Анализ биологической очистки сточных вод и детоксикации  активного ила очистных сооружений

А. В.  Игнатенко

doi:10.25514/CHS.2022.1.21002

А. В. Игнатенко Белорусский государственный технологический университет, кафедра биотехнологии, г. Минск, Республика Беларусь https://orcid.org/0000-0002-8999-8975

DOI: https://doi.org/10.25514/CHS.2022.1.21002

Ключевые слова: биологическая очистка, сточные воды, биотестирование, индекс токсичности, активный ил, биосорбция, тяжелые металлы

Аннотация

Проведен анализ проблем аэробной биологической очистки сточных вод с использованием микроорганизмов активного ила. Отмечено, что при распространении биоочистки на промышленные сточные воды, обладающие непостоянным составом, большим спектром трудно разрушаемых ксенобиотиков, нефтепродуктов и тяжелых металлов, на активный ил стала возлагаться задача водоочистки как от биогенных элементов, так и трудно разлагаемых, токсичных веществ. Это привело к перегрузке активного ила и породило ряд проблем с очистными сооружениями, связанных с необходимостью доочистки сточных вод, регенерации активного ила, утилизации иловых осадков, загрязненных опасными веществами. Цель работы – анализ процессов удаления загрязнителей сточных вод и детоксикации иловых осадков. Дана общая характеристика механизмов очистки сточных вод микроорганизмами активного ила. Выделена важная роль процессов физической и химической адсорбции загрязнителей, а также процессов их внеклеточной, примембранной, внутриклеточной ферментации и транспорта веществ через клеточные оболочки. Рассмотрены процессы изъятия отдельных тяжелых металлов из сточных вод и определены скорости их удаления, а также изучено влияние ионов цинка на удельную ростовую активность бактерий. Отмечено наличие стадий активации, ингибирования и токсичного действия тяжелого металла в зависимости от его дозы. Проведен сравнительный анализ эффективности удаления тяжелых металлов из активного ила методом биотестирования токсичности водных вытяжек осадков при промывке водой, обработке солью кальция, ЭДТА. Полученные данные свидетельствуют о возможности использования кальциевой и хелатной технологий удаления тяжелых металлов для детоксикации активного ила и быстрого контроля степени его очистки методом биотестирования.

Литература

Gudkov, А.G. (2002). Biological treatment of urban wastewater. Vologda: VoGTU. (in Russ.).

Sherstyuk, M.V. History of Moscow sewerage and urban space cleaning. New local history. http://www.newlocalhistory.com/node/192 (accessed 25.01.2022).

Environmental US EPA. State of Maine Department of Environmental Protection. Notes on Activated Sludge Process Control, 2009. 86 p.

Stroganov, S.N. (1925). Wastewater treatment by means of activated sludge. Proceedings of the XII All-Russian Water and Sanitary-Technical Congress in Moscow. 1922. Issue 1. 1925. P. 119–135. (in Russ.).

Zhmur, N.S. (2003). Technological and biochemical processes of wastewater treatment in plants with aerotanks. M.: АKVАROS. (in Russ.).

Sirotkin, А.S., Pankratova, & S.А., Shulaev, M.V. (2002). Modern technological concepts of aerobic wastewater treatment. Kazan': KGTU Publ., P. 164. (in Russ.).

Sidorova, L.P. & Snigireva, А.N. (2017). Wastewater treatment. Part 2. Biochemical purification. Active sludge. Equipment. Ekaterinburg: Electronic text edition (in Russ.).

SanPiN 2.1.7.573-96 «2.1.7. Hygienic requirements for the use of wastewater and its sediments for irrigation and fertilizers. M.: Standartinform. (in Russ.).

GOST R 17.4.3.07-2001. Requirements for the properties of wastewater sediments when using them as fertilizers. M.: Standartinform (in Russ.).

GOST R 54534-2011. Sewage sludge. Requirements for use for recultivation of disturbed lands. M.: Standartinform (in Russ.).

Ivankin, А.N., Neklyudov, А.D., Tarasov, S.M., & Zhilin, Yu.N. (2016). Engineering ecology. Processing of organic waste: a teaching staff. M.: GOU VO MGUL (in Russ.).

