթու գազ, ֆոսֆատներ և ամոնիակ ազոտ, որոնք ազատվում են օրգանական նյութերի կենսաքիմիական տարրալուծման ժամանակ: Հետևաբար, լճակների նորմալ շահագործման համար անհրաժեշտ է պահպանել օպտիմալ pH արժեքները և կեղտաջրերի ջերմաստիճանը: Ջերմաստիճանը պետք է լինի առնվազն 6°C, ուստի ձմռանը լճակները չեն օգտագործվում։

Կան բնական և արհեստական ​​օդափոխությամբ լճակներ։ Բնական մակերեսային օդափոխությամբ լճակների խորությունը չի գերազանցում 1 մ-ը: Լճակները արհեստականորեն օդափոխելիս՝ օգտագործելով մեխանիկական օդափոխիչներ կամ օդ փչել ջրի սյունով, դրանց խորությունը մեծանում է մինչև 3 մ: Արհեստական ​​օդափոխության օգտագործումը արագացնում է ջրի մաքրման գործընթացները: Լճակների թերություններն են ցածր օքսիդացման հզորությունը, շահագործման սեզոնայնությունը և մեծ տարածքների անհրաժեշտությունը:

Արհեստական ​​կենսաբանական բուժման հարմարություններԸստ դրանցում ակտիվ կենսազանգվածի տեղակայման՝ դրանք կարելի է բաժանել 2 խմբի. 2) ակտիվ կենսազանգվածը ամրացվում է ստացիոնար նյութի վրա, և կեղտաջրերը հոսում են դրա շուրջը բարակ թաղանթային շերտով (բիոֆիլտրեր):

Աերո տանկերԴրանք երկաթբետոնե տանկեր են, հատակագծով ուղղանկյուն, բաժանված միջնապատերով առանձին միջանցքների։

Մեխանիկական մաքրման կայանքներից հետո կեղտաջրերը խառնվում են վերադարձի ակտիվացված տիղմի հետ (բիոցենոզ) և հաջորդաբար անցնելով օդափոխման բաքի միջանցքներով, մտնում են երկրորդական նստեցման բաքը: Օդափոխման բաքում մաքրված կեղտաջրերի մնալու ժամանակը, կախված դրա կազմից, տատանվում է 6-ից 12 ժամ: Այս ընթացքում օրգանական աղտոտիչների հիմնական մասը մշակվում է ակտիվացված նստվածքի կենսացենոզով: Կախոցի մեջ ակտիվ տիղմը պահելու համար այն ինտենսիվ խառնել և մշակված խառնուրդը հագեցնել օդի թթվածնով, օդափոխման տանկերում տեղադրվում են տարբեր օդափոխման համակարգեր (սովորաբար մեխանիկական կամ օդաճնշական): Օդափոխման բաքերից մաքրված կեղտաջրերի և ակտիվ տիղմի խառնուրդը մտնում է երկրորդական նստեցման բաք, որտեղից մինչև հատակ նստած ակտիվացված տիղմը հատուկ սարքերի (տիղմի պոմպեր) միջոցով թափվում է պոմպակայանի ջրամբար, և մաքրվում է: կեղտաջրերը մատակարարվում են կա՛մ հետագա մաքրման համար, կա՛մ ախտահանվում են: Կենսաբանական օքսիդացման գործընթացում ավելանում է ակտիվացված տիղմի կենսազանգվածը։ Նրա կյանքի համար օպտիմալ պայմաններ ստեղծելու համար ավելցուկային նստվածքը հեռացվում է համակարգից և ուղարկվում տիղմի մաքրման կայանքներ, իսկ հիմնական մասը վերադարձի տիղմի տեսքով վերադարձվում է օդափոխման բաք:

Մաքրման օբյեկտների համալիրները, որոնք ներառում են օդափոխման տանկեր, ունեն օրական մի քանի տասնյակից մինչև 2¸3 միլիոն մ3 կեղտաջրերի հզորություն:

Օդի փոխարեն կեղտաջրերի օդաճնշական օդափոխության համար կարող է մատակարարվել մաքուր թթվածին: Այս գործընթացի համար օգտագործվում են օքսիտանկեր, որոնք դիզայնով որոշ չափով տարբերվում են օդափոխման տանկերից։ Օքսիտենկների օքսիդատիվ հզորությունը 3 անգամ ավելի է։

Կենսաֆիլտրերլայն կիրառություն գտնելով կենցաղային և արդյունաբերական կեղտաջրերի օրական սպառմամբ մինչև օրական 20-30 հազար մ 3: Կենսաֆիլտրերի ամենակարեւոր բաղադրիչը բեռնման նյութն է: Կախված բեռնման նյութի տեսակից՝ դրանք բաժանվում են 2 կատեգորիայի՝ ծավալային և հարթ բեռնվածությամբ։ Բիոֆիլտրերը կլոր և ուղղանկյուն տանկեր են, որոնք լցված են բեռնման նյութով: Խիճից, ընդլայնված կավից, 15¸80 մմ ֆրակցիոն չափով խարամից բաղկացած ծավալային նյութը, ֆրակցիաները տեսակավորելուց հետո, լցվում է 2¸4 մ բարձրությամբ շերտով: Հարթ նյութը պատրաստվում է կոշտ (օղակ, խողովակային տարրեր) տեսքով. պատրաստված է պլաստմասսայից, կերամիկայից, մետաղից) և փափուկ (փաթաթված գործվածքից) բլոկներից, որոնք տեղադրվում են բիոֆիլտրի մարմնի մեջ 8 մ հաստությամբ շերտով։

Բեռնման նյութի մակերևույթից վեր մատակարարվող կեղտաջրերը հավասարաչափ բաշխվում են դրա միջով, մինչդեռ նյութի մակերևույթի վրա ձևավորվում է կենսաբանական թաղանթ (բիոցենոզ), որը նման է օդափոխման տանկերի ակտիվացված տիղմին: Բեռնման նյութը հենվում է վանդակավոր հատակով, որի անցքերի միջով մաքրված կեղտաջրերը մտնում են բիոֆիլտրի ամուր հատակը և բիոֆիլտրից թափվում են երկրորդական նստեցման բաք՝ օգտագործելով սկուտեղներ:

Կենսաֆիլտրերը ծավալային բեռնվածությամբ արդյունավետ են ամբողջական կենսաբանական բուժման համար։ Հարթ բեռնվածությամբ բիոֆիլտրերը կարող են օգտագործվել նաև ամբողջական կենսաբանական մաքրման համար, սակայն ավելի նպատակահարմար է դրանք օգտագործել որպես երկփուլ կենսաբանական մաքրման առաջին փուլ, երբ առկա են բարձր խտացված արդյունաբերական կեղտաջրերի արտանետումներ կամ երբ վերակառուցվում են մաքրման համալիրները:

Կենսաբանական մաքրման կայանները շահագործելիս անհրաժեշտ է պահպանել դրանց շահագործման տեխնոլոգիական կանոնակարգերը, խուսափել ծանրաբեռնվածությունից և հատկապես թունավոր բաղադրիչների համազարկերից, քանի որ նման խախտումները կարող են վնասակար ազդեցություն ունենալ օրգանիզմների կյանքի վրա: Ուստի կենսաբանական մաքրման ուղարկվող կեղտաջրերում նավթի և նավթամթերքի պարունակությունը պետք է լինի ոչ ավելի, քան 25 մգ/լ, մակերեսային ակտիվ նյութերը՝ 50 մգ/լ-ից ոչ ավելի, լուծված աղերը՝ 10 գ/լ-ից ոչ ավելի:

Կենսաբանական մաքրումը չի ապահովում կեղտաջրերի բոլոր պաթոգեն բակտերիաների ամբողջական ոչնչացումը: Ուստի դրանից հետո ջուրը ախտահանվում է հեղուկ քլորով կամ սպիտակեցմամբ, օզոնացմամբ, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթմամբ, էլեկտրոլիզով կամ ուլտրաձայնով։

Մաքրված կեղտաջրերի ախտահանումն իրականացվում է դրանում պարունակվող պաթոգեն բակտերիաների, վիրուսների և միկրոօրգանիզմների ոչնչացման նպատակով. ախտահանման ազդեցությունը պետք է լինի գրեթե 100%: Հետևաբար, ամբողջական մաքրումից հետո կեղտաջրերի մեջ ներմուծվում են քլորի միացություններ կամ այլ ուժեղ օքսիդացնող նյութեր (օզոն), որոնք պաշտպանում են ջրային մարմինները դրանց մեջ պաթոգենների մուտքից:

Բնական ջրերի, մարդկանց առողջության, կենդանիների և ձկների համար ամենավտանգավորը տարբեր ռադիոակտիվ թափոններն են, որոնք առաջանում են ատոմակայաններում միջուկային վառելիքի վերամշակման ժամանակ։ Ռադիոակտիվ աղտոտվածություն պարունակող կեղտաջրերի մաքրումը կախված է ակտիվության մակարդակից և աղիությունից: Աղի ցածր պարունակությամբ ջրերը մշակվում են իոնափոխանակման և ալյուվիալ զտիչներով: Աղի բարձր պարունակության դեպքում օգտագործվում են էլեկտրոդիալիզի և գոլորշիացման մեթոդներ, իսկ մնացորդային աղտոտիչները հեռացվում են իոնափոխանակման միավորների միջոցով: Թույլատրելի մակարդակից բարձր ռադիոակտիվությամբ բոլոր կեղտաջրերը արտահոսում են հատուկ ստորգետնյա ջրամբարներ կամ մղվում խորը ստորգետնյա դրենաժային ջրավազաններ:

