СПУХАННЯ АКТИВНОГО МУЛУ: ХТО ВИНЕН І ЩО РОБИТИ?

cwater

П.І. Гвоздяк

Інститут колоїдної хімії та  хімії води НАН України, м. Київ

Спухання активного мулу та пінення стічних вод є одним з найбільш неприємних явищ біотехнології очищення стоків у традиційних спорудах – аеротенках. Про спухання активного мулу та можливу роль нитчастих бактерій у цьому процесі дослідники сповіщали ще на переломі 20-30-тих років минулого століття [див. 61, стор.119]. Що ж до утворення піни в аеротенку, то перша публікація з промовистою назвою “Мілуокська містерія: незвичайна експлуатаційна проблема розвивається” [2] з’явилася лише 1969 року [цит. за 44].

Згодом ці явища стали спостерігатися все частіше і фактично у всьому світі. Так, в Італії зі 167 обстежених в 1996 – 1998 роках біологічних очисних споруд 84 мали проблеми з піною, 81 – зі вспуханням мулу, а 55 терпіли від першої та другої біди одночасно [26]. Повідомляється про такі ж негаразди в Південній Африці [5], Австралії, де від піни страждала на початку 90- тих років мало не половина (68 зі 144) станцій біологічного очищення стічних вод (40, 44), Франції (34), Чеській Республіці (47), Німеччині, Данії (26), Російській Федерації (60) та інші. В кінці минулого століття біля 70% очисних споруд з активним мулом щонайменше раз на рік стикалися з труднощами в осіданні мулу [33]. Спухання мулу було виявлено на 60% станцій біологічного очищення стічних вод 11 типів підприємств 70 компаній 4 країн – Нідерландів, Данії, ФРН, Італії [19]. 63% станцій очищення побутових стоків Англії страждають від спухання мулу [13].

Результатом піноутворення в аеротенках і спухання мулу є різке погіршення його осідання у вторинних відстійниках і пов’язані з цим труднощі із забезпеченням достатньої концентрації мулу в аеротенках, винесення мулу з очищеною водою, проблеми із знезараженням води після біологічного очищення, надмірне накопичення мулу в біологічних ставках і, відповідно, вторинне забруднення води в них і т.д. і т.п. Відомі випадки появи піни в аеротенках висотою до 1,5 м з розповсюдженням її вітром по території біологічних очисних споруд і навіть за її межі, що становить епідеміологічну загрозу в районі очисних споруд.

Проблеми спухання мулу та піноутворення в аеротенках привертають зростаючу увагу практиків і дослідників, головним чином, мікробіологів, які доволі ретельно вивчають мікроорганізмів, що населяють як “нормальний” активний мул, так і особливо мули, що пухнуть. Останнім часом з’явився не один десяток робіт, присвячених виділенню у чистому виді, морфолого- культуральній та біохімічній характеристиці широкого кола бактерій та інших мікроорганізмів, що причетні до цих явищ. Застосовуються також новітні генетичні методи дослідження, лазерна скануюча мікроскопія, порівняльний (image) аналіз тощо [3, 29, 38, 50]. Як і слід було чекати, особливий інтерес викликають різноманітні нитчасті бактерії, на яких здавна падає обґрунтована підозра як на головних винуватців збурення мулу [див., наприлад, 16, 35, 37]. В активному мулі виявлено щонайменше 26 морфологічних типів нитчастих мікробів [15 – 18, 46]. Найвірогідніше, що кожен з цих організмів здатен за певних, найбільш підходящих для даного гідробіонта умов викликати спухання мулу чи піноутворення в аеротенку. Це означає, що причин цих явищ може бути багато.

Розрізняють 4 функціональні групи нитчастих мікроорганізмів, що спричиняють спухання мулу та піноутворення [48]:

Sphaerotilus natans, Sphaerotilus</em> Тип 1701 і подібні до них мікроби Типів 021N та 0961 тощо, які відповідають за аеробне спухання мулу;актиноміцети, наприклад, Nocardia sp., Nostocoid limicola, Rhodococcus, Gordona, Tsukamurella, Mycobacterium, Тип 0092 та інші, які викликають потужну, глейку, дуже стабільну коричневу піну;Microthrix parvicella, Тип 0041 та інші, що добре ростуть на поверхнево-активних речовинах і жирних кислотах, а також при відносній нестачі поживних речовин, і можуть викликати як спухання мулу, так і піноутворення в аеротенку;Thiothrix, Beggiatoa та інші сульфідокислюючі, сірконакопичуючі бактерії, що теж можуть бути причиною спухання мулу.

