Биохимическая очистка сточных вод

Биохимическая очистка сточных вод (биологическая очистка) — основной способ очистки сточных вод, содержащих загрязнения органического происхождения, заключающийся в минерализзции этих загрязнений вследствие жизнедеятельности микроорганизмов.

Биологическая очистка сточных вод - один из самых распространенных способов обезвреживания сточных вод при подготовке их к спуску в водоемы, основанный на микробиальных (под воздействием микробов) процессах распада и минерализации органических веществ. По существующим нормам, содержание органических веществ в очищенной воде не должно превышать 10 мг/л.

В минерализации органических соединений сточных вод участвуют бактерии, которые по своему отношению к кислороду разбиваются на 2 группы:

- аэробные (использующие при дыхании растворенный в воде кислород);

- анаэробные (развивающиеся в отсутствии свободного кислорода).

Аэробный процесс

С₆Н₁₂О₆ +6О₂--> 6СО₂ +6Н₂О + микробная биомасса + тепло

Анаэробный процесс

С₆Н₁₂О₆--> 3СН₄ + 3СО₂ + микробная биомасса + тепло

Аэробное микробное сообщество представлено разнообразными микроорганизмами, в основном бактериями, окисляющими различные органические вещества в большинстве случаев независимо друг от друга, хотя окисление некоторых веществ осуществляется путем соокисления (кометаболизм). Аэробное микробное сообщество активного ила систем аэробной очистки воды представлено исключительным биоразнообразием. Продуктами жизнедеятельности микробов являются углекислота, водород, органические кислоты и спирты.

Рис. 2.48. Сравнение материального и энергетического балансов методов аэробной и анаэробной очистки сточных вод.

Преимуществом аэробной очистки является высокая скорость и использование веществ в низких концентрациях. Существенными недостатками, особенно при обработке концентрированных сточных вод, являются высокие энергозатраты на аэрацию и проблемы, связанные с обработкой и утилизацией больших количеств избыточного ила. Аэробный процесс используется при очистке бытовых, некоторых промышленных и свиноводческих сточных вод с ХПК не выше 2000. Преимуществом анаэробного процесса является также относительно незначительное образование микробной биомассы. К недостаткам следует отнести невозможность удаления органических загрязнений в низких концентрациях. (рис. 2.48).

Деградация органических веществ микроорганизмами в аэробных и в анаэробных условиях осуществляется с разными энергетическими балансами суммарных реакций. При аэробном биоокислении глюкозы 59% энергии, содержащейся в ней, расходуется на прирост биомассы и 41% составляют тепловые потери. Этим обусловлен активный рост аэробных микроорганизмов. Чем выше концентрация органических веществ в обрабатываемых стоках, тем сильнее разогрев, выше скорость роста микробной биомассы и накопления избыточного активного ила. При анаэробной деградации глюкозы с образованием метана лишь 8% энергии расходуется на прирост биомассы, 3% составляют тепловые потери и 89% переходит в метан. Анаэробные микроорганизмы растут медленно и нуждаются в высокой концентрации субстрата.

Необходимыми условиями для жизнедеятельности организмов, способствующих очистке, и эффективного использования аэробных очистных сооружений являются:

- наличие в сточных водах органических веществ, способных окисляться биохимически;

- непрерывное снабжение сооружений кислородом в достаточном количестве;

- активная реакция очищаемой воды (в пределах 7—8,5 рН);

- температура воды не ниже 10°С и не выше 30°С;

- наличие биогенных элементов — азота, фосфора, калия в необходимых количествах;

- содержание минеральных солей в воде не выше 10 г/л;

- отсутствие токсических веществ в концентрациях, ядовито действующих на микроорганизмы.

Биохимическая очистка сточных вод протекает в две одновременно начинающиеся фазы:

- сорбция поверхностью тел бактерий растворенных органических веществ и коллоидов;

- окисление и минерализация растворенных и адсорбированных органических веществ микробами.

Для биохимической очистки бытовых промышленных сточных вод применяются следующие очистные сооружения:

- аэробные — аэрофильтры и аэротенки, биофильтры, биологические пруды, поля орошения, поля фильтрации;

- анаэробные — септики, двухъярусные отстойники, метантенки. Выбор типа сооружений определяется характером и количеством сточных вод, местными условиями, требованиями к качеству очищенной воды, наличием свободных земельных площадей и т. д.

Перед биохимической очисткой из сточных вод необходимо удалить взвешенные вещества, смолы и масла. В результате очистки содержание органических веществ в сточных водах снижается на 90—95%; они теряют способность к загниванию, становятся прозрачными, количество бактерий в них сильно снижается.

Аэробная очистка

Аэротенками называют сооружения для биологической очистки предварительно осветленной сточной жидкости. Процесс очистки протекает в движущемся потоке жидкости при искусственном введении в него так называемого активного ила, а также кислорода воздуха как источника жизнедеятельности бактерий.

Аэротенки представляют собой длинные железобетонные или бетонные резервуары прямоугольного сечения Активный ил — это скопление аэробных микроорганизмов в виде хлопьев — минерализаторов, обладающих также адсорбирующими свойствами и способностью минерализовать органические вещества, находящиеся в очищаемой сточной, жидкости.

Анаэробная очистка

В случае высокой концентрации в сточных водах органических веществ (БПК более 1000 мг/л), а также при очистке бытовых стоков (БПК от 30 до 50 мг/л) как один из наиболее перспективных может рассматриваться анаэробный метод очистки. Его преимущество перед аэробными заключается в резком снижении эксплуатационных расходов (для анаэробных МО не требуется дополнительной аэрации воды) и отсутствии проблем, связанных с утилизацией избыточной биомассы.

Дата добавления: 2015-05-07