Կեղտաջրերը պարունակում են օրգանական և անօրգանական ծագման նյութեր, ընդ որում՝ շատ ավելի օրգանական: Իսկ եթե անօրգանական ներդիրներից ազատվելու ամենահեշտ միջոցը մեխանիկական եղանակն է, ապա օրգանական կեղտերը հեռացնելու համար անհրաժեշտ են այլ մեթոդներ։ Հիմնականներից մեկը կեղտաջրերի կենսաբանական մաքրումն է։ Դրա առանձնահատկությունների, սորտերի և տեխնոլոգիաների մասին կիմանաք այս հոդվածում:

Ջուրը կյանք է, բայց մենք այն սպառում ենք մաքուր և վերադարձնում կեղտոտ: Եթե ​​ջրահեռացումները չմաքրվեն, ապա շատ շուտով կգա գիտաֆանտաստիկ գրողների նկարագրած «թանկարժեք խոնավության» ժամանակը։ Բնությունը կարող է ինքնուրույն մաքրել ջուրը, բայց այդ գործընթացները շատ դանդաղ են ընթանում: Մարդկանց թիվն ավելանում է, ավելանում է նաև ջրի սպառման ծավալը, ուստի հատկապես սուր է կեղտաջրերի կազմակերպված և մանրակրկիտ մաքրման խնդիրը։ Ջրի մաքրման ամենաարդյունավետ տեխնոլոգիան կենսաբանական է: Բայց, նախքան դրա գործունեության հիմնական սկզբունքները դիտարկելը, դուք պետք է հասկանաք ջրի բաղադրությունը:

Կենցաղային կեղտաջրերի կազմը

Հոսող ջուր ունեցող ցանկացած տուն ունի նաև կոյուղի։ Այն ապահովում է բնականոն գործընթացներ կեղտաջրերը բնակարաններից և տներից մաքրման կայաններ տեղափոխելու համար: Կոյուղու խողովակները սովորական ջուր են պարունակում, բայց այն աղտոտված է։ Դրա մեջ կա ընդամենը 1% կեղտ, բայց դա է, որ կեղտաջրերը դարձնում է ոչ պիտանի հետագա օգտագործման համար։ Միայն մաքրումից հետո ջուրը կարող է կրկին օգտագործվել խմելու և ամենօրյա օգտագործման համար:

Կեղտաջրերի ճշգրիտ բաղադրությունը չի կարելի անվանել, քանի որ դա կախված է այն վայրից, որտեղ հատուկ նմուշ է վերցվում, բայց նույնիսկ նույն վայրում կեղտաջրերի քանակն ու հավաքածուն կարող է տարբեր լինել: Ամենից հաճախ ջուրը պարունակում է պինդ մասնիկներ, կենսաբանական կեղտեր և անօրգանական ներդիրներ։ Անօրգանական նյութերի հետ ամեն ինչ պարզ է, նույնիսկ ամենապարզ ֆիլտրը հեռացնում է այն, բայց օրգանական նյութերի հետ դուք ստիպված կլինեք պայքարել: Եթե ​​ոչինչ չի արվում, այդ նյութերը սկսում են քայքայվել և ձևավորել փտող նստվածք (այստեղից էլ տհաճ բնորոշ «կեղտաջրերի հոտը»): Ավելին, ոչ միայն քայքայված օրգանական նյութերը սկսում են փտել, այլեւ ջուրը։

Մի խոսքով, կեղտաջրերը պարունակում են ճարպեր, մակերեսային ակտիվ նյութեր, ֆոսֆատներ, քլորիդ և ազոտային միացություններ, նավթամթերք և սուլֆատներ: Նրանք չեն կարող ինքնուրույն անհետանալ ջրից, նրանց անհրաժեշտ է համալիր մաքրում: Խնդիրը հատկապես սուր է այն տներում, որոնք ունեն ինքնավար ջրահեռացման և ջրամատակարարման համակարգ, քանի որ յուրաքանչյուր տեղամաս ունի և՛ ջրհոր, և՛ ջրհոր: Եթե ​​արտահոսքերը չմաքրվեն, դրանք կարող են հայտնվել ծորակում, և իրավիճակը կարող է դառնալ կյանքին վտանգ:

Կենցաղային և արդյունաբերական կեղտաջրերի մաքրման մեթոդներ

Կեղտաջրերը կարող են ինքնամաքրվել բնական պայմաններում, բայց միայն այն դեպքում, եթե դրա ծավալը փոքր է: Քանի որ արդյունաբերական ոլորտն այսօր շատ զարգացած է, ելքի վրա զգալի ծավալներով կեղտաջրեր են գոյանում: Իսկ մաքուր ջուր ստանալու համար մարդը պետք է լուծի կոյուղու հարցը, այսինքն՝ մաքրի այն։ Կեղտաջրերի մաքրման մի քանի եղանակ կա՝ մեխանիկական, քիմիական, ֆիզիկաքիմիական և կենսաբանական: Եկեք մանրամասն քննարկենք դրանցից յուրաքանչյուրի առանձնահատկությունները:

Մեխանիկական մաքրումը ներառում է այնպիսի մեթոդների օգտագործում, ինչպիսիք են զտումը և նստվածքը: Հիմնական գործիքներն են ցանցերը, մաղերը, զտիչները, թակարդները և թակարդները: Երբ ջուրը ենթարկվում է առաջնային մաքրման, այն մտնում է նստվածքային բաք՝ կոնտեյներ, որը նախատեսված է նստվածքի ձևավորմամբ կեղտաջրերը նստեցնելու համար: Մեխանիկական մաքրումը օգտագործվում է ժամանակակից համակարգերի մեծ մասում, բայց հազվադեպ՝ որպես անկախ մեթոդ: Բանն այն է, որ այն հարմար չէ քիմիական բաղադրիչներն ու օրգանական կեղտերը հեռացնելու համար։

Քիմիական մաքրումն իրականացվում է ռեակտիվների միջոցով՝ հատուկ քիմիական նյութեր, որոնք արձագանքում են ջրի մեջ պարունակվող կեղտերի հետ և ձևավորում անլուծելի նստվածք: Արդյունքում լուծվող կասեցված նյութերի պարունակությունը կրճատվում է 25%-ով, իսկ չլուծվող՝ 95%-ով։

Ֆիզիկական-քիմիական մաքրումը ներառում է այնպիսի մեթոդների կիրառում, ինչպիսիք են օքսիդացումը, կոագուլյացիան, արդյունահանումը և այլն: Այս գործընթացները հնարավորություն են տալիս ջրից հեռացնել անօրգանական ներդիրները և ոչնչացնել վատ օքսիդացված օրգանական կեղտերը: Ֆիզիկական և քիմիական մաքրման ամենատարածված մեթոդը էլեկտրոլիզն է:

Կենսաբանական բուժումը գործընթաց է, որը հիմնված է կոնկրետ միկրոօրգանիզմների օգտագործման և նրանց կյանքի սկզբունքների վրա: Բակտերիաները հատուկ գործում են հատուկ օրգանական աղտոտիչների վրա, և տեղի է ունենում ջրի մաքրում:

Կեղտաջրերի կենսաբանական մաքրման մեթոդները և դրանց առավելությունները. Կենսաբանական կեղտաջրերի մաքրման կայաններ և կառույցներ

Կենսաբանական կեղտաջրերի մաքրման մեթոդները ներառում են օդափոխման տանկերը, կենսաբանական ֆիլտրերը և այսպես կոչված բիոպոնդները: Յուրաքանչյուր մեթոդ ունի իր առանձնահատկությունները, որոնց մասին մենք ձեզ կպատմենք ստորև:

Աերո տանկեր

Կենսաբանական մաքրման այս մեթոդը ներառում է նախկինում մեխանիկականորեն մաքրված կեղտաջրերի և ակտիվացված տիղմի փոխազդեցությունը: Փոխազդեցությունը տեղի է ունենում հատուկ բեռնարկղերում. դրանք բաղկացած են առնվազն երկու հատվածից և հագեցած են օդափոխման համակարգերով: Ակտիվացված նստվածքը պարունակում է մեծ քանակությամբ աերոբ միկրոօրգանիզմներ, որոնք համապատասխան պայմաններում հեռացնում են կեղտաջրերից տարբեր աղտոտիչներ։ Տիղմը բիոցենոզի բարդ համակարգ է, որտեղ բակտերիաները, որոնք ենթարկվում են թթվածնի կանոնավոր մատակարարմանը, սկսում են կլանել օրգանական կեղտերը: Կենսաբանական մաքրումը տեղի է ունենում անընդհատ մեկ հիմնական պայմանով` օդը պետք է մտնի ջուր: Երբ օրգանական մշակումն ավարտվում է, թթվածնի սպառման (BOD) մակարդակը նվազում է, և ջուրը մատակարարվում է հաջորդ բաժիններին:

Մյուս բաժիններում աշխատանքում ներառված են նիտրացնող բակտերիաներ, որոնք մշակում են այնպիսի տարր, ինչպիսին ազոտն է ամոնիումի աղերից՝ ձևավորելով նիտրիտներ։ Այս պրոցեսներն իրականացվում են միկրոօրգանիզմների մի մասի կողմից, մինչդեռ մյուս մասն ուտում է նիտրիտներ՝ առաջացնելով նիտրատներ։ Այս գործընթացի ավարտից հետո մաքրված կեղտաջրերը սնվում են երկրորդական նստեցման տանկի մեջ: Այստեղ ակտիվացված տիղմը նստում է, իսկ մաքրված ջուրն ուղարկվում է ջրամբարներ։

Biofilter-ը կենսաբանական մաքրման կայան է, որը հայտնի է երկրի տների սեփականատերերի շրջանում: Այն կոմպակտ սարք է, որը ներառում է բեռնման նյութով ջրամբար։ Ակտիվ թաղանթի տեսքով բիոֆիլտրում կան միկրոօրգանիզմներ, որոնք իրականացնում են նույն գործընթացները, ինչ առաջին դեպքում։

Տեղադրումների տեսակները.

• երկաստիճան;
• կաթիլային ֆիլտրում.

