Применение микроорганизмов для решения проблем охраны окружающей среды. Биологическая очистка сточных вод. Биоремедиация.

Основной процесс биологической очистки воды — это ферментативное разложение органических загрязнений, т.е. разложение при помощи белковых ферментов, синтезируемых биомассой(ферменты — это белковые катализаторы процесса разложения органических соединений при нормальной температуре). Разложение происходит до более простых соединений углерода или, непосредственно, до молекулярного углерода. Как известно из курса химии, углерод — основа органических загрязнений.

Анаэробный процесс в старых очистных системах

Этот процесс развивается при разложении органических соединений без доступа кислорода воздуха. Он инициируется в септиках, метатенках, первичных отстойниках очистных сооружений и в канализационных коллекторах. Особенностью этого процесса является наличие дурного запаха и малая эффективность очистки. На городских очистных сооружениях применение анаэробного процесса в первичных отстойниках приводило к образованию большого количества «сырого» осадка, опасного в эпидемиологическом плане и требующего дальнейшей утилизации. С развитием новых технологий необходимость использования этого процесса отпадает.

Аэробный процесс — развитие новых технологий

Этот процесс инициируется в аэротенках при наличии в обрабатываемых сточных водах достаточного количества растворенного кислорода, достаточность которого определяется таким показателем, как биологическая потребность кислорода (БПК). Этот процесс наиболее эффективен для нейтрализации органических загрязнений, так как в нем задействовано, как минимум, в двести раз больше количественного состава бактерий различных видовых групп по сравнению с анаэробным.

Мы постоянно сталкиваемся с процессом термического разложения органических соединений при процессе атмосферного горения. Древесина сначала разлагается с выделением углерода; под действием высокой температуры она чернеет, и лишь затем начинается процесс окисления углерода кислородом воздуха с выделением тепловой энергии. Этот процесс очень похож с аэробным процессом в аэротенках, только без использования высоких температур.

Именно к получению углерода в качестве топлива стремится любая биомасса в очистном сооружении, и именно процесс окисления углерода кислородом приносит максимум энергии. Это и определяет широкую распространенность этой реакции в очистных сооружениях. Реакция окисления аммонийного азота, содержащегося в человеческой моче, проходит с меньшим выделением энергии, поэтому для её протекания требуется более взрослый активный ил, содержащий более полный видовой состав. Продуктом этой реакции служат нитраты и нитриты, которые также опасны, как и исходные соединения.

Борьба с этими соединениями (денитрификация) до недавнего времени значительно усложняла и удорожала очистные сооружения, но иногда так и не приносила желаемого результата. Но, как оказалось, денитрификацию можно проводить аэробной биомассой в условиях дефицита растворенного кислорода, так называемый аноксидный процесс.

Аноксидный процесс

Этот процесс инициируется в объеме аэротенков при остановке аэрации на время, не превышающее 4-х часов при живой аэробной биомассе. При постоянном чередовании аэробного и аноксидного процессов инкубируется универсальная биомасса, способная очистить стоки от всех видов биоразлагаемых загрязнений, включая процессы денитрификации. Именно процессы инкубирования универсальной биомассы при чередовании аэробных и аноксидных процессов и положены в основу создания ритмовых аэротенков и ARS-технологий, использумемых в установках UTP

Эффективная денитрификация

В коммунальных сточных водах содержится большое количество соединений аммонийного азота от жидких физиологических выделений человека и бытовой химии. Проходя через аэротенки в процессе очистки, эти соединения окисляются до нитратов и нитритов (нитрификация). Эти вещества неприемлемы в очищенной сточной воде, и для их разложения биологическим путем использовалась биохимическая реакция денитрификации. Этот процесс долгое время проводился при анаэробных условиях, хотя денитрифицирующие бактерии не являются облигатными анаэробами. Они также живут в составе активного ила и при аэробных процессах. Но для того, чтобы эти бактерии были необходимы сообществу активного ила, нужно создать условия для их функционирования. Эти условия создаются при чередовании аэробного и аноксидного процессов в ритмовых аэротенках. При снижении уровня кислорода именно денитрифицирующие бактерии позволяют биомассе перейти на «нитратное дыхание» и продолжать процессы окисления органических загрязнений совместно с денитрификацией. Это позволило обойтись без дорогих схем доочистки сточных вод.

В заключение хочется сказать, что защита водных ресурсов от истощения, загрязнения и их рациональное использование — одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по очистке сточных вод, но проблема очистки малых и средних объемов до сих пор явно не решена. Существенное влияние на повышение качества водооборота, может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод. На реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения и истощения во всех развитых странах выделяются большие ассигнования, достигающие 2-4% национального дохода. Недооценивать важность охраны и рационального использование водных ресурсов сегодня, значит получить в скором времени целый букет экологических проблем, преодолевать которые будет уже гораздо

Биоремедиация — комплекс методов очистки вод, грунтов и атмосферы с использованием метаболическогопотенциала биологических объектов — растений, грибов, насекомых, червей и других организмов. сложнее.

56. Противомикробные мероприятия: определение, цели, задачи, методы.

Под противомикробными мероприятиями понимают совокупность методов уничтожения, подавления жизнедеятельности и ограничения распространения во внешней среде потенциально патогенных для человека микроорганизмов с целью предупреждения развития и лечения инфекционных болезней. Совокупность строго регламентированных и обязательных для выполнения противомикробных мероприятий в конкретных лечебных, детских или иных учреждениях и производствах носит название противомикробный режим.

К противомикробным мероприятиям, оказывающим прямое повреждающее действие на микробы, относят стерилизацию, дезинфекцию, антисептику и химиотерапию.

Стерилизация. Под стерилизацией понимают совокупность физических или химических способов полного освобождения объектов внешней среды от вегетативных и покоящихся форм патогенных, условнопатогенных и непатогенных микроорганизмов.

Цель стерилизации: 1) предупреждение заноса микроорганизмов в организм человека при медицинских вмешательствах; 2) создание и поддержание асептической и безмикробной (гнотобиотической) среды; 3) исключение микробного обсеменения (контаминации) питательных сред, культур клеток, реагентов при микробиологических и иммунологических исследованиях; 4) предупреждение микробной биодеградации (разрушения) лекарственных, диагностических, продовольственных и иных материалов. В медицинской практике стерилизации подвергают медицинский инструментарий и аппаратуру, лекарственные и диагностические препараты, перевязочный и шовный материал, белье, предметы ухода за больными, питательные среды, лабораторную посуду; при создании гнотобиотической зоны - воздух помещения, оборудование и все остальные объекты зоны (боксы, палаты и др.).

Крупногабаритные изделия, предметы из термолабильных и разнородных материалов стерилизуют в герметических контейнерах (например, ЭТО-стерилизаторах) парами формальдегида, этиленоксида, а также растворами формалинэтилалкоголя, формалинизопропана при экспозиции в 6-24 часа

(химическая стерилизация). В заводских условиях медицинские изделия, в основном одноразовые, часто стерилизуют гамма-лучами 0, 2-4, 5 М рад (лучевая стерилизация). Жидкости и воздух помещений можно простерилизовать пропусканием через бактерицидные фильтры, а также многократным " промыванием" помещения ламинарным потоком стерильного воздуха.

Эффективность стерилизации проверяют бактериологическим или химическим методами.

Дезинфекция. Под дезинфекцией понимают совокупность способов полного, частичного или селективного уничтожения потенциально патогенных для человека микроорганизмов на объектах внешней среды с целью предупреждения передачи возбудителей болезней от больных и микробоносителей здоровым людям.