[Перепост] Причины гибели бактерий в биохимических системах и меры профилактики! 

Почему во время обычной работы канализационной системы бактерии в резервуаре биологической очистки погибают? Кроме того, как можно определить, что бактерии погибли? Сегодня мы рассмотрим причины этого явления, надеясь, что эта информация будет вам полезна.

01 Условия, влияющие на рост микроорганизмов

На микроорганизмы влияют такие факторы, как уровень pH, температура, соленость, содержание тяжелых металлов, растворенный кислород (DO), ароматические органические соединения и другие. Эти условия необходимо контролировать во время культивирования микроорганизмов.
1. Уровень pH
Когда уровень pH в системах сточных вод опускается ниже 6 или превышает 9, на микроорганизмы оказывается токсическое воздействие, причем токсичность выше при более кислых или щелочных значениях. Некоторые микроорганизмы предъявляют строгие требования к уровню pH. Например, метаногенные бактерии в анаэробных системах процветают в диапазоне pH 6,8–7,2, а нитрифицирующие бактерии в аэробных системах теряют активность при pH ниже 7.
2. Температура
Оптимальный диапазон температур для роста микроорганизмов составляет от 15 °C до 35 °C. Когда температура воды опускается ниже 15 °C, активность микроорганизмов заметно снижается, причем особенно сильно это сказывается на нитрифицирующих бактериях. При температуре выше 40 °C некоторые бактерии начинают погибать. Нитрифицирующие бактерии становятся неактивными при температуре выше 38 °C, а большинство бактерий теряют активность при температуре выше 45 °C.
3. Соленость
Микроорганизмы, инокулированные из муниципальных осадков сточных вод, обычно переносят уровень солености около 0,7 %. Соленость, превышающая 1 %, вызывает значительное ингибирование или летальный эффект. Бактерии обладают сильной адаптивностью; они постепенно приспосабливаются к медленно меняющимся условиям окружающей среды. Путем длительного культивирования и акклиматизации соленость системы можно постепенно увеличивать, чтобы бактерии адаптировались к более высоким концентрациям. Однако этот процесс требует длительных периодов культивирования и сопряжен со значительными техническими трудностями.
4. Тяжелые металлы
К распространенным тяжелым металлам в сточных водах относятся медь, хром, никель, ртуть, серебро и мышьяк. Они в первую очередь вызывают мутации белков в бактериальных клетках, ухудшая их жизнеспособность. Чрезмерно высокие концентрации этих металлов также могут привести к гибели бактерий. Порог концентрации варьируется для разных тяжелых металлов и должен определяться на основе фактических условий.
5. Растворенный кислород (DO)
Для аэробных бактерий уровень DO ниже 1 мг/л вызывает некоторое ингибирование, а уровень ниже 0,5 мг/л приводит к значительному ингибированию или гибели. Для анаэробных бактерий уровень DO выше 0,5 мг/л вызывает заметное ингибирование. Следовательно, неадекватный контроль DO может привести к гибели или подавлению бактерий.
6. Ароматические органические соединения/компоненты нефти
Ароматические органические соединения, такие как фенол, при определенных концентрациях оказывают сильное ингибирующее и токсическое воздействие на организмы, причем анаэробные и аэробные организмы демонстрируют разную толерантность.

Значительное содержание масла в сточных водах приводит к значительному загрязнению маслом и образованию наслоений на активном иле или биопленках. Это препятствует проникновению растворенного кислорода и питательных веществ в ил или биопленку, что в конечном итоге приводит к гибели бактерий из-за дефицита питательных веществ или растворенного кислорода.

02 Предотвращение гибели бактерий во время работы канализационной системы

Контроль pH
Поддерживайте pH поступающей воды на нейтральном уровне. В некоторых специализированных канализационных системах требуется регулировка pH в аэробном резервуаре до 7,5–8 для облегчения процесса нитрификации нитрифицирующими бактериями.

1. Температура
Поддерживайте температуру в диапазоне от 15 °C до 35 °C. В северных регионах в зимний период применяйте меры по обогреву и утеплению. Низкая температура воды в первую очередь влияет на нитрифицирующие бактерии; для решения этой проблемы выращивайте и акклиматизируйте бактерии вне системы, а затем ежедневно или через определенные промежутки времени добавляйте их в систему. При температуре выше 40 °C применяйте меры по охлаждению, такие как теплообменники или естественное охлаждение с помощью водопадов.
2. Соленость
В определенных пределах солеустойчивость можно повысить путем постепенной акклиматизации системы или введения высокосолеустойчивых штаммов бактерий. Еще одним возможным подходом является разбавление поступающей воды во время забора. Если вниз по течению установлено оборудование для опреснения, такое как MVF, концентрат можно разбавить продуктом воды перед циркуляцией через опреснительную установку.
3. Тяжелые металлы
Для сточных вод, содержащих тяжелые металлы, необходимо проводить физико-химическую очистку вверх по течению для удаления этих загрязнителей. Необходимо тщательно учитывать последствия удаления тяжелых металлов, такие как изменение солености и pH.
4. DO (растворенный кислород)
Различные биореакторы в системе биологической очистки требуют разных диапазонов растворенного кислорода (DO): аэробные резервуары в идеале поддерживаются на уровне 2–4 мг/л, аноксические резервуары — около 0,2 мг/л, а анаэробные резервуары — ниже 0,2 мг/л. Контроль DO включает в себя мониторинг уровней в резервуарах и соответствующую регулировку скорости аэрации. Это требует высокоточного контрольного оборудования, которое необходимо регулярно калибровать.
5. Ароматические органические соединения/содержание масла
Если поступающая вода содержит токсичные или опасные органические соединения, следует рассмотреть возможность применения физико-химической очистки (например, коагуляции, флотации растворенным воздухом, усовершенствованных процессов окисления) перед поступлением в биологическую систему для повышения биоразлагаемости сточных вод.

Если поступающая вода содержит масло, на предварительном этапе следует применять меры по отделению и удалению масла, такие как маслоотделители, флотация растворенным воздухом или оборудование для удаления масла. Общее содержание масла должно поддерживаться на уровне ниже 20 мг/л.

03 Оценка гибели бактерий в канализационных системах

Микроскопическое наблюдение
Учитывая крошечный размер бактерий, мы используем микроскопы для изучения количества и видов простейших. Некоторые индикаторные простейшие отражают состояние осадка; например, присутствие Paramecium указывает на длительное время пребывания осадка и служит индикатором реакций нитрификации.

Визуальный осмотр
Смертность бактерий можно косвенно оценить по поведению осадка. Значительная флотация осадка в аэробных резервуарах обычно указывает на гибель и распад осадка, что неизбежно сопровождается значительной потерей бактерий. В системах с биопленкой обширное отслоение биопленки может сигнализировать о массовой гибели бактерий, хотя нормальное обновление биопленки сопровождается минимальным отслоением.

Наблюдение за коэффициентом осаждения активного ила
Старение активного ила можно оценить по его SV30 (объем осаждения через 30 минут), при этом для оценки выживаемости микроорганизмов используются эмпирические значения.

Комплексное наблюдение включает анализ данных на различных этапах: например, заметное снижение эффективности удаления аммиачного азота между входящим и выходящим потоками в аэробном резервуаре может свидетельствовать о значительной смертности нитрифицирующих бактерий. Однако это может быть также связано с недостаточной щелочностью или другими факторами, что требует анализа каждого конкретного случая.