Կաթիլային ֆիլտրում ունեցող սարքերի արդյունավետությունը ցածր է, սակայն դրանք երաշխավորում են կեղտաջրերի մաքրման առավելագույն աստիճանը: Երկրորդ տեսակն ավելի արդյունավետ է, բայց մաքրման որակը մոտավորապես նույնն է լինելու, ինչ առաջին դեպքում։ Երկու զտիչներն էլ բաղկացած են այսպես կոչված «մարմինից», դիստրիբյուտորից, ջրահեռացման և օդի բաշխման համակարգերից: Կենսաֆիլտրերի շահագործման սկզբունքը նման է օդափոխման տանկերի շահագործման սկզբունքին:

Կենսաբանական լճակներ

Այս մեթոդով կեղտաջրերի մաքրում իրականացնելու համար պետք է լինի բաց արհեստական ​​ջրամբար, որտեղ տեղի կունենան ինքնամաքրման գործընթացներ։ Այս մեթոդը ամենաարդյունավետն է, հարմար են նույնիսկ մինչև մեկ մետր խորությամբ ծանծաղ լճակները: Զգալի մակերեսը թույլ է տալիս ջուրը լավ տաքանալ, ինչը նույնպես անհրաժեշտ ազդեցություն է ունենում մաքրման մեջ ներգրավված միկրոօրգանիզմների կենսական գործընթացների վրա: Այս մեթոդը ամենաարդյունավետն է տաք սեզոնում. մոտ 6 աստիճան և ցածր ջերմաստիճանի դեպքում օքսիդացման գործընթացները կասեցվում են: Ձմռանը մաքրում ընդհանրապես չի լինում։

Լճակների տեսակները.

• ձկնաբուծություն (նոսրացումով);
• բազմաստիճան (առանց նոսրացման);
• երրորդական բուժման լճակներ.

Առաջին դեպքում կեղտաջրերը խառնվում են գետի ջրի հետ, այնուհետև ուղարկվում են լճակներ: Երկրորդում ջուրն առանց նոսրացման ուղարկվում է ջրամբար՝ նստելուց անմիջապես հետո։ Առաջին մեթոդը պահանջում է մոտ երկու շաբաթ ժամանակ, իսկ երկրորդը մեկ ամիս: Բազմաստիճան համակարգերի առավելությունը նրանց համեմատաբար ցածր գինն է:

Որո՞նք են կեղտաջրերի կենսաբանական մաքրման առավելությունները:

Կեղտաջրերի կենսաբանական մաքրումը երաշխավորում է գրեթե 100% մաքուր ջրի արտադրությունը: Այնուամենայնիվ, խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ բիոստացիան չի օգտագործվում որպես անկախ մեթոդ: Դուք կարող եք բյուրեղյա մաքուր ջուր ստանալ միայն այն դեպքում, եթե սկզբում հեռացնեք անօրգանական կեղտերը այլ միջոցներով, իսկ հետո օրգանական նյութերը հեռացնեք կենսաբանական մեթոդով:

Աերոբ և անաէրոբ բակտերիաներ - ինչ են դրանք:

Կեղտաջրերի մաքրման գործընթացում օգտագործվող միկրոօրգանիզմները բաժանվում են աերոբ և անաէրոբ: Աերոբները գոյություն ունեն միայն թթվածին պարունակող միջավայրում և ամբողջությամբ տրոհում են օրգանական նյութերը CO2-ի և H2O-ի՝ միաժամանակ սինթեզելով սեփական կենսազանգվածը: Այս գործընթացի բանաձևը հետևյալն է.

CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + բակտերիալ կենսազանգված,

որտեղ CxHyOz-ը օրգանական նյութ է:

Անաէրոբ միկրոօրգանիզմները սովորաբար դիմանում են առանց թթվածնի, սակայն նրանց կենսազանգվածի աճը փոքր է: Այս տեսակի բակտերիաները անհրաժեշտ են օրգանական միացությունների թթվածնազուրկ խմորման համար՝ մեթանի առաջացմամբ։ Բանաձև:

CxHyOz -> CH4 + CO2 + բակտերիալ կենսազանգված

Անաէրոբ տեխնիկան անփոխարինելի է օրգանական նյութերի բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում, որոնք գերազանցում են աերոբ միկրոօրգանիզմների համար թույլատրելի առավելագույնը: Ցածր օրգանական պարունակությամբ անաէրոբ միկրոօրգանիզմները, ընդհակառակը, անարդյունավետ են:

Ջրի մաքրման կենսաբանական մեթոդների նպատակը

Թափոնների աղտոտիչների մեծ մասը օրգանական ծագման նյութեր են: Այս աղտոտիչների հիմնական աղբյուրները և մաքրված կեղտաջրերի սպառողները.

• Բնակարանային և կոմունալ ծառայություններ, սննդի արդյունաբերության ձեռնարկություններ և անասնաբուծական համալիրներ.
• Քիմիական, նավթավերամշակման, ցելյուլոզայի և թղթի, կաշվի արդյունաբերության ձեռնարկություններ։

Այս դեպքերում կեղտաջրերի բաղադրությունը տարբեր կլինի: Մի բան հաստատ է՝ միայն կենսաբանական մեթոդների պարտադիր կիրառմամբ համալիր մաքրման դեպքում կարելի է հասնել իդեալական արդյունքների։

Կենսաբանական մաքրման սկզբունքները և անհրաժեշտ սարքավորումների ցանկը

Հաշվի առնելով կենսաբանական մաքրման ներկայիս սկզբունքները՝ ընտրվում է սարքավորումներ կենսաբանական մաքրման կայան կազմակերպելու համար։ Հիմնական տարբերակները.

• կենսաբանական լճակներ;
• ֆիլտրի դաշտեր;
• բիոֆիլտրեր;
• օդափոխման տանկեր;
• metatenks;
• ֆիլտրի հորեր;
• ավազի և մանրախիճի զտիչներ;
• շրջանառության օքսիդացման ալիքներ;
• կենսառեակտորներ.

Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ տարբեր մեթոդներ կարող են օգտագործվել արհեստական ​​և բնական կեղտաջրերի մաքրման համար:

Կեղտաջրերի մաքրում կենսաբանական մեթոդներով. առավելություններն ու թերությունները

Կենսաբանական մեթոդներն արդյունավետ են կեղտաջրերը օրգանական նյութերից մաքրելու համար, սակայն իսկապես բարձր արդյունքների կարելի է հասնել միայն տարբեր մեթոդների ինտեգրված օգտագործման միջոցով: Բացի այդ, բակտերիաների հնարավորություններն անսահման չեն. միկրոօրգանիզմները հեռացնում են մանր օրգանական կեղտերը: Կենսաբանական մաքրման կայանների արժեքը համեմատաբար ցածր է:

Կեղտաջրերի մաքրման բոլոր մեթոդները

Կենսաբանական մաքրման համակարգ մտնելուց առաջ կեղտաջրերը պետք է անցնեն մեխանիկական մաքրում, իսկ դրանից հետո՝ ախտահանում (քլորացում, ուլտրաձայնային, էլեկտրոլիզ, օզոնացում և այլն) և ախտահանում։ Հետևաբար, որպես կեղտաջրերի համապարփակ մաքրման մաս, օգտագործվում են նաև քիմիական, մեխանիկական, թաղանթային և ռեակտիվ մեթոդներ:

Ցանկացած կեղտաջրեր պարունակում են օրգանական և անօրգանական ծագման բաղադրիչներ: Եթե ​​հեշտ է ազատվել անօրգանական խոշոր և խիտ ներդիրներից՝ օգտագործելով մեխանիկական ֆիլտրման մեթոդները, ապա հնարավոր չի լինի ազատվել ջրի մեջ առկա բարդ օրգանական բաղադրիչներից՝ կասեցման տեսքով: Սա կպահանջի կեղտաջրերի կենսաքիմիական մաքրում: Այս տեխնիկան ոչ պակաս արդյունավետ է և ոչ այնքան թանկ, որքան արհեստական ​​մաքրման մեթոդները։ Բացի այդ, մաքրման այս մեթոդը չի պահանջում օգտագործվող ռեակտիվների վերամշակման բարդ գործընթաց:

Կենսաքիմիական մաքրման մեթոդը հիմնված է հատուկ բակտերիաների օգտագործման վրա, որոնք իրենց կենսագործունեության ընթացքում տրոհում են բարդ օրգանական միացությունները ավելի պարզ տարրերի` ջուր, ածխաթթու գազ և հանքային նստվածք:

Այս բակտերիաները մշտապես առկա են հողի և ջրի մեջ, որտեղ նրանք նպաստում են հողի և ջրի բնական մաքրմանը: Բայց քանի որ դրանց կոնցենտրացիան ցածր է, բնական մաքրման գործընթացները բավականին դանդաղ են ընթանում:

Կեղտաջրերի մաքրման կայաններում, որտեղ օգտագործվում է կենսաքիմիական մաքրում, կան բակտերիաների հսկայական գաղութներ, որոնք ներգրավված են կեղտաջրերի վերամշակման մեջ: Միևնույն ժամանակ, այդ կառույցներում բարենպաստ պայմաններ են ստեղծվում միկրոօրգանիզմների կյանքի համար, ինչը հնարավորություն է տալիս զգալիորեն արագացնել կառույցում ջրի մաքրման գործընթացները՝ համեմատած բնության մեջ բնական մաքրման հետ:

Որպես կանոն, կենսաքիմիական մաքրումը օգտագործում է երկու տեսակի բակտերիաներից մեկը կամ դրանց համակցությունը.