Чи не найбільшої уваги удостоїлися нитчасті бактерії Sphaerotilus natans та її дещо тонша посестра Sphaerotilus Тип 1701, яка за морфологічними і особливо біохімічними ознаками мало чим відрізняється від своєї родички. Вони вважаються облігатними аеробами, що не можуть рости в безкисневих умовах [22], зате прекрасно себе почувають при низьких концентраціях розчиненого у воді кисню, бурхливо розвиваються при підвищених співвідношеннях C:N, низькому навантаженні за органічними сполуками, при бракові фосфору, низькому рН, наявності сульфідів тощо [35, 46].Sphaerotilus Тип 1701 домінує (в 33% зразків активних мулів з 90 досліджених станцій очищення води США) як в активному мулі, що очищає побутові, так і виробничі (зокрема, харчової промисловості) стічні води. S. natans зустрічається переважно при очищенні побутових стоків. Тип 1701 дещо швидше реагує і краще росте при підвищеній температурі і тому зазвичай спричиняє “весняне спухання” активного мулу. Певну перевагу перед S. natans цей організм має і при нижчих значеннях концентрацій розчиненого кисню у стічних водах в аеротенку.

Що стосується пінення, то одним з перших найбільш можливих піноутворювачів описано Грампозитивного, розгалуженого актиноміцета, ідентифікованого як No- cardia sp. Подальше вивчення цього явища поповнило список мікроорганізмів, що причетні до утворення піни в активному мулі [4, 24, 39, 41,42].

Загальну характеристику основних представників нитчастих мікроорганізмів в активному мулі можна знайти в доступній літературі [60], у вичерпному, всеохоплюючому огляді науково-технічної літератури (більше двох сотень посилань), де наведено багатий фактичний матеріал щодо історії питання, мікробіології, морфології, фізіології нитчастих бактерій, сучасних теоретичних поглядів на причини спухання активного мулу, можливих методів боротьби з цим явищем [27]. Більш детальні відомості (з фотографіями) слід шукати в оригінальних експериментальних роботах і монографіях [15 – 17, 28, 46, 48].

До причин спухання та піноутворення, крім зазначених вище, долучають також вік мулу, конфігурацію аеротенків, режим подачі стічних вод у них тощо. В аеротенках повного змішування спухання часто виникає через низьке навантаження органічними сполуками, в той час як в аеротенках-витіснювачах – через недостатню концентрацію розчиненого кисню в голові аеротенку.

Колись [46] жевріла надія про такі часи, що за складом тих чи інших нитчастих бактерій в активному мулі можна буде однозначно стверджувати, що саме викликало його “хворобу”. Здавалося, що хороший фазово-контрастний мікроскоп та певний досвід обслуговуючого персоналу дадуть можливість швидко (протягом години чи менше) виявити хоча б технологічні причини спухання чи піноутворення та, по можливості, прийняти адекватні міри до усунення цих неприємних явищ.

Однак, все виявилося значно складнішим. Пройшло понад двадцяти років, проведено тисячі аналізів та експериментів у всіх кінцях світу і з застосуванням найновіших молекулярно-біологічних, імунохімічних, мікроскопічних, ідентифікаційних та інших мікробіологічних методик, описано десятки різноманітних видів нитчастих мікробів, вивчають конкурентні взаємодії між флокоутворюючими та нитчастими бактеріями і на цій базі створюють математичні моделі цих відносин, досліджують розповсюдження та вплив різноманітних факторів, зокрема температури, на ріст цих мікроорганізмів в активному мулі тощо [8, 9, 12 – 14, 22, 23, 43 – 45].

Не бракує і загальнонаукових розмірковувань з цього приводу. Відомо принаймні три теорії та одна гіпотеза, що прагнуть пояснити спухання мулу [27]:

Теорія дифузійного добору грунтується на тому факті, що величина співвідношення поверхні до об’єму у нитчастих мікроорганізмів є більша, ніж у не-нитчастих, що дає їм перевагу в масообміні та швидкості росту в умовах низьких концентрацій поживних речовин і кисню у стічних водах [31].

Теорія кинетичного добору [11] враховує, що нитчасті бактерії є К-стратегами і в системах, де концентрація субстрату низька, мають вищу швидкість росту, ніж формуючі флоки бактерії (r – стратеги).

Згідно з теорією накопичувального добору деякі нитчасті бактерії, такі як Microthrix parvlcella за всіх – аеробних, аноксичних і анаеробних – умов інтенсивно запасаються поживними речовинами, які використовуються для продукції білка (біомаси) та вироблення енергії в період нестачі харчів у воді, яка очищається, що дає цим мікроорганізмам перевагу в конкурентній боротьбі з ненитчастими бактеріями [1, 30, 36].

Гіпотеза оксиду азоту (NO hypothesis), запропонована Casey et al., [7], декларує, що флокоутворюючі бактерії під час денітрифікації накопичують інгібуючий продукт метаболізму – монооксид азоту (NO), тоді як нитчасті цього не роблять, що надає їм перевагу в утилізації органічних речовин, які повільно розкладаються в аеробних умовах.

Критично аналізуючи ці теорії, провідні дослідники [27, стор. 802] відзначають: “жодна з них не веде до остаточного вирішення проблеми, більше того, більшість цих теорій не має експериментального підтвердження”.

