Biblioteka elektroniczna

Aerobowe biochemiczne procesy oczyszczania mogą odbywać się w warunkach naturalnych i w sztucznych strukturach. W warunkach naturalnych czyszczenie odbywa się w polach nawadniających, polach filtracyjnych i stawach biologicznych. Sztuczne struktury to aerotanks i biofiltry o różnych wzorach. Wybór rodzaju konstrukcji dokonywany jest z uwzględnieniem lokalizacji zakładu, warunków klimatycznych, źródła zaopatrzenia w wodę, ilości ścieków przemysłowych i domowych, składu i stężenia zanieczyszczeń. W sztucznych strukturach procesy oczyszczania przebiegają z większą prędkością niż w warunkach naturalnych.

Pola nawadniające to specjalnie przygotowane działki wykorzystywane jednocześnie do oczyszczania ścieków i do celów rolniczych. Oczyszczanie ścieków na polach nawadniania odbywa się pod działaniem mikroflory gleby, słońca, powietrza i aktywności roślin. Rolnicze pola nawadniające po biologicznym oczyszczaniu ścieków, nawilżaniu i nawozach służą do uprawy zbóż i kiszonek, ziół, warzyw, a także sadzenia drzew i krzewów.

Stawy biologiczne to 3... 5-stopniowa kaskada stawów, przez którą oczyszczone lub wstępnie oczyszczone ścieki płyną z małą prędkością. Są one najczęściej przeznaczone do ostatecznego oczyszczania biologicznego i dodatkowego oczyszczania ścieków w połączeniu z innymi zakładami przetwarzania.

Są stawy z naturalną i sztuczną aeracją. Stawy z naturalnym napowietrzaniem mają niewielką głębokość (0,5... 1 m), są dobrze ogrzane przez słońce i zaludnione przez organizmy wodne. Aby zwiększyć szybkość rozpuszczania tlenu, a tym samym szybkość utleniania, należy budować napowietrzone stawy. Napowietrzanie odbywa się mechanicznie lub pneumatycznie. Pozwala to na zwiększenie obciążenia zanieczyszczeń o 3... 3,5 razy, zwiększając głębokość stawu do 3,5 m.

Ryc. 1.26. Schemat instalacji do oczyszczania biologicznego:

1 - osadnik podstawowy; 2 - czynnik poprzedzający; 3 - aerotank; 4 - regenerator; 5 - osadnik wtórny

Czyszczenie w zbiornikach napowietrzających

Aerotank nazywa się wzmocnionymi zbiornikami gazowanymi. Proces czyszczenia w zbiorniku napowietrzania przebiega w miarę przepływu napowietrzonej mieszaniny ścieków i osadu czynnego (rys. 1.26). Napowietrzanie jest konieczne, aby nasycić wodę tlenem i utrzymać zawiesinę szlamu.

Woda ściekowa jest przesyłana do studzienki ściekowej 1, gdzie usuwane są zawieszone cząstki. W celu poprawy sedymentacji można dostarczyć część nadmiaru osadu (bio-koagulację). Następnie sklarowana woda dostaje się do urządzenia uśredniającego przed napowietrzaczem 2. Część nadmiaru osadu (osad aktywowany cyrkulacją) jest przesyłana z osadnika wtórnego w tym samym kierunku. Tutaj ścieki są wstępnie napowietrzane powietrzem przez 16... 20 minut. Jeśli to konieczne, dodatki neutralizujące i substancje odżywcze mogą być dodawane do urządzenia do wstępnego napowietrzania.

Od uśredniającej wody ścieki są dostarczane do zbiornika napowietrzania, przez który krąży aktywowany osad. Procesy biochemiczne zachodzące w aerocie mogą być podzielone na dwa etapy:

1) adsorpcji substancji organicznych na powierzchni osadu czynnego i mineralizacji łatwo utleniających się substancji przy intensywnym zużyciu tlenu;

2) dodatkowe utlenianie wolno utleniających się substancji organicznych, regeneracja osadu czynnego. Na tym etapie tlen jest zużywany wolniej.