• Աերոբ միկրոօրգանիզմները մշակում են բարդ օրգանական միացություններ: Օքսիդացման արդյունքում դրանք քայքայվում են ջրի, հանքային նստվածքի և ածխաթթու գազի։ Այս բակտերիաների հիմնական առանձնահատկությունն այն է, որ նրանք թթվածնի կարիք ունեն, ուստի դրանք օգտագործող կառույցները հագեցած են օդափոխիչներով և կոմպրեսորներով:
• Անաէրոբ միկրոօրգանիզմները միշտ առկա են կեղտաջրերում փոքր քանակությամբ: Այս բակտերիաները թթվածին չեն պահանջում: Այնուամենայնիվ, նրանց կյանքի գործունեությունը իրականացնելու համար անհրաժեշտ է ածխաթթու գազ և նիտրատներ: Այս օրգանիզմներն իրենց կյանքի ընթացքում մեթան են արտանետում, ուստի անհրաժեշտ է շենքում օդափոխության համակարգ օգտագործել։

Կենսաքիմիական մաքրման մեթոդներ

Այսօր օգտագործվում են կեղտաջրերի մաքրման հետևյալ կենսաքիմիական մեթոդները.

1. Կենսաբանական լճակներ.
2. Նախագծումներ՝ օգտագործելով աերոբ մաքրման մեթոդներ՝ օդափոխման տանկեր և բիոֆիլտրեր:
3. Բուժման սարքեր՝ անաէրոբ տարրալուծմամբ (սեպտիկ տանկեր, նստեցման բաքեր և մարսիչներ):

Բիոպոնդներ

Սրանք փոքր խորության արհեստական ​​ջրամբարներ են (0,5-1 մ), որոնցում կեղտաջրերը ենթարկվում են գործընթացների, որոնք շատ են հիշեցնում բնական ինքնամաքրում։ Այս լճակները լավ տաքանում են արևի կողմից, ուստի բարենպաստ պայմաններ են ստեղծում բակտերիաների կյանքի համար։

Լճակների ամենաբարձր սանիտարական ազդեցությունը ձեռք է բերվում տաք սեզոնում: Այսպիսով, E. coli-ի գաղութները ոչնչացվում են 99%-ով, աղիքային խմբի վնասակար միկրոօրգանիզմները՝ ամբողջությամբ, շրջակա միջավայրի օքսիդացումը կրճատվում է 90%-ով, իսկ ամոնիումի և օրգանական ազոտի կոնցենտրացիան՝ 97%-ով:

Կարևոր է. մաքրման այս մեթոդը կարող է օգտագործվել նաև ձմռանը: Լճակները կարող են գործել սառույցի շերտի տակ: Միայն անհրաժեշտ է մաքրել ձյունը դրանից, որպեսզի արևի լույսը հասնի բակտերիաներին։

Կենսաբանական լճակները լինում են մի քանի տեսակի.

• Հոսող ջրամբարներ, որում կեղտաջրերը նոսրացվում են գետի ջրով։ Նստեցման բաքից հետո կեղտաջրերը խառնվում են ջրի հետ՝ 1-ից 3-5 հարաբերակցությամբ։ Այստեղ հեղուկը զտվում է 14-21 օր։ Լճակը հարմար է ձկնաբուծության և բադերի բուծման համար։ Թերությունը նստեցման բաքի կառուցման անհրաժեշտությունն է և գետի ջրի անհրաժեշտությունը:
• Հոսող լճակներ, որոնցում կեղտաջրերը չեն նոսրացվում գետի ջրով: Մաքրման այս մեթոդը ենթադրում է կեղտաջրերի անցում 4-5 ջրամբարներից բաղկացած կասկադով: Առաջին ավազանը պետք է պատնեշ ունենա պինդ նստվածք պարունակելու համար, մինչդեռ վերջին լճակը հարմար է ձկնաբուծության համար:
• Կեղտաջրերի մաքրման ջրամբարներօգտագործվում է կենսաբանական մաքրման կայաններում, որտեղ հնարավոր չէ վերամշակել մեծ քանակությամբ կեղտաջրեր կամ որտեղ անհրաժեշտ է մաքրման բարձր աստիճան: Սովորաբար ամբողջ համակարգը բաղկացած է 2-3 լճակներից, որոնցում կարելի է նաև ձուկ աճեցնել։
• Անաէրոբ լճակներհասնել մի քանի մետր խորության: Այստեղ օգտագործվում են անաէրոբ մաքրման մեթոդներ։ Նման լճակների հիմնական թերություններն այն է, որ մեթանը անընդհատ արտանետվում է շրջակա միջավայր, և ախտածին բակտերիաները կարող են ներթափանցել ստորերկրյա ջրեր:
• Կապի ջրամբարներ. Այստեղ մաքրման սկզբունքը հիմնված է այն փաստի վրա, որ լճացած ջրում կենսաքիմիական օքսիդացման գործընթացները շատ ավելի արագ են ընթանում։ Համակարգը բաղկացած է մի շարք զուգահեռ քարտերից: Ջուրն ամեն օր մի ջրից մյուսն է տեղափոխվում: Ամբողջական մաքրման գործընթացը ավարտվում է 5-10 օրում։

Աերոբիկ տարրալուծման բուժման կայաններ

Նման կառույցները ներառում են բիոֆիլտրեր և օդափոխման տանկեր: Կենսաֆիլտրի շահագործման սկզբունքը հիմնված է այն փաստի վրա, որ աղտոտված ջուրը նախ անցնում է մեխանիկական մաքրման փուլ: Որոշ ժամանակ անց բեռնումը (բիոֆիլտրի մի մասը) սկսում է աղտոտվել կենսաբանական թաղանթով: Այս գործընթացը տեղի է ունենում կեղտաջրերից միկրոօրգանիզմների կլանման պատճառով: Միայն դրանից հետո սկսվում են օրգանական նյութերի կենսաքիմիական օքսիդացման գործընթացները։

Կարևոր է. արդյունավետ մաքրման հիմնական պայմանը լավ օդափոխության առկայությունն է:

Կենսաֆիլտրը կոպիտ հատիկավոր նյութով լցված կառույց է, որը չի կարող փքվել (խարամ, խճաքար, մանրացված քար): Այս նյութի մակերեսը 10-15 րոպեն մեկ ոռոգվում է թափոններով։ Ֆիլտրով անցած հեղուկը անցնում է դրենաժային անցքերով և հոսում սկուտեղների մեջ։ Կենսաբանական ֆիլտրի օդափոխումը կարող է լինել արհեստական ​​կամ բնական: Արհեստական ​​օդափոխության մեթոդները կարող են զգալիորեն արագացնել կենսաբանական օքսիդացման գործընթացները:

Օդափոխման բաքը մաքրման կայան է, որն օգտագործում է բնական կենսաբանական կեղտաջրերի մաքրման սկզբունքները: Սակայն այդ գործընթացների ինտենսիվությունը շատ ավելի մեծ է։ Կեղտաջրերի օդափոխումն այստեղ իրականացվում է օդափոխիչի և կոմպրեսորների միջոցով օդ մղելու միջոցով: Այստեղ կենսաբանական թաղանթի գործառույթները կատարվում են ակտիվացված տիղմով. դրանք հատուկ փաթիլներ են, որոնք բաղկացած են միկրոօրգանիզմների կասեցումից:

Նման հաստատությունում մաքրման սկզբունքները հետևյալն են.

1. Կեղտաջրերը, խառնված ակտիվ տիղմի հետ, մտնում են երկար տանկ և շարժվում դրա միջով:
2. Կախոցի մեջ տիղմը պահպանելու և օքսիդատիվ գործընթացներն արագացնելու համար օդը անընդհատ ճնշման տակ մղվում է համակարգ:
3. Օքսիդացման գործընթացի ավարտից հետո տիղմի և կեղտաջրերի խառնուրդը մտնում է երկրորդական նստեցման բաք, որտեղ ակտիվացված տիղմն անջատվում է մաքրված ջրից: Ակտիվացված տիղմը հետ է մղվում օդափոխման տանկի մեջ՝ օգտագործելով օդափոխիչ:
4. Ախտահանումից հետո ջուրը կարող է լցվել ջրային մարմիններ:

Կարևոր է. մաքրման այս մեթոդը հանգեցնում է մեծ քանակությամբ ակտիվացված տիղմի ձևավորմանը, ուստի այն պետք է պարբերաբար հեռացվի: Ստացված ակտիվ տիղմը կարող է օգտագործվել դաշտերը պարարտացնելու համար:

Ակտիվացված տիղմը կենսազանգված է, որը բաղկացած է բակտերիաներից, նախակենդանիներից, նիտրացնող և ապանիտրացնող միկրոօրգանիզմներից, ինչպես նաև սնկերից: Կազմում ջրիմուռների խմբի ներկայացուցիչներ չկան։ Ակտիվացված նստվածքը հիանալի կերպով կլանում է կոլիֆորմ բակտերիաները:

Անաէրոբ մարսողության բուժման կայաններ

Կեղտաջրերի տիղմը բաղկացած է 95 տոկոս ջրից, 5 տոկոս ածխաջրերից, ճարպերից և սպիտակուցներից: Կենսաքիմիական մեթոդները կիրառվում են նաև կեղտաջրերի մաքրման կայաններում տիղմը ախտահանելու համար: Դրանք թույլ են տալիս փոխել տիղմի կառուցվածքը, ինչի արդյունքում այն ​​դառնում է արագ չորացող, հեշտությամբ վերամշակվող նյութ։

Բնական պայմաններում անաէրոբ խմորման պրոցեսները տեղի են ունենում մեթանի, ջրի և ածխաթթու գազի արտազատմամբ։ Գոյություն ունեն անաէրոբ տարրալուծման պրոցեսներ օգտագործող մաքրման միջոցների հետևյալ տեսակները.