Впродовж тривалого часу вчені проводять інтенсивні, цікаві дослідження організмів, що спричиняють чи супроводжують спухання мулу та пінення в аеротенках. Спеціалісти пропонують певні, часом навіть дуже радикальні методи боротьби з цими вкрай небажаними явищами. Ц.І. Роговська [61] вважала за необхідне піднімати величину рН у стоках до 9÷9,4, або знижувати до рН = 5 і підтримувати її на такому рівні протягом декількох діб. Застосовують також окисники і токсиканти, такі як перекис водню, озон, хлор [46, 60]. Однак, хлорування – небажаний процес через можливе утворення екологічно небезпечних хлорорганічних речовин. Потужні окислювачі – неспецифічні та згубно впливають на інших, дуже корисних і потрібних бактерій, наприклад, нітрифікаторів, які, як відомо, вкрай помалу ростуть, і для відновлення їх популяції потрібно багато часу, тоді як нитчасті невдовзі знову зацвітають пишним цвітом. Тому частіше удаються до технологічних змін робочих параметрів очищення стоків: збільшують аерацію, зменшують вік мулу, корегують окисно-відновний потенціал, створюючи анаеробно-аноксидно-аеробні зони по ходу очистки, гасять піну гідравлічно, доходить до механічного збору піни з поверхні аеротенків та вторинних відстійників.

Пропонується також міняти характеристику стічних вод, що надходять на очищення, зокрема, вилучати сульфіди, корегувати співвідношення С:N добавляти деякі харчові компоненти [60]. Зрештою, з огляду на неабиякі об’єми, відчутно вплинути на якість стічної води будь-якого, навіть невеликого, міста – справа майже безнадійна.

Крім того, все це – спроба подолання наслідків, а не причин спухання (пінення), про які, попри грандіозні зусилля дослідників та практиків, достеменно мало що відомо. І нема жодної гарантії, що після переходу від боротьби з нитчастими мікробами (шляхом спеціального створення стресової ситуації) до штатного режиму експлуатації очисної споруди не почнеться в аеротенку знову надмірний розвиток нитчастих з тими ж самими наслідками.

Дослідники [46] відмічають, що застосований певний ефективний метод подолання спухання мулу на одній станції очистки стоків часто виявляється зовсім непридатним для іншої станції, більше того, іноді він не спрацьовує навіть на тій же очисній споруді при повторному спуханні. І знову доводиться вдаватися до всесвіт- ньовідомого методу “спроб і помилок” (trial-and-error method).

Поважні, відомі вчені з різних країн (Нідерданди, Португалія, США) [27], об’єднавшись, небезпідставно наполягають на тіснішій взаємодії інженерів та мікробіологів з метою збагачення знань з морфології та фізіології нитчастих мікроорганізмів, їх ідентифікації та визначення чисельності в активному мулі за допомогою сучасних молекулярних методів – дифузії, субстратних кінетик і накопичень, гідролізу та ролі окремих субстратів, конкуренції за ці субстрати, а також інших існуючих мікробних взаємовідносин, таких як коменсалізм, мутуалізм, паразитизм, виїдання і т.п. Все це повинно сприяти кращому розумінню цього складного і практично надзвичайно важливого явища.

Дослідники з різних німецьких і австралійських університетів на чолі з відомим професором Петером Вільдерером, прагнучи проникнути у глибинну сутність мікро- та макроскопічних процесів, що відбуваються у біореакторах з очищення води, закликають до інтенсивного, взаємовигідного діалогу вчених з інженерами. Пропонується [50], використовуючи сучасні методи дослідження (confocal laser scanning micriscopy – CLSM; image analysis; denaturating gradient gel electrophoresis – DGGE; fluorescent in situ hybridization – FISH; microsensors; microautoradiography – MAR; 16S rRNA and functional gene fingerprinting techniques; 23S rRNA- probe; polymerase chain reactions – PCR; nucleic acid probe (gene probe); gene library; numerical algorithms and simulation software тощо), спільними зусиллями створювати потужний банк даних з інформацією про структуру та функцію мікробних агрегатів, що входять до складу активного мулу, метаболічний потенціал окремих культур мікроорганізмів та їх спільнот і т.п.

Важко заперечити пізнавальну та певну практичну цінність такої постановки питання. Ще важче погодитися з тим, що всі ці знання дозволять цілком і повністю і адекватно контролювати процес біологічного очищення стічних вод на десятках тисяч різноманітних очисних спорудах.

Спеціалісти добре знають, що неможливо собі уявити щось більш мінливе та непередбачуване, ніж стічні води. Навіть погоду можна прогнозувати, але запрограмувати, хто, коли, яких і скільки зіллє в каналізацію нечистот, токсинів, хімреагентів, біологічних чинників і т.д. і т.п., – абсолютно неможливо. Не говоримо вже про аварійні ситуації… Тому є дуже великі сумніви, що навіть при гранично багатій і точній обізнаності та інформованості щодо нитчастих мікроорганізмів можна буде у найближчому майбутньому вчасно і точно реагувати на калейдоскопічні зміни складу стічних вод і відповідними технологічними заходами попереджувати сплеск пінення води в аеротенку чи спухання мулу. Крім того, треба брати до уваги, що накопичення цих безумовно корисних і потрібних знань вимагає певного часу, а винос мулу відбувається вже зараз.

