Адам өзінің экономикалық және тұрмыстық қызмет процесінде қоршаған ортаға әсер етеді, оның бірі Жердегі барлық тірі организмдердің тіршілік ету ортасының ластануы. Барлық тіршілік ортасының ішінде (топырақ, атмосфера, су) ең үлкен ластаушы әсер су ортасына түседі. Өйткені, ластану олар атмосфераға немесе топыраққа түрлендірілген немесе өзгермеген түрде енгізіледі, ақыр соңында су объектілеріне түседі. Жауын-шашын және қар еріген кезде ластаушы заттар жер үсті ағынымен бірге суға түседі. Су – табиғи ресурс ол халық шаруашылығының барлық салаларында қолданылады, сусыз өнеркәсіп, ауыл шаруашылығы, энергетика, тұрғын үй-коммуналдық салалардың жұмысы мүмкін емес, су көлік құралы ретінде пайдаланылады, оны пайдалану жерді қалпына келтіруде де маңызды. Пайдаланылған судың химиялық құрамы, температурасы, биологиялық ластануы, соның ішінде патогенді болуы мүмкін көптеген микроорганизмдер түрінде болады.

Суару үшін, өнеркәсіп пен тұрмыстық қажеттіліктер үшін өзен ағынының 13 %-дан астамы алынады, пайдаланылған су жыл сайын жүздеген миллиард текше метр су объектілеріне төгіледі. Өнеркәсіптік және коммуналдық Ағынды суларды бейтараптандыру үшін табиғи таза суды 5–10 есе сұйылту қажет.

Адамзат табиғи ортаның ластануымен күресудің әртүрлі тәсілдері мен жолдарын қолданады. Бұл тазарту қондырғыларын салу, шаң мен газды ұстайтын сүзгілерді орнату, өндірісте қалдықтары аз және қалдықсыз технологияларды қолдану, қалдықтарды қайталама шикізат ретінде пайдалану, суды пайдалануда тұйық циклдерді қолдану, ауыл шаруашылығы мен орман шаруашылығында аурулар мен зиянкестермен күресудің биологиялық әдістерін қолдану, баламалы энергия көздерін іздеу және т.б.

Қоршаған ортаны ластанудан қорғауда микроорганизмдердің рөлі де маңызды. Микроскопиялық организмдер су мен топырақ ортасының бірқатар ластаушы заттарын жою және залалсыздандыру процестерін жүзеге асырады.

Микроорганизмдер ағынды суларды биологиялық тазартудың негізі болып табылады. Ағынды сулар ашық су айдындарына түсер алдында міндетті түрде тазалануы тиіс. Тазарту деңгейі судың мөлшері мен химиялық құрамына және олар бөлінген су қоймасының сипатына байланысты.

Суды биологиялық тазарту әдісінің негізінде микроорганизмдердің тіршілік әрекеті үшін су құрамындағы органикалық заттарды қолдану қабілеті жатыр. Өнеркәсіптің және коммуналдық-тұрмыстық кәсіпорындардың ағынды суларын биологиялық тазарту микроорганизмдердің еріген немесе эмульгирленген түрде органикалық ластаушы заттарды минералдандыруынан тұрады.

Ағынды суларды биологиялық тазартудың аэробты және анаэробты әдістері бар. Әдістердің мәні аэробты және анаэробты микроорганизмдердің биохимиялық белсенділігін, яғни олардың бактериялық жасушаның энергетикалық және құрылымдық алмасу процесінде органикалық және минералды заттарды сіңіру қабілетін пайдалану болып табылады.

Аэробты тазарту табиғи және жасанды жағдайда жүзеге асырылады.

Ағынды суларды тазартудың табиғи шарттары – сүзу өрістері деп аталатын арнайы жер учаскелерін ұйымдастыру және тазарту немесе биологиялық тоғандар құру. Оларда ағынды сулар топырақ қабаттары арқылы сүзіледі. Топырақтың микроорганизмдері ағып жатқан суда орналасқан органикалық заттардың тотығу процестерін жүзеге асырады, оларды минералдандырады және осылайша тазарту процесін жүзеге асырады. Органикалық қосылыстармен бірге ағынды сулардағы микробтардың 99 %-ы топырақта сақталады. Арнайы жиналмалы дренаждық құбырлар арқылы тазартылғаннан кейін алынған су тоғанға жіберіледі.