• Սեպտիկ տանկերը կառուցվածքներ են, որոնք համատեղում են խմորման և նստվածքի ձևավորման գործընթացները: Այս նմուշները հարմար են փոքր օբյեկտների սպասարկման համար՝ գյուղական տներ և ամառանոցներ: Սեպտիկ բաքի մաքրումը կարող է իրականացվել ձեռքով, քանի որ կառուցվածքի չափերը փոքր են: Սովորաբար այս ընթացակարգը կատարվում է տարեկան 1-2 անգամ: Մարսված սեպտիկ տանկի տիղմը չի կարող օգտագործվել որպես պարարտանյութ, քանի որ այն վտանգ է ներկայացնում շրջակա միջավայրի համար: Նախքան տիղմը հեռացնելը, այն պետք է ախտահանվի 60 աստիճան տաքացնելով։ Սեպտիկ տանկերը կարող են բաղկացած լինել 1, 2 կամ 3 խցիկներից: Այս նմուշները հարմար են կեղտաջրերի նախնական մաքրման համար, որից հետո այն պահանջում է լրացուցիչ մաքրում ֆիլտրման դաշտերում, ֆիլտրման հորերում կամ խրամատներում:
• մարսողներ. Այստեղ տիղմը խմորվում է արհեստական ​​տաքացման միջոցով։ Կեղտաջրերը գալիս են այստեղ առաջնային նստեցման բաքից հետո: Դժեստերը փակ բաք է, որում իրականացվում է տիղմի անաէրոբ մարսողություն։ Նման կառույցներում նոր նստվածքն անընդհատ խառնվում է հասուն նստվածքի հետ։ Ամբողջ կառուցվածքի արդյունավետությունը կախված է հասուն նստվածքի քանակից։ Որքան շատ լինի, այնքան լավ:
• Երկհարկանի նստեցման տանկերտարբերվում են սեպտիկ տանկերից նրանով, որ դրանցից շատ թերություններ վերացված են: Այսպիսով, տիղմի քայքայման ժամանակ արձակված գազերը չեն կարող մտնել հեղուկ կեղտաջրեր։ Այս նմուշներում խմորման գործընթացը կարող է տևել 1-ից 6 ամիս: Միևնույն ժամանակ, երկհարկանի նստեցման բաքի վերևում կա գազի թակարդ: Մարսված տիղմը սնվում է տիղմի տնկարկներ չորացման համար: Օրգանական նյութերի տարրալուծումը ջրամբարում շատ ավելի արագ և արդյունավետ է, քան սեպտիկ տանկի մեջ: Նման կառույցները չեն օգտագործվում միջին լայնություններում, քանի որ տիղմի մարսումը չի կարող իրականացվել ձմռանը:

→ Կեղտաջրերի մաքրում

Կեղտաջրերի մաքրման կենսաքիմիական հիմքերը

Կեղտաջրերի մաքրման կենսաբանական մեթոդները հիմնված են հետերոտրոֆ միկրոօրգանիզմների կենսագործունեության բնական գործընթացների վրա: Հայտնի է, որ միկրոօրգանիզմներն ունեն մի շարք հատուկ հատկություններ, որոնցից պետք է առանձնացնել երեք հիմնականը, որոնք լայնորեն օգտագործվում են մաքրման նպատակով.
1. Օրգանական (և որոշ անօրգանական) միացությունների լայն տեսականի որպես սննդի աղբյուրներ օգտագործելու կարողություն էներգիա ստանալու և դրա գործունեությունը ապահովելու համար:

2. Երկրորդ, այս հատկությունը պետք է արագ բազմապատկվի: Միջին հաշվով, յուրաքանչյուր 30 րոպեն մեկ բակտերիալ բջիջների թիվը կրկնապատկվում է: Ըստ պրոֆ. Ն.Պ. Բլինովը, եթե միկրոօրգանիզմները կարողանան անարգել բազմանալ, ապա բավարար սնուցման և համապատասխան պայմանների առկայության դեպքում 5-7 օրվա ընթացքում միայն մեկ տեսակի միկրոօրգանիզմների զանգվածը կլցնի բոլոր ծովերի և օվկիանոսների ավազանները: Դա, սակայն, տեղի չի ունենում թե՛ սննդի սահմանափակ աղբյուրների, թե՛ գոյություն ունեցող բնական էկոլոգիական հավասարակշռության պատճառով։

3. Գաղութներ և կուտակումներ ձևավորելու ունակություն, որոնք համեմատաբար հեշտությամբ կարելի է առանձնացնել մաքրված ջրից՝ դրանում պարունակվող աղտոտիչների հեռացման գործընթացների ավարտից հետո։

Կենդանի մանրէաբանական բջիջում անընդհատ և միաժամանակ տեղի են ունենում երկու գործընթացներ՝ մոլեկուլների քայքայումը (կատաբոլիզմ) և դրանց սինթեզը (անաբոլիզմ), որոնք կազմում են նյութափոխանակության ընդհանուր գործընթացը՝ նյութափոխանակությունը։ Այլ կերպ ասած, միկրոօրգանիզմների կողմից սպառվող օրգանական միացությունների ոչնչացման գործընթացները անքակտելիորեն կապված են նոր մանրէաբանական բջիջների, տարբեր միջանկյալ կամ վերջնական արտադրանքների կենսասինթեզի գործընթացների հետ, որոնց իրականացումը սպառում է միկրոօրգանիզմների բջջի կողմից ստացված էներգիան: սննդանյութերի սպառումը. Հետերոտրոֆ միկրոօրգանիզմների սնուցման աղբյուրը ածխաջրերն են, ճարպերը, սպիտակուցները, սպիրտները և այլն, որոնք նրանց կողմից կարող են տրոհվել կա՛մ աերոբ, կա՛մ անաէրոբ պայմաններում: Մանրէաբանական փոխակերպման արգասիքների զգալի մասը բջիջը կարող է արտանետել շրջակա միջավայր կամ կուտակվել դրա մեջ։ Որոշ միջանկյալ ապրանքներ ծառայում են որպես սննդային պաշար, որը բջիջը օգտագործում է հիմնական սնուցման սպառումից հետո:

Բջջի և շրջակա միջավայրի միջև փոխհարաբերությունների ողջ ցիկլը դրանից հեռացնելու և սննդանյութերի փոխակերպման գործընթացում որոշվում և կարգավորվում է համապատասխան ֆերմենտներով: Ֆերմենտները տեղայնացված են ցիտոպլազմայում և բջջային թաղանթում ներկառուցված տարբեր ենթակառուցվածքներում, որոնք ազատվում են բջջի մակերեսին կամ շրջակա միջավայրին: Բջջում ֆերմենտների ընդհանուր պարունակությունը հասնում է դրանում առկա սպիտակուցի ընդհանուր պարունակության 40-60%-ին, իսկ յուրաքանչյուր ֆերմենտի պարունակությունը կարող է տատանվել սպիտակուցի պարունակության 0,1-ից 5%-ի սահմաններում։ Ավելին, բջիջները կարող են պարունակել ավելի քան 1000 տեսակի ֆերմենտներ, և բջջի կողմից իրականացվող յուրաքանչյուր կենսաքիմիական ռեակցիա կարող է կատալիզացվել համապատասխան ֆերմենտի 50-100 մոլեկուլներով։ Որոշ ֆերմենտներ բարդ սպիտակուցներ են (սպիտակուցներ), որոնք բացի սպիտակուցային մասից (ապոենզիմ) պարունակում են ոչ սպիտակուցային մաս (կոէնզիմ): Շատ դեպքերում կոֆերմենտները վիտամիններ են, երբեմն մետաղական իոններ պարունակող բարդույթներ։

Ֆերմենտները բաժանվում են վեց դասի՝ ըստ կատալիզացնող ռեակցիաների բնույթի՝ օքսիդատիվ և վերականգնողական գործընթացներ. տարբեր քիմիական խմբերի փոխանցում մեկ սուբստրատից մյուսը. սուբստրատների քիմիական կապերի հիդրոլիտիկ ճեղքում; սուբստրատից քիմիական խմբի անջատում կամ ավելացում. փոփոխություն ենթաշերտի ներսում; միացնելով ենթաշերտի մոլեկուլները՝ օգտագործելով բարձր էներգիայի միացություններ:

Քանի որ մանրէաբանական բջիջը սպառում է միայն ջրում լուծված օրգանական նյութեր, ջրում չլուծվող նյութերի ներթափանցումը բջիջ՝ օսլա, սպիտակուցներ, ցելյուլոզա և այլն, հնարավոր է միայն դրանց համապատասխան պատրաստումից հետո, որի համար բջիջն արտազատում է անհրաժեշտ ֆերմենտները։ շրջակա հեղուկը նրանց հիդրոլիտիկ ճեղքումն ավելի պարզ ենթամիավորների է դառնում:

Կոֆերմենտները որոշում են կատալիզացված ռեակցիայի բնույթը և բաժանվում են երեք խմբի՝ ըստ իրենց կատարած գործառույթների.
1. Ջրածնի իոնների կամ էլեկտրոնների տեղափոխում: Կապված օքսիդավերականգնման ֆերմենտների՝ օքսիդորեդուկտազների հետ:
2. Ատոմների խմբերի փոխանցմանը (ATP՝ ադենոզինտրիֆոսֆատաթթու, ածխաջրածին ֆոսֆատներ, CoA- կոոֆերմենտ A և այլն) փոխանցմանը:
3. Ածխածնային կապերի սինթեզի, տարրալուծման և իզոմերացման կատալիզացնող ռեակցիաներ:

Լուծույթից հեռացման և սուբստրատի հետագա դիսիմիլացիայի մեխանիզմը շատ բարդ և բազմաստիճան բնույթ ունի, փոխկապակցված և հաջորդական կենսաքիմիական ռեակցիաներ, որոնք որոշվում են բակտերիաների սնուցման և շնչառության տեսակով: Բավական է ասել, որ այս մեխանիզմի շատ ասպեկտներ դեռևս լիովին պարզ չեն, չնայած դրա գործնական կիրառմանը, ինչպես կենսատեխնոլոգիայի, այնպես էլ օրգանական կեղտերից ջրի կենսաքիմիական մաքրման ոլորտում տեխնոլոգիական նախագծման լայն սխեմաների մեջ:

Աղտոտիչների կենսաքիմիական հեռացման և օքսիդացման գործընթացի ամենավաղ մոդելը հիմնված էր երեք հիմնական սկզբունքների վրա. դիֆուզիոն շարժում կամ նյութի բջջաթաղանթի միջով, կամ դրա հիդրոլիզի արտադրանքի, կամ հիդրոֆիլ ներթափանցող նյութի և միջանկյալ սպիտակուցի կողմից ձևավորված հիդրոֆոբ համալիրի միջոցով. բջիջ մտնող սննդանյութերի նյութափոխանակության փոխակերպումը՝ ապահովելով նյութի դիֆուզիոն ներթափանցումը բջիջ:

Համաձայն այս մոդելի՝ ենթադրվում էր, որ սնուցիչների ջրից հեռացնելու գործընթացը սկսվում է դրանց կլանմամբ և բջջի մակերեսի վրա կուտակմամբ, ինչը պահանջում է կենսազանգվածի մշտական ​​խառնում սուբստրատի հետ՝ բարենպաստ պայմաններ ապահովելով բջիջների «բախման» համար։ սուբստրատի մոլեկուլներ.

