УДК 504.75
Захарова А.Г.
Белгородский государственный национальный исследовательский университет (г. Белгород, Россия)
РОЛЬ МИКРООРГАНИЗМОВ И СОВРЕМЕННЫЙ МЕТОД ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Аннотация: в статье раскрывается понятие аэробных бактерий и их значение для окружающей среды. Роль бактерий и процесс в очистке сточных вод. Делается вывод на основе изученных данных.
Ключевые слова: загрязнение, очистка, сточные воды, бактерии, анаэробные бактерии, окружающая среда, микроорганизмы.
Микроорганизмы, особенно бактерии, играют основополагающую роль в процессе биологической очистки сточных вод. Они отвечают за расщепление органических веществ, что способствует снижению загрязненности воды. Осуществляя метаболические процессы, бактерии разлагают сложные молекулы, преобразуя их в более простые соединения. Это не только улучшает качество воды, но и минимизирует влияние сточных вод на окружающую среду.
В процессе очистки часто применяются разные классификации бактерий. Общее разделение идет на аэробные и анаэробные. Аэробные микроорганизмы нуждаются в кислороде для своего жизненного цикла. Они активно участвуют в окислении органических веществ, что приводит к образованию углекислого газа, воды и других простых соединений. Анаэробные бактерии, наоборот, функционируют без кислорода и способны перерабатывать органические вещества в процессе брожения. Этот процесс важен для удаления токсичных соединений, таких как сероводород, и
1684
высвобождает метан, который может быть использован как альтернативный источник энергии.
Применение микробов в очистке сточных вод не ограничивается только редуцированием загрязненности. Они также влияют на насыщение воды кислородом и формирования необходимых условий для существования других полезных организмов. Например, при добавлении определенных бактериальных культур в системы очистки можно активизировать процессы синергизма. В таких системах различные группы микроорганизмов взаимодействуют друг с другом, что способствует созданию более эффективной и устойчивой экосистемы.
Важно учитывать, что эффективность работы бактерий во многом зависит от параметров окружающей среды. Температура, pH, содержание органических веществ и другие факторы могут значительно изменять скорость биохимических реакций. Оптимизация этих условий - залог успешной работы системы очистки.
В последние годы появляется всё больше исследовательских проектов, направленных на изучение местных и экзогенных бактериальных штаммов. Интерес к этой области объясняется стремлением повысить эффективность существующих технологий, а также решить проблемы, связанные с микробной устойчивостью к антибактериальным препаратам. Использование специфических бактериальных культур позволяет не только повысить скорость очищения, но и улучшить качество конечного продукта.
На основании полученных результатов исследователи разрабатывают новые подходы к созданию комбинированных систем с использованием как местных, так и специально отобранных культур. Такие системы обеспечивают более широкий спектр перерабатываемых веществ и могут справляться с различными типами сточных вод - от питьевых до промышленных.
Общим направлением исследований также выступает синтез и адаптация новых полимерных матриц для закрепления бактерий. Это позволяет активизировать процессы осаждения и последующего удаления осадка, что
1685
значительно упрощает обслуживание очистных сооружений. Эти достижения позволили значительно продвинуться в существующих технологиях биологической очистки и предложить более эффективные и менее затратные решения.
Кроме того, стоит отметить, что использование микроорганизмов для очистки сточных вод дает возможность не только минимизировать загрязнения, но и производить вторичные продукты, такие как биогаз, компост или органические удобрения. В результате концепция замкнутого цикла, где отходы превращаются в полезные ресурсы, получает всё большее распространение в рамках устойчивого развития и охраны окружающей среды.
Необходимость разнообразных подходов также возникает в связи с изменениями климата и постоянными колебаниями состава сточных вод. Эффективная работа бактерий подразумевает их способность адаптироваться к меняющимся условиям. Поэтому исследований в данной области продолжается неуклонно, и будущие достижения могут привести к разработке абсолютно новых микробных форм, способных справляться с даже самыми сложными задачами по очистке.
Бактерии также подвергаются генетическим манипуляциям для увеличения их устойчивости и адаптивности. Таким образом, модифицированные штаммы могут быть созданы для целенаправленной работы с определенными загрязнителями, что открывает новые горизонты для очищения сточных вод.
Понимание механизмов взаимодействия различных групп микроорганизмов и их способности к симбиозу позволит значительно улучшить существующие технологии очистки. Эту область науки можно описать как многообещающую и перспективную, готовую к новым разработкам и открытиям, которые будут иметь важное значение для охраны окружающей среды и здоровья человека.
1686
Технологии биологической очистки.
Процессы биологической очистки сточных вод получили широкое применение благодаря своей эффективности и относительной экологичности. В основе этих процессов лежит работа различных микроорганизмов, которые способны разлагать органические вещества, присутствующие в сточных водах. Разработка и внедрение новых технологий, основанных на использовании специфических бактерий, доступны и для небольших объектов, таких как индивидуальные хозяйства, и для крупных промышленных производств.