Зрештою, огляд сучасної світової науково-технічної літератури однозначно свідчить, що всі причетні до біологічного очищення води люди – теоретики, експериментатори, практики – налаштовані виключно на те, щоби не дозволити нитчастим мікроорганізмам розвиватися в аеротенку, пригнітити їх, а ще краще – винищити. Відбувається перманентне протистояння, точиться безкомпромісна боротьба, ведеться нескінченна війна … з безневинними створіннями, які просто користаються з більш-менш придатних для них умов і обставин та за наказом Всевишнього “плодяться й розмножуються і наповнюють воду” [Буття, 1:22]. Час добре усвідомити, що нема, либонь, такого роду-виду мікроба на Землі, якого доля не занесла б у стічну воду. І коли хтось з них “раптом” починає там дуже інтенсивно і, як нам здається, надмірно плодитись і ту воду наповнювати, то це не вина їхня, а величезна заслуга, і не вбивати-нищити, чи створювати нестерпні для них умови, а уклінно дякувати їм потрібно за те, що вони, як ніхто інший з незліченних їхніх сусідів, швиденько виїдають із стічної води все те, що ми не без підстав уважаємо за бруд, непотріб та отруту.

На наш погляд, пора раз і назавжди припинити боротися з гідробіонтами (у тому числі й з нитчастими мікроорганізмами) на очисних спорудах, а якраз навпаки: якомога ширше залучати всіх їх до благородної справи відновлення якості води.

Про те, що нитчасті бактерії – “гетеротрофи і хороші мінералізатори органічних речовин”, можна прочитати і в давніх підручниках [58, стор. 217, 234]., і в найновіших оглядах літератури [60, стор. 78]. Відомо також [61, стор. 120], що помітний розвиток нитчастих мікроорганізмів супроводжується суттєвим покращанням якості очищення стоків за ХПК (але погіршується за концентрацією завислих речовин, тобто біомаси спухлого мулу). Звідси випливає абсолютно прозоре, гранично зрозуміле побажання: добре було б мати в аеротенку нитчастих мікроорганізмів і там їх якимось чином затримувати, щоби вони активно працювали, але не виносились очищеною водою у вторинні відстійники і далі – в ставки та водойми.

То ж потрібно принципово змінити технологію біологічного очищення стоків, зробити її нечутливою до будь-яких непередбачуваних стрибків у якісному та кількісному складі забруднень, готовою до подолання найневірогідніших збурень і катаклізмів.

“Нове життя нового прагне слова” – казав поет “Нові стічні води вимагають нової парадигми в біотехнології їх очищення.”

Бо той факт, що сучасні стічні води, навіть найкомунальніші, зі скаутських таборів (про промислові відходи – мовчимо), докорінно відрізняються від тих давніх, зразка 1914 року, з очищення яких почалася ера аеротенків, не потребує жодних пояснень і доказів. Про синтетичні миючі засоби (СМЗ), синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР), без яких не можна собі уявити теперішнього життя, ніхто в світі тоді не чув, слова “ксенобіотик” взагалі не існувало; усякі там поліхлорбензоли (РСВ), протонофори, радіонукліди, пестициди, біоциди, найрізноманітніші фармацевтичні субстанції і т.д. і т.п. – все це “плоды раздумья” і творіння “нового життя”. Разом з тим загальновідомо, що СМЗ, СПАР таки піняться, навіть при збовтуванні водного розчину, не то що при аерації. Є у науковій літературі повідомлення, що такий собі 3,3′, 4′, 5- тетрахлорсаліциланілід (ТО), який входить як тривіальний компонент у склад миючих засобів, фарб для волосся, шампунів тощо, відноситься до протонофорів, тобто хімічних роз’єднувачів метаболізму багатьох організмів активного мулу, що пригнічує їх ріст аж до повного блокування [10].

Виявляється, що аналогічно діють хлор- та нітропохідні фенолів [49], іони важких металів, зокрема, міді, цинку [6, 32], кадмію [20], нікелю [21]. Встановлено, що збільшення відношення між концентрацією хімічних роз’єднувачів метаболізму та концентрацією біомаси (Cu/Xo) призводить до зменшення наростання активного мулу [25].

Навряд чи можна сумніватися, що саме вони, ці та їм подібні хімічні сполуки і речовини, без яких не обходиться тепер жодна стічна вода та “ім’я яким – легіон”, і є тими чинниками, що викликають спухання мулу, та гідне подиву пінення води в аеротенках. І кількість (число) таких речовин у стічних водах неухильно збільшуватиметься, і концентрація їх – зростатиме, і ніяка в світі сила не заборонить їх вживання, і всі вони тектимуть з водою на біологічні очисні споруди. Аби там дезінтегрувати, розбивати хлопки (пластівці), конгломерати старого доброго активного мулу і таким чином сприяти виносу біомаси з традиційних аеротенків, стимулювати утворення піни, словом, робити якомога більше всілякої шкоди.