Բջջի մակերևույթից դրա մեջ նյութի տեղափոխման մեխանիզմը - այս մոդելը բացատրվում է կամ ներթափանցող նյութի միացմամբ հատուկ կրող սպիտակուցին, որը հանդիսանում է բջջային մեմբրանի բաղադրիչ, որը նյութը ներմուծելուց հետո բջիջը, ազատվում և վերադարձվում է իր մակերևույթ՝ ավարտելու նյութի նոր «գրավումը» և փոխանցման նոր ցիկլը կամ այս նյութի ուղղակի լուծարումը պատի և ցիտոպլազմիկ թաղանթի նյութում, որի պատճառով այն ցրվում է բջջի մեջ։ . Նյութի կայուն սպառման գործընթացը սկսվել է միայն լուծույթի և բջիջների միջև նյութի որոշակի «հավասարակշռության ժամանակաշրջանից» հետո, ինչը բացատրվում էր հիդրոլիզի առաջացմամբ և նյութի դիֆուզիոն շարժմամբ բջջային թաղանթով դեպի ցիտոպլազմային թաղանթ։ , որտեղ կենտրոնացված են տարբեր ֆերմենտներ։ Նյութափոխանակության փոխակերպումների սկզբից խախտվում է կլանման հավասարակշռությունը, և կոնցենտրացիայի գրադիենտը ապահովում է սուբստրատի հետագա մատակարարման շարունակականությունը բջիջ:

Երրորդ փուլում տեղի են ունենում սուբստրատի բոլոր մետաբոլիկ փոխակերպումները, մասամբ այնպիսի վերջնական արտադրանքների, ինչպիսիք են ածխաթթու գազը, ջուրը, սուլֆատները, նիտրատները (օրգանական նյութերի օքսիդացման գործընթացը), մասամբ՝ նոր մանրէաբանական բջիջների (կենսազանգվածի սինթեզի գործընթացը), եթե օրգանական միացությունների փոխակերպման գործընթացը տեղի է ունենում աերոբիկ պայմաններում. Եթե ​​կենսաքիմիական օքսիդացում տեղի է ունենում անաէրոբ պայմաններում, ապա դրա ընթացքում կարող են առաջանալ տարբեր միջանկյալ արտադրանքներ (հնարավոր է հատուկ նպատակներով), CH4, NH3, H2S և այլն, և կարող են առաջանալ նոր բջիջներ:

Այս մոդելը, սակայն, չէր կարող բացատրել ենթաշերտի տեղափոխման տրանսպորտային գործընթացների կինետիկ որոշ առանձնահատկություններ և, մասնավորապես, բջիջում սուբստրատի կուտակումը կոնցենտրացիայի գրադիենտի դեմ, որը այս գործընթացների ամենատարածված արդյունքն է և կոչվում է « ակտիվ» տրանսպորտ՝ ի տարբերություն դիֆուզիոն տրանսպորտի։ Ակտիվ տրանսպորտային գործընթացների առանձնահատկությունը նրանց ստերեոհատուկությունն է, երբ քիմիական կառուցվածքով նման նյութերը մրցում են ընդհանուր կրիչի համար և կոնցենտրացիայի գրադիենտի ազդեցության տակ պարզապես չեն ցրվում բջջի մեջ:

Ժամանակակից հայացքների լույսի ներքո՝ բջջաթաղանթի միջով սուբստրատի շարժման մոդելը ենթադրում է դրա մեջ հիդրոֆիլ «ալիքի» առկայություն, որի միջոցով հիդրոֆիլ սուբստրատները կարող են ներթափանցել բջիջ։ Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն վերը նկարագրված մոդելի, այստեղ տեղի է ունենում ստերեոսպեցիֆիկ շարժում, որը հավանաբար ձեռք է բերվել սուբստրատի մոլեկուլների «ռելե մրցավազքի» մի ֆունկցիոնալ խմբից մյուսը փոխանցելու շնորհիվ: Այս դեպքում ենթաշերտը բանալիի նման բացում է իր ներթափանցմանը համապատասխան ալիքը (տրանսմեմբրանային ալիքի մոդել):

Երկրորդ այլընտրանքային մոդելը կարելի է դիտել որպես առաջին երկուսի համադրություն՝ օգտագործելով դրանց դրական հատկությունները: Այն ենթադրում է հիդրոֆոբ թաղանթափոխադրողի առկայություն, որը սուբստրատի կողմից առաջացած հաջորդական կոնֆորմացիոն փոփոխությունների միջոցով այն տանում է մեմբրանի արտաքինից դեպի ներքին կողմը (կոնֆորմացիոն փոխադրման մոդել), որտեղ հիդրոֆոբ համալիրը քայքայվում է։ Բջջային թաղանթով սուբստրատի տեղափոխման մեխանիզմի այս մեկնաբանության մեջ «կրող» տերմինը դեռ օգտագործվում է, թեև այն ավելի ու ավելի է փոխարինվում «պերմեազ» տերմինով, որը հաշվի է առնում դրա կոդավորման գենետիկական հիմքը որպես թաղանթային բաղադրիչ: բջջի մեջ նյութերը բջիջ տեղափոխելու նպատակով:

Հաստատվել է, որ թաղանթային տրանսպորտային համակարգերը հաճախ ներառում են մեկից ավելի սպիտակուցային միջնորդներ, և նրանց միջև կարող է լինել գործառույթների բաժանում: «Կապող» սպիտակուցները նույնացնում են ենթաշերտը միջավայրում, մատակարարում և կենտրոնացնում այն ​​մեմբրանի արտաքին մակերեսի վրա և փոխանցում «իսկական» փոխադրողին, այսինքն. բաղադրիչ, որը տեղափոխում է ենթաշերտը մեմբրանի միջով: Այսպիսով, մեկուսացվել են մի շարք շաքարների, կարբոքսիլաթթուների, ամինաթթուների և անօրգանական իոնների «ճանաչման», կապելու և տեղափոխելու մեջ ներգրավված սպիտակուցներ բակտերիաների, սնկերի և կենդանիների բջիջներ:

Բջջում նյութերի տեղափոխման գործընթացի վերածումը «ակտիվ» փոխադրման միակողմանի գործընթացի, որը հանգեցնում է բջջում սննդանյութերի պարունակության ավելացմանը՝ ընդդեմ շրջակա միջավայրում դրանց կոնցենտրացիայի գրադիենտի, բջջից պահանջում է որոշակի էներգիայի ծախսեր: Հետևաբար, ենթաշերտի տեղափոխման գործընթացները շրջակա միջավայրից բջիջ կապված են բջջի ներսում տեղի ունեցող սուբստրատի մեջ պարունակվող էներգիայի նյութափոխանակության ազատման գործընթացների հետ: Ենթաշերտի տեղափոխման գործընթացում էներգիան ծախսվում է կամ ենթաշերտի կամ կրիչի քիմիական փոփոխության վրա՝ վերացնելու կամ խոչընդոտելու և՛ սուբստրատի փոխազդեցությունը կրիչի հետ, և՛ ենթաշերտի վերադարձը մեմբրանի միջով ետ լուծույթի մեջ դիֆուզիայի միջոցով: .

Օրգանական միացությունների կենսաքիմիական հեռացման և օքսիդացման գործընթացների վերաբերյալ ժամանակակից տեսակետները հիմնված են ֆերմենտային կինետիկայի տեսության երկու հիմնական դրույթների վրա: Առաջին դիրքը ենթադրում է, որ ֆերմենտը և սուբստրատը փոխազդում են միմյանց հետ՝ ձևավորելով ֆերմենտ-սուբստրատ կոմպլեքս, որը մեկ կամ մի քանի փոխակերպումների արդյունքում հանգեցնում է արտադրանքի ի հայտ գալուն, որոնք նվազեցնում են կատալիզացված ռեակցիայի ակտիվացման խոչընդոտը։ ֆերմենտը իր մասնատման շնորհիվ մի շարք միջանկյալ փուլերի, որոնցից յուրաքանչյուրը չի հանդիպում դրա իրականացման էներգետիկ խոչընդոտների: Երկրորդ դիրքում ասվում է, որ, անկախ ֆերմենտի կողմից կատալիզվող ֆերմենտային ռեակցիայի ընթացքում միացությունների բնույթից և փուլերի քանակից, գործընթացի վերջում ֆերմենտը դուրս է գալիս անփոփոխ և կարող է փոխազդել սուբստրատի հաջորդ մոլեկուլի հետ։ . Այլ կերպ ասած, արդեն սուբստրատի հեռացման փուլում բջիջը փոխազդում է սուբստրատի հետ՝ ձևավորելով համեմատաբար թույլ կապ, որը կոչվում է «ֆերմենտ-սուբստրատ կոմպլեքս»։

Վերոնշյալը լավ ցույց է տալիս մոլեկուլային թթվածնով միջավայրում գլյուկոզա օքսիդազ ֆերմենտը պարունակող տարբեր միկրոօրգանիզմների լուծույթից գլյուկոզայի արդյունահանման օրինակը: Գլյուկոզա օքսիդազը ձևավորում է ֆերմենտ-սուբստրատային համալիր՝ գլյուկոզա-թթվածին-գլյուկոզա օքսիդազ, որի քայքայումից հետո ձևավորվում են միջանկյալ արտադրանքներ՝ գլյուկոնոլակտոն և ջրածնի պերօքսիդ, ինչպես սխեմատիկորեն ցույց է տրված Նկ. 11.1.

