Биологические составляющие воды

Микроорганизмы распространены во всех частях биосферы, в том числе в воде. При подходящих условиях среды микроорганизмы растут, размножаются, перерабатывают органические вещества, используя их в качестве пищи и выделяя в окружающую среду разнообразные конечные продукты.

Роль микроорганизмов заключается в их способности осуществлять биохимические превращения почти всех органических веществ естественного происхождения, переводя их в неорганические соединения. Поверхностные водоемы представляют собой природные экологические системы. Различают три категории микроорганизмов: водоросли, бактерии и грибковые организмы.

Для водных систем низший трофический уровень занимают водоросли. В настоящее время насчитывается более 30 тыс. видов водорослей. Время жизни их клеток исчисляется часами. Водоросли оказывают сильное влияние на качество природных вод, уча- ' гвуя в процессах самоочищения или самозагрязнения водной lt; реды. Если в воде развиваются водоросли, то может произойти полное засорение системы. Они растут на освещенных солнцем участках в плотной волокнистой массе. Появление запаха указывает на присутствие в воде водорослей. Началом развития метабо- шческой цепи следует считать поступление в водную среду мине- 1gt;;1льных форм азота, фосфора или легкоусвояемых органических веществ. Водоросли поглощают минеральные компоненты и С02 и I внешней среды и выделяют органические вещества. Различают лиатомовые, зеленые и синезеленые водоросли.

Диатомовые водоросли содержат большое количество оксида кремния(1У) (см. рис. 5.11), их используют иногда в качестве наполнителей промышленных фильтров.

Синезеленые водоросли представляют особую опасность, их развитие связано с «цветением» водоемов. Сочетание фотосинтеза со способностью к усвоению органических веществ из внешней среды обеспечило высокую приспособляемость этого вида водорослей к существованию в различных экологических условиях и быстрое развитие.

В системах промышленного водоснабжения различают несколько видов бактерий. Бактерии минерализуют органические вещества, обеспечивая низшее звено биогенными веществами и С02.

Слизеобразующие бактерии в процессе своей деятельности образуют липкую слизь с последующими микробиологическими обрастаниями, которые затрудняют течение воды и создают условия для развития других микроорганизмов. Выделяемое ими клейкое вещество образует капсулу вокруг клетки, изолируя ее от прямого контакта с водой. Такая клетка защищена от обычных токсичных биоцидов. Для борьбы с инкапсулированными бактериями обычно применяют комплексные меры, такие как окисление и дисперсию препаратов в капсулу.

Спорообразующие бактерии трудно уничтожить полностью. Однако, если спорообразующие микроорганизмы присутствуют в виде спор, они не оказывают влияния на многие процессы.

Существуют два вида микроорганизмов — аэробные, жизнедеятельность которых протекает только при наличие кислорода, и анаэробные бактерии, развивающиеся при отсутствии кислорода. В промышленные системы бактерии попадают с питательной водой. Аэробные бактерии могут быть двух видов: одни окисляют серу, другие — осаждают железо. Существуют еще нитро- фицирующие бактерии. Аэробные бактерии, окисляющие серу, лучше всего развиваются в кислой среде (pH 3 — 6). Они окисляют серу до серной кислоты, при этом на отдельных участках концентрация серной кислоты может доходить до 10%. Такое подкисление среды вызывает резкое увеличение скорости коррозии оборудования.

Аэробные бактерии, перерабатывающие железо, развиваются в интервале pH 4— 10. Сущность их деятельности заключается в том, что они поглощают железо в ионном состоянии, а выделяют его в виде нерастворимых осадков. Железосодержащие бактерии встречаются в воде с высоким содержанием двухвалентного железа.

Жизнедеятельность бактерий повышает скорость коррозии, в результате которой увеличивается содержание растворимого железа. Этот процесс еще больше способствует росту популяции железоосаждающих бактерий в системе. Цикл будет продолжаться до тех пор, пока вся система не будет забита отложениями железа. Неравномерное отложение этих соединений приводит к обрастанию оборудования.

Нитрифицирующие бактерии имеют две разновидности — одни окисляют соли аммония в нитриты, другие окисляют нитриты в нитраты. Жизнедеятельность этого вида бактерий может стать причиной возникновения сильной коррозии. Нитрифицирующие бактерии часто обнаруживают в аммиачных установках, где их размножению способствуют утечки аммиака в охлаждающую воду.

Анаэробные сулыратвосстанавливающие бактерии выделяют серу из сульфатов. Этот тип бактерий развивается при pH 5,5 —8,0. В результате их жизнедеятельности ионы S042~ восстанавливаются до S2- с выделением О2. Образующиеся сульфиды являются агрессивными по отношению ко многим металлам, которые применяют в системе водоснабжения, в том числе к нержавеющей стали и алюминию. Присутствие в воде сульфидов приводит к образованию на поверхности аппаратов и трубопроводов рыхлого слоя осадка и способствует ускорению коррозии.

Агрессивные анаэробные бактерии создают коррозионную среду за счет своих агрессивных выделений. Их всегда можно обнаружить под другими отложениями на участках, где имеет место недостаток кислорода. Продукты жизнедеятельности бактерий служат питательной средой для других микроорганизмов.

В составе биологических отложений оборудования встречаются простейшие организмы — инфузории, жгутиковые, черви.

Грибковые микроорганизмы также представляют опасность для водных систем.

Плесень и дрожжи вызывают разрушение древесины в системе водоснабжения, являются причиной появления пятен на бумаге.

Простейшие развиваются почти в любой воде, загрязненной бактериями, их присутствие свидетельствует о недостаточном обеззараживании.

Более высокие жизненные формы, представителями которых являются двустворчатые и прочие моллюски, забивают приемные решетчатые фильтры.

Для очистки водоемов и водостоков от водорослей в воду вводят гербициды. Самый эффективный из них — арсенат натрия.

В промышленных оборотных системах наиболее распространенным и эффективным методом устранения биологических обрастаний является обработка воды хлором.