Вважаємо, що розв’язання цієї задачі лежить на шляху іммобілізації мікроорганізмів. Нитчасті, як і всілякі інші мікроби, завжди готові прикріпитися до твердої поверхні. Проте ця поверхня з часом (і дуже швидко) обросте мікроорганізмами, і постійно наростаючий “надлишок” їх усе одно виноситиметься з аеротенка. Отже, потрібно подбати про присутність в очисній споруді таких гідробіонтів, які поїдали б нитчастих, що так добре мінералізують розчинені органічні речовини. Ще краще – створити у цій споруді якомога довший трофічний ланцюг та якнайширше розгалужену трофічну сітку – у повній аналогії з тим, що спостерігається у всіх природних відкритих водоймах.

Треба організувати в очисній споруді біоконвеєр [51 – 53]. В розрахунку на використання у традиційному аеротенку іммобілізованих нитчастих мікроорганізмів (а до них належать, як сказано вище, і бактерії, і актиноміцети, і гриби) потрібно мати на увазі реальну можливість рясного обростання ними носія, і тому останній повинен мати хороший доступ до гідравлічного масообміну, займати в біореакторі якомога менший об’єм (при високій питомій поверхні), не мати вузьких, тісних місць, здатних до забивання (кольматажу) рогалуженим, пухким як вата біообростанням.

Крім того, біоконвеєр передбачає використання в технологічному процесі очищення стічних вод ще й таких гідробіонтів, що не прикріплюються до поверхні, а повзають по ній, а також таких, що взагалі постійно вільно плавають у воді та живляться планктоном, або пасуться, виїдаючи іммобілізованих організмів. Для них потрібно створити сприятливі умови для трофічного утримання в об’ємі носія, який допомагав би їм протистояти інтенсивному (в деяких місцях – навіть турбулентному) рухові води та водно-повітряної суміші і не покидати аеротенка.

На нашу думку, всім цим вимогам у найбільшій мірі відповідають носії типу ВІЯ [54, 55]. Ці носії виготовляють з хімічного супертонкого волокна у відповідності до технічних умов [62], і, в залежності від технологічних потреб, вони можуть мати різну хімічну природу, структуру і густину, що визначається структурою (гладке, текстуроване чи комбіноване) і тексом (від 100 до 500) волокна, яке використовується для їх виробництва [57].

Носії типу ВІЯ:

  • надзвичайно стійкі у воді та працюють без заміни десятки років;·       мають дуже високу питому поверхню (до 5000 м2/м3);
  • займають не більше 1% об’єму очисної споруди;·       монтуються і демонтуються в аеротенку без його опорожнення;
  • є плоскими (а не об’ємними), і тому вони не схильні до надмірного біообростання, не потребують примусової механічної (гідравлічної) регенерації та доступні до інтенсивного масообміну;
  • служать прекрасним субстратом для іммобілізації бактерій, грибів, актиноміцетів та інших гідробіонтів, що ведуть осідлий спосіб життя;
  • у міжволоконному просторі створюють сприятливі умови для трофічного утримування рухливих гідробіонтів – консументів другого та вищих порядків;
  • навіть при дуже інтенсивній аерації стоків мають на кожній ворсинці, що обросла гідробіонтами, мікрозони з гранично широким діапазоном окисно- відновного потенціалу (ОВП), придатним як для відновлю- вальних процесів – метаногенезу, дегалогенізації, сульфат-, нітратредукції тощо ( у внутрішніх, глибинних шарах біоплівки), так і для реакцій окислення органічних сполук, аміаку, сірководню та інш. розчиненим у воді киснем (безпосередньо на зовнішній поверхні біообросту).

Це означає, що в біообрості носіїв типу ВІЯ одночасно і повсюдно існує незліченна кількість анаеробних, аноксидних і аеробних зон, що дає можливість на початкових етапах очищення стоків деструктурувати такі стійкі та екологічно небезпечні ксенобіотики як нітро- та галоїдорганічні сполуки, які для повної бактеріальної мінералізації потребують, як відомо, неодноразової зміни анаеробно-аеробно-анаеробних умов біотрансформації, а на кінцевих етапах очищення води (після повної деструкції органічних речовин) – успішно здійснювати в одному і тому самому місці та в один і той же час процеси нітри- та денітрифікації.

Регулярні, фіксовані насадки ВІЯ дають змогу легко і просто організувати в аеротенку потужні трофічні ланцюги та сітки гідробіонтів, що збільшує продуктивність біореактора в 1,5 – 2 рази, в десятки разів зменшує кількість надлишкової біомаси, а її зольність при цьому зростає майже вдвічі. Ця мізерна біомаса дуже легко осідає, добре віддає воду, займає невеликий об’єм, фактично не потребує затрат на її утилізацію і не становить екологічної небезпеки.