Pakhnenko, E.P. (2013). Sewage sludge and other unconventional organic fertilizers. M.: BINOM: Laboratory of Knowledge. (in Russ.).

Kalinichenko, K.V., Nikovskaya, G.N., & Ul'berg, Z.R. (2017). Biomineral fertilizers based on municipal wastewater sludge. M.: LAP Lambert Academic Publishing.

Novikova, O.K. (2019). Wastewater treatment from biogenic elements. BelGUT. Gomel': BelGUT (in Russ.).

Golikov, A. & Kazakova, N. (2018). Geography of world water consumption: state, dynamics, prospects. Journal of Economics and International Relations. 17–25.

Kitaev, F.F. & Panova, N.V. (2021) Application of microorganisms for wastewater treatment. VII international scientific-practical conference “Biotechnology: a look into the future”, 02.04.2021, Stavropol', Russia. Issue 2, P. 19–23. (in Russ.).

Solodkova, А.B. (2014). Neutralization of spent activated sludge with the production of materials for solving environmental problems of chemical and petrochemical enterprises. (Ph.D. Dissertation.) Saratov: Yuri Gagarin State Technical University of Saratov (in Russ.).

Ignatenko, А.V. & Grits N.V. (2003). Microbiological, organoleptic, visual methods of quality control of food products. Microcalorimetry. Laboratory manual. Minsk: BGTU. (in Russ.).

Ignatenko, A.V. (2021). Analysis of toxicity and detoxification of wastewater in the process of their biological treatment // Khimicheskaya Bezopasnost’ = Chemical Safety Science, 5(1), 64–80. (in Russ.).

Severin, E.S. (2004). Biochemistry. M.: GEHOTАR-MED (in Russ.).

Ugolev, А.M. (1991). Theory of adequate nutrition and trophology. SPb: Nauka (in Russ.).

Nozdrachev, А.D. (2008). From childhood he did not like the oval, he drew the corner from childhood. To the 50th anniversary of the discovery of membrane digestion. Bulletin of the Russian Academy of Sciences, 78(9), 820–829. (in Russ.).

Ezhova, G.P. Babaev, А.А., & Novikov, V.V. (2007). Bioinformatic aspects of proteomics and protein degradation. Nizhnij Novgorod: UNN. (in Russ.).

Xia,W. & Wolfe, M.S. (2003). Intramembrane proteolysis by presenilin and presenilin-like proteases. J. of Cell Science, 116, 2639–2644. (in Russ.).

Ishankhodzhaeva, M.M. (2012). Physical chemistry. Part 1. Diffusion of substances in a system with a solid phase. SPb: SPbGTURP (in Russ.).

Gottshalk, G. (1982). Metabolism of bacteria. M.: Mir (in Russ.).

Frank-Kamenetskij, D.А. (1987). Diffusion and heat transfer in chemical kinetics. M. Nauka. (in Russ.).

Kuznetsova, E.А. & Cherepnina, L.V. (2013). Enzymes: structure, properties and application. Orel: FGBOU VPO Gosuniversitet–UNPK (in Russ.).

J.S. White & D.C. White. Source Book of Enzymesю. (1997). N.Y.: Taylor Francis Inc.

Barett, A.J. Rawlings N.D., & Woessner J.F. (Eds). (2012). Handbook of Proteolytic Enzymes. 3rd Edition. San Diego: Academic Press.

Varfalomeev S.D. (2005). Chemical Enzymology. M.: Academy (in Russ.).

Litusov, N.V. (2015). Physiology of bacteria. Ekaterinburg: UGMU (in Russ.).

Fedorova, V.N. & Faustov, E.V. (2008). Medical and biological physics. M.: Geotar-Media. (in Russ.).

Ierusalimskij, N.D. (1963). Fundamentals of the physiology of microbes. M.: АN SSSR. (in Russ.).

Sinitsyna, R.V. & Verkhov, D.G. (1999). Some questions of chemical enzymology and kinetics of enzymatic catalysis. Saratov: Saratovskij GU. (in Russ.).

Bagaeva, T.V., Ionova, N.E., & Nadeeva, G.V. (2013). Microbiological remediation of natural systems from heavy metals. Kazan': Kazanskij universitet. (in Russ.).