Anaerobna obrada otpadnih voda

Anaerobno pročišćavanje je anaerobno (u odsutnosti kisika) dvostupanjski proces biokemijske transformacije organskog onečišćenja otpadnih voda u metan i ugljični dioksid. U početku, pod djelovanjem bakterija, organske tvari se fermentiraju do jednostavnih organskih kiselina (kiselinska faza), au drugoj fazi ove kiseline već služe kao izvor prehrane za bakterije koje tvore metan (alkalna faza).

Glavna reakcija stvaranja metana:

gdje je H2A - organska tvar koja sadrži H2.

Metan se može formirati kao posljedica sloma octene kiseline:

Pod određenim uvjetima, amonijak može biti konačni proizvod.

Metanske bakterije vrlo su osjetljive na promjene u vanjskim čimbenicima. Ta okolnost uzrokuje manju fleksibilnost i stabilnost anaerobnog procesa nego aerobni, te zahtijeva strogu kontrolu i prilagodbu ulaznih parametara efluenta. Sljedeće se smatra optimalnim u aparatu: temperatura 30-35 0, pH 6,8-7,2, RV-potencijal medija ≈-0,25.

Anaerobno liječenje može biti dovoljno koncentrirane otpadne vode iz BOD5 ne manje od 500-1000 g / m 3. Anaerobni uređaji su složenije u građevinarstvu od aviona, a skuplji u građevinarstvu.

Uobičajeno se koristi anaerobna oprema za fermentaciju sedimenata primarnih sedimentacijskih spremnika i višak aktivnog mulja aerobnih biokemijskih sustava za obradu kućne otpadne vode i njihovih smjesa s industrijskim otpadom.

Stupanj raspadanja organskih spojeva iznosi 40-50%.

Predloženi su i upotrebljeni jedno- i dvostupanjski sustav pročišćavanja i različite vrste reaktora.

U dvostupanjskom sustavu (sl.), Prva struktura je kontinuirana biostacija kontinuiranog protjecanja uz potpuno miješanje, druga struktura može se koristiti za odvajanje i koncentriranje krutih tvari (septičke jame, centrifuge itd.).

Sl. Dvostupanjski anaerobni sustav razgradnje (a): 1 - ulazak otpada;

2 - izlaz plina; 3 - smjesa mulja; 4 - tekuće otjecanje; 5 - suspenzija; 6 - povratni mulj;

7 - uređaj za miješanje; 8 - mlaznica (supstrat)

U takvim sustavima, povrat (recikliranje) dijela sedimenta od drugog stupnja do prve je moguće povećati dozu biološki aktivnih mikroorganizama u njemu i intenzivirati proces. Međutim, uporaba konvencionalnih septičkih jama u drugom stupnju je moguća samo pod uvjetima prethodnog otplinjavanja struje prvog stupnja, budući da evolucija plina sprječava taloženje. Stoga se dvostupanjski sustavi uglavnom koriste za djelomičnu odvojenost dvaju stadija anaerobnog liječenja: proizvodnju hlapivih organskih kiselina i fermentaciju metana.

Anaerobni aparat uglavnom koristi digestori - konstrukcije koje djeluju na principu reaktora uz potpuno miješanje.

Sl. Methentank: 1 - plinski poklopac za skupljanje plina; 2 - plinovod iz kapice plina; 3 - propelerna mješalica; 4 - cjevovod za utovar (na primjer, sirovi mulj i aktivni mulj); 5 - cjevovodi za uklanjanje muljevite vode ili ispuštanje fermentiranog sedimenta s različitih razina; 6 - injektor za dovod pare za zagrijavanje sadržaja digestora i miješanje; 7 - cjevovod koji istovaruje suspenziju produkata fermentacije krute faze (na primjer, fermentirani mulj); 8 - cirkulacijska cijev; 9 - cjevovod za pražnjenje digestora

Razlikovati između probavljača otvorenih i zatvorenih tipova (potonji - s tvrdim ili plutajućim podom).

U strukturi s fiksiranim krutim preklapanjem (sl.), Razina fermentacijske mase se održava iznad osnovice vrata, jer je u ovom slučaju masovno zrcalo mala, intenzitet ispušnih plinova je velika i ne nastaje kora. Kako bi se ubrzao proces, masa se miješa i zagrijava do 30-40 ° C (s mesofilnom digestijom) s niskom intenzitetom žive pare (0.2-0.46 MPa). Glavna cirkulacija u digestoru provodi se pomoću propelerne mješalice.

Tipični digestori imaju korisni volumen od jednog spremnika 1000-3000 m 3. Konvencionalno, ovaj volumen je podijeljen u četiri dijela s različitim funkcijama: volumen za stvaranje plutajuće korice, volumen za mulj, volumen za stvarnu fermentaciju, volumen za zbijanje i dodatnu stabilizaciju sedimenta tijekom skladištenja (do 60 dana).

Najveća moguća dnevna doza opterećenja (u m 3 / danu po 1 m 3 aparata) određena je činjenicom da povećanje ove doze uzrokuje višak iscjedka s odlaznim protokom iz konstrukcije aktivnih bakterijskih stanica tijekom njihovog rasta i nakon određenog vremena u sustavu neće biti dovoljno aktivnih organizama,

Nedostaci anaerobnih sustava: niska stopa rasta mikroba, visoka trajnost boravka biološki aktivnih tvari u strukturama (2-6 dana).

