Биологические методы очистки воды от сероводорода.

Биологические методы используются не только при обезжелезивании, но и при очистке природных вод от сероводорода. На территории Российской федерации находится более 100 крупных месторождений сероводородных подземных вод. Месторождения таких вод встречаются в Московской и Псковской областях , в Краснодарском крае, ряде регионов Урала.

В основе биохимических методов окисления соединений серы лежат естественные биологические процессы, обеспечивающие круговорот серы в природе. Известно около 50 видов бесцветных серобактерий, принадлежащих к восьми родам, но изучены они слабо. В одну группу они объединены на основании одного признака - способности к накоплению внутри клеток глобул элементарной серы. Данное обстоятельство является важнейшим при разработке технологии биохимической очистки сероводородсодержащих вод, так как этот процесс может обеспечить окисление сероводорода до серы без применения химических окислителей и образования трудноудаляемой коллоидной серы. Стационарность процесса может быть обеспечена своевременным выводом избыточной биомассы из него.

Механизм окисления сероводорода серобактериями (beggiatoa) был установлен С.Н. Виноградским в 1985г. Его исследованиями установлено, что окисление сероводорода серобактериями протекает в две стадии:

• на первой сероводород окисляется до элементарной серы, которая в глобул накапливается в протоплазме бактериальных клеток:

2H₂S+O^2-=2H₂O+2S|

• на второй стадии при недостатке сероводорода серобактерии начинают окислять внутриклеточную серу до серной кислоты:

2S+3O₂+2H₂O=2H₂SO₄

Основными недостатками одноступенчатых методов очистки воды от сероводорода являются:

• для обеспечения нормативного содержания сероводорода в очищенной воде (0,003 мг/л), даже при его исходной концентрации в несколько мг/л, требуется обеспечение эффективности его удаления не менее 99,9%, что практически не может быть достигнуто одноступенчатым биохимическим процессом в силу его специфики - недостатка субстрата;
• образование в очищаемой воде трудноудаляемой коллоидной серы за счёт частичного окисления сероводорода кислородом воздуха;
• необходимость применения коагулянтов и окислителей для осветления воды и доокисления сероводорода и его производных;
• зарастание загрузки в биореакторахкарбонатом кальция и серой вследствие нарушения сульфидкарбонатного равновесия при десорбции сероводорода и углекислоты в процессе аэрации;
• значительный выброс сероводорода в окружающую среду.

Однако, наиболее широко биологические методы очистки воды применяются на сооружения очистки сточных вод. Наиболее распространённые сооружения - аэротенки и метантенки. Микроорганизмы использующиеся для очистки сточных вод крайне разнообразны и подразделяются на два основных вида аэробные и анаэробные, но все они развиваются в соответсвии с определёнными фазами жизни :

• лаг-фаза: является фазой адаптации, которая следует сразу за введением активного

ила в стоки; характеризуется отсутствием прироста биомассы; продолжительность фазы зависит от нескольких факторов:природа примесей, степень предварительной  приспособленности микроорганизмов в ним, условий внутри аэротенка.

• фаза, при которой идет экспоненциальный рост микроорганизмов: характеризуется максимальной скоростью воспроизводства бактерий; происходит в условиях избытка питательных веществ, отсутствии продуктов их обмена.
• фаза, характеризующаяся замедленным ростом биомассы: наступает после снижения концентрации питательных веществ, при накоплении продуктов метаболизма в среде микроорганизмов.
• фаза, отличающаяся прекращением роста микроорганизмов: наступает после достижения равновесия между накопленной биомассой и количеством «пищи» в воде.
• фаза самоокисления (или эндогенного дыхания): наблюдается при недостатке питания для микроорганизмов; клетки начинают отмирать, распадаться; сопровождается снижением количества биомассы в биореакторе.

    Относительно органических веществ главным процессом, происходящем в аэротенке, становится нитрификация - двухстадийная реакция перевода катионов аммония в нитрат­ -анионы, протекающая в аэробной среде. Источником NH₄+ -ионов выступают белки растительного и животного происхождения, составляющие львиную долю всех загрязнителей в стоке. Основная роль здесь принадлежит бактериям рода Nitrosomonas и ряду других, осуществляющих окисление аммония до нитритов, а также бактериям рода Nitrobacter и другим, осуществляющим трансформацию нитритов в нитраты . Лабораторный анализ  сточной воды    осуществляется в рамках производственного контроля;