Прямоточна, біоконвеєрна система очищення води:

  • залучає до технологічного процесу максимальне розмаїття гідробіонтів – від мікоплазм і бактерій до молюсків і риб, що веде до звільнення води від різноманітних – хімічних і біологічних – забруднень та, при бажанні, до повного відновлення її якості;
  • виключає фізичне та хімічне насилля над гідробіонтами (яке має місце при застосуванні зворотного активного мулу) та передбачає вільне розміщення кожного учасника очищення води в умовах, що найкраще пасують йому за хімічними, гідравлічними, механічними, харчовими уподобаннями; все це сприяє найвищій продуктивності кожного окремого організму, бо тільки вільна істота здатна всебічно розкрити свої найкращі властивості та реалізувати всі потенційні можливості;
  • дає змогу надійно, ефективно і впевнено, без технологічних потрясінь на кшталт спухання мулу очищати будь-які, у тому числі рясно та непередбачувано занечищені токсичними речовинами стічні води. Майже 20-річний досвід промислового використання носіїв ВІЯ в прямоточному (біоконвеєрному) очищенні дуже складних, висококонцентрованих за складом ксенобіотиків та важких металів реальних стічних вод, зокрема, виробництва лаків і фарб [59] свідчить, що така біотехнологія здатна очищати такі промислові стоки, які не підлягають звичайній, традиційній біохімічній очистці активним мулом, і більше того, навіть настільки токсичні стічні води, які взагалі не можна було очистити будь-яким відомим способом, і ці стічні води знешкоджували термічно (спалюванням) при температурі біля 10000С [56, 63].

Таким чином, неприємні явища спухання активного мулу та пінення стічної води в аеротенках можна і треба долати шляхом принципової зміни самої суті біотехнології очищення води та широкого застосування прямоточної системи очистки біоконвеєрного типу з використанням максимального розмаїття гідробіонтів, іммобілізованих і трофічно утримуваних високотехнологічними волокнистими носіями.

ЛІТЕРАТУРА:

  1. Andreasen K., Nielsen P. Growth of Microthrix parvicella in nutrient removal activated sludge plants: studies of in situ physiology. // Water Res. 2000, 34. No 5, pp. 1559 – 1569.
  2. Anonymous. Milwaukee mystery: unusual operating problem develops. // Water Sewage Wks. 1969. 116, P 213.
  3. Beer M., Seviour E. M., Kong J., Cunningham M., Black-all L.L., Seviour R.J. // Phylogeny of the filamentous bacterium Eikelboom Type 1851, and design and application of a 16S rRNA targeted oligonucleotide probe for its fluorescence in situ identification in activated sludge. FEMS Micribiol. Lett. 2002. 207. pp. 179 – 183.
  4. Blackall L.L., Harbers A.E., Greenfield PF, Hayward A.C. Actinomycete scum problems in Australian activated sludge plants. //Water Sci. Technol., 1989, – 20, pp. 493 – 495.
  5. Blackbeard J.R., Ekama G.A., Marais G.VR. A survey of bulking and foaming in activated sludge plants in South Africa.// Journal WPCF – 1986, 85, No.1, pp. 90 – 100.
  6. Cabrero A., Fernandez A., Mirada F, Carcia J. Effect of copper and zinc on the activated sludge bacteria growth kinetics. Water Res. 1998. 32, No 5, pp. 1355 – 1362.
  7. Casey T.G., Wentzel M.C., Loewenthal R.E., Ekama G.A., Marais G.R. A hypothesis for the cause of low F/M filament bulking in nutrient removal activated sludge systems. // Water Res., 1992, 26, No.6, pp. 867 -869.
  8. Cenens C., Smets I. Y, Van Impe J.F Modelling the competition between floc-forming and filamentous bacteria in activated sludge waste water treatment systems Evaluation of mathematical model based on kinetic selection theory // Water Res. 2000, 34, No.9, pp. 2525 – 2534.
  9. Cenens C., Smets I. Y, Van Impe J.F. Modelling the competition between floc-forming and filamentous bacteria in activated sludge waste water treatment systems  A prototype mathematical model based on kinetic selection and filamentous backbone theory // Water Res. 2000, 34, No.9, pp. 2535 – 2541.
  10. Chen G.-H., Mo H-K., Liu Y Utilization of a metabolic uncoupler, 3, 3′, 4′, 5 – tetrachlorosalicylanilide (TCS) to reduce sludge growth in activated sludge culture. Water Res. 2002, 36, No.8, pp. 2077 – 2083.
  11. Chudoba J., Grau P, Ottova V Control of activated sludge filamentous – bulking. II. Selection of microorganisms by means of a selector.//Water Res., 1973, 7, No. 10, pp. 1398 – 1406.
  12. Contreras E.M., Giannuzzi L., Zaritzky N.E. Growth kinetics of the filamentous micro-organism Sphaerotilus natans in a model system of a food industry wastewater. // Water Res., 2000b, 34, No. 11, pp. 4455 – 4463.
  13. Contreras E.M., Giannuzzi L., Zaritzky N.E. Use of image analysis in the study of competition between filamentous and non-filamentous bacteria. //Water Res., 2004, 38, No. 11, pp. 2621 – 2630.
  14. Da Motta M., Pons M.N., Roche N. Study of filamentous bacteria by image analysis and relation with settleability // Water Sci. Technol., 2001, 46, No. 1 – 2, pp. 363 – 369.
  15. Eikelboom D.H. Filamentous organisms observed in activated sludge. // Water Res., 1975, 9, No. 2, pp. 365 – 388.
  16. Eikelboom D.H. Identification of filamentous organisms observed in bulking activated sludge. // Progr. Water Technol., 1977, 8, No. 1, pp. 153 – 164.
  17. Eikelboom D.H. Process control of activated sludge plants by microscopic investigation. IWA Publishing. London. 2000., 156 pp.
  18. Eikelboom D.H., Andreadakis A., Andrea- sen K. Survey of filamentous populations in nutrient removal plants in four European countries //Water Sci. Technol., 1998, 37, No. 4/5, pp. 281 – 289.
  19. Eikelboom D. H., Geurkink B. Filamentous microorganisms observed in industrial activated sludge plants. // Water Sci. Tec­hnol. 2002, 46, No.1 – 2, pp. 535 – 542.
  20. Errecalde O., Seidl M., Campbell P.G.C. Influence of a low molecular weight metabolite (citrate) on the toxicity of cadmium and zinc to the unicellular green alga Selenastrum capricornutum: an exception to the free-ion model. Water Res. 1998, 32, No.2, pp. 419- 429.
  21. Gokcay C.F, Yetis U. Effect of nickel (II) on biomass yield of the activated sludge. Water Sci. Technol. 1996, 34, No.1 , pp. 163 – 171.
  22. Kappeler J., Gujer W Development of a mathematical model for “aerobic bulking”. // Water Res., 1994, 28, No. 2 , pp. 303 -310.
  23. Kappeler J., Gujer W. Verification and applications of a mathematical model for “aerobic bulking”. // Water Res., 1994, 28, No. 2, pp. 311 -322.
  24. Lemmer H., Kroppenstedt R.M. Chemota- xonomy and physiology of some actinom- ycetes isolated from scumming activated sludge. // Syst. Appl. Microbiol., 1984, 5, pp. 124 – 135.
  25. Liu Y Effect of chemical uncoupler on the observed growth yield in batch culture of activated sludge. // Water Res. 2000, 34, No.7, pp. 2025 – 2030.
  26. Madoni P, Davoli D., Gibin G. Survey of filamentous microorganisms from bulking and foaming activated sludge plants in Italy //Water Res., 2000. 34, No. 6, pp. 1767 – 1772.
  27. Martins A.M.P., Pagilla K., Heynen J.J., van Loosdrecht M.C.M. Filamentous bulking sludge – a critical review. // Water Res., 2004, 38, No. 4, pp. 793 – 817.
  28. Mitchel R. (Edit.). Wastewater Microbiology. Wiley-Liss-N.Y – Chichester – Brisban -Toronto- Singapore, 1994, 478 pp.
  29. Nielsen J.L., Christensen D., Kloppenborg M., Nielsen P.H. Quantification of cell- specific substrate uptake by probe-defined bacteria under in situ conditions by microautoradiography and fluorescence in situ hybridisation. // Environ. Microbiol. 2003. 3. No.3. pp 202 – 211.
  30. Nielsen P.H., Roslev P, Dueholm T.E., Niel­sen J.L. Microthrix parvicella, a specialized lipid consumer in anaerobic – aerobic ac­tivated sludge plants. // Water Sci. Technol. 2002, 46, No.1 – 2 , pp. 73 – 80.