Суды биологиялық тазарту үшін суару алқаптары да ұйымдастырылады, ондағы сүзу алқаптарынан айырмашылығы, сол жер учаскелері ағынды суларды тазарту үшін және сонымен бірге ауылшаруашылық өсімдіктерін, мысалы, шөптерді, көкөністер мен жеміс дақылдарын өсіру үшін қолданылады. Өсімдіктер суару алқаптарында органикалық ластаушы заттардың бактериялармен минералдануы нәтижесінде пайда болған құнды заттар қолданылады. Суару алқаптары Ағынды суларды едәуір аз тазартады, бірақ өсімдік шаруашылығы өнімдері өндіріледі.

Биологиялық тоғандар – бұл бір-бірімен дәйекті түрде байланысқан жасанды су қоймалары, оларда сұйылтылған ағынды сулар ағызылады. Тазарту процесі табиғи ортадағы су объектілерін өзін-өзі тазарту процестеріне ұқсас жүреді.

Биологиялық тоғандарда ағынды сулардың ағатын жерінде ластану бар оларда сапрофитті микрофлора дамиды, ол бір текше сантиметр суда бірнеше миллионға жетуі мүмкін. Сапрофитті микроорганизмдер органикалық ластаушы заттардың ыдырау және ашыту процестерін тудырады. Минералдану процесінде сапрофитті микроорганизмдердің саны 1 см³ суда 10⁵–10⁴ дейін азаяды. Су ротифералар, қарапайымдылар, балдырлар және т. б. сияқты басқа су организмдерінің өміріне жарамды болады. Сапрофитті микрофлораның өлімі тамақ жетіспеушілігінен және басқа организмдер, мысалы, балдырлар шығаратын антибиотикалық заттардың әсерінен болады. Ротифералар мен қарапайымдылар бактерияларды жей бастайды, сонымен қатар микробтар бактериофагтардың лизисіне ұшырайды. Сапрофит бактерияларының саны 1 см³ суда 10²–10¹ жасуша мөлшеріне дейін азаяды.

Ағынды суларды биологиялық тазартудың жасанды шарттары сонымен қатар арнайы тазарту қондырғыларын – биологиялық сүзгілер мен аэротенктерді ұйымдастыру болып табылады. Бұрын бұл процесс үшін су механикалық қоспалардан тазартылады.

Биологиялық сүзгілер – бұл резервуарлар, олар ірі түйіршікті материалмен толтырылады олар шлак, қиыршық тас немесе пластикалық кеуекті блоктар түріндегі жасанды материал болуы мүмкін. Осы жүктеу материалының қалыңдығы арқылы ағынды су сүзіледі. Биофильтрді табиғи және жасанды түрде аэрациялауды ұйымдастырыңыз. Бұл жағдайда биофильтр деп аталады аэрофильтр. Жүктеу материалының беті микробтар мен қарапайымдылардың даму орны болып табылады. Тіршіліктің азды-көпті қуатты биологиялық пленкасы пайда болады. Ағынды суларды биологиялық пленканың микроорганизмдерімен тазарту процесі екі фазадан тұрады.

Бірінші фаза ол құрамында көміртегі бар заттардың тотығуы және құрамында азот бар органикалық заттардың аммонификациясы. Екінші фаза түзілген аммиак тұздарының тотығуы, азот және азот қышқылдары түзіледі. Яғни, нитрификация процесі жүреді. Құрамында көміртегі бар заттардың тотығуының бірінші фазасы және құрамында азот бар органикалық заттардың аммонификациясы тиеу материалының бетінде, екінші фазасы оның терең қабаттарында жүреді.

Аэротенк сонымен қатар әр түрлі микроорганизмдерден тұратын белсенді тұнбаның белгілі бір мөлшері тұндырылған ағынды сумен бірге енгізілетін резервуар болып табылады. Белсенді тұңба үлпектерге ұқсауы мүмкін. Аэротенктегі ағынды су мен белсенді лайдың қоспасы ауамен белсенді қаныққан. Ауа, оттегі көзі аэротенк құрамымен араласып, шламды суспензияда ұстайды және ағынды сулар мен микроорганизмдердің белсенді араласуына ықпал етеді. Белсенді тұнба микробтарының ағынды судың органикалық заттарымен және ауамен үнемі және жылдам байланысы бар.