Одним из наиболее распространенных методов является активный ил. При этом осуществляется аэрация сточных вод с добавлением микроорганизмов, которые захватывают и перерабатывают загрязнения. Обычно используются смеси различных видов бактерий, которые обеспечивают надежное разложение как легкоразлагаемых, так и более сложных органических соединений. Бактерии, входящие в состав активного ила, образуют мультибактериальные ассоциации, что обеспечивает синергетический эффект при разложении веществ.
Существует еще одна эффективная технология, известная как биофильтры, которая предполагает использование неподвижной биопленки. В биофильтрах микроорганизмы прикрепляются к поверхности фильтрующего материала, таким образом, образуя стабильные биопленки. В процессе фильтрации сточные воды проходят через этот слой, где происходит биологическое разложение загрязняющих веществ. Данный подход позволяет значительно снизить потребность в пространстве и обеспечить более эффективное функционирование установки, особенно в условиях ограниченного объема.
Комплексное использование различных видов бактерий в системах анаэробного разложения также активно применяется. Анаэробные бактерии способны расщеплять органические вещества без кислорода, что делает их подходящими для переработки сточных вод с высоким содержанием органических загрязнителей. В процессе жизнедеятельности этих бактерий
1687
образуются метан и углекислый газ, которые можно использовать как альтернативные источники энергии. Важной частью этого процесса является управление температурой и условиями для обеспечения наиболее эффективного разложения.
Метод капельного орошения, включающий распределение сточных вод по поверхности слоя почвы, стал популярным при очистке и повторном использовании в агрономии и ландшафтном дизайне. Система подразумевает использование специально подобранных почвенных микроорганизмов, которые способствуют разложению органических загрязнителей и защите среды от вредных микроорганизмов. Использование данного метода позволяет существенно снизить нагрузку на системы очистки и одновременно увеличивает продуктивность сельского хозяйства.
Проблема дефицита пресной воды делает технологии, основывающиеся на использовании бактерий, особенно актуальными. Они позволяют не только очищать сточные воды, но и вернуть их в природные циклы экосистем, обеспечивая реальное недопущение загрязнения источников питьевой воды. Важно отметить, что для успешного применения биопродукции необходимо тщательно контролировать параметры среды, включая pH, температуру и содержание кислорода.
Каждая из обсуждаемых технологий имеет свои преимущества и ограничения, и выбор наиболее подходящего метода зависит от конкретных условий и требований к очистным сооружениям. Бактериальные штаммы можно адаптировать под специфические условия, что позволяет значительно повысить эффективность очистки. Существуют специальные программы для селекции и получения высокоэффективных штаммов, что открывает новые горизонты в области улучшения биологических процессов очистки.
Модернизация существующих очистных сооружений, внедрение новых технологий и интеграция цифровых решений создают дополнительные возможности для повышения эффективности работы систем. Современные подходы включают использование автоматизации процессов и мониторинга
1688
состояния биоценозов, что позволяет снижать затраты и повышать надежность работы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Соловьёв В.Н. Биологические методы очистки сточных вод с использованием микроорганизмов // Вода и водоснабжение. - 2020. - № 3. - С. 12-19;
2. Кузнецов А.В., Мартыненко И.Ю. Применение бактерий в технологиях очистки сточных вод // Экологический журнал. - 2019. - Т. 45. - № 8. - С. 3438;
3. Лебедева Т.А., Смирнова Н.И. Эффективность использования различных штаммов бактерий для биологической очистки сточных вод // Научные исследования и разработки. - 2021. - № 2. - С. 24-29;
4. Романов Д.С. Современные подходы к биоремедиации сточных вод с использованием специализированных бактерий // Журнал водных ресурсов. -2018. - Т. 15. - № 4. - С. 45-52;
5. Петрова Е.В., Сироткин А.П. Применение оксидирующих бактерий для удаления органических загрязнителей из сточных вод // Экология и промышленность России. - 2020. - № 7. - С. 18-23;
6. Федоров С.П. Инновационные технологии очистки сточных вод с использованием молочнокислых бактерий // Наука и техника в агробизнесе. -2022. - Т. 12. - № 1. - С. 56-60
1689
Zakharova A.G.
Belgorod State National Research University (Belgorod, Russia)
ROLE OF MICROORGANISMS AND MODERN METHOD OF WASTEWATER TREATMENT
Abstract: the article reveals the concept of aerobic bacteria and their importance for the environment. The role of bacteria and the process in wastewater treatment. A conclusion is made based on the studied data.
Keywords: pollution, purification, wastewater, bacteria, anaerobic bacteria, environment, microorganisms.
1690