Prednosti metode: minimalno stvaranje biološki aktivnih krutih tvari, proizvodnja korisnih proizvoda (gorivi plin 65% metana i 33% ugljični dioksid, fermentirani mulj).

Za obradu i fermentaciju sirovog mulja koriste se tri vrste struktura: 1) septičke jame (septičke jame); 2) spremnici za spuštanje sedimentacije (Emscher); 3) digestori.

Glavni izbornik

Dobro došli! Gotovo sve vrste otpadnih voda prolaze kroz bioremedijaciju. Za ovu vrstu filtracije stvaraju se posebni uvjeti u kojima posebni mikroorganizmi razgrađuju i obrađuju različite organske tvari koje onečišćuju vodu.

Jedna od najpopularnijih metoda takvog tretmana je anaerobni proces, tj. Čišćenje bez zraka. Ovo čišćenje obavlja se u posebnim septičkim spremnicima pod nazivom septičke jame.

Anaerobno liječenje u septičkim spremnicima uglavnom se koristi za uklanjanje mulja, mulja i drugih onečišćenja iz otpadnih voda, kao i za obradu ostalih vrsta mulja i krutog oblika otpada. Sami septički spremnici su zapečaćeni zapečaćeni horizontalni vodoravni spremnici na čijem se dnu nastaje talog koji se sastoji od čvrste čestice. Zatim će se rotirati i raspasti s anaerobnim mikroorganizmima.

Glavni zadatak septičkog spremnika je odvojiti topljive čestice u tekućini od netopivih i raspadati kontaminiranost anaerobnim bakterijama. Neosporna prednost anaerobnog liječenja u septičkim jama je lagano stvaranje biomase različitih štetnih mikroba. Ova vrsta anaerobnog tretmana je razumnija za uporabu na dovoljno niskoj razini podzemne vode.

Anaerobno čišćenje u septičkim jama sastoji se od dvije faze fermentacije otpadne vode. To je kisela i alkalna fermentacija.

Kisela fermentacija odvija se u septičkoj posudi tijekom prvog punjenja, kada otpadna voda nije kontaminirana fermentiranim muljem. Ova faza karakterizira stvaranje neugodnih mirisnih plinova. Uklanjanje mulja prati žuto-sive naslage, koje se ne suše dobro u zraku. Mulj najčešće lebdi na površinu plinom.
Plinovi koji se oslobađaju tijekom postupka kisele fermentacije istiskuju kisik i postupno popunjavaju septičku jamu, zbog čega se anaerobne bakterije počinju aktivno razvijati. Ovo sugerira da je počela druga faza pročišćavanja - alkalnu fermentaciju.

Alkalna fermentacija također se zove metan, budući da je glavni dio proizvoda za proizvodnju plina u septičkom spremniku metan. Za vrijeme lužnate fermentacije nema tvorevine plinova, a taj se proces karakterizira prilično brzim tijekovima, a volumen mulja značajno se smanjuje. Istodobno, mulj ima tamnu boju i brzo se osuši u zraku.

Za potpuniju razgradnju mulja koriste se posebni tipovi sojeva anaerobnih bakterija. To omogućuje potpunu dezintegraciju svih kontaminanata. Osim toga, tijekom anaerobne fermentacije, odumiranje patogenih mikroorganizama nastavlja po višoj stopi, zbog čega nastaje kvalitetniji precipitat, koji se aktivno koristi u poljoprivredi kao organsko gnojivo.

Volumen septičkih jama izravno ovisi o količini potrošnje vode. Primjerice, ako je potrošnja vode 250 litara dnevno, minimalni volumen septičkog spremnika mora biti jednak oko 3 kubične metara. Tradicionalno, septičke jame izrađene su od kamena, crvene opeke ili betonskih prstenova sa debljinom stjenke od najmanje 12 centimetara. I danas, plastike, polietilen, polipropilen i kompozitni stakloplastični kontejneri postaju sve popularniji. Materijal je odabran na temelju svih tehničkih svojstava: mehanička otpornost na pritisak, osjetljivost na koroziju, čvrstoću i čvrstoću. Oblik septičke jame može biti različit, ali još uvijek najbolji oblik je opseg jer okrugle zidove najčešće raspoređuju tlak tla.

Također je vrijedno napomenuti da, unatoč svim prednostima anaerobnog pročišćavanja, ova metoda još uvijek ima manje mane. To uključuje niske stope fermentacije i recikliranja, opasnost od oslobađanja metana, posebnu osjetljivost na teške metale, kao i obogaćivanje otpadnih voda s amonijevim dušikom.

Mora se reći da je danas moguće čišćenje bez hranjivih tvari i stvoreni su svi uvjeti za smanjenje količine otpada. Anaerobna metoda pročišćavanja voda u septičkim jama je najplodonosnija i obećavajuća, budući da njegova implementacija zahtijeva minimalnu količinu opreme u radu, a nema problema s odlaganjem otpada. To zauzvrat daje neporecive ekonomske prednosti i visoke stope čišćenja.

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

Anaerobna obrada otpadnih voda

Kemijske tvrtke troše mnogo otpadnih voda, nakon čega je odlagala veliku količinu visoko onečišćenih tekućina. Stoga je zadaća racionalne integrirane uporabe vodnih resursa danas izrazito akutna i važan je tehnički, gospodarski i tehnološki problem. Jedna od metoda anaerobne obrade otpadnih voda.

Zašto se otpadne vode moraju očistiti?