Այս համալիրի քայքայման արդյունքում առաջացած գլյուկոնոլակտոնն անցնում է հիդրոլիզի՝ առաջացնելով գլյուկոնաթթու։

Ֆերմենտների ամենակարևոր հատկություններից մեկը որոշակի նյութի ներկայությամբ և ազդեցության տակ սինթեզվելու ունակությունն է։ Մեկ այլ ոչ պակաս կարևոր հատկություն է ֆերմենտի գործողության առանձնահատկությունը ինչպես այն կատալիզացնող ռեակցիայի, այնպես էլ հենց սուբստրատի հետ կապված:

Երբեմն ֆերմենտը կարողանում է գործել մեկ սուբստրատի վրա (բացարձակ առանձնահատկություն), բայց շատ ավելի հաճախ ֆերմենտը գործում է մի խումբ սուբստրատների վրա, որոնք նման են սուբստրատների որոշակի ատոմային խմբերի առկայության դեպքում:

Բրինձ. 11.1. Սուբստրատի «ճանաչման» սխեման ֆերմենտով, ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի ձևավորում և կատալիզի.

Շատ ֆերմենտների բնութագրվում է ստերեոքիմիական յուրահատկությունը, որը բաղկացած է նրանից, որ ֆերմենտը գործում է մի խումբ սուբստրատների (և երբեմն մեկի վրա), որոնք տարբերվում են մյուսներից տարածության մեջ ատոմների հատուկ դասավորությամբ: Յուրաքանչյուր ֆերմենտի դերը օրգանական նյութերի կենսաքիմիական օքսիդացման գործընթացում խստորեն սահմանված է. այն կատալիզացնում է կա՛մ օքսիդացումը (այսինքն՝ թթվածնի ավելացումը կամ ջրածնի վերացումը), կա՛մ վերականգնումը (այսինքն՝ ջրածնի ավելացումը կամ վերացումը: թթվածին) հստակ սահմանված քիմիական միացություններ: Ջրազրկման ժամանակ որոշակի ֆերմենտը կարող է հեռացնել միայն որոշակի ջրածնի ատոմներ, որոնք որոշակի տարածական դիրք են զբաղեցնում սուբստրատի կամ միջանկյալ արտադրանքի մոլեկուլում: Նույնը վերաբերում է այլ նյութափոխանակության գործընթացներին կատալիզացնող ֆերմենտներին:

Հետերոտրոֆ միկրոօրգանիզմներում կենսաքիմիական օքսիդացման գործընթացները բաժանվում են երեք խմբի՝ կախված նրանից, թե որն է օքսիդացված ենթաշերտից հեռացված ջրածնի ատոմների կամ էլեկտրոնների վերջնական ընդունողը։ Եթե ​​ընդունիչը թթվածին է, ապա այս գործընթացը կոչվում է բջջային շնչառություն կամ պարզապես շնչառություն; եթե ջրածնի ընդունիչը օրգանական նյութ է, ապա օքսիդացման գործընթացը կոչվում է խմորում. վերջապես, եթե ջրածնի ընդունիչը անօրգանական նյութ է, ինչպիսիք են նիտրատները, սուլֆատները և այլն, ապա գործընթացը կոչվում է անաէրոբ շնչառություն կամ պարզապես անաէրոբ:

Առավել ամբողջական գործընթացը աերոբ օքսիդացումն է, քանի որ դրա արտադրանքը նյութեր են, որոնք ի վիճակի չեն հետագա տարրալուծման մանրէաբանական բջիջում և չեն պարունակում էներգիայի պաշար, որը կարող է ազատվել սովորական քիմիական ռեակցիաների արդյունքում: Այս նյութերից հիմնականը, ինչպես արդեն նշվեց, ածխաթթու գազն են (CO2) և ջուրը (H20): Թեև այս երկու նյութերն էլ պարունակում են թթվածին, բջջում դրանց ձևավորման քիմիական ուղին կարող է տարբեր լինել, քանի որ ածխաթթու գազը կարող է առաջանալ կենսաքիմիական գործընթացների արդյունքում, որոնք տեղի են ունենում թթվածնազուրկ միջավայրում՝ ֆերմենտների՝ դեկարբոքսիլազների ազդեցության տակ, որոնք հեռացնում են: CO2 թթվի կարբոքսիլ խմբից (COOH): Ջուրը բջջի կենսագործունեության արդյունքում առաջանում է բացառապես օդի թթվածինը այդ օրգանական նյութերի ջրածնի հետ միացնելով, որից այն պառակտվում է դրանց օքսիդացման գործընթացում։

Սուբստրատի՝ ածխաջրերի, սպիտակուցների, ճարպերի աերոբիկ տարրալուծումը բազմափուլ գործընթաց է, ներառյալ բարդ ածխածին պարունակող նյութի նախնական տարրալուծումը ավելի պարզ ենթամիավորների (օրինակ՝ պոլիսախարիդները՝ պարզ շաքարների, ճարպերը՝ ճարպաթթուների և գլիցերինի։ սպիտակուցներ՝ ամինաթթուների), որոնք իրենց հերթին ենթարկվում են հետագա հետևողական փոխակերպման։ Այս դեպքում ենթաշերտի հասանելիությունը օքսիդացմանը զգալիորեն կախված է մոլեկուլների ածխածնային կմախքի կառուցվածքից (ուղիղ, ճյուղավորված, ցիկլային) և ածխածնի ատոմների օքսիդացման աստիճանից։ Առավել մատչելի են համարվում շաքարները, հատկապես հեքսոզները, որին հաջորդում են պոլիհիդրիկ սպիրտները (գլիցերին, մանիտոլ և այլն) և կարբոքսիլաթթուները։ Ընդհանուր վերջնական ուղին, որով ավարտվում է ածխաջրերի, ճարպաթթուների և ամինաթթուների աերոբիկ նյութափոխանակությունը, եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլն է (TCA ցիկլը) կամ Կրեբսի ցիկլը, որի մեջ այս նյութերը մտնում են այս կամ այն ​​փուլում: Նշվում է, որ աերոբ նյութափոխանակության պայմաններում սպառված թթվածնի մոտ 90%-ն օգտագործվում է շնչառական ուղիներում՝ մանրէաբանական բջիջների կողմից էներգիա ստանալու համար։

Խմորումը օրգանական նյութերի, հիմնականում ածխաջրերի, թերի քայքայման գործընթաց է առանց թթվածնի պայմաններում, ինչը հանգեցնում է տարբեր միջանկյալ մասամբ օքսիդացված արտադրանքների ձևավորմանը, ինչպիսիք են ալկոհոլը, գլիցերինը, ֆորմիկական, կաթնաթթուները, պրոպիոնաթթուները, բութանոլը, ացետոնը, մեթանը, և այլն, որոնք լայնորեն կիրառվում են կենսատեխնոլոգիայում՝ նպատակային արտադրանք ստանալու համար։ Օրգանական սուբստրատի մինչև 97%-ը կարող է վերածվել նման ենթամթերքների և մեթանի:

Սպիտակուցների և ամինաթթուների ֆերմենտային անաէրոբ տրոհումը կոչվում է փտածություն:

Ֆերմենտացիոն տիպի նյութափոխանակության ընթացքում էներգիայի ցածր ելքի պատճառով, այն իրականացնող մանրէաբանական բջիջները պետք է սպառեն ավելի մեծ քանակությամբ սուբստրատ (դրա քայքայման ավելի ցածր խորության վրա), քան բջիջները, որոնք էներգիա են ստանում շնչառության միջոցով, ինչը բացատրում է ավելի արդյունավետ աճը: բջիջները աերոբ պայմաններում՝ համեմատած անաէրոբ պայմանների հետ:

Բջիջն իր գործելու համար ամենաշատ էներգիան ստանում է թթվածնով ջրածնի օքսիդացման արդյունքում, որը տրոհվում է օքսիդացված ենթաշերտից դեհիդրոգենազ ֆերմենտների ազդեցության տակ, որոնք, ըստ իրենց քիմիական գործողության, բաժանվում են նիկոտինամիդի (NAD): ) և ֆլավին (FAD): Նիկոտինամիդ դեհիդրոգենազներն առաջինն են, որոնք արձագանքում են սուբստրատի հետ՝ նրանից հեռացնելով ջրածնի երկու ատոմ և դրանք ավելացնելով կոֆերմենտին։ Այս ռեակցիայի արդյունքում ենթաշերտը օքսիդանում է, և NAD-ը վերածվում է NAD'H2-ի: Այնուհետև, FAD-ն արձագանքում է՝ նիկոտինամիդ կոէնզիմից ջրածինը տեղափոխելով ֆլավինի կոենզիմ, ինչի արդյունքում NAD'H2-ը կրկին օքսիդացվում է NAD-ի, իսկ ֆլավինի կոֆերմենտը վերածվում է FADH2-ի։ Այնուհետև, ռեդոքս ֆերմենտների չափազանց կարևոր խմբի՝ ցիտոքրոմների միջոցով, ջրածինը տեղափոխվում է մոլեկուլային թթվածին, որն ավարտում է օքսիդացման գործընթացը վերջնական արտադրանքի՝ ջրի ձևավորմամբ:

Այս ռեակցիայի ժամանակ սուբստրատի մեջ պարունակվող էներգիայի ամենամեծ մասն ազատվում է։ Աերոբիկ օքսիդացման ամբողջ գործընթացը կարելի է ներկայացնել Նկ. 11.2.

