Состав активного ила и биопленки

.

Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены скоплениями бактерий и одиночными бактериями, простейшими червями, плесневыми грибами, дрожжами, актиномицетами и редко — личинками насекомых, рачков, а также водорослями и др. Сообщество всех живых организмов, населяющих ил, называют биоценозом. Биоценоз активного ила в основном представлен двенадцатью видами микроорганизмов и простейших.

Скопления бактерий в активном иле окружены слизистым слоем (капсулами). Такие скопления называются зооглеями. Они способствуют улучшению структуры ила, его осаждению и уплотнению. Слизистые вещества содержат антибиотики, способные подавлять ниточные бактерии. Соотношение капсульных и бескапсульных штаммов называют коэффициентом зооглейности. Бактерии, лишенные слизистого слоя, с меньшей скоростью окисляют загрязнения.

Активный ил представляет собой амфотерную коллоидную систему, при pH = 4−9 имеющую отрицательный заряд. Несмотря на существенные различия сточных вод, элементный химический состав активных илов достаточно близок. Например, химический состав активного ила системы очистки коксохимического завода отвечает формуле C₉₇H₁₉₉ 0 ₅₃N₂₈S₂; завода азотных удобрений —.

^C90^HI67°52^N24^S₈; ^{СМеСИ ПСВ И БСВ} ~ ^СМ,^H2,2^O₈2^N20^{S И} ГОрОДСКИХ сточных вод — C^Hj^OjjNjS,.

Сухое вещество активного ила содержит 70—90% органических и 10—30% неорганических веществ. Субстрат, которого в активном иле может быть до 40%, представляет собой твердую отмершую часть остатков водорослей и различных твердых остатков. К нему прикрепляются организмы активного ила.

В активном иле находятся организмы различных групп. Возникновение таких групп зависит от состава сточных вод, содержания в них кислорода, температуры, реакции среды, содержания солей, окислительно-восстановительного потенциала и других факторов. По экологическим группам микроорганизмы делятся на аэробов и анаэробов, термофилов и мезофилов, галофилов и галофобов. При очистке промышленных сточных вод преобладают аэробные микробы.

В активных илах встречаются представители четырех видов простейших: саркодовые, жгутиковые, реснитчатые и сосущие инфузории. Простейшие организмы не принимают непосредственного участия в разрушении органических загрязнений, но поглощают большое число бактерий (одна инфузория пропускает через свой организм от 20 до 40 тысяч бактерий), поддерживая их оптимальное содержание в иле. Они способствуют осаждению ила и осветлению сточных вод. Коловратки — микроскопические организмы длиной 0,01−2,5 мм — существуют только при наличии в сточной воде кислорода. Они питаются бактериями и простейшими.

В активном иле в определенных соотношениях содержатся названные группы бактерий, но в зависимости от состава сточных вод преобладает одна из групп, а остальные ей сопутствуют. Только основная группа бактерий участвует в процессе очистки сточных вод, а сопутствующие группы микробов подготавливают среду для сущетвования микроорганизмов этой, основной группы, обеспечивая ее питательными и ростовыми веществами и утилизируя продукты окисления. Биомасса основной физиологической группы бактерий, ведущих процесс окисления, составляет в илах 80—90%, а остальное — биомасса сопутствующих бактерий и других организмов.

При образовании активного ила сначала появляются бактерии, затем простейшие. Бактерии выделяют вещества, стимулирующие размножение простейших. Они обладают склеивающей способностью, поэтому активный ил представляет собой буровато-желтые комочки и хлопья, размером 3—150 мкм. Хлопья обладают поверхностью около 1200 м² на 1 м³ ила (100 м² на 1 г сухого вещества). В 1 м³ активного ила содержится 210¹⁴ бактерий.

Качество ила определяется скоростью его осаждения и степенью очистки жидкости. Крупные хлопья оседают быстрее, чем мелкие. Состояние ила характеризует иловый индекс, который представляет собой отношение объема осаждаемой части активного ила к массе высушенного осадка (в граммах) после отстаивания в течение 30 минут. Чем хуже оседает ил, тем более высокий иловый индекс он имеет.

Биопленка растет на наполнителе биофильтра, она имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1−2 мм и более. Цвет ее меняется с изменением состава сточных вод от серовато-желтого до темно-коричневого.

Биопленка состоит из бактерий, грибов, дрожжей и других организмов. В ней встречаются более разнообразные представители простейших, коловраток, червей, чем в активном иле. Личинки комаров и мух, черви и клещи поедают активный ил и биопленку, вызывая их рыхление. Это способствует процессу очистки. Число микроорганизмов в биопленке меньше, чем в активном иле. В 1 м³ биопленки содержится МО¹² бактерий.