Kanalizacija sadrži različite nečistoće, koloidne i grube čestice, mineralne, organske, biološke tvari. Kako bi otpadne vode ne bi imale negativan utjecaj na okoliš, zagađuju okoliš, prije čega je potrebno očistiti, čija je glavna zadaća dezinfekcija, pojašnjenje, otplinjavanje, destilacija, omekšavanje. Otpadne vode onečišćene raznim kemikalijama tretiraju se na različite načine. Najpopularniji među njima su mehanička, kemijska, fizikalno-kemijska i biološka.

Što je biološka obrada otpadnih voda?

Biološko postupanje vrši se uporabom organskih tvari. Ova se tehnika temelji na sposobnosti mikroorganizama da koriste organske tvari otopljene u otpadnim vodama. Organska konzumacija javlja se u prisutnosti i odsutnosti kisika.

Metode biološkog liječenja

Metode biološke obrade - aerobni i anaerobni. Anaerobno se provodi u odsutnosti kontakta s kisikom. Zbog pristupačne cijene i visoke učinkovitosti, ova tehnika je u najvećoj mogućoj potražnji u modernoj industriji.

Postupci aerobnog pročišćavanja otpadnih voda: kako se kanalizacija obrađuje pod aerobnim uvjetima

Proces dezinfekcije onečišćenih otpadnih voda uz sudjelovanje aerobnih mikroorganizama odvija se pod uvjetima kontinuiranog pristupa kisiku (to je kisik koji određuje vitalnu aktivnost organskih tvari). Proces čišćenja se odvija u bioreaktoru ili spremniku za zrak (posebni spremnik od plastike, metala ili betona). U spremniku na maloj udaljenosti od dna su sita i četke - oni služe kao osnova za postavljanje kolonija aerobnih bakterija.

Da bi se osiguralo stalni pristup kisikom, aeratori, specijalne cijevi s rupama, ugrađuju se na dnu spremnika. Zrak koji prolazi kroz njih, zasićuje odvode s kisikom i time stvara uvjete potrebne za život i rast aerobesa. Budući da su procesi oksidacije organskih tvari praćeni oslobađanjem velikih količina energije, radna temperatura unutar bazena za prozračivanje može se značajno povećati.

Za normalne sustave ove vrste potrebna je složena elektronika. Pomaže u održavanju uvjeta potrebnih za vitalnu aktivnost aerobnih bakterija.

Značajke procesa biološkog pročišćavanja anaerobni način

Anaerobno liječenje primarno se koristi za uklanjanje zagađenja od mulja, mulja i ostalih otpadnih voda. Također se koristi za obradu drugih vrsta oborina, čvrstog otpada. Septski spremnici su podzemni, hermetički zatvoreni vodoravni spremnici, na čijem dnu nastaje kruti talog. Nakon toga se rotira i razgrađuje. Ti se procesi događaju upravo zbog učinaka anaerobnih mikroorganizama.

Glavni zadatak septičkog spremnika anaerobnog postrojenja je odvajanje topivih čestica tekućine od netopivih i razgradnje onečišćujućih tvari obradom s anaerobnim mikroorganizmima. Prednost anaerobnih sustava za obradu otpada je niska biomasa štetnih mikroorganizama. Preporučljivo je koristiti metodu na niskoj razini podzemnih voda.

Anaerobne metode liječenja. Anaerobna biološka obrada otpadnih voda

Anaerobni procesi pročišćavanja vode javljaju se u digestorima i bioreaktorima (te instalacije su zapečaćene). Materijali za proizvodnju spremnika - metal, plastika, beton. Budući da kisik nije potreban za aktivnost mikroorganizama, svi se procesi pročišćavanja odvijaju bez oslobađanja energije, a temperatura se ne povećava. S raspadanjem organskih komponenti koje se nalaze u vodi, broj kolonija bakterija ostaje gotovo nepromijenjen. Budući da u ovom slučaju nije potreban složeni sustav kontrole nad uvjetima okoline, trošak metode je relativno nizak.

Glavni nedostatak anaerobnog liječenja je stvaranje zapaljivog metan plina kao rezultat aktivnosti anaerobe. Stoga se konstrukcije mogu ugraditi samo na ravnim, dobro prozračnim površinama, analizatori plina moraju biti postavljeni duž perimetra, a zatim spojeni na sustav protupožarnog alarma. Usput, anaerobno čišćenje u većini slučajeva koristi se za servisiranje kuća za odmor i vikendice u LOS-u.

Shema postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda i uređaja (toplinske točke) zgrada

Anaerobno liječenje nije cjelovita shema, već samo poseban korak u složenom sustavu za čišćenje otpadnih voda iz različitih onečišćenja. Sustav za obradu vode u postrojenju za preradu je sljedeći:

  1. Efluent koji sadrži organske tvari i anorganske tvari, velike čestice (kamenje, pijesak), sintetičke inkluzije pada u prvu komoru (naziva se septička jama). U šupljini postoji mehanička obrada otpadnih voda pod utjecajem gravitacije. Glavne teške komponente namjestite na dno spremnika.
  2. Nakon prethodne obrade, efluent već ulazi u drugu komoru, gdje je zasićen kisikom. Velike organske inkluzije ovdje se slombe u male čestice. U nekim postrojenjima u tim komorama nalaze se jele i četke izrađene od čelika, koje zadržavaju ne-razgradive komponente poput polietilena, sintetičkih vlakana i drugih materijala koji su praktički neuništivi.
  3. Zasićene otpadne vode s kisikom teče u bioreaktor spremnika, gdje se organska tvari raspadaju.
  4. Završno čišćenje gravitacije obavlja se u posljednjoj komori. Na dnu ovog odjeljka nalazi se vapnenačka kralježnica koja veže kemijski aktivne elemente.

Na izlazu iz postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda može se dodatno ugraditi zasebni uređaj za filtriranje. To jamči maksimalni stupanj pročišćavanja - do 99%. Nakon puštanja u pogon biološke stanice rade potpuno autonomno.

Svi procesi transformacije usko su međusobno povezani i nastaju u svojstvu anaerobnog bioreaktora na propisani način. Bilo kakvo tehnološko kršenje dovodi do neuspjeha svih procesa. Stoga bi projektiranje postrojenja za obradu otpadnih voda trebalo biti što preciznije - kao i njihovo prilagođavanje odgovarajućoj otpadnoj vodi.

Ovisno o dominantnoj klasi organskih tvari (što znači mase otpadnih voda), mijenja se sastav bioplina, kao i postotak metana u njemu. Ugljikohidrati se lako raspadaju, ali daju manji udio metana. S razgradnjom ulja i masti dolazi do velike količine bioplina s značajnim sadržajem metana. Procesi raspadanja polako se odvijaju. Masne kiseline - u ovom slučaju, nusproizvodi raspadanja ulja i masti - često postaju dodatna prepreka za normalni tijek procesa razgradnje.

Najsuvremenije i sofisticirane strukture koje se koriste za taloženje sedimenata su metatenika. Zahvaljujući njihovoj uporabi vrijeme fermentacije značajno se smanjuje - nakon svega, umjetno grijanje znatno smanjuje volumen postrojenja. Danas, metatenki se obično koriste u stranoj i domaćoj praksi. Vizualno, oni su tenkovi - ojačani beton, cilindrični oblik, s koničnim dnom, hermetički preklapanje. Na vrhu spremnika nalazi se kapica za sakupljanje i uklanjanje plinskih masa. Metatinki su opremljeni propelerskom mješalicom ugrađenom u cilindričnu cijev, a pogonjeni su električnim motorom, izmjenjivačem topline koji ima oblik cjevovoda i cijevima.

Za pražnjenje fermentiranih masa koristi se poseban uređaj - uređaj s vertikalnom cijevi, odvodnom cijevi i uređajem za zaključavanje. Mješavina svježeg (sirovog) sedimenta koja se nalazi u primarnim spremnicima za odlaganje, kao i aktiviranog mulja (ulazi u sekundarni spremnik za odlaganje nakon spremnika za prozračivanje) se hrani unutar metateng. Sljedeća faza radnog procesa je fermentacija. To je termofilna i mezofilna (provodi se na temperaturi od 50-55 i 30-35 stupnjeva Celzija). U termofilnoj fermentaciji, procesi razgradnje napreduju mnogo brže, ali se već fermentirani sediment daje gore. Mješavina plinova koji se oslobađaju tijekom fermentacije sastoji se od metana i ugljičnog dioksida u omjeru od 7 do 3.

Aerobne i anaerobne metode pročišćavanja otpadnih voda: prednosti

Glavne prednosti metoda biološke obrade otpadnih voda:

  1. Povoljna cijena - trošak čišćenja kubičnog metra otpada kemijskom i mehaničkom metodom veći je od biološke metode.
  2. Jednostavnost korištenja, pouzdanost - odmah nakon početka polazne postaje, počinje raditi potpuno autonomno. Kupnja potrošnog materijala nije potrebna.
  3. Prijatelj okoliša - čišćenje otpadnih voda može se sigurno ispustiti u zemlju bez straha za stanje okoliša. Nakon rada postaje nema reagenata koji se moraju pravilno odlagati. Mulj koji se smjestio na dno komore je izvrsno gnojivo.

Stupanj pročišćavanja je 99%, tj. Teoretski je moguće piti pročišćenu vodu na biološki način, ali u praksi je bolje da to ne učinite. Budući da se bakterijske kolonije mogu reproducirati, dovoljno ih je zamijeniti jednom svakih pet godina.

Prirodni biološki tretman

U prirodi se odvijaju njezini biološki procesi pročišćavanja vode, ali je potrebno mnogo godina. Ako zagađeni otpad ulaze u tlo, one se odmah apsorbiraju u tlo, gdje se obrađuju posebnim mikroorganizmima. Kad tekućina ulazi u glinenu zemlju, formira biopond - u njoj se otpadne vode postupno olakšavaju pod utjecajem gravitacijskog procesa, a organski sedimenti na dnu. Ali ti procesi traju puno vremena - i dok sama priroda sama pročišćava vodu od onečišćenja, ekološka se situacija brzo pogoršava.

zaključak

Anaerobna metoda obrade otpadnih voda ima svoje prednosti i nedostatke. S jedne strane, tijekom procesa čišćenja ne nastaje velika količina aktiviranog mulja, što znači da ga ne treba ukloniti. S druge strane, metoda se može primijeniti samo pri niskim koncentracijama supstrata. Oko 89% energije potroši se na proizvodnju metana, stopa rasta biomase je niska. Učinkovitost čišćenja metode koja se razmatra je visoka, ali u nekim je slučajevima efluent još uvijek pročišćen.

Biološko pročišćavanje vode: aerobni i anaerobni procesi

Biološko liječenje uključuje degradaciju organske komponente otpadnih voda mikroorganizmima (bakterije i protozoe). U toj fazi dolazi do mineralizacije otpadnih voda, uklanjanja organskog dušika i fosfora, glavni cilj je smanjenje BOD5 (biokemijska potreba kisika za 5 dana, potrebna za oksidaciju organskih spojeva u vodi). Prema postojećim standardima, sadržaj organskih tvari u pročišćenoj vodi ne smije prijeći 10 mg / l.

I aerobni i anaerobni organizmi mogu se koristiti u bioremedijaciji.

Razgradnja organskih tvari mikroorganizmima u aerobnim i anaerobnim uvjetima provodi se s različitim energetskim bilancima ukupnih reakcija. Razmotrite i usporedite te procese.

Uz aerobnu biooksidaciju glukoze, 59% energije sadržane u njemu utrošeno je na rast biomase, a 41% je gubitak topline. To je zbog aktivnog rasta aerobnih mikroorganizama. Što je veća koncentracija organskih tvari u obrađenom efluentu, to je jače zagrijavanje, veća je stopa rasta mikrobne biomase i akumulacija viška aktiviranog mulja.

C6H12O6 + 6O2-> 6CO2 + 6H2O + mikrobna biomasa + toplina

S anaerobnom degradacijom glukoze s formiranjem metana, samo 8% energije potrošeno je na rast biomase, 3% je gubitak topline, a 89% se pretvara u metan. Anaerobni mikroorganizmi rastu polako i trebaju visoku koncentraciju supstrata.

C6H12O6-> 3CH4 + 3CO2 + mikrobiološka biomasa + toplina

Aerobna mikrobna zajednica zastupa razne mikroorganizme, uglavnom bakterije koje oksidiraju različite organske tvari u većini slučajeva međusobno neovisno, iako se oksidacija nekih tvari provodi kooksidacijom (kometabolizam). Aerobna mikrobna zajednica sustava aktivnog mulja za aerobno pročišćavanje vode predstavlja iznimnu biološku raznolikost. U posljednjih nekoliko godina, s novim mokulyarno biologije tehnikama, posebno određenim uzorcima rRNA, u aktivnom mulju ukazuju na prisutnost bakterija roda Paracoccus, Caulobacter, Hyphomicrobium, Nitrobacter, Acinetobacter, Sphaerotilus, Aeromonas, Pseudomonas, proteobakterije, Cytophaga, Flavobacterium, Flexibacter, Halisomenobacter, Artrobacter, Corynebacterium, Microtrix, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus. Vjeruje se, međutim, da do sada nije identificirano više od 5% mikroorganizama uključenih u aerobni tretman vode.

Treba napomenuti da su mnoge aerobne bakterije fakultativni anaerobni. Oni mogu rasti u odsutnosti kisika na štetu drugih akceptora elektrona (anaerobno disanje) ili fermentacije (fosforilacija supstrata). Proizvodi njihove djelatnosti su ugljični dioksid, vodik, organske kiseline i alkoholi.

Anaerobna degradacija organskih tvari tijekom metanogeneze provodi se kao višestupanjski proces u kojem se moraju uključiti najmanje četiri skupine mikroorganizama: hidrolitike, fermentore, acetogene i metanogene. Anaerobne mikroorganizme postoje između zajednice zatvoriti i kompleksne veze imaju analogije višestaničnih organizama, jer zbog specifičnosti supstrata metanogeni, bez njihovog razvoja trofičkih zbog bakterija prethodne faze. Zauzvrat, metan archea, koristeći tvari proizvedene primarnim anaerobama, određuju brzinu reakcija koje provode ove bakterije. Metan arhea rodova Methanosarcina, Methanosaeta (Methanothrix), Methanomicrobium i drugi igraju ključnu ulogu u anaerobnoj degradaciji organskih tvari u metanu. U odsutnosti ili nedostatku anaerobne raspadanja završava u fazi kiselog i acetogenog fermentacije, što dovodi do akumulacije hlapivih masnih kiselina, uglavnom ulja, propiona i octena, nižeg pH i zaustavljanje postupka.

Prednost aerobnog liječenja je velika brzina i uporaba tvari u niskim koncentracijama. Značajne nedostatke, posebice u postupanju s koncentriranom otpadnom vodom, jesu visoka potrošnja energije za prozračivanje i problemi povezani s tretmanom i odlaganjem velikih količina viška mulja. Aerobni postupak se koristi u pročišćavanju komunalnog, industrijskih i neke sirovog otpadnih voda sa COD ne višim od 2000 Brisanje navedene nedostatke može aerobni tehnologije prethodni anaerobni liječenje koncentrirane postupka kanalizacije metan fermentaciju koja ne zahtijeva utrošak energije za zračenje i osim toga konjugata kako bi se dobilo energetsku vrijednost - metana.

Prednost anaerobnog procesa je također relativno manja formacija mikrobiološke biomase. Nedostaci uključuju nemogućnost uklanjanja organskih zagađivala u niskim koncentracijama. Ali za dubinsko pročišćavanje koncentrirane otpadne vode, anaerobno liječenje treba koristiti u kombinaciji s naknadnim aerobnim stadijem (Slika 1.).

Sl. 1. Usporedba materijalne i energetske ravnoteže metoda aerobne i anaerobne obrade otpadnih voda

Odabir tehnologije i značajki obrade otpadnih voda određen je sadržajem organskog onečišćenja u njima.

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.

Anaerobna metoda

Anaerobne metode pročišćavanja se javljaju bez pristupa O2 (fermentacijski proces), koriste se za neutralizaciju sedimenata. Anaerobni procesi pojavljuju se u takozvanim digestorima.

Methantank (metan + engleski spremnik)

fermentacijski objekt

otpadne vode koja tvori

zatvoreni spremnik opremljen uređajem za grijanje uslijed izgaranja otpuštenog metana.

Anaerobna metoda pročišćavanja može se smatrati jednim od najperspektivnijih u prisutnosti visoke koncentracije u otpadnoj vodi organske tvari ili za obradu kućnih otpadnih voda.

• Njegova prednost u odnosu na aerobne metode je snažno smanjenje operativnih troškova (za anaerobne mikroorganizme, nije potrebno dodatno prozračivanje vode) i nedostatak problema povezanih s odlaganjem viška biomase.

• Još jedna prednost anaerobnih reaktora je minimalna

količinu opreme potrebne za normalnu radnju reaktora.

Ali, istodobno, anaerobna postrojenja emitiraju proizvod vitalne aktivnosti mikroorganizama - metana, pa stalno trebate pratiti njegovu koncentraciju u zraku.

Sve gore navedene metode se koriste samo do određene razine koncentracije onečišćujućih tvari u otpadnim vodama. Prije odlaganja otpadne vode u spremnik treba proći kroz 3-4 faze čišćenja. Osim toga, ponekad uz biološku obradu zahtijeva ionizaciju ili ultraljubičasto zračenje.

Slika 3. Razgradnja stadija

Kada anaerobno pretvaraju organske podloge u metan pod utjecajem mikroorganizama, potrebno je dosljedno provoditi 4 faze razgradnje. Odvojene skupine organskih zagađivača (ugljikohidrati, proteini, lipidi / masti) u procesu hidrolize prvo se pretvaraju u odgovarajuće monomere (šećere, aminokiseline, masne kiseline). Nadalje, ovi monomeri se pretvaraju u organske kiseline kratkog lanca, alkohole i aldehide za vrijeme enzimske razgradnje (acitogeneza), koji se zatim oksidiraju u octenu kiselinu, što je povezano s proizvodnjom vodika. Tek nakon toga dolazi do formiranja metana u fazi metanogeneze. Uz metan, ugljični dioksid se također formira kao nusproizvod.

Višak aktiviranog mulja, kao što je već spomenuto, može se obraditi na dva načina: nakon sušenja, kao gnojiva, ili u anaerobni sustav pročišćavanja. Ista metoda čišćenja se koristi u fermentaciji visoko koncentrirane otpadne vode koja sadrži veliku količinu organske tvari. Fermentacijski procesi provode se u posebnim uređajima - metatika.

Razlaganje organske tvari sastoji se od tri faze:

• otapanje i hidroliza organskih spojeva;

U prvoj fazi kompleksne organske tvari se prevode u butirne, propionske i mliječne kiseline. U drugoj fazi ove organske kiseline pretvaraju se u uranijsku kiselinu, vodik, ugljični dioksid. U trećoj fazi bakterije koje tvore metan smanjuju ugljični dioksid u metan s apsorpcijom vodika. Prema sastavu vrsta, biocenoza metacenoza je mnogo slabija od aerobnih biocenoza.

Anaerobni reaktori obično su armirani betonski ili metalni spremnici koji sadrže minimalnu količinu, u usporedbi s aerobnim reaktorima za čišćenje. Međutim, vitalna aktivnost anaerobnih bakterija povezana je s otpuštanjem metana, što često zahtijeva organizaciju posebnog sustava promatranja njegove koncentracije u zraku.

Slika 4. Shema rada digestora

Strukturno, fermentator je cilindričan ili manje uobičajeno pravokutni spremnik koji može biti potpuno ili djelomično potonuo u tlo. Dno digestora ima značajnu pristranost prema centru. Krov digestora može biti krut ili plutajući. U digestorima s plutajućim krovom smanjuje se opasnost od povećanja tlaka u unutarnjem volumenu.

Zidovi i dno fermentatora, u pravilu, izrađeni su od armiranog betona.

Mulj i aktivni mulj ulaze iz probavne cijevi odozgo. Kako bi se ubrzao proces fermentacije, digesti su zagrijani i sadržaj je pomiješan. Grijanje se provodi s radijatorom vode ili pare. U odsustvu kisika iz organskih tvari (masti, proteini itd.) Formiraju se masne kiseline, od kojih nastaju metan i ugljični dioksid tijekom daljnje fermentacije.

Fermentirani mulj visoke vlažnosti uklanja se s dna fermentatora i šalje se na sušenje (na primjer, muljski kreveti). Dobiveni plin se ispušta kroz cijevi na krovu digestora. Od jednog kubičnog metra sedimenta u digestoru 12-16 kubičnih metara plina, u kojem je oko 70% metana.

Anaerobna obrada otpadnih voda ima određene prednosti i nedostatke:

• proces ne proizvodi puno višak aktiviranog mulja, stoga nema problema s njegovim odlaganjem;

• 89% energije procesa dolazi do proizvodnje metana;

• takav način čišćenja moguć je samo pri niskim koncentracijama supstrata;

• prilično niska stopa rasta biomase;

• jednostavnija oprema u usporedbi s aerobnim čišćenjem.

Gore navedena metoda je primjenjiva kada koncentracija određenih onečišćujućih tvari ne prelazi dopuštenu razinu. U većini slučajeva potrebno je provesti tri ili četiri stupnja prethodne obrade otpadnih voda radi postizanja potrebnog sadržaja određenih tvari. Osim toga, kako bi se odlagalište otpadne vode već obrađivalo u spremnik nakon biološkog postrojenja, potrebno je dodatno pročišćavanje (na primjer ozoniranjem ili UV zračenjem).

Prednost aerobnog liječenja je velika brzina i uporaba tvari u niskim koncentracijama. Značajni nedostaci, osobito u tretmanu koncentrirane otpadne vode, su visoka potrošnja energije za prozračivanje i problemi povezani s tretmanom i odlaganjem velikih količina viška mulja. Aerobni proces koristi se u kućnoj obradi otpadnih voda, a neke industrijske i svinjske otpadne vode s COD-om nisu veće od 2000. Eliminiranje tih nedostataka aerobnih tehnologija može biti preliminarno anaerobno liječenje koncentrirane otpadne vode probavom metana, koji ne zahtijeva energiju za aeraciju i čak je povezan s stvaranjem vrijednog nosača energije - metana.

Prednost anaerobnog procesa je također relativno manja formacija mikrobiološke biomase. Nedostaci uključuju nemogućnost uklanjanja organskih zagađivala u niskim koncentracijama. Za duboko obrađivanje koncentrirane otpadne vode, anaerobno liječenje treba koristiti u kombinaciji s naknadnim aerobnim stupnjem. Odabir tehnologije i obilježja obrade otpadnih voda određuje se sadržajem organskog onečišćenja u njima.

Anaerobna obrada otpadnih voda

U seoskoj kući za čišćenje otpadnih voda kućanstva može se koristiti jedna od dvije metode - anaerobna ili aerobna. Oba su metoda biološka, ​​budući da su posebni mikroorganizmi uključeni u liječenje otpadnih voda, prirodno su življenja u prirodi i organsko onečišćenje izvor hrane za njih. Zašto su biološke metode čišćenja učinkovite? Činjenica je da domaća otpadna voda sadrži približno 70% organskih nečistoća i 30% mineralnih onečišćenja. Anaerobna obrada otpadnih voda događa se u okruženju bez kisika. Kada aerobno pojašnjenje otpadnih voda za učinkovito raspadanje organskih i kemijskih spojeva zahtijeva konstantan protok kisika.

Postoji velik broj različitih vrsta anaerobnih bakterija koje u zasićenoj organskoj tvari organiziraju nešto poput uzastopnih faza obrade, razgradnje i asimilacije različitih tvari i spojeva. Kada nema dovoljne koncentracije bilo koje vrste anaerobnih bakterija, razgradnja bez kisika usporava i može čak zaustaviti. Razlog obično postaje razne kemijske spojeve i biološke predmete koji ulaze u sudoper i sprečavaju mikroflore.

biokemijski procesi u anaerobnim uvjetima

Koje se tvari i predmeti ne mogu bacati i odvoditi u anaerobni septički spremnik kako ne bi oštetili rad autonomne kanalizacije? Sljedeće vrste hrane, biljaka i njihovih plodova, gljivica, droga, pesticida, raznih kemijskih sredstava za čišćenje na kemikalija, otapala, kiselina, alkalija, tekućina koje sadrže alkohol, prašenja vode nakon regeneracije filtera, veliki ulomci ne bi trebali ući u sustav za obradu otpadnih voda bilo koje vrste. metalne i plastične, plastične folije i vlakna, kose za kosu.

Poštivanje ovih pravila je vrlo važno. Ono što nam je bezopasno može biti smrtonosni otrov za sitna stvorenja. Kada te tvari i čvrsti predmeti ulaze u postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda, vitalna aktivnost anaerobnih i aerobnih bakterija je inhibirana, složena sekvenca kemijskih transformacija je poremećena i liječenje otpadnih voda se zaustavlja. Septički spremnik, poput duboke stanice za čišćenje, pretvara se u spremnik za spremanje, tj. U obični prašak.

da ne možete bacati u septičku jami i aerobni postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda

Potrebno je izbjeći prelijevanje septičkog spremnika u septičkom spremniku. Zbog prelijevanja, uspostavljena sekvenca koraka pročišćavanja je poremećena, koncentracija anaerobnih bakterija smanjuje, kao rezultat toga, njihova učinkovitost se smanjuje. Iz istog razloga, otpadne vode iz sustava oborinskih voda i odvodnje ne mogu se poslati na sustav za pročišćavanje otpadnih voda. Jaka struja vode nakon kiše lako će ometati složenu, višestupanjsku radnju različitih vrsta bakterija.

Prekoračenje septičkog spremnika može se pojaviti zbog velikog ispuštanja otpadnih voda iz slane vode ili zbog prekomjerne nakupljanja gustog sedimenta na dnu komore. Maksimalni volumen pražnjenja je naveden u tablici s podacima o proizvodu. Zbog nedostatka učinkovitosti, anaerobna obrada otpadnih voda ne potpuno razgrađuje krutu komponentu. Kao rezultat toga, bakterije ne obrađuju prilično veliki dio, već jednostavno dnu do dna, smanjujući radni volumen recepta. Iz tog razloga potrebno je ukloniti sediment iz septičkog spremnika svakih 1-3 godine. Inače, sediment neće samo smanjiti radni volumen, nego će se također zbijati tako da će ga biti vrlo teško pumpati s crijevom kolektora. Potrebno prvo prati sažetu masu strujom vode pod visokim pritiskom.

pumpanje krutog sedimenta iz anaerobnog septičkog spremnika

Što je aparat assenizatorskaya? Prvo, sediment se mnogo oblikuje i treba transportirati za transport; drugo, nedostatak učinkovitosti anaerobnog pročišćavanja ne uništava većinu patogenih mikroba, pa sediment iz septičkog spremnika ne može se koristiti kao gnojivo za vrt. Sakupljeni talog treba ukloniti na posebna odlagališta, gdje će biti odložena. Štetni za mikroorganizme ljudskog zdravlja su vrlo raznoliki. To mogu biti virusi, bakterije, plijesni gljivice, od kojih su neki uzročnici opasnih bolesti. Stroj za pumpanje sedimenta iz septičkog spremnika zahtijeva slobodnu vožnju do mjesta. To uzeti u obzir prilikom planiranja teritorija i postavljanja zgrada.

Prilikom odabira autonomnog kanalizacijskog sustava temeljenog na anaerobnoj tehnologiji, pazite da zaštitite sve stanovnike i susjede od mogućeg kontakta s nedovoljno razjašnjenim odvodima. Imajte na umu da se voda koja se ispušta iz septičkog spremnika može očistiti ne više od 60-70%. Prema sanitarnim standardima, takva voda se smatra zagađenim i ne može se drenirati u jaram ili na zemlju - potrebno je organizirati dodatno liječenje. Dodatno čišćenje se obavlja u tlu, gdje prirodno žive i anaerobne i aerobne bakterije. Ako je tlo na mjestu je pješčano - razmislite o sebi sretnom. Dovoljno je napraviti prilično kompaktnu apsorpcijsku bušotinu (samo cilindar bez dna), jednom kad se iz septičkog spremnika voda filtrira u zemlju.

polje za filtriranje glinenih tala

Ako je tlo glina, morat ćete graditi polje za filtriranje. Poteškoća je što je prilično velika u veličini i složena struktura, umjetna struktura s ulaznim perforiranim cijevima, sustav ventilacije, geofabric i debeli sloj filter materijala (šljunak, slomiti kamen, pijesak). Svakih nekoliko godina, polje za filtriranje mora se ažurirati jer gubi svojstva zbog mulja. Ako je nemoguće staviti polje za filtriranje ispod točke odvodnje vode iz septičkog spremnika, voda se najprije povlači u spremnik, odakle se ona uranja u uronjenu pumpa za drenažu do mjesta čišćenja tla. Istodobno, anaerobni septički tankovi gube svoju nestabilnost jer crpka zahtijeva priključak na električnu utičnicu. Izaberite mjesto gdje se nalazi anaerobni septički spremnik što je dalje moguće od vodenih točaka. Pogotovo od malih, kao što je bunar, dobro igla, pješčana bušotina.

Za usporedbu: u instalacijama dubokog biološkog tretmana pomoću aerobne metode formira se vrlo malo sedimenta. Nije potrebno nazvati kanalizacijski kamion. Mala količina sedimenata uklanja sam vlasnik kuće koristeći ugrađeni zračni most. Aerobne bakterije u uvjetima stalnog prozračivanja vrlo učinkovito čiste odvode. Kao rezultat toga, ne samo da su gotovo svi gusti zagađivači podijeljeni, već sadržaj patogenih mikroorganizama u sedimentu ne prelazi sanitarne norme, a sediment se može koristiti kao vrtlarstvo.

Anaerobna obrada otpadnih voda koristi se ne samo u privatnom sektoru već iu industriji. U procesu vitalne aktivnosti anaerobnih bakterija u efluentu, ugljikovi spojevi se oksidiraju i prolaze fermentacijskim procesom u okruženju bez kisika. Rezultat su ugljični oksidi i metanski plinovi. S obzirom na velike količine industrijske otpadne vode i veličinu postrojenja za obradu, nedostatak potrebe za prisilnom zračenjem pojednostavljuje i smanjuje troškove procesa obrade. S druge strane, niska učinkovitost obrade anaerobnog otpada čini ovu metodu ne univerzalnom. U nekim slučajevima, ovisno o sastavu otpadne vode ili njegovom volumenu, nužno je primijeniti učinkovitije aerobne metode prisilnim prozračivanjem.

anaerobni reaktor koji se koristi u prehrambenoj industriji

Anaerobni industrijski reaktor sadrži kolonije bakterija bez kisika, koje se fiksiraju na različitim nosačima, tako da ih ne opiru struja prolazne tekućine. Posebni biofilmovi, cjevasti elementi izrađeni od keramike ili plastike, šljunka itd., Koriste se kao nositelji za pričvršćivanje bakterija.

Suvremene tehnologije omogućuju ne samo pročišćavanje otpadnih proizvoda, vraćanje vode u radni ciklus, nego i izdvajanje korisnih kemijskih spojeva iz otpadnih voda. Na primjer, proizvodnjom industrijskog anaerobnog reaktora, pri procesu cijepanja organske tvari, proizvodi se ugljični dioksid i metan. Metan se može prikupiti i koristiti kao izvor energije.

U kojim se područjima industrija koristi anaerobna obrada otpadnih voda? Pulpa i papir, lijekovi, proizvodnja šećera, hrana, postrojenja za preradu mesa, pivo. U nekim slučajevima, ovisno o sastavu tekućeg industrijskog otpada, anaerobna obrada otpadnih voda može biti izvor stvaranja vrijednih organskih gnojiva ili sirovina za daljnju obradu. Na primjer, za dobivanje proteina i biološki aktivnih tvari.

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.