Аэротенктерде, сондай-ақ биофильтрлерде ағынды сулардың органикалық заттарының дәйекті биохимиялық тотығуы жүреді. Мәжбүрлі аэрацияға байланысты бұл процесс биофильтрлерге қарағанда қарқынды жүреді. Биологиялық қабат пен белсенді тұнбаның микроскопиялық тұрғындарының сапалық құрамы тазарту қондырғысының жұмысының көрсеткіші болып табылады.

Биофильтрлер мен аэротенктерде тазартылғаннан кейін су тұндырғыштарда тұндырылады, онда белсенді тұнба мен биоқабат тұндырылады. Тұндырылған су тоғанға төгіледі кейбір жағдайларда ол хлормен немесе хлорлы әкпен дезинфекцияланады.

Анаэробты биологиялық тазарту. Ластанған суларды тазарту кезінде құрамында органикалық заттар, микроорганизмдер, соның ішінде патогендік бактериялар бар шөгінділердің көп мөлшері жиналады. Жауын-шашынды өңдеу және залалсыздандыру метантенкаларда, септиктенктерде және екі деңгейлі тұндырғыштарда жүзеге асырылады.

Ағынды суларды тазарту қондырғысының кез-келген түрінде әртүрлі микробиологиялық процестер жүреді. Тұнбаның күрделі органикалық қосылыстары ақуыздар, майлар, талшықтар және т.б. ашыту және шіру процесінде май қышқылдарына, спирттерге және көмірқышқыл газына, аммиакқа, метанға, сутекке айналады. Процесте пайда болған газдардың 60–65 %-ы жанғыш газ-метан. Ашытылған тұнбадан су алынып тасталады, кептіріледі және егістіктерге тыңайтқыш ретінде жіберіледі, кейбір бөлігі брикеттеледі және отын ретінде пайдаланылады.

Табиғи сулар мен топырақтардағы ластанудан өзін-өзі тазарту процестерінде микроорганизмдер жүргізетін ұқсас процестер жүреді.

Микроорганизмдердің өнеркәсіптік штаммдарының қатысуымен биотехнология әдістерін қолдана отырып, өнеркәсіп қалдықтарын қайта өндеуге жарату табиғи ортаның ластануын болдырмау тәсілі болып табылады.

Мысалы, қазіргі уақытта микроорганизмдерді қолдану арқылы сүт өнеркәсібінің қалдықтарынан (сүт сарысуы) әртүрлі өнімдер алынады, олар тағамдық және биологиялық құндылығы бойынша олардан алынған сүттен асып түседі. Май түзетін ашытқылардың көмегімен жеміс-консерві өнеркәсібінің қалдықтарынан өсімдік майының алмастырғыштары алынады.

Гидролиз өндірісінің пайда болуы жануарларды азықтандыруда қолданылатын жемшөп ашытқысын өсіру үшін ашыту мен спиртті бөлгеннен кейін қалдықтарды пайдалануға мүмкіндік берді.

Қазіргі уақытта метанолды, этанолды, метанды, органикалық синтез қалдықтарын субстрат ретінде қолдануға немесе н-алкандарды мұнайды тікелей айдаудың дизельдік фракциясынан іріктеп алуға қабілетті ашытқылар мен бактерияларды өсіру әдістері белгілі. Осы бағыттағы зерттеулер жалғасуда.

 

Өзіндік жұмыс істеуге арналған тапсырмалар

 

1. Қоршаған ортаны қорғаудағы микроорганизмдердің рөлі.
2. Ағынды суларды биологиялық тазартудың мәні.
3. Ағынды суларды биологиялық тазарту әдістері.

4 Ағынды суларды тазарту шарттары.

5. Сүзу өрістерін орналастыру.
6. Қандай тазарту қондырғылары биологиялық тоғанға жатады?
7. Суару алқаптарының ұйымдастырылуын сипаттаңыз.
8. Биологиялық сүзгі арқылы анықтама беріңіз.
9. Ағынды суларды тазарту процесінің фазалары.
10. Аэротенктің сипаттамасы және жұмыс принципі.
11. Ағынды суларды анаэробты биологиялық тазарту.
12. Гидролиз өндірісінің пайда болуы.
13. Жауын-шашынды өңдеу және залалсыздандыру жүзеге асырылады.
14. Май түзетін ашытқылардың көмегімен қандай өнеркәсібінің қалдықтарынан өсімдік майының алмастырғыштары алынады.
15. Мәжбүрлі аэрацияға байланысты процесс.