  31. Pipes WO. Bulking of activated sludge. // Adv Appl. Microbiol. – 1967, 9, p. 185 – 234.
  32. Principi R, Villa F, Bernasconi M., Zanardini E. Metal toxicity in municipal wastewater activated sludge investigated by multivariate analysis and in situ hybridization. // Water Res., 2006, 40, No. 1, pp. 99 – 106.
  33. Pujol R., Canler J.P Biosorption and dynamics of bacterial populations in activated sludge. // Water Res., 1992, 26, No. 1, pp. 209 -212.
  34. Pujol R., Duchene Ph., Schetrite S., Canler J.P Biological foams in activated- sludge plants: characterization and situation //Water Res., 1991.25, No. 5, pp. 1399 – 1404.
  35. Richard M., Hao O., Jenkins D. Growth kinetics of Sphaerotilus species and their significance in activated sludge bulking // J. Water Pollut. Control Fed. 1985. 57, No. 1, pp. 68 -81.
  36. Rossetti S., Tomei M.C., Levantesi C., Ra- madori R., Tandoi V “Microthrix parvicella”: a new approach for kinetic and physiological characterization. // Water Sci. Technol. 2002, 46, No.1 – 2 , pp. 65 – 72.
  37. Ruchhoft C.C., Kachmar J.F The Role of Sphaerotilus natans in Activated Sludge Bulking // Sew Works J., 1941, 13, No 1, pp. 3 -13.
  38. Schmid M., Thill A., Purkhold U., Walcher M., Bottero J., Ginestet R, Nielsen P, Wuertz S., Wagner M. Characterisation of activated sludge flocs by confocal laser scanning microscopy and image analysis. // Water Res. 2003, 37, No.9, pp. 2043 – 2052.
  39. Seviour E.M., Williams C., DeGrey B., Soddell J.A., Seviour R.J., Lindrea K.C. Study of filamentous bacteria from Australian activated sludge plants. // Water Res., 1994, 28, No. 11, pp. 2335 -2342.
  40. Seviour E.M., Williams C.J., Seviour R.J., Soddell J.A., Lindrea K.C. A survey of filamentous bacterial populations from foaming activated-sludge plants in eastern states of Australia // Water Res., 1990. 34, No. 2, pp. 493 – 498.
  41. Sezgin M., Lechevalier M.P, Karr PR. Isolation and identification of actynomycetes present in activated sludge scum. // Water Sci. Technol. 1988. 20, pp. 257 – 263.
  42. Soddell J., Knight G., Strachan W, Seviour R. Nocardiaforms, not Nocardia foams.//Water Sci. Technol., 1992. 26, pp. 455 – 460.
  43. Soddell J., Seviour R. Microbiology of foaming in activated sludge plants. // J. Appl. Bacteriol. – 1990, 69, pp. 145 – 176.
  44. Soddell J., Seviour R. Incidence and morphological variability of Nocardia pinensis in Australian activated sludge plants. // Water Res., 1994, 28, No. 11, pp. 2343 – 2351.
  45. Soddell J., Seviour R. Relationship between temperature and growth of organisms causing Nocardia foams in activated sludge plants. // Water Res. 1995. 29, No. 6, pp. 1555 – 1558.
  46. Strom P.F., Jenkins D. Identification and significance of filamentous microorganisms in activated sludge. // J. Water Pollut. Control Fed. 1984. 56. No. 5, pp. 449 – 459.
  47. Wanner J., Ruzickova J., Jetmarova P., Krhutkova O., Paraniakova J. A national survey of activated sludge separation problems in the Czech Republic: filaments, floc characteristics and activated sludge metabolic properties. // Water Sci. Technol. 1998. 37, No. 4. pp. 271 – 279.
  48. Wanner O., Grau P Identification of filamentous microorganisms from activated sludge: a compromise between wishes, needs and possibilities. // Water Res. 1989. pp. 883 -891.
  49. Wei Y, Van Houten R.T, Borger A.R., Eikelboom D.H., Fan Y. Minimization of excess sludge production for biological wastewater treatment. // Water Research. 2003. 37, No. 18. pp. 4453 – 4467.
  50. Wilderer PA., Bungartz H-J., Lemmer H., Wagner M., Keller J., Wuertz S. Modern scientific methods and their potential in wastewater science and technology. // Water Res. 2002. 36, No. 2, pp. 370 – 393.
  51. Гвоздяк П.И. Микробиология и биотехнология очистки воды: quo vadis? // Химия и технология воды. 1989. 11, № 9. стр. 854 – 858.
  52. Гвоздяк П.І. 50 запитань і 49 відповідей з нової біотехнології очистки води. Київ, “Знання”, 1990 р., 25 с.
  53. Гвоздяк П.І. За принципом біоконвеєра. Біотехнологія охорони довкілля. // Вісник НАН України. 2003, № 3, с. 29 – 36.
  54. Гвоздяк П.И., Могилевич Н.Ф., Денис А.Д. Способ очистки воды // Бюлл. Изобр. 1990, № 19. С. 283.
  55. Гвоздяк П.І., Могилевич Н.Ф., Денис О.Д. Патент 21 Україна, МКИ 5 СО F 3/30 – опубл. 30.11.92, Бюл. № 21.
  56. Гвоздяк П.И., Рой А.А., Даценко И.Н., Денис А.Д., Лясковский А.С., Никоненко В.У, Вереня Н.П. Опытно-промышленные испытания микробиологического метода очистки сточных вод от гексаметилендиамина. // Химия и технология воды. 1982. 4, № 1. С. 68 -70.
  57. Глоба Л.И. Биотехнологии подготовки и очистки воды // В монографии: Экологические аспекты современных технологий охраны водной среды. К.: Наукова думка, 2005. С. 63 – 88.
  58. Голубовская Э.К. Биохимические основы очистки воды./ Учебное пособие для строит. Спец. Вузов. – М.: Высшая школа, 1978. – 271 с.
  59. Дмитренко Г.Н., Гвоздяк П.И. Биотехнология очистки высококонцентрированных сточных вод от органических растворителей. // Химия и технология воды. 2002, № 2, С. 185 – 190.
  60. Мурыгина В.П., Калюжный С.В. Роль нитчатых микроорганизмов в процессах пенообразования на сооружениях очистки сточных вод. // Успехи современной биологии. 2004. 124, № 1, с. 77 – 92.
  61. Роговская Ц.И. Биохимический метод очистки производственных сточных вод. М.: Изд-во лит. по строительству, 1967, 121 с.
  62. ТУ Насадка волокнистая “ВИЯ”® // Технические условия 996990. ИКХХВ АН УССР, Киев, 1989, 14 с.
  63. Удод В.М., Шапар С.К., Подорван Н.И., Венгжен Г.С., Дмитренко Г. Н., Сидлярчук О.И., Гвоздяк П.И. Микробиологический метод очистки сточных вод, содержащих смесь неионогенных ПАВ// Химия и технология воды. 1985. 7, № 1. С. 80-81.