Նյութի մանրէաբանական օքսիդացման ժամանակ արձակված էներգիան բջիջը կուտակում է բարձր էներգիայի միացությունների օգնությամբ։ Կենդանի բջիջներում էներգիայի ունիվերսալ պահեստը ադենոզին տրիֆոսֆորաթթուն է՝ ATP (չնայած կան այլ մակրոէներգիաներ)։

Այս ֆոսֆորիլացման ռեակցիան, ինչպես երևում է (11.9)-ից, պահանջում է էներգիա, որի աղբյուրն այս դեպքում օքսիդացումն է։ Հետևաբար, ADP ֆոսֆորիլացումը սերտորեն կապված է օքսիդացման հետ, և այս գործընթացը կոչվում է օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում: Օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման գործընթացում, օրինակ, գլյուկոզայի մեկ մոլեկուլի օքսիդացման ժամանակ ձևավորվում է ATP 38 մոլեկուլ, մինչդեռ գլիկոլիզի փուլում՝ ընդամենը 2։ Պետք է նշել, որ գլիկոլիզի փուլն ընթանում է ճիշտ նույն կերպ։ ինչպես աերոբ, այնպես էլ անաէրոբ պայմաններում, այսինքն. մինչև պիրուվիթթվի (PVA) ձևավորումը, և ձևավորված 4 ATP մոլեկուլներից 2-ը ծախսվում են դրա առաջացման վրա:

ՊՎՔ-ի հետագա վերափոխման ուղիները աերոբիկ և անաէրոբ պայմաններում տարբերվում են:

Գլյուկոզայի աերոբիկ փոխակերպումը կարող է ներկայացվել հետևյալ սխեմայով.
1. Գլիկոլիզ՝ SbH12Ob + 2FA-+2PVK + 2NADH2 + 4ATP (11.10)
2. Պիրուվիկ թթվի (PVA) փոխակերպում. 2PVA-*2C02 + 2 Acetyl CoA + 2NADH2.
3. Տրիկարբոքսիլաթթվի ցիկլ (Krebs ցիկլ)՝ ացետիլ CoA -> 4C02 + 6NADH2 + 2FADH2 + 2ATP (11.12) ECbH12Ob -> 6C02 + 10NADH2 + 2FADH2 + 4ATP (11.1 in flat)

Էլեկտրոնների փոխադրման համակարգում NADH2-ի օքսիդացումն առաջացնում է ZATP ժամը
1 մոլ; 2FADH2-ի օքսիդացումն առաջացնում է 4ATP,
ապա՝ SbN1206 + 602 -> 6C02 + 6H20 + 38ATP

Ածխաջրերի անաէրոբ փոխակերպման պայմաններում առաջին քայլը գլյուկոզայի ֆոսֆորիլացումն է, որն իրականացվում է ATP-ի օգնությամբ հեքսոկինազ ֆերմենտի ազդեցությամբ, այսինքն.
Գլյուկոզա + A TF-hexokinase > գլյուկոզա _ b – ֆոսֆատ + ADP
Գլիկոլիզի փուլի ավարտից և ՊՎՔ-ի ձևավորումից հետո ՊՎՔ-ի հետագա վերափոխման ընթացքը կախված է խմորման տեսակից և դրա հարուցիչից։ Խմորման հիմնական տեսակները՝ ալկոհոլային, կաթնաթթու, պրոպիոնաթթու, յուղաթթու, մեթան։

Օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացումը կարող է տեղի ունենալ նաև ֆերմենտի ազդեցության տակ, որը սինթեզում է ATP-ն սուբստրատի մակարդակում: Այնուամենայնիվ, բարձր էներգիայի կապերի այս ձևավորումը շատ սահմանափակ է, և թթվածնի առկայության դեպքում բջիջները սինթեզում են իրենց պարունակած ATP-ի մեծ մասը էլեկտրոնների փոխադրման համակարգի միջոցով:

Աերոբիկ կամ անաէրոբ պայմաններում դիսիմիլացիայի գործընթացում արտազատվող նյութի կուտակումը բարձր էներգիայի միացությունների (և հիմնականում՝ ATP) օգնությամբ հնարավոր է դարձնում վերացնել սուբստրատից քիմիական էներգիայի արտանետման գործընթացների միատեսակության միջև եղած անհամապատասխանությունը։ և դրա սպառման գործընթացների անհավասարությունը, որն անխուսափելի է բջջի գոյության իրական պայմաններում։

Պարզեցված ձևով, օրգանական նյութերի տարրալուծման ամբողջ գործընթացը աերոբիկ փոխակերպումների ժամանակ կարող է ներկայացվել Նկ. 11.3. ՊՎՔ-ի անաէրոբ փոխակերպումների դիագրամը գլիկոլիզի փուլից հետո ներկայացված է Նկ. 11.4.

Հետազոտությունները պարզել են, որ հաճախ նյութափոխանակության տեսակը կախված է ոչ այնքան շրջակա միջավայրում թթվածնի առկայությունից, որքան սուբստրատի կոնցենտրացիայից։

Սա ցույց է տալիս, որ, կախված շրջակա միջավայրում կենսազանգվածի հատուկ աշխատանքային պայմաններից, միաժամանակ կարող են տեղի ունենալ օրգանական միացությունների փոխակերպման ինչպես աերոբ, այնպես էլ անաէրոբ պրոցեսներ, որոնց ինտենսիվությունը նույնպես կախված կլինի ինչպես ենթաշերտի, այնպես էլ թթվածնի կոնցենտրացիայից:

Այստեղ պետք է նշել, որ արդյունաբերական կենսատեխնոլոգիայում մաքուր կուլտուրաները օգտագործվում են մանրէաբանական ծագման տարբեր ապրանքներ ստանալու համար (կերային կամ հացթուխի խմորիչ, տարբեր օրգանական թթուներ, սպիրտներ, վիտամիններ, դեղամիջոցներ), այսինքն. Հաճախ ընտրվում են մեկ տեսակի միկրոօրգանիզմներ՝ խստորեն պահպանելով տեսակների կազմը, համապատասխան սննդային պայմանները, ջերմաստիճանը, շրջակա միջավայրի ակտիվ ռեակցիան և այլն՝ բացառելով այլ տեսակի միկրոօրգանիզմների առաջացումը և զարգացումը, ինչը կարող է հանգեցնել շեղումների։ ստացված արտադրանքի որակը սահմանված չափանիշներից:

Տարբեր քիմիական բաղադրության աղտոտիչների խառնուրդ պարունակող կեղտաջրերը մշակելիս, որոնք երբեմն նույնիսկ շատ դժվար է նույնականացնել վերլուծական մեթոդներով, մաքրումն իրականացնող կենսազանգվածը նույնպես խառնուրդ է, ավելի ճիշտ՝ տարբեր տեսակի միկրոօրգանիզմների և նախակենդանիների համայնք: նրանց միջև բարդ հարաբերություններ. Կեղտաջրերի մաքրման կայաններից կենսազանգվածի և՛ տեսակային, և՛ քանակական բաղադրությունը կախված կլինի կենսաբանական մաքրման հատուկ մեթոդից և դրա իրականացման պայմաններից:

Որոշ փորձագետների հաշվարկների համաձայն, երբ լուծված օրգանական աղտոտիչների կոնցենտրացիան, որը գնահատվում է BPKP0Ln ինդեքսով, հասնում է մինչև 1000 մգ/լ, ապա առավել շահավետ է մաքրման աերոբիկ մեթոդների կիրառումը: BPKPOLn-ի 1000-ից մինչև 5000 մգ/լ կոնցենտրացիաների դեպքում աերոբ և անաէրոբ մեթոդների տնտեսական ցուցանիշները գրեթե նույնը կլինեն: 5000 մգ/լ-ից բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում ավելի նպատակահարմար կլինի օգտագործել անաէրոբ մեթոդները: Այնուամենայնիվ, անհրաժեշտ է հաշվի առնել ոչ միայն աղտոտիչների կոնցենտրացիան, այլև կեղտաջրերի սպառումը, ինչպես նաև այն փաստը, որ անաէրոբ մեթոդները հանգեցնում են վերջնական արտադրանքի ձևավորմանը, ինչպիսիք են մեթանը, ամոնիակը, ջրածնի սուլֆիդը և այլն: թույլ չեն տալիս ձեռք բերել մաքրված ջրի որակ, որը համեմատելի է աերոբիկ մեթոդներով մաքրման որակի հետ: Հետևաբար, աղտոտիչների բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում մաքրման առաջին փուլում (կամ առաջին փուլերում) օգտագործվում է անաէրոբ մեթոդների համադրություն, իսկ մաքրման վերջին փուլում՝ աերոբ մեթոդները: Հարկ է ընդգծել, որ կենցաղային և քաղաքային կեղտաջրերը, ի տարբերություն արդյունաբերական կեղտաջրերի, չեն պարունակում աղտոտիչների կոնցենտրացիաներ, որոնք արդարացնում են անաէրոբ մեթոդների օգտագործումը, և, հետևաբար, այս մաքրման մեթոդները չեն քննարկվում այս գլխում:

Բրինձ. 11.3. Սննդանյութերի մոլեկուլների եռաստիճան տրոհման պարզեցված դիագրամ (B. Alberte et al. 1986 թ.)

Բրինձ. 11.4. Անաէրոբ միկրոօրգանիզմների կողմից պիրուվիթթվի փոխակերպումը տարբեր ապրանքների