Wykład III

Temat: zastosowanie mikrobiologicznych technologii do oczyszczania wody, ścieków, powietrza atmosferycznego i gleby.

Przy obecnym rozwoju gosp. Która powoduje degradację środowiska naturalnego przyroda nie jest w stanie sama likwidować skutków zanieczyszczenia. Człowiek wprowadził wiele rozwiązań, które pomagają przyrodzie.

1)złoża zraszane

Obecnie najczęściej stosuje się oczyszczanie ścieków osadem czynnym: W oczyszcz. Wykorzystuje się różnego rodzaju procesy fizykochemiczne i biochemiczne. Przebiega w kilku etapach. Przed wprowadzeniem ścieków do komory napowietrzania muszą być usunięte zanieczyszczenia oraz inne rzeczy nie rozpuszczone w H20, oczyszczanie mechaniczne zwane I stopniem oczyszczania ścieków.

Wykorzystuje się procesy sedymentacji ciał stałych oraz zanieczyszczeń łatwo i trudno opadających albo proces flotacji czyli gromadzenia się samoczyszczających lżejszych od wody na powierzchni ścieków. Podstawowym narzędziem do opadania zanieczyszczeń to osadnik wstępny (dopływają do niego ścieki surowe). Do flotacji służy tzw. odtłuszczacz. Ścieki przez osadnik wstępny przepływają bardzo wolno i pozbywają się cząstek cięższych od H2O. Flotacja jest przeprowadzana w płytkich odtłuszczaczach których warstwa zanieczyszczeń jest co jakiś czas usuwana.

II stopień oczyszczania ścieków to oczyszczanie biologiczne. Mechaniczne przygotowuje do oczyszczania biologicznego. W biologicznym wykorzystuje się enzymy produkowane przez bakterie saprofityczne do biodegradacji zanieczyszczeń organicznych. Zw. Org. Ścieków są substratami dla bakterii. Duża masa bakterii to osad czynny. Proces odbywa się w warunkach tlenowych. Oczyszczane ścieki są wprowadzone do kom. Napowietrzania i intensywnie napowietrzane sprzężone powietrze jest doprowadzone przez dno perforowane. To powietrze miesza ścieki. B2T5-poprowadznie ścieków do komory napowietrzania jest obniżane B2T5 stosunek zanieczyszczeń do ścieków surowych.

Właściwe eksploatowanie osadu czynnego prowadzi do zmniejszenia zanieczyszczenia ponad o 90%.

Na wielkość BZT w komorze napowietrzania ma wpływ wodnej i stężenie zw.org i ich podatność na rozkłada bio, biomasa osadu czynnego, aktywność metaboliczna drobnoustrojów.

Jeżeli w ściekach wyst.związaki toksyczne to wielkość BZT na odzwierciedla faktycznego stanu. Wielkie znaczenie na czas…ścieków i… napowietrzanie ścieków od 6-12h.

Następuje rozwój szł. Kom. W bakterii oraz przyrost biomasy osadu czynnego jest wskaźnikiem prawidłowych warunków w komorze napowietrzania. Po zakończeniu procesu napowietrzania zawartość komory kieruje się do osadnika wtórnego.

W osadniku, w którym pozostają bez ruchu około 1,5h. W tym czasie osad czynny sedymentuje na dno a oczyszczone ścieki mogą być doprowadzone do odbieralnika(?).

Osad czynny użyty do oczyszczania ścieków może być ponownie wywrócony do z komory separacyjnej do komory napowietrzania. Osad czynny z osadnika wstępnego może być poddany przeróbce i wykorzystany jako nawóz, a także do produkcji bioglem(?), którego głównym składnikiem jest metan.

III stopień oczyszczania polega na niszczeniu związków chloru i fosforu ze ścieków ponieważ zawierają dużo produktów biodegradacji i azotanów i fosforanów.

Chlorek żelazowy FeCl3 i siarczan glinu-oczyszczają fosfor.

Jeżeli azot stosowana jest dezintyfikacja jako proces służący do redukcji azotanów przez bakterie należące do względnych beztlenowców redukowany jest do wolnego azotu.

Fosfor za pomocą bakterii usuwa

Czasem stosuje się IV stopień tj. odnowa wody. Odpływ wody można stosować w przemyśle:

Absorpcje, koagulację, odwróconą osmozę, filtrację.

W przypadkach ścieków ze… w końcowym etapie poddaje się je dezynfekcji.

Oczyszczanie i uzdatnianie wody do picia. W wodach głębinowych nie ma biocenozy-nie zachodzi proces oczyszczania.

Wodę do picia człowiek bierze zwód powierzchniowych. Wymagania jeśli chodzi o wody do picia: orzeźwiająca, oczyszczona. Nie może zawierać zw.chem szkodliwych dla zdrowia, pierwiastków promieniotwórczych, drobnoustrojów chorobotwórczych oraz substancji psujących smak i zapach wody.

Na uzdatnianie wody składają się procesy:

1) koagulacja

2) filtracja przez filtry piaskowe i z węgla aktywnego

3) dezynfekcja

Ad1. Prowadzimy w płytkich zbiorniczkach gdzie osadzają się zawiesiny trudno opadające aby stącić trudno opadające zanieczyszczenia oraz organizmy planktonowce (coo?) unoszą się w wodzie stosuje się różne zw chem tzw koagulanty.

Po strącenie tych zanieczyszczeń woda kierowana jest na filtry piaskowe:

-powolne

-pośpieszne

Filtry piaskowe wypełnione są bio(?) piaskiem.W związku z tym woda przepływa przez nie bardzo wolno. Pozwala to na wytworzenie się na (?) piasku błony, filmu biologicznego. W związku z tym może zachodzić na filtrach biodegradacja organizmów.Skład tych mikroorganizmów zależy od skł chem. Wody.Na ogół wyst w niej bakterie heterotroficzne.

Na powierzchniowej warstwie filtra mogą występować niektóre gatunki glonów: zielenice, okrzemki. Tak działają filtry powolne, natomiast pośpieszne wypełnione są piaskiem gruboziarnistym, działają jak te piaskowe, szybkość przez te pośpiesznie jest większa niż przez te powolne(o rety:D) w związku z tym mikroorganizmy występują w śladowej ilości-nie biorą udziału w biol usuwanie zanieczyszczeń, czasem mogą być zanieczyszczone bakt nitryfikacyjnymi. W związku z tym biol utl lub żelaza, azotu,manganu. B dokładnie oczyszcz wody filtry węglowe, które absorbują na rozw węgla aktywnego liczne… ma to ważne znaczenie bo jednym z etapów uzdatniania wody jest dezynfekcja.najczęściej przeprowadzana za pomowcu chloru i ozonu. Na węglu aktywnym rozwija się mikroflora, która prowadzi do biodegra zw org.

Dezynfekcja prowadzona jest aby eliminować wirusy, bakterie, pierwotniaki, jaja pasożytów. Polega na dawkowaniu silnych utleniaczy. Najczęściej różnych zw bakteriobójczych takich jak chlor i ozon(najsilniej działają na błonę komórkową bakterii), inaktywuje wirusy.

Usuwanie zanieczyszczeń pyłowych i gazowych

3 sposoby odsiarczania

1) wstępne odsiarczanie węgla przed jego spalaniem-tylko do węgla sprzedawanego za granicą, w Polsce (y?)

2) spalanie fluidalne-proces skuteczny. Polega na wprowadzeniu do palenisk sorbentów czyli wapnia i dolomitu, które tworzą di tlenek siarki i powstaje siarczan wapnia.

3)odsiarczanie gazów odlotowych-najczęsciej stosowany polega na odsiarczaniu metodą

-absorpcji-rozdzielanie czegoś gazową albo pochłanianie dwutlenku siarki przez ciecze absorpcyjne, są to ciecze które pochłaniają tlenki chloru i siarkowodór.

-adsorcji-polega na zatrzymaniu i magazynowaniu substancji na porowatej powierzchni ciała stałego tzw adsorbentu,którym wypełnione jest narządzie zasadnicze adsorben.

Używa się też metod sorbujących przy użyciu wymieniaczy jonowych. Usunięcie z gazów lotnych zw toksycznych. Używane są cenne surowce do produkcji sub.

Biologiczne oczyszczanie gazów:

Próby polegające na przepuszczaniu zanieczyszczeń wypełnionych sorbentem.

Mogą być usuwane:

-oragnicznie-fenol i jego pochodne

-mineralnie-ditelenek siarki,sulfan, amoniak

Aby stosować ten proces muszą być spełnione wymagania:

1)usuwane biol gazy muszą być rozpuszczone w H2O

2) konieczne jest (?) niezbędnych zw biogennych i tlenu

3)korekta pH

4)sprzyjające warunki termiczne

Metoda podobna do bio oczyszcz ścieków na złożach biologicznych.

Rekultywacja gleby-nazywa się zespół prac i zabiegów wykonywanych w celu przywrócenia zdegradowanym obszarom wartości użytkowej umożliwiającej dalsze użytkowanie

Metody:

-techniczne-polega na zaporządkowaniu terenu zniszczonego w wyniku wykorzystywanie prac jakiś (składowanie odpadów przemysłowych komunalnych

-chemiczne- zwana nitryfikacją i detoksykacją polega na zlikwidowaniu zanieczyszczenia gleby przez wapnowanie

-biologiczne-polega na wyk prac umożliwiających wytworzenie warstwy gleby o możliwie dużej aktywności biol zasobnej w składniki pokarmowe potrzebne do rozwoju mikroflory glebowej i roślin wyższych w tym w(najczęstszym zabiegiem jest wzbogacanie gleby w odp ilość susbst orga. Rekultywacja biologiczna można wyraźnie przyśpieszyć przez zaszczepienie gleby odpowiednimi szczepami bakterii. Zabieg ten zwany jest remediacją gleby, obecnie w miejscach gdzie do gleby dostarczane są duże ilości ropy naftowej. Po przeprowadzeniu możliwe jestzagosp terenu przez zazielenienie, zadrzewnienie i cos tam roliczne.

Siarka jest potrzebna w org do syntezy niektórych aminokwasów:cysteina, cystyna.aminokwasyte wchodza w sklad bialek roślinnych a potem droga pokarmowa SA przekazywane konsumentom. S wchodzi w sklad koenzymu A(odgrywa duza role w metabolizmie). S wystepuje w polaczeniach mineralnych i organicznych, które dostaja się do wod ze zlewni, ze sciekami oraz do atmosfery, wysy zjawisko kwasnych deszczy. Pochodzi z rozkładów martwych cial roslin i zwierzat. Rosliny wykorzystuja do wbudowywania S siarczany. W malym O korzysjaja z przyswajania wolnych aminkowasow lub di tlenku siarki dyfundującego do wody z powietrza. Org z S ulegaja po śmierci roslin i zwierzat rozkładowi. Proces nie jest konca poznany. Wiadomo ze koncowym produktem rozkładu w warunkach tlenowych SA siarczany,w beztle sulfan->siarkowodor,H2S oraz liczne siarczki oraz sama siarka. Zredukowana forma siarki H2S(może ulegac utlenieniu), utleniona forma siarki:siarczany(mogą ulegac redukcji) przechodza najbardziej zróżnicowane przemiany mikrobiologiczne przez bakterie objete ? bakteri siarkowych(b.fototroficzne,heterotroficzne).

B. fotosyntezy podczas fotosyntezy wykorzystuja H2Sjako donator wodoru dla redukcji rodnikow. Nie nastepuje powstawanie O2 tylko powstawania utlenionych f siarki siarczanow.

B.chemosuntezujace (zaprezentowane przez bakterie nitkowate)wykorzystuja energie która powstaje podczas utle siarkowodoru i innych form:siarczki, sama siarka, tiosiarczany.asymiluja co2, te bakterie to tlenowce.utleniaja h2s gromadza w kom kuleczki S.

B.siarkowe heterotroficzne biora udzial w utl zw siarkowych. Drobnoustroje odgrywaja duza role w usuwaniu siarki ze środowiska. Proces odwrotny: redukcja siarczanu do siarkowodoru-desulifunikacja zachodzi w glebszych warstwach wod stojacych, w strefach silnie zanieczyszczonych.

Zanieczyszcznie środowiska

Zasada zrozwnowazonego rozwoju

Rodziaje zanieczyszczen środowiska: za zanieczyszczenia środowiska uważny jest każdy czynnik który powoduje zakopcenie równowagi ekosystemowej i podowduje ustapienie z biocenozy przynajmniej 1 gatunku.

1)fizyczne

-promieniowanie

-zmiany termiczne

Oprocz promieniowania mat które wystepuje w środowisku a powoduja ja pierwiastki promieniotwórcze i pierw kosmiczne, występują tez sztuczne zrodla prom:reaktory jadrowe, produkcja i dystrybucja izotopow, odpady radioaktywne i inne.

Promieniowane to przekazywanie energii na odległość:

1-prom elektromagnetyczne-nosnik energii to fala elektromagnetyczna(promieniowanie słoneczne->widzialne, podczerwien, ultrafiolet,fale radiowe, prom rentgenowskie, prom gamma

2-korposkularne (czasteczkowe)-nosnik e to czasteczki materialne(beta -, pozytony)

Promieniowane: jonizujące i niejonizujące. Jonizujace-prom które z zetknieciu z osrodkiem materialnym powoduje w nim jonizacje. Zaliczamy prom eletromagnetyczne, gamma, rentgenowskie, korpuskularne alfa ibeta)

Skutki: napromieniowanie kom i tlenekpochloniecie przez nie prom doprowadza do wzbudzenia atomow, powstanierodnikowwodorywhc i wodorotlenowych nadltelnu wodoru(toksyczny)

Zmiany te mogą uszkadzac struktury biologiczne, najbardziej wrażliwe jest jadro kom, zmiany te dotycza gl DNA i prowadza do mutacji genowych lub chromosomowych.

B. zróżnicowane jest dzial promieniowania na tlenki i narzady poszczególne tkanki wykazuja roznyc sotpien promieniotwórczości. Najbardziej czule: limfatyczne,szpik kostny, kom kościotwórcze i śródbłonek naczyn,komorki rozrodcze, kom skory, blona sluzowa jelit, soczewka oka, kom tkanki chrzastnej.

2)chemiczne

3)biologiczne

Biokumulacji w kom i tkankach żywych org i migracji w lancuchu troficznym

6) szkodliwej aktywności biol czyli oddziaływania toksycznego negatywnego rakotwórczego

Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego tlen i CO2 sa najważniejsze dla zycia na ziemi. Ozon ma znaczenie biol, tworzy w dolnych warstwach powstaja w wyniku wyladowacelektroycznych, jest toksyczny dla org, warstwa oddzielona o ok20-30 kmpelni role korzystna bo pochlania UV i prom kosmiczne.

Powoduja je glownie:pyły, gazy, mgły, dymy,.

Zrodla zanieczyszczenia SA różnorodne najwiejcej w wyniku spalania paliw stalych i plynnych w elektrowniach elektrociepłowniach, spalanie wegla.

Wśród pylow emitowane wyróżniamy:

-Popiolotne w wyniku spalania wegla przez elektownie

-metalurgiczne(w hutach)-szkodliwe dzialanie/

Zmiany termiczne skutki:

Nagle podwyższenia temp w środowisku może spowodowac wyginiecie wielu gat w biocenozie lub zmienic rytm metaboliczny.

Zmieniaja się warunki fizykochem, rozpuszczalność tlenu maleje->wyginiecie org.

Zanieczyszczenie chemiczne i biologiczne: występują w środowisku naturalnym, podczas spalania palwi stalych i plynnych, procesach produkcyjnych, w trakcie działalności rolniczej, a także w Gosp domowych zanieczyszczenia w postaci pylow i gazow SA emitowane do atm w postaci gazow i one się potem do wod pomierzch.rolnicy podczas uprawy gleby stosuja nawozy sztuczne oraz hodowli zwierzzat. Moha się przemieszczac do wod i gleby z gleby do wod powirzch.dzialanaie zaniemczysz jest zróżnicowane w zależności od:

-budowy chem poszcz zw, wl fiz, chem, a w przypadku trucizn cos tam

- reagowanie na rozne wyniki środowiskowe, odczyn temp, obecność innych sub chem itp.

-podatnosc na biodegradacje i

-dostepnosc źródeł energii i pierwiastkow biogennych

-zdolnosc do nagromadzenia się w środowisku

-hamuja fotosynteze roslin poprzez zatykanie aparatow szparkowych, ograniczenie dopływu en slon do roslin

-wnikaja do drog oddechowych człowieka hamując i zaszkadzajac

-wprow do lancucha pokarm roslin UPR i zwierza hod metale które mogą migrowac, kumulowac i przenosi .. ekosystem

Zanieczyszczenia gazowe: ditlenek siarki(przyczyna niszczenia roślinności zwłaszcza lasow, niszczenie gleby, konstrukcji zelbetonowych, rozp w wodzie powiduje powst kwasnych deszczy), CO2(może być toksyczny), tlenek wegla(powstaje podczasspalania spalin w silnikach), NO tlenek azotu(spalanie paliw w wysokiej temp), NO2 ditelenek azotu, fluorowodor HF, H2S sulfan

Zanieczyszczenia pow mogą być przenoszone na duze odległości

Weglowody: SA emitowane do pow w postaci zaabsorbowane pow czastek pylow SA produktem spalania plawi, weglow łańcuchowe lub aromatyczne(pierścieniówce) o malej.przedstawixcile wielopiersc w.

Zanieczyszczenia biol: wystepowanie: wirusow, bakterii chorobotwórczych, zarodnikow grzybow, pyłków roślinnych alegenow, w postaci aerozolu.

W polisaprobowej dominja bakterie

Maksimum grzybow w alfamezo a także wiciowce

W polisa.-orzeski

Glony i sinice-szczyt w betamezo

Szczyt liczby gatunkow w betamezo

Liczna osobnikow odwrotnie?

Udzial mikroorg w krazeniu materii w ekosystemie

Obieg materii-cyklzamkniekty

Obieg energi-otwarty

Przeplyw pierwsiatkow-zamkniety,nastepuje w nim synteza zw org a drugiej procesy rozkładu

Szlaki jakieprzemiarzaja pierwiastki krazacmiedzy org a srodowiskiemnazywamy biogeochemicznym. Najważniejsze: obieg wegla,obieg azotu,fosforu, siarki.

Wszystkie te pierwiastki wyst w srodo wodnymw polaczeniacvh org i nieorg

Krazenie azoto-azot może być wykorzystywany przez sinice i bakterie wiążące azot(azotobakter)

Azot to b wazny pierwiastek, wystepuje w bialkach strukturalnych i enzymatycznych, skl kw nukleinowych. Azot elementarny-wymiana miedzy powietrzem a woda. Wolny azot jest wiazany tylko przez niektóre org. Azot jest skl bialka roślinnego.preferowany przez glony i niektóre bakterie

Immobilizacja-unieruchomienie pierwiastka

Przemiany P w wodzie SA możliwe przez drobnoustroje

1 mineralizacja org fosforanowych

2 przeprowadzenie zw rozpuszczalne w nieorg wz miner

3 wiazanie fosforanu i okresowe unieruchomienie go w org skl kom