Epurarea biologică

1. Introducere

Bioremedierea avansată utilizată la epurarea apelor uzate şi a efluenţilor de canalizare reprezintă, în acest moment, unul din cele mai importante aspecte ale tehnologiei de tip biologic. Îndepărtarea microorganismelor patogene, hidrocarburilor complexe, metalelor grele şi nutrienţilor a fost studiată cu deosebită atenţie. Lucrarea de faţă tratează îmbunătăţirea eficienţei bacteriilor utilizate în bazinul de aerare pentru aducerea la randament maxim a procesului de mineralizare a substanţelor organice şi reducerea, în consecinţă, a timpului necesar procesului de epurare. Un alt obiectiv este eliminarea nutrienţilor (N şi P) pentru a evita efectele lor dăunătoare asupra mediului înconjurător. În vederea realizării obiectivelor, au fost efectuate izolarea şi identificarea micro-florei bacteriene dominante din bazinul de aerare iar apoi au fost selectate cele mai active tulpini. Se marchează câteva probe pentru hibridizarea sau clonarea uneia sau mai multor tulpini dominante în vederea sporirii eficienţei acestora de a oxida. A fost realizat un experiment pilot într-o seră cu scopul de a mări randamentul treptei biologice a SEAU-urbane cât şi pentru a testa tulpinile modificate genetic. De asemenea, s-au preluat lunar datele a 20 de parametri pentru a evidenţia controlul asupra influentului şi efluentului SEAU din oraşul Taif. Cererea biologică de oxigen (〖CBO〗_5) şi cererea chimică de oxigen (CCO) considerabil mai scăzute ce caracterizează efluentul indică o încărcare organică de asemenea scăzută. Acurateţea datelor anterior menţionate este susţinută de scăderea carbonului organic total (COT), cantitatea totală de solide dizolvată (TSD) şi a cantitatea totală de suspensii solide (TSS). Prezenţa unei mari cantităţi de oxigen dizolvat (OD) în efluent ilustrează eficienţa procesului de pompare-aerare. Conţinuturile de nitraţi (〖NO〗_3^-) şi nitriţi (〖NO〗_2^(- )) sensibil scăzute din efluent indică o cerere crescută de acceptori de Hidrogen. Conţinutul de amoniac (〖NH〗_(3 )) scade şi el, totuşi Conţinutul de Azot Kjeldahl Total (TKN) creşte datorită încărcării cu microbi. Duritatea Totală (DT) scade, ceea ce înseamnă o concentraţie scăzută a ionilor 〖Ca〗^(++) şi 〖Mg〗^(++) şi o calitate superioară a efluentului. Valorile pH-ului scad uşor datorită produşilor acizi rezultaţi în urma metabolizării realizate de microbi. Conţinuturile de fosfor (P) şi sulfat (S^(+6) O_4^(-2) )^(-2) scad arătând consumul sau fixarea lor în microflora bacteriană. Pe de altă parte, conţinutul de clor în efluent (〖Cl〗^-) creşte datorită procesului de clorinare. Petrolul şi grăsimile există în cantităţi relativ scăzute în efluent. În final, s-au mai găsit diferite metale grele şi hidrocarburi la nivel global în efluent însă sub sau în limitele permise. Concentraţia florei microbiene a crescut considerabil în efluent, îndeosebi în lunile de vară; cu toate acestea, bacteriile ce realizează fermentarea se află în concentraţii destul de mici deoarece există destul O_2 în efluent. Numai 15 din 280 tulpini izolate (aproximativ 5.4 %) s-a descoperit că au o activitate intensă în ceea ce priveşte mineralizarea substanţelor organice, acestea au fost în întregime identificate. Cea mai activă a fost utilizată pentru modificarea tulpinilor dominante prin tehnologia clonării şi apoi re-inoculate în mediul experimentului pilot.

Bioremedierea pentru apele de canalizare este considerată cea mai eficientă, ieftină şi sigură metodă din punct de vedere biotehnologic. Operaţiile conduse au la bază mai multe procese:

a) Îndepărtarea mecanică a particulelor solide slab sedimentabile şi a spumei.

b) Transformarea în minerale a poluanţilor organici dizolvabili. Acest proces are loc în bazinul de aerare sau cu biofiltru, se realizează de către bacterii.

c) Fermentarea anaerobă a nămolului rezultat de la canalizare cu producerea metanului (Biogazului).

d) Tratamentul terţiar efectuat în vederea eliminării elementelor de tip nutrient : 〖NO〗_(3 )^-, 〖NO〗_2^-, 〖NH〗_3, 〖PO〗_4, 〖SO〗_4 pentru evitarea fenomenului de Eutrofizare.

e) Clorinarea sau ozonificarea pentru îndepărtarea microorganismelor patogene.

f) Chelarea biologică a metalelor grele cu ajutorul biomasei din drojdii şi alge, totuşi, această îndepărtare este temporară.

Paradoxul epurării (şi/sau al tratării) depinde în esenţă de:

1. Cantitatea şi tipul materiei uşor scindabile, care ţine seama de sursa de energie (donorul de Hidrogen) şi furnizează carbon pentru sinteza efectuată de tulpinile de microorganisme (Burford and Bremmer, 1975; Stanford et al., 1975; Reddz et al., 1982).

2. Un oxigen suficient de concentrat (pO_2) este necesar ca acceptor de Hidrogen pentru o reacţie intensă de mineralizare. Mai mult, bacteriile pot fi schimbate cu alţi acceptori cum ar fi azotatul şi sulfatul ca o alternativă pentru Oxigen (Abou-Seada and Ottow, 1985; Ottow and Fabig, 1985).