Z reguły zbiornik aerozolowy dzieli się na dwie części: regenerator (25... 30% całkowitej objętości) i sam zbiornik lotniczy, w którym odbywa się główny proces oczyszczania. Obecność regeneratora umożliwia oczyszczanie bardziej skoncentrowanych ścieków i zwiększenie produktywności urządzenia.

Przed zbiornikiem napowietrzania płyn odpadowy powinien zawierać nie więcej niż 150 mg / l zawieszonych cząstek i nie więcej niż 25 mg / l produktów naftowych. Temperatura oczyszczonych ścieków nie powinna być niższa niż 6 ° C i wyższa niż 30 ° C, a pH powinno być w zakresie 6,5... 9.

Po zbiorniku napowietrzania ścieki z szlamem trafiają do osadnika wtórnego, gdzie szlam jest oddzielany od wody. Większość osadu jest zawracana do zbiornika napowietrzania (cyrkulujący osad czynny), a jego nadmiar (nadmiar osadu czynnego) przesyłany jest do przedmuchacza i do recyklingu.

Aerotanks to odkryty basen wyposażony w urządzenia do wymuszonego napowietrzania. Są to dwa, trzy i cztery korytarze. Głębokość zbiorników aero 2... 5 m.

Aerotank dzieli się na następujące główne cechy:

1) w trybie hydrodynamicznym - propelenty, mieszalniki i typ pośredni (ze zdyspergowanym wlotem ścieków);

2) zgodnie z metodą regeneracji osadu czynnego - z odrębną regeneracją i bez odrębnej regeneracji;

3) na obciążeniu aktywowanego osadu - przy dużym obciążeniu (do częściowego oczyszczenia), normalnym i niskim obciążeniu (przy przedłużonym napowietrzaniu):

4) według liczby kroków - jedno-, dwu- i wieloetapowych;

5) w zależności od sposobu pobierania ścieków - na przepływie, półpłynnym, o zmiennym poziomie roboczym i styku;

6) według cech konstrukcyjnych.

Najpopularniejszy aerotank korytarzowy, pracujący jako wyporniki, miksery i połączone tryby.

Ryc. 1.27. Dwukomorowy osadnik aerotankowy:

1 - aerator wirnika; 2 - strefa wzbogacania; 3 - partycja; 4 - obrotowy aerator; 5 - strefa fermentacji; 6 - strefa klarowania

W zbiornikach napowietrzania o pełnym wymieszaniu (ryc. 1.27), ścieki dopływające są natychmiast mieszane z całą masą cieczy i osadu czynnego. Pozwala to na równomierne rozprowadzanie zanieczyszczeń organicznych i tlenu oraz przeprowadzanie procesu przy stale wysokich obciążeniach. Jednak stężenie resztkowe zanieczyszczeń w oczyszczonej wodzie jest większe niż w przypadku ciśnieniowych zbiorników napowietrzających, co jest główną wadą tego projektu.

Po napowietrzeniu kilka dziesiątków metrów sześciennych powietrza jest doprowadzanych do 1 m3 oczyszczonych ścieków. W takim przypadku należy zapewnić dużą powierzchnię kontaktu między powietrzem, ściekami i szlamem, co jest warunkiem koniecznym do skutecznego oczyszczenia. W praktyce stosuje się pneumatyczne, mechaniczne i pneumomechaniczne metody napowietrzania ścieków w aerotankach. Wybór metody napowietrzania zależy od rodzaju zbiornika napowietrzającego i wymaganej intensywności napowietrzania.

Czyszczenie w biofiltrach

Biofiltr jest strukturą, w której umieszcza się dyszę (płytkę, folię itp.) (Ładunek) i urządzenia do dystrybucji do przerywanego dostarczania ścieków i powietrza. W biofiltrach ścieki są filtrowane przez warstwę ładunkową pokrytą filmem z mikroorganizmów. Biofilmy mikroorganizmów utleniają materię organiczną, wykorzystując je jako źródło pożywienia i energii. W ten sposób substancja organiczna zostaje usunięta ze ścieków, a masa aktywnego biofilmu jest zwiększona.

Zużyty (martwy) biofilm jest wymywany przepływającą wodą ściekową i usuwