Очистка сточных вод в природных условиях

Закономерности распада органических веществ

Для того чтобы происходил процесс биохимического окисления органических веществ, находящихся в сточных водах (СВ), они должны попасть внутрь микроорганизмов. К поверхности клеток эти вещества доставляются за счет конвективной и молекулярной диффузии, а внутрь клетки проникают посредством диффузии через полупроницаемые цитоплазматические мембраны в следствии разности концентрации веществ в клетке и вне ее. Однако большая часть вещества попадает внутрь клеток при помощи специфических белков переносчиков. Выполнив свою функцию, белок выходит из клетки и включается в новый цикл переноса.

Основную роль в процессе очистки СВ играют процессы превращения вещества, протекающие внутри микроорганизмов. Эти процессы заканчиваются окислением вещества с выделением энергии и синтезом новых веществ с затратой энергии.

Скорость биохимической реакции определяется активностью ферментов, которая зависит от температуры, рН и присутствия в СВ различных веществ. С повышением температуры скорость ферментативных процессов повышается, но до определенных пределов. Для каждого фермента имеется оптимальная температура, выше которой скорость реакции падает. Для биохимического разложения сложной смеси органических веществ необходимо от80 до 100 различных ферментов.

Если в сточных одах находится несколько веществ, то процесс окисления будет зависеть от содержания и структуры всех растворенных органических веществ. В первую очередь, будут окисляться те вещества, которые необходимы для создания клеточного материала и для получения энергии. Другие вещества потребляются микроорганизмами в зависимости от набора ферментов с равными или разными скоростями окисления, одновременно или последовательно. Порядок окисления веществ оказывает влияние на продолжительность процесса очистки СВ.

Аэробные процессы биохимической очистки могут протекать в природных условиях и в искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах.

Поля орошения и фильтрации

Представляют собой специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очищения СВ и агрокультурных целей – выращивание зерновых и силосных культур, трав, овощей, а также для посадки деревьев и кустарников. В этих условиях очистка СВ происходит под действием почвенной микрофлоры и бактерий, солнца и воздуха.

Если земельные участки предназначены только для биологической очистки СВ и на них не выращиваются СХ культуры, то такие участки называются полями фильтрации. На полях фильтрации происходит смешение биоценозов воды и почвы, и возникают сложные взаимодействия микроорганизмов на основе симбиоза и конкуренции.

В процессе биологической очистки СВ проходят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживают взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта микробиальную пленку. Эта пленка адсорбирует коллоидные частицы и растворенные в СВ вещества. Проникающий из воздуха в поры почвы кислород окисляют органические вещества, превращая их в минеральные соединения. Наибольшее окисление происходит в верхних слоях почвы (0,2 – 0.4 м), так как в глубокие слои проникновение кислорода затруднено.

Поля орошения и фильтрации устраивают на песчаных, суглинистых и черноземных почвах. Грунтовые воды должны находится на уровне не выше 1,25 м от поверхности почвы.

Часть территории поля орошения отводят под резервное поле фильтрации. В зимнее время сточную воду направляют только на резервные поля фильтрации.

Биологические пруды

Представляют собой каскад прудов, состоящих из 3-5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная СВ. Пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки СВ в комплексе с другими очистными сооружениями. Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией.

В окислительных прудах переработка органических и ряда других примесей СВ и отходов обеспечивается анаэробным разложением осадка в природной зоне и окислением растворенных и коллоидных органических веществ при аэробном метаболизме бактерий в средней части объема воды. Продукты этих процессов утилизируются водорослями, растущими у поверхности и вырабатывающими кислород для обеспечения аэробной деструкции органических веществ. Скорость производства кислорода при фотосинтезе обычно ограничивает общую скорость превращения органических веществ стоков в окислительных прудах и зависит от интенсивности освещения и температуры. Поэтому окислительные пруды неглубокие (0,9 – 1,5 м), а процессы фотосинтеза наиболее эффективны при ясной и теплой погоде.

Дата добавления: 2014-11-29