Elektronska knjižnica

Aerobni biokemijski postupci pročišćavanja mogu se odvijati u prirodnim uvjetima iu umjetnim strukturama. Pod prirodnim uvjetima, čišćenje se odvija u polju za navodnjavanje, polja za filtriranje i biološke lokve. Umjetne strukture su aerotanks i biofilters raznih dizajna. Izbor vrste konstrukcija izrađen je uzimajući u obzir mjesto postrojenja, klimatske uvjete, izvor vodoopskrbe, količinu industrijske i domaće otpadne vode, sastav i koncentraciju onečišćenja. U umjetnim strukturama, postupci pročišćavanja nastavljaju s većom brzinom nego u prirodnim uvjetima.

Područja za navodnjavanje su posebno pripremljena zemljišta koja se koriste istodobno za pročišćavanje otpadnih voda i za poljoprivredne svrhe. Obrada otpadnih voda u području navodnjavanja provodi se pod djelovanjem mikroflora tla, sunčeve, zračne i biljne aktivnosti. Poljoprivredna polja za navodnjavanje nakon biološke obrade otpadnih voda, ovlaživača i gnojiva koriste se za uzgoj žitarica i silažnih usjeva, bilja, povrća, kao i sadnju drveća i grmlja.

Biološke ribnjake su 3... kaskada stabala u 5 koraka kroz koje pročišćena ili unaprijed obrađena otpadna voda teče pri maloj brzini. Najčešće se koriste za konačnu biološku obradu i za dodatno pročišćavanje kanalizacije u kombinaciji s drugim uređajima za pročišćavanje.

Postoje ribnjaci s prirodnom i umjetnom aeracijom. Ribnjake s prirodnom aeracijom imaju malu dubinu (0,5... 1 m), dobro su zagrijane od strane Sunca i naseljene su vodenim organizmima. Da bi se povećala brzina otapanja kisika, a time i brzina oksidacije, konstruiraju prozračene lokve. Odzračivanje se provodi mehanički ili pneumatski. To omogućuje povećanje tereta zagađenja za 3... 3,5 puta povećanjem dubine ribnjaka do 3,5 m.

Sl. 1.26. Instalacijska shema za biološku obradu:

1 - primarni taložni spremnik; 2 - preaerator; 3 - aerotank; 4 - regenerator; 5 - sekundarni taložni spremnik

Čišćenje u spremnicima za prozračivanje

Aerotank naziva armiranim aeratiranim spremnicima. Postupak čišćenja u spremniku za prozračivanje nastavlja se dok protočna smjesa otpadne vode i aktivnog mulja teče kroz njega (Sl. 1.26). Zračenje je nužno za zasićenje vode s kisikom i za zadržavanje taloga suspendiranog.

Kanalizacijska voda se šalje na spremnik 1, gdje se uklanjaju suspendirane čestice. Da bi se poboljšalo taloženje, može se isporučiti dio viška mulja (bio-koagulacija). Zatim se pročišćena voda ulazi u pred-aeratorsko sredstvo 2. Dio sušnog mulja (cirkulacijski aktivni mulj) šalje se iz sekundarnog razrjeđivača u isti smjer. Ovdje se otpadne vode unaprijed zrači zrakom 16... 20 minuta. Ako je potrebno, dodavat će neutralizirajući aditivi i hranjive tvari u pred-aerator.

Iz prosjeka, otpadna voda se isporučuje u spremnik za prozračivanje kroz koji se cirkulira aktivirani mulj. Biokemijski procesi koji se pojavljuju u aerotanku mogu se podijeliti u dvije faze:

1) adsorpcija organskih tvari na površinu aktivnog mulja i mineralizacija lako oksidabilnih tvari s intenzivnom potrošnjom kisika;

2) dodatna oksidacija organskih tvari koje polako oksidiraju, regeneraciju aktivnog mulja. U ovoj fazi, kisik se konzumira sporije.

U pravilu, aero spremnik je podijeljen na dva dijela: regenerator (25... 30% ukupnog volumena) i aero spremnik, u kojem se odvija glavni proces pročišćavanja. Prisutnost regeneratora omogućuje pročišćavanje koncentriranijih otpadnih voda i povećava produktivnost jedinice.

Prije spremnika za prozračivanje otpadna tekućina ne bi smjela sadržavati više od 150 mg / l suspendiranih čestica i ne više od 25 mg / l naftnih proizvoda. Temperatura obrađene otpadne vode ne smije biti niža od 6 ° C i viša od 30 ° C, a pH treba biti u rasponu od 6,5... 9.

Nakon spremnika za prozračivanje, otpadna voda s muljem ulazi u sekundarnu posudu za taloženje, gdje se talog odvaja od vode. Većina mulja se vraća u spremnik za prozračivanje (cirkulira aktivirani mulj), a njezin suvišak (viška aktiviranog mulja) se šalje pred-aeratorom i reciklira.

Aerotanks su otvoreni bazen opremljen uređajima za prisilno prozračivanje. Oni su dva, tri i četiri koridora. Dubina aero tenkova 2... 5 m.

Aerotank su podijeljeni u sljedeće glavne značajke:

1) u hidrodinamičkom načinu rada - propelenti, mješalice i intermedijarni tip (s disperziranim kanalima za kanalizaciju);

2) prema načinu obnavljanja aktiviranog mulja - s odvojenom regeneracijom i bez odvojenog regeneracije;

3) na opterećenju aktiviranog mulja - na visokom opterećenju (za djelomično čišćenje), normalno i nisko opterećenje (s produženom aeracijom):

4) brojnim koracima - na jednoj, dvije i višestupanjski;

5) prema načinu unošenja otpadnih voda - na protjecanje, polu-strujanje, s promjenjivom radnom razinom i kontaktom;

6) značajke dizajna.

Najčešći zračni aerodinamorski koridor, radeći kao mjenjači, mješalice i kombinirani načini rada.

Sl. 1.27. Rezervoar za odlaganje zrakoplova s ​​dvije komore:

1 - ventilator impelera; 2 - zona prije obogaćivanja; 3 - podjela; 4 - rotacijski aerator; 5 - fermentacijska zona; 6 - zona razjašnjenja

U spremnicima za prozračivanje kompletnog miješanja (Sl. 1.27), dolazna otpadna voda odmah se miješa s cijelom masi tekućine i aktiviranog mulja. To vam omogućuje ravnomjerno raspodjelu organskog onečišćenja i kisika i provođenje procesa pri stalnim velikim opterećenjima. Međutim, preostala koncentracija kontaminanata u tretiranoj vodi je veća od one tlačnih spremnika tlaka, što je glavni nedostatak ovog dizajna.

Sa zračenjem, nekoliko desetaka kubičnih metara zraka se hrani na 1 m 3 obrađene otpadne vode. U tom slučaju treba osigurati veliku kontaktnu površinu između zraka, otpadnih voda i mulja, što je nužan uvjet za učinkovito čišćenje. U praksi se koriste pneumatski, mehanički i pneumomehanički postupci za prozračivanje otpadne vode u aerotankovima. Izbor metode prozračivanja ovisi o vrsti spremnika za prozračivanje i o potrebnom intenzitetu aeracije.

Čišćenje u biofilterima

Biofilter je struktura, u kojoj se postavlja mlaznica (opterećenje) komada (ploča, film, itd.) I raspodjeljuju se uređaji za ispuštanje otpadne vode i zraka. U biofilterima, otpadna voda se filtrira kroz sloj nanosa koji je prekriven filmom mikroorganizama. Biofilmovi mikroorganizama oksidiraju organsku materiju, koristeći ih kao izvore hrane i energije. Tako se organska tvar uklanja iz otpadne vode, a masa aktivnog biofilma se povećava.

Provedeni (mrtvi) biofilm ispran je otjecanjem otpadne vode i uklonjen iz biofiltera.

Kao opterećenje koriste se razni materijali s visokom poroznošću, malom gustoćom i visokom specifičnom površinom: slomljena kamena, šljunka, troska, ekspandirana gline, keramičke i plastične prstene, kocke, kuglice, cilindre, šesterokutne blokade, metalne, tkanine i plastične rešetke, valjane u role.

Trenutno se koristi velik broj nacrta biofiltera, koji su podijeljeni u biofilter: radeći s potpunim i nepotpunim biološkim tretmanom; s prirodnim i umjetnim zrakom; sa i bez recikliranja; jednostupanjski i dvostupanjski, kapanje i visoki teret.

Biofilma izvodi iste funkcije kao aktivni mulj. Apsorbira i obrađuje organsku tvar koja se nalazi u otpadnim vodama. Oksidirajuća snaga biofiltera je niža od snage spremnika za prozračivanje. Biofiltri se koriste u obradi otpadnih voda s brzinom protoka do 50 tisuća m 3 / dan. U hladnim područjima, oni se nalaze u zatvorenim prostorima.

Korištenje kisika za prozračivanje otpadnih voda

Pomoću pneumatskog zračenja koristi se tehnički kisik umjesto zraka. Ponekad se taj proces naziva "bio-taloženje". To se provodi u zatvorenim uređajima, koji se nazivaju oksito.

Korištenje kisika umjesto zraka za pročišćavanje otpadnih voda ima nekoliko prednosti:

1) učinkovitost korištenja kisika povećava se od 8... 9 do 90... 95%;

2) oksidacijska sposobnost kisika je 5... 6 puta veća od snage spremnika za prozračivanje;

3) kako bi se osigurala iste koncentracije kisika u otpadnoj vodi, potrebna je niža brzina miješanja, čime se poboljšavaju sedimentacijske karakteristike aktiviranog mulja. Sastoji se od velikih i gustih pahuljica, koje se lako precipitiraju i filtriraju, što omogućuje povećanje njegove koncentracije na 10 g / l bez povećanja ukupnih dimenzija sekundarnih razrjeđivača;

4) bakterijski sastav aktivnog mulja je poboljšan. Uz visoku koncentraciju O2 vlaknaste bakterije se ne razvijaju;

5) pročišćeni kisik ostaje u pročišćenoj vodi, što pridonosi daljnjem pročišćavanju;

6) nema problema u suzbijanju mirisa, budući da se postupak provodi u hermetički zatvorenim jedinicama;

7) kapitalni troškovi su niži.

Međutim, način čišćenja kisikom je skuplji od čišćenja zrakom, jer zahtijeva znatne troškove za proizvodnju kisika. Stoga je preporučljivo koristiti ga samo u slučajevima gdje je kisik otpadni proizvod. U oksitote zbog veće koncentracije CO2, nego u spremnicima za prozračivanje, pH vode se značajno smanjuje. Smanjenje vremena boravka otpadnih voda u oksitima u usporedbi s pročišćavanjem u spremnicima za prozračivanje dovodi do pogoršanja procesa nitrifikacije. Istodobno, povećanje koncentracije CO2, To je vjerojatno razlog za smanjenje stope rasta aktivnog mulja od 0,6-1,2 za aerotankove na 0,4-0,6 za oksitote. Nema razlike u kinetici postupaka pročišćavanja tijekom aeracije s kisikom i zrakom. Razvijeno nekoliko dizajna oksitenkov.

Otpadne vode

Posljednjih godina tema zaštite okoliša postala je hitnija nego ikad. Jedno od važnih pitanja u ovoj temi je i postupak pročišćavanja otpadnih voda prije nego ih odbaci u obližnja vodna tijela. Jedan od načina rješavanja ovog problema može biti biološka obrada otpadnih voda. Bit takvog pročišćavanja je cijepanje organskih spojeva uz pomoć mikroorganizama do konačnih proizvoda, odnosno vode, ugljičnog dioksida, nitrita sulfata itd.

Najcjelovitiji postupak industrijske otpadne vode koji sadrži organske tvari u otopljenom stanju postiže se biološkom metodom. U ovom slučaju koriste se isti postupci kao i za pročišćavanje vode za kućanstvo aerobnih i anaerobnih.

Za aerobno čišćenje koriste se aerotangi raznih strukturnih modifikacija, oksikata, filter tenkova, flotacijskih spremnika, biodizika i bioloških rudača.

U anaerobnom postupku za visoko koncentriranu otpadnu vodu koja se koristi kao prva faza biološkog tretmana, digestori služe kao glavna struktura.

Aerobna metoda temeljeno na korištenju aerobnih skupina organizama za koje vrijeme zahtijeva konstantan protok O2 i temperaturu od 20-40 ° C. Mikroorganizmi se uzgajaju u aktivnom mulju ili biofilmi.

Aktivni mulj sastoji se od živih organizama i čvrstog supstrata. Živi organizmi predstavljaju akumulacije bakterija, protozo crva, plijesni gljivice, kvasac, a rijetko - ličinke insekata, rakova i algi. Biofilma raste na biofilter punilima, ima izgled sluzavog obraštavanja debljine 1-3 mm i više. Procesi aerobnog pročišćavanja otpadnih voda idu u objekte koji se nazivaju prozračivanje tenkovi.

Slika 1. Aerotank radni uzorak

Aerotank radni uzorak

1 - cirkulirajući aktivni mulj; 2 - višak aktiviranog mulja;

3 - crpna stanica; 4 - sekundarni spremnik;

5 - aero spremnik; 6 - primarni razrjeđivač

Aero spremnici su prilično duboki (3 do 6 m) spremnici opremljeni uređajima za aeraciju. Ovdje žive kolonije mikroorganizama (na flocculent strukture aktivnog mulja), cijepanje organske tvari. Nakon spremnika za prozračivanje, pročišćena voda ulazi u septičke jame, gdje se odvija sedimentacija aktiviranog mulja za naknadni povratak u spremnik za prozračivanje. Osim toga, kod takvih objekata uređeni su posebni spremnici u kojima se mulj "odmara" (regenerira se).

Važna karakteristika operacije aerotankova je opterećenje aktivnog mulja N, što je definirano kao omjer mase kontaminanata koji ulaze u reaktor dnevno na apsolutno suhu ili bez pepela biomase aktivnog mulja u reaktoru. Prema opterećenju aktiviranog mulja, aerobni sustavi pročišćavanja podijeljeni su na:

sustavi za pročišćavanje otpadnih voda s velikim opterećenjem N> 0,5 kg BOD (indikator biokemijske potrošnje kisika) 5 po danu po 1 kg mulja;

sustavi za pročišćavanje otpadnih voda aerobnih srednjih opterećenja pri 0,2 ° C

Obrada otpadnih voda pod aerobnim uvjetima

Poznate su aerobne i anaerobne metode biokemijske obrade otpadnih voda. Aerobna metoda temelji se na upotrebi aerobnih skupina organizama, za koje vitalna aktivnost zahtijeva konstantan protok kisika i temperaturu od 20 ° C do 40 ° C. Tijekom aerobnog liječenja mikroorganizmi se uzgajaju u aktivnom mulju ili biofilmi. Proces biološkog tretmana odvija se u spremnicima za prozračivanje, u koji se isporučuju otpadne vode i aktivni mulj (slika 13.1).

Sl. 13.1. Instalacijska shema za biološku obradu otpadnih voda: 1 - primarni razrjeđivač; 2 - pred-aerator; 3 - aerotank; 4 - aktivirani regenerator mulja; 5 - sekundarni taložni spremnik

Aktivni mulj sastoji se od živih organizama i čvrstog supstrata. Zajednica svih živih organizama (nakupljanje bakterija, protozoa, crva, plijesni gljivica, kvasac, aktinomicete, alge) koji nastanjuju mulicu naziva se biocenoza.

Aktivirani mulj je amfoterni koloidni sustav, koji ima negativni naboj pH 4 od 4. 9. Suha tvar aktiviranog mulja sadrži 70. 90% organskih i 30.10% anorganskih tvari. Podloga do 40% aktivnog mulja je tvrdi, mrtvi dio algi ostataka i raznih čvrstih ostataka; organizmi aktiviranog mulja su pričvršćeni na njega. U aktivnom mulju nalaze se mikroorganizmi raznih ekoloških skupina: aerobes i anaerobe, termofili i mezofili, halofili i halofobiji.

Najvažnija svojstva aktivnog mulja je sposobnost podmirenja. Stanje mulja karakterizirano je indeksom mulja, koji je volumen u mililitrima zauzimanja 1 g mulja u svom prirodnom stanju nakon što se taloži 30 minuta. Što je još lošiji talog, veći indeks mulja ima. Mulj s indeksom do 120 ml / g dobro se uklanja, s indeksom 120. 150 ml / g je zadovoljavajuće, a ako je indeks iznad 150 ml / g, to je loše.

Biofilma raste na biofilter punilu, ima izgled sluzavog obraštavanja debljine 1. 3 mm i više. Sastoji se od bakterija, gljivica, kvasaca i drugih organizama. Broj mikroorganizama u biofilmi manji je nego u aktivnom mulju.

Mehanizam biološke oksidacije pod aerobnim uvjetima heterotrofnim bakterijama može se prikazati sljedećom shemom:

Reakcija (13.1) simbolizira oksidaciju početnog organskog onečišćenja otpadnih voda i stvaranje nove biomase. U tretiranoj otpadnoj vodi ostaju biološki oksidirajuće tvari, uglavnom u otopljenom stanju, budući da se koloidne i neotopljene tvari uklanjaju iz otpadne vode metodom sorpcije.

Proces endogene oksidacije stanične supstance, koji se javlja nakon korištenja vanjskog izvora energije, opisuje reakciju (13.2).

Primjer autotrofne oksidacije može biti proces nitrifikacije.

gdje C5H7NE2 - simbol sastava organskih tvari proizvedenih stanica mikroorganizama.

Ako se postupak denitrifikacije provodi s biološki pročišćenom vodom, praktički bez originalnih organskih tvari, tada se kao ugljikov dioksid koristi relativno jeftin metilni alkohol. U tom slučaju, ukupna reakcija denitrifikacije može se napisati na sljedeći način:

Sve ovdje prikazane enzimske reakcije provode se unutar ćelije, za koje potrebne baterije moraju uliti u njeno tijelo kroz ljusku. Mnoge izvorne organske nečistoće mogu biti prevelike veličine čestica u usporedbi s veličinom stanice. U tom smislu značajna uloga u cjelokupnom procesu oksidacije dodjeljuje se enzimskom hidrolitičkom cijepanju velikih molekula i čestica koje teče izvan stanice u manju, proporcionalnu veličini stanice.

U aerobnim biološkim sustavima, dovod zraka (kao i čisti kisik ili zrak obogaćen kisikom) mora osigurati da prisutnost otopljenog kisika u smjesi nije niži od 2 mg / l.

Oksidacija u strukturama ne ide sve do kraja, tj. prije stvaranja CO2 i H2A. U vodi nakon biološke obrade mogu se pojaviti međuproizvodi koji nisu bili u izvornoj otpadnoj vodi, ponekad čak i manje poželjni za spremnik nego početna onečišćenja.

Otpadne vode i posebne metode obrade

Problem zbrinjavanja otpadnih voda posebno je akutan modernom čovjeku. Činjenica je da za stvaranje udobnih životnih uvjeta za osobu potrebne su znatne količine čiste vode za kućnu uporabu i za piće. Ako bi prije 300 godina kanalizacija mogla biti ispuštena u rezervoare, gdje bi se očistili prirodno, tada je takvo ljudsko ponašanje trenutno neprihvatljivo jer se struktura kanalizacije mijenja i sada otpadna voda sadrži mnoštvo toksičnih tvari koje mogu uništiti floru i faunu rezervoara i tla,

Za potpuno pročišćavanje vode potrebno je primijeniti kompleks mjera pročišćavanja, koji uključuju metode biološkog, tjelesnog i kemijskog čišćenja.

Osnovna tehnološka shema pročišćavanja otpadnih voda.

Unatoč činjenici da čak i sada značajna količina otpadnih voda ulazi u vodna tijela, ipak većina otpadnih voda temeljito se čisti prije povratka u prirodu. Ako se to ne dogodi, svi spremnici bi se u samo nekoliko mjeseci pretvorili u prave pašnjake. Moderna otpadna voda ima previše bogatu paletu elemenata koji su u njima povezani, postoje elementi mineralnog porijekla, propadanje organskih spojeva, veliki broj patogena, sve vrste kemikalija.

Minerali koji ulaze u kanalizaciju uključuju lužine, glinu, pijesak, soli i slično. Organske komponente otpadnih voda uključuju razne ostatke biljnog i životinjskog podrijetla, koji se često bacaju u kanalizacijski sustav. Broj i raznolikost kemikalija koje ulaze u kanalizacijski sustav jednostavno je nevjerojatna, a ta se vrsta ne ograničava samo na kemikalije kućanstva, jer se neke od njih odlažu u kanalizaciju i ozbiljnije kemijske proizvode, kao što su otapala otapala i ulje za sušenje.

Suvremene metode pročišćavanja otpadnih voda prilično su učinkovite i mogu se podijeliti u tri kategorije: mehanička, biološka, ​​kemijska obrada.

Treba odmah napomenuti da na stanicama za odvodnju otpadnih voda voda prolazi kroz sva tri stupnja pročišćavanja, dok je jedan ili dva dovoljno da se formira pojedinačni kanalizacijski sustav.

Mehanička metoda obrade otpadnih voda

Septski spremnici: a - vodoravna: 1 - ulazna ladica, 2 komore za odlaganje, 3 izlazna ladica, 4 jame; b - okomito: 1 - cilindrični dio, 2 - središnja cijev, 3 - izbočina, 4 - konusni dio; в - radijalna: 1 - kućište, 2-izbočina, 3 - distribucijska naprava, 4 - ustajuća komora, 5 - mehanizam za struganje; g - cjevasti; d - s nagnutim pločama: 1 - tijelo, 2 ploče, 3 - mješalice

Mehaničko čišćenje se smatra prilično primitivnom metodom zbrinjavanja otpadnih voda. Trenutno, ova metoda pročišćavanja koristi se isključivo kao preliminarni tretman vode na gradilištima za pročišćavanje otpadnih voda. Zapravo, ova metoda je usmjerena na uklanjanje krutih neotopljenih čestica različitih podrijetla.

Veliki broj takvih čestica ulazi u gradski kanalizacijski sustav, a to može biti bilo što od komada tkanine do leševa malih životinja. Tijekom mehaničke metode zbrinjavanja kontaminacije iz otpadnih voda prvo se prenosi kroz niz filtera. Nadalje, voda koja je djelomično izbrisana od velikih elemenata se neko vrijeme podmiruje i prolazi kroz pijesak i šljunčane filtere. Nakon prolaska kroz sve faze filtracije, voda potpuno raspolaže čvrstim elementima prisutnim u otpadnoj vodi. Ova metoda obrade otpadnih voda ima niz značajnih nedostataka. Prvo, otopljeni organski spojevi se ne uklanjaju iz vode za vrijeme takvog pročišćavanja, a voda je jednostavno napadnuta patogenim bakterijama. Drugo, takva metoda čišćenja ne dopušta uklanjanje kemijskih elemenata otopljenih u njoj iz vode.

Prema suvremenim zahtjevima za postupanje s vodom, ova se opcija trenutno koristi isključivo kao preliminarnu fazu zbrinjavanja otpadnih voda. Osim toga, za takav način zbrinjavanja otpadnih voda potrebno je puno prostora za ugradnju svu potrebnu opremu, pa se ova metoda odlaganja ne koristi za autonomne kanalizacijske sustave. Za mehaničko pročišćavanje vode trebat će velika mreža, srednja mreža i fino mrežaste mreže, tehnički sita, pješčane hvataljke i šupljine.

Metoda tretmana kemijskim otpadnim vodama

Shema vakuumske flotacije.

Kemijska metoda zbrinjavanja otpadnih voda nije široko rasprostranjena i trenutno se koristi uglavnom u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda različitih industrija i samo u nekim slučajevima za pročišćavanje otpadnih voda u kućanstvu. Načelo rada ove varijante pročišćavanja otpadnih voda je dodavanje kemijskih reagensa u otpadnu vodu koja doprinosi vezanju organskih i kemijskih tvari sadržanih u vodi, što dovodi do njihovog taloženja u obliku mulja.

Osim toga, metoda kemijskog pročišćavanja uključuje varijantu u kojoj se apsorbensi dodaju u otpadnu vodu, koja doslovno apsorbira kemikalije, što u konačnici dovodi do njihova potonuća na dno.

Kemijska metoda ima svoje nedostatke.

Prvo, čak i ako se takva metoda koristi za običnu kanalizaciju, pročišćavanje vode će trajati znatno, osobito ako se reakcija odvija u hladnom okolišu. Drugo, reagensi za zbrinjavanje otpadnih voda su vrlo skupe. Treće, potrebno je opremiti velike spremnike za rješavanje vode.

Glavna pozitivna strana korištenja ove metode je sposobnost filtriranja kemikalija sadržanih u vodi. Trenutačno se ova metoda odlaganja otpadnih voda koristi u velikim postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda i vrlo rijetko kao dodatnu fazu pročišćavanja otpadnih voda za autonomne kanalizacijske sustave.

Biološke metode obrade otpadnih voda

Lokalni sustav pročišćavanja otpadnih voda lokalne kanalizacije.

Metoda biološke obrade otpadnih voda trenutačno se smatra najučinkovitijim načinom uklanjanja raznih organskih i anorganskih tvari iz otpadnih voda. Pročišćavanje vode provodi se posebnim bakterijama koje se hrane ljudskim otpadnim proizvodima. Korištenje bakterija za pročišćavanje vode također se koristi u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda i sastavni je dio obrade otpadnih voda u autonomnim kanalizacijskim sustavima. Većina septičkih jama dizajnirana je tako da bakterije mogu živjeti u tim agregatima tijekom cijele godine.

Treba odmah reći da najsuvremenija septička jama, također poznata kao biološki uređaji za pročišćavanje otpadnih voda, mogu pročistiti kanalizaciju za 95%, što omogućuje korištenje pročišćene vode za navodnjavanje zemljišta i jednostavno odvodnju kanalizacije. onih koji su podvrgnuti biološkom tretmanu, u obližnja vodna tijela ili u tlo. Ovisno o tipu septičkog spremnika ili postrojenju za obradu otpadnih voda, mogu se koristiti i aerobne bakterije i anaerobni mikroorganizmi.

Unatoč činjenici da takvi načini čišćenja imaju puno prednosti i smatraju se optimalnim s ekološkog gledišta, ova metoda još uvijek ima neke nedostatke. Glavni nedostatak takvih sustava je osjetljivost bakterija na kemijske spojeve. Kako bi se održali potrebni broj bakterija u septičkim jama, potrebno je periodično nadopunjavati svoje stanovništvo ispiranjem bakterija u toaletu. Svaka opcija biološkog odlaganja otpada ima i svoje prednosti i nedostatke, stoga treba detaljnije razmotriti načelo njihovog djelovanja.

Anaerobna i aerobna obrada otpadnih voda

Anaerobna obrada otpadnih voda.

Anaerobna metoda zbrinjavanja otpadnih voda nalazi se u korištenju mikroorganizama koji ne zahtijevaju kisik za vitalnu aktivnost. Ti organizmi disaju metan, a prekomjerna količina u postrojenju za obradu kisika može čak dovesti do njihove smrti. Anaerobne bakterije mogu očistiti samo 60-70% onečišćenja, tako da bi takvi objekti trebali biti opremljeni dodatnim hranilicama i poljem za dodatno pročišćavanje vode ili odvojenim septičkim tankovima.

Oznake područja za obradu otpadnih voda - kvadrata: 1 - septička komora. 2 - anaerobni bioreaktor. 3 - Aerotenk. 4 - Sekundarni spremnik za sedimentaciju. 5 - Aerobni bioreaktor. 6 - Tercijarni razrjeđivač - spremnik za kontakt.
Oznaka elemenata instalacije - krugova: 1 - Tijelo. 2 - Ventili za prozračivanje aerata. 3 - Aerobni bioreaktorski aeratori. 4-Ershovaya mlaznica. 5 - Prekomjerno taloženje zraka. 6 - Prošireno punjenje glina. 7 - Ulaganje iz gomolja dolomita. 8 - Otvori za pristup i održavanje. 9 - Kompresor. 10--Dozator plovak. 11 - Nacrt zračnog podizanja. 12 - Pumpa za prijenos mulja. 13 - Mlaznica od umjetnih algi.

Anaerobno liječenje ne dopušta liječenje kanalizacije do te mjere da se one mogu ispustiti u tlo ili vodna tijela. Osim toga, značajna količina otpada koja nije obrađena bakterijama mora se ispumpati iz septičkog spremnika uz pomoć stroja za odvajanje.

Aerobna metoda pročišćavanja vode danas se smatra najučinkovitijim načinom zbrinjavanja otpadnih voda, budući da je s ovim vodenim tretmanom 95% vode čišćeno. Čišćenje se provodi zbog vitalne aktivnosti organizama koji dišu kisik. Kako bi mikroorganizmi živjeli, posebni mirisi ili pumpe za ubrizgavanje zraka ugrađuju se u septičke jame.

Kada je voda pročišćena takvim organizmima, mulj se neizbježno formira na dnu septičkog spremnika, što predstavlja ostatke otpadnih proizvoda bakterija. S vremena na vrijeme potrebno je ispumpati ovaj sediment, ali nije potrebno pumpati sediment nerijetko. Sediment koji ostaje u septičkom spremniku s tehnologijom aerobnog odlaganja može se koristiti kao gnojivo.

Neki moderni autonomni postrojenja za obradu imaju dizajn koji omogućuje upotrebu obje verzije mikroorganizama. Takvi septički spremnici su dva spremnika spojena pomoću filtera ili pomoću cijevi. Anaerobne bakterije žive u prvom spremniku, u koju teku tekućina. Ovdje je pristup kisika ograničen, a voda prolazi kroz predobradbu prije ulaska u drugi spremnik. U drugom spremniku žive bakterije koje koriste kisik - aerobes.

Prethodno obrađena otpadna voda iz prvog spremnika ulazi u drugi spremnik, gdje je naknadno obrađen. Takav sustav čišćenja je vrlo učinkovit, pa ga preporučuju mnogi stručnjaci u smislu ekologije.

Aerobna obrada otpadnih voda

Aerobna obrada otpadnih voda u umjetnim uvjetima

Ova vrsta biološkog tretmana provodi se aktivnim muljem. Sastoji se od bakterija (oksidirajuće, nitrificirajuće, denitrifizirajuće), protozoe (ciliate, flagellate, sarkodije) i mikroskopske životinje (rotifers).

Proces biološke oksidacije može se podijeliti u dvije faze: sorpcija organskog onečišćenja otpadne vode na površini aktivnog mulja; oksidacija sorbatne tvari, praćeno obnovom sorpcijskog kapaciteta mikroflore.

Ovisno o stupnju oksidacije nečistoća u otpadnoj vodi, postoji potpuna i nepotpuna biološka obrada. Potpuno pročišćena voda ima BOD. = 10-15 mg O2 / 1. Za otpadne vode koje su prošle nepotpuno liječenje, BODpol. = 60-80 mg O2 / 1. [1]

Na proces biološke aktivnosti utječe sastav otpadnih voda onečišćenjem, prisutnost biogenih elemenata, veličina opterećenja na aktiviranom mulju onečišćenjem, pH otpadne vode, njihova temperatura, koncentracija otopljenog kisika u otpadnoj vodi. Sastav otpadnih voda jedan je od glavnih čimbenika koji utječu na učinkovitost biološkog tretmana. Prisutnost otrovnih tvari u otpadnim vodama otežava rad aktivnog mulja. Toksični učinci na biološke procese mogu imati i organske i anorganske tvari. Toksični učinci mogu biti mikrobiostatični (usporavanje rasta taloga) i mikrobicidni (ubijanje aktivnog mulja). Većina kemikalija pokazuje neku vrstu djelovanja ovisno o njihovoj koncentraciji u očistivoj vodi. Valja napomenuti da neki elementi, koji su organogeni stanice, u visokim koncentracijama također postaju toksični. Stoga, pri provedbi biološkog tretmana, potrebno je poznavati MPC za pojedine kemikalije prisutne u otpadnoj vodi. Za vrijednost MPCbos uzima maksimalnu koncentraciju otrovne tvari u vodi i ne djeluje zamjetno negativno na rad bioloških postrojenja za obradu otpadnih voda (MPCbos)

Hranjivim tvarima. Za normalno postojanje mikroorganizama, a time i za učinkovit proces pročišćavanja vode mora postojati dovoljno visoka koncentracija svih glavnih nutrijenata organskog ugljika u mediju, čija se količina procjenjuje prema količini BOD, otpadne vode, fosfora i dušika.

Osim ovih elemenata, za funkcioniranje mikroorganizama potrebni su i drugi elementi u beznačajnim količinama: Mn, Cu, Xn, Mo, Se, Mg, Co, Ca, Na, K, Fe itd.

Sadržaj tih elemenata u prirodnim vodama iz kojih se stvara otpadna voda dovoljna je da zadovolji sve zahtjeve bakterijske razmjene.

Dušik i fosfor u industrijskim otpadnim vodama obično nisu dovoljni i dodaju ih se umjetno u obliku superfosfata, ortofosforne kiseline, amonijevog fosfata, sulfata, nitrata ili amonijevog klorida, uree itd.

Adekvatnost hranjivih tvari za bakterije u otpadnim vodama određena je omjerom BOD: N: P. Za normalan život mikroorganizama: N: P = 100: 5: 1. Za domaću otpadnu vodu taj je omjer 100: 20: 2,5. S tim u vezi, oni preporučuju zajedničko čišćenje kućnih i industrijskih otpadnih voda.

Opterećenje zagađenja aktiviranog mulja. Izračunava se na 1 m 3 postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda ili češće na 1 g suhe biomase. Često koriste BOD vrijednosti opterećenja, ali u nekim slučajevima izračunavaju vrijednost opterećenja pojedinog zagađivača.

Prema stupnju opterećenja na aktivnom mulju, sustavi za prozračivanje podijeljeni su onečišćenjem u visoko opterećenje, klasično i nisko opterećenje. U sustavima s visokim opterećenjem (s opterećenjem od više od 400 mg BOD po 1 g bez mulja od pepela dnevno) u usporedbi s drugim sustavima, povećanje mulja je najviši, stupanj pročišćavanja je najmanji, a mulj sadrži mali broj protozoa.

Klasični sustavi (s opterećenjem od 150 do 400 mg BOD-a po gramu bez mulja od pepela dnevno) daju vrlo visok stupanj pročišćavanja BOD-a, a ponekad i djelomičnu nitrifikaciju. Imaju dobro fugiran mulj koji nastanjuje veliki broj mikroorganizama različitih skupina. Povećanje mulja u takvim sustavima je manje od maksimalnog zbog prilično dubokih procesa endogene oksidacije. Sustavi s niskim opterećenjem (s opterećenjem manjim od 150 mg BOD-a koji su popunili 1 g bez mulja od pepela dnevno) variraju od BOD stupnja pročišćavanja, ali češće visoke. U tim sustavima proces nitrifikacije je duboko razvijen, rast mulja je minimalan, mikrobiološka populacija mulja je vrlo različita.

PH otpadne vode. Koncentracija iona vodika (pH) u otpadnim vodama značajno utječe na razvoj mikroorganizama. Značajan udio bakterija se razvija u neutralnom ili blizu neutralnom okruženju. Biološko liječenje je najučinkovitije ako pH ne prelazi granice od 5,5 do 5,8. Odstupanje od tog intervala dovodi do smanjenja brzine oksidacije zbog usporavanja metaboličkih procesa u stanici, smanjene propusnosti njegove citoplazmatske membrane i sl. Ako pH vrijednost ne prelazi dopuštene vrijednosti, potrebno je ispraviti ove parametre u otpadnoj vodi koja ulazi u biološki uređaj za pročišćavanje.

Temperatura otpadne vode Optimalna temperatura za aerobne procese koji se javljaju u postrojenju za obradu otpadnih voda iznosi 20-30 ° C, dok je biocenoza, pod drugim povoljnim uvjetima, zastupljeni najrazličitijim mikroorganizmima.

Ako režim temperature ne odgovara optimalnom, onda se rast kultura, kao i metabolički procesi u stanici, značajno smanjuje.

Najviše negativan utjecaj na razvoj kulture ima oštru promjenu temperature. S aerobnim čišćenjem temperaturni efekt pogoršava odgovarajuću promjenu topivosti kisika. Bakterije su vrlo osjetljive na temperaturu, nitrofilati, njihova visoka aktivnost se promatra na temperaturi nižoj od 25 °. U tehničkim proračunima, formulacije navedene u relevantnim regulatornim dokumentima koriste se za procjenu utjecaja temperature na brzinu procesa.

Način kisika. U aerobnim biološkim sustavima dovod zraka mora osigurati kontinuiranu prisutnost topljivog kisika u smjesi (najmanje 8 mg / l). Sam aerobni sustav može raditi s nižom razinom kisika (do 1 mg / l). Ne smanjuje se brzina korištenja organskih tvari i brzina nitrifikacijskih procesa. Međutim, zbog činjenice da se tijekom odvajanja mulja od vode u sekundarnim razrjeđivačima i do 1-2 mg / l topivog kisika gubi, minimalna razina otopljenog kisika je 2 mg / l. Ova vrijednost omogućuje vam da isključite produženi boravak mulja u aerobnim uvjetima. Pored gore navedenih čimbenika, biološka dob i kakvoća mulja, koja se procjenjuje indeksom mulja, utječe na biološko aerobno liječenje.

Starost mulja B, dana, naziva se trajanjem svog boravka u spremnicima za prozračivanje i određuje se formulom:

gdje je volumen aerotankova, m 3;

- koncentracija mulja u avionima, mg / l;

- rast mulja, mg / l;

- obujam otpadnih voda dnevno, m 3 / dan.

Za zadovoljavajuće čišćenje starost mulja ne smije biti duža od 6-7 dana. Pokazatelj kakvoće aktivnog mulja je njegova sposobnost taloženja, što se procjenjuje prema vrijednosti indeksa mulja. Pod indeksom mulja razumjeti volumen od 1 g mulja (suhe tvari) nakon 30 minuta taloženja. Aerobna biološka obrada u umjetnim uvjetima može se izvoditi u: spremnicima za prozračivanje; biofilteri. [1]

Aerotank su armirani betonski spremnici opremljeni s uređajem za prozračivanje. Postupak čišćenja u spremniku za prozračivanje vrši se kontinuiranom prozračivanjem mješavine pročišćenih voda i aktiviranog mulja koji prolazi kroz njega. Odzračivanje se provodi kako bi se dobila smjesa s kisikom i da se suspendira mulj. Mješavina otpadne vode i aktivnog mulja se prozračuje 6 do 12 sati, nakon čega se šalje sekundarnim sedimentacijskim spremnicima, gdje se talog pohranjuje. Aktivirani mulj se vraća u aero spremnik i pomiješa s novim dijelovima netretirane vode. Kao rezultat kontinuirane reprodukcije mikroorganizama, količina mulja stalno se povećava. Suvišak taloga se uklanja iz aerobnog sustava, sabijemo u sabijalu mulja i šalje se za daljnju obradu. Ovisno o hidrodinamičkim radnim uvjetima aero spremnika, oni su podijeljeni u aero spremnike - propelente, aero spremnike - mješalice, te posredničke tipove aero spremnika s raspršenim ulazom vode; po broju hodnika u spremnicima za prozračivanje - jednim - i više koridora; prisustvom regeneratora - s regeneratorom i bez regeneracije; prema metodi isporuke zraka - u aero spremnike s pneumatskim, mehaničkim i miješanim aeracijama. Izračun aerotankova uključuje određivanje: ukupnog volumena aerotankova, m 3; trajanje aeracije, h; potrošnja kisika ili zraka za cijelo zrakoplovstvo, kg / kg; potreban broj aeratera; izračun zračnih kanala i odabir opreme; izračun sekundarnih sedimentacijskih spremnika. Biološki filteri su strukture u kojima je otpadna voda pročišćena filtriranjem kroz sloj grubog zrnatog naboja čija je površina prekrivena biološkim filmom kojeg čine aerobni organizmi.

Sve vrste sirovine upotrijebljene u biofilterima mogu se podijeliti u skupnu i ravnu. Prozračivanje biofiltera može biti prirodno - zrak koji dolazi iz površine i od dna kroz drenažu, i umjetno - uvođenjem u sloj za punjenje. Po performansama, biofiltri su podijeljeni u kapljice i visoke opterećenja. Kod čišćenja visoko onečišćenih otpadnih voda s visokim BOD, za pojačavanje pranja filtra, koristite recirkulacijski način, tj. vratite se u filterski dio pročišćene vode. Izračun bioloških filtara sastoji se u određivanju volumena krmiva, veličini elemenata sustava za distribuciju vode i odvodnih uređaja te izračunavanju sekundarnih spremnika. Biofilteri za kapanje (perkolator) karakteriziraju vodena opterećenja od najviše 0,5 do 1 m 3 po 1 m 3 filtera, visina filtra ne prelazi 2 m. Veličina djelića radnog sloja opterećenja kreće se od 12 do 25 mm. prirodno prozračivanje. Za čišćenje otpadnih voda u količini od najviše 1000 m 3 / dnevno treba koristiti biološki filteri za ispiranje. U domaćoj praksi, aerofiltri se nazivaju visoka opterećenja, radeći s povećanjem nekoliko puta u usporedbi s opterećenjem kapanjem vode. Kao rezultat toga, uklanjanje iz biofiltera teško oksidirajućeg zagađenja i čestice umirujućeg filma je pojačano, a kisik se u potpunosti koristi za oksidaciju preostalog onečišćenja. Visina aerofiltera je obično 3-4 m. Veći filtri (9-18 m) nazivaju se toranjski filtri. Korištenje umjetnog zraka povećava oksidacijske procese u biofilteru s velikim opterećenjem. Sheme aerobne biološke obrade prikazane su na slici 1.1. Izbor sheme pročišćavanja provodi se prema Tablici 1. Ovisno o specifičnim uvjetima, uz tipične sheme mogu se koristiti izvorna tehnološka rješenja, uključujući diferencirani pristup pročišćavanju pojedinih tokova otpadnih voda poduzeća.

Tablica 1 - Preporučeni koncepti biološke obrade otpadnih voda [1]

Utjecaj čišćenja na BOD5. %

Broj primijenjenih shema prema slici 1 kod BOD-a5 otpadna voda koja ulazi u tretman, g / m 3

AEROBIČKI POSTUPCI ZA ČIŠĆENJE VODE

Pod aerobnim uvjetima, tekuća faza otpadnih voda pročišćena je, a ti se postupci provode u zračnim lukama, biofiltrima raznih oblika, poljima za navodnjavanje i polju filtriranja. Ove strukture su različite u tehničkom dizajnu, ali sve su dizajnirane za korištenje oksidativnog aerobnog procesa.

BIOLOŠKI FILTRI - struktura koja se sastoji od tijela, uređaja za utovar i distribuciju otpadnih voda i zraka.

U njima je otpadna voda filtrirana kroz sloj nanosa, pokriven filmom mikroorganizama, koji se uzgaja na punjenje filtera tijekom početnog razdoblja. Glavne komponente biofilma su mikrobna populacija. Biocenoze filma uključuju alge, protozoe, larve insekata, kukci, crvi, gljivice i bakterije.

Svi mikroorganizmi su uključeni u tretman otpadnih voda. Bakterije mineraliziraju organsku materiju, koriste ih kao izvor hrane i energije, protozoe se hrane bakterijama, alge emitiraju kisik i hlapljivu proizvodnju. Crvi probijaju prolaze između čestica utovara. otpustite biološki film i time olakšajte pristup kisiku. Osim toga, crvi, jedući organske tvari probavljaju i razgrađuju niz postojanih spojeva - kitina i vlakana. Tako se organska tvar uklanja iz otpadne vode, a masa aktivnog biofilma se povećava. Utrošeni biofilma isprati tekućom tekućom otpadom i ukloniti iz biofiltera.

Kao što se nanose biofiltri koriste se materijali visoke poroznosti, niske gustoće i visoku specifičnu površinu (trosku, slomljeni kamen, šljunak).

Puno čišćenje na biofilterima nije postignuto.

AEROTENKS - pravokutni armirani spremnici, dubine 3-6 metara.

Kada je aerotank u pogonu, polagano teče tekući otpadni tekući tekući zrak koji se miješa s aktivnim muljem koji se sastoji od zbirke mikroorganizama. Opskrba zrakom provodi se strojevima za puhanje zraka. Zračenje potiče veći kontakt aktiviranog mulja s kontaminiranom otpadnom vodom.

Biološka oksidacija u aerotanku nastavlja se u dvije faze. Prva je sorpcija onečišćenja, druga je izravna oksidacija onečišćenja otpadne vode.

Razvija se biocenoza aktivnog mulja u uvjetima izrazitih oksidativnih aerobnih procesa. Pored jednostaničnih bakterija nastaju vlaknaste bakterije, kvasac i gljivice u aktivnom mulju. Mikrofunu predstavljaju protozoe, rotifers, roundworms, single-celled životinje. Tijekom normalnog rada zrakoplova uspostavlja ravnoteža između svih članova mikroflore i mikrofaune. Kršenje ove ravnoteže ukazuje na pogoršanje postrojenja za obradu, budući da je promjena numeričkog sastava mikrobne populacije u aktivnom mulju povezana s promjenom fizikalno-kemijskih svojstava obrađenog otpadnog tekućina. Razlozi za poremećaj zračne luke. su: preopterećenje postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda s organskim tvarima, stvaranje anaerobnih zona, nedostatak biogenih elemenata, oštra promjena temperature ili pH, ulazak otrovnih tvari u obrađenu vodu

Sljedeće promjene nastaju u tekućini za otpad koji se čisti u aerotankovima:

1. smanjenje koncentracije onečišćenja zbog razrjeđivanja s tekućinom koja prevozi aktivni mulj

2. adsorpcija onečišćenja na aktivnom mulju (prva faza oksidacije)

3. postupno smanjenje sadržaja organskih tvari otopljenih u vodi i adsorbiranje na aktivni mulj (druga faza oksidacije)

Glavni mineralizeri organske tvari u zračnim lukama su bakterije. Sarkodovye, koji hrani čestice mulja, prevodi brojne složene tvari u jednostavnije. Infusoria i drugi protozoi obavljaju ulogu regulatora razvoja bakterija i time stvaraju povoljne uvjete za proces mineralizacije.

Prije ispuštanja obrađenih otpadnih voda u ribnjak, one se moraju dezinficirati od Aerotanks ne može jamčiti potpuno uklanjanje patogena.

Aerobne metode biološkog tretmana mogu se također odvijati u prirodnim uvjetima - u biološkim jezerima, u poljima za navodnjavanje i polju filtriranja.

Aerobna obrada otpadnih voda

Aerobna metoda temelji se na upotrebi aerobnih mikroorganizama, za koje vitalna aktivnost zahtijeva konstantan protok kisika i temperaturu u rasponu od 20-40 ° C Tijekom aerobnog tretmana, mikroorganizmi se uzgajaju u aktivnom mulju ili u obliku biofilmova. Aktivni mulj sastoji se od živih organizama i čvrstog supstrata. Živi organizmi predstavljaju bakterije, protozoe, gljive i alge. Biofilma raste na biofilter punilu i ima izgled sluzavog obraštavanja debljine 1-3 mm i više. Biofilma se sastoji od bakterija, gljiva protozoa, kvasca i drugih organizama.

Aerobno čišćenje se događa iu prirodnim uvjetima i kod umjetnih struktura.

Čišćenje u prirodnim uvjetima javlja se u natopljenim poljima, poljima za filtriranje i biološkim jezerima. Područja za navodnjavanje su područja koja su posebno pripremljena za obradu otpadnih voda i poljoprivredne namjene. Čišćenje se odvija pod djelovanjem mikroflora tla, sunca, zraka i pod utjecajem biljaka. U tlu polja za navodnjavanje su bakterije, kvasci, alge, protozoe. Otpadne vode uglavnom sadrže bakterije. U mješovitim biocenozama aktivnog sloja tla nastaju složene interakcije mikroorganizama, čime se otpadna voda oslobađa od bakterija koje se nalaze u njemu. Ako se usjevi ne uzgajaju u poljima, a namijenjeni su samo za biološku obradu otpadnih voda, oni se nazivaju polja filtracije. Biološke ribnjake su kaskada ribnjaka koja se sastoji od 3 do 5 koraka kroz koje pročišćena ili biološki pročišćena otpadna voda teče pri maloj brzini. Takvi ribnjaci su dizajnirani za biološku obradu otpadnih voda ili pročišćavanje otpadnih voda u kombinaciji s drugim postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda.

Glavne strukture umjetnog aerobnog biološkog tretmana s aktivnim muljem su aerotankovi. Aerotank djeluje u paru s sekundarnim spremnikom za odlaganje, gdje se odvajanje obrađene otpadne vode odvija na izlazu aerotankova i suspenzije aktivnog mulja. U tom slučaju dio mulja se uklanja iz sustava, a dio se vraća u spremnik za prozračivanje kako bi se povećala njegova produktivnost i smanjila količina viška mulja. Ovisno o stupnju kontaminacije i količini otpadne vode, koriste se zagađivači i uvjeti pročišćavanja, različiti hidrodinamički načini organiziranja protoka vode, njegove cirkulacije, opskrbe povratnog aktivnog mulja i aeracije. Radne koncentracije aktivnog mulja u aerotankovima su 1-5 g / l (suha tvar) s vremenom zadržavanja otpadnih voda u sustavu od nekoliko sati do nekoliko dana. Za čišćenje u spremniku za zrak često je potrebno dodatno hraniti hranjive tvari, prvenstveno dušik i fosfor. S nedostatkom njihove učinkovitosti čišćenja se smanjuje.

Biološki uređaji za pročišćavanje s aktivnim muljem također uključuju oksitope (s aeracijom zrakom obogaćenim kisikom ili čistim kisikom), filtarskim spremnicima (odvajanjem aktiviranog mulja i otpadne vode filtracijom), oksidacijskim kanalima (s cirkulacijom otpadne vode i površinskim sustavima za prozračivanje) u obliku osovina ili stupova za povećanje tlaka vode).

Od aerobnih sustava za čišćenje s biofilmom, najčešće se koriste biofilteri - konstrukcije s opterećenjem, na čijoj se površini razvija biofilmi mikroorganizama. Najjednostavniji biofilter je sloj filtarskog materijala (opterećenje), sipan pod kutom odmora, navodnjavan otpadnim vodama. Opterećenje se može načiniti u obliku odvojenih uklonjivih blokova plastičnih krutih ili fleksibilnih materijala, krutih nabora, itd. Za razliku od spremnika za prozračivanje, biofiltri rade bez sekundarnih spremnika.

Intersticijska pozicija između struktura s aktivnim muljem i biofilma zauzima biotenzalna svojstva, kombinirajući prednosti oba aero-tankova i biofiltera. U biotanksima s prozračivanjem tekućine, s aktiviranim muljem i opterećenjem različitih materijala, tekućina s muljevima cirkulira i zrači u prazninama između punjenja. Kao rezultat formiranja biofilma na površini utovara, prosječna koncentracija smjese mulja premašuje koncentraciju u spremnicima za prozračivanje.

U suvremenom bio-adsorber biotisoru, sorpcija kontaminanata na površini naboja, na primjer, temeljena na aktiviranim ugljicima, kombinira se s bio-čišćenjem. Pri čišćenju onečišćenja - toksični su adsorbirani ugljenom, dok se u sustavu s jedne strane smanjuje inhibicijski učinak toksičnih tvari na biocenozu, as druge, pri niskim koncentracijama supstrata u otpadnoj vodi u sloju pokraj površine aktivnog ugljena, lokalne koncentracije se povećavaju i ubrzavaju raspad supstrata. Istodobno, ugljen se biološki regenerira. Bio-adsorpcijsko čišćenje može se koristiti za uklanjanje organskih nečistoća, kao i za uklanjanje teških metala i radionuklida iz otpadnih voda.

Druga modifikacija biotank je reaktor s fluidiziranim slojem (s suspendiranim slojem), pri čemu se čišćenje pojačava zbog velike specifične površine nosača na kojem su vezani mikroorganizmi i visoke brzine prijenosa kisika. Koncentracija biomase u reaktoru doseže 40 g / l, produktivnost je 5-10 puta veća nego u spremnicima za prozračivanje, postupak je stabilniji tijekom preopterećenja i manje osjetljiv na toksično onečišćenje otpadnih voda.

Prekomjerno aktivirani mulj i biofilm iz biološkog postrojenja za obradu ili netretiranu kanalizaciju mogu se preusmjeriti na muljne ploče (karte mulja), polja za navodnjavanje i polja za filtriranje. Kreveti od mulja namijenjeni su za skladištenje i preradu aktivnog mulja i biofilmova iz postrojenja za obradu otpadnih voda.

Aerobna biokemijska metoda pročišćavanja

Poznate aerobne i anaerobne metode biokemijskog tretmana emisija plinova, otpadnih voda, tekućih i krutih otpadaka.

Aerobna metoda temelji se na upotrebi aerobnih skupina organizama za koje vitalna aktivnost zahtijeva konstantan protok kisika i temperaturu od 20 ° C do 40 ° C. Tijekom aerobnog liječenja, mikroorganizmi se uzgajaju u biofilmu ili aktivnom mulju.

Aktivni mulj je amfoterni koloidni sustav koji se sastoji od živih organizama i čvrstog supstrata i ima negativni naboj pri pH = 4.. 9.

U aktivnom mulju su mikroorganizmi različitih skupina. Prema ekološkim skupinama, mikroorganizmi su podijeljeni na aerobes i anaerobe, termofile i mezofile, halofile i halofobe. Zajednica svih živih organizama (nakupljanje bakterija, protozoovih crva, plijesni gljivica, kvasac, aktinomicete, alge) koji nastanjuju mulicu naziva se biocenoza. Suha tvar aktiviranog mulja sadrži 70. 90% organskih i 30.10% anorganskih tvari.

Supstrat je čvrst mrtvi dio algi ostataka i raznih čvrstih ostataka; organizmi aktiviranog mulja su pričvršćeni na njega. Podloga do 40% u aktivnom mulju.

Kakvoća mulja određuje se brzinom sedimentacije i stupnjem pročišćavanja tekućine. Stanje mulja karakterizira "indeks mulja", koji je omjer volumena taloženog dijela aktiviranog mulja do mase sušenog mulja (u gramima) nakon taloženja tijekom 30 minuta. Što je još gore, talog se smiri, to je veći "indeks mulja" kojeg ima.

Optimalna temperatura za biokemijsku obradu otpadnih voda održava se na oko 20-30 ° C. Prekomjerne temperature mogu dovesti do smrti mikroorganizama. Pri nižim temperaturama smanjuje se stopa čišćenja, usporava se proces mikrobiološke prilagodbe novim vrstama onečišćenja, a flokulacija i sedimentacija aktivnog mulja se pogoršavaju.

Biofilma raste na biofilter punilu, ima izgled sluzavog obraštavanja debljine 1,3 mm i više. Biofilma se sastoji od bakterija, gljivica, kvasaca i drugih organizama. Broj mikroorganizama u biofilmi manji je nego u aktivnom mulju.

Aerobna disimilacija supstrata - ugljikohidrata, bjelančevina i masti - ima karakter višestupnjevitog procesa, uključujući početno cijepanje kompleksne tvari koja sadrži ugljik u jednostavnije podjedinice, što zauzvrat prolazi kroz daljnju transformaciju. U uvjetima aerobnog metabolizma, oko 90% kisika potrošeno se koristi za respiratorni put dobivanja energije od stanica mikroorganizama.

Mehanizam biološke oksidacije pod aerobnim uvjetima heterotrofnim bakterijama može se prikazati sljedećom shemom:

Reakcija (7.6) prikazuje oksidaciju početne organske onečišćenosti otpadnih voda i stvaranje nove biomase. U pročišćenoj otpadnoj vodi ostaju biološki neoksidabilne tvari, uglavnom u otopljenom stanju, budući da se koloidne i neotopljene tvari uklanjaju iz otpadne vode metodom sorpcije.

Reakcija (7.7) opisuje proces endogene oksidacije stanične materije koja se javlja nakon korištenja vanjskog izvora napajanja.

Pročišćavanje pod aerobnim uvjetima događa se u prisutnosti kisika otopljenog u vodi, što predstavlja promjenu prirodnog procesa samo-pročišćavanja vodenih tijela koja se pojavljuju u prirodi.

Za mikroorganizme za oksidaciju organskih tvari u otpadnoj vodi potrebno je kisik, ali se mogu koristiti samo u otopljenom obliku u vodi. Da bi se otpadna voda satirala kisikom, provodi se postupak aeracije, prekidajući protok zraka u mjehuriće, ravnomjerno ih razdjeljujući u otpadnoj vodi. Od mjehurića zraka, kisik se apsorbira vodom i zatim se prenosi u mikroorganizme (Slika 7.1).

Sl. 7.1. Shema prijenosa kisika iz plinskih mjehurića u mikroorganizme:

A je mjehurić plina; B - akumulacija mikroorganizama;

1 - granični difuzijski sloj na plinskoj strani; 2 - sučelje;

3 - granični difuzijski sloj na tekućoj strani;

4 - prijenos kisika iz mjehurića u mikroorganizme;

5 - granični difuzijski sloj na tekućoj strani mikroorganizama;

6 - prijenos kisika u stanice; 7 - reakcijska zona između molekula kisika s enzimima

Količina apsorbiranog kisika može se izračunati pomoću jednadžbe

gdje je M količina apsorbiranog kisika, kg / s; Pu - omjer volumena

V, volumen otpadne vode u strukturi, m 3; C * i C je ravnotežna koncentracija i koncentracija kisika u masi tekućine, kg / m3.

Količina apsorbiranog kisika može se povećati povećanjem koeficijenta prijenosa mase ili sile pokretača. Na brzinu biokemijske oksidacije utječe turbulizacija otpadnih voda u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda, što pridonosi dekompoziciji aktivnih muljevitih pahuljica na manje i povećava brzinu hranjivih tvari i kisika za mikroorganizme. Turbuliziranje protoka postiže se intenzivnim miješanjem u kojem je aktivirani mulj suspendiran, što osigurava ravnomjernu raspodjelu u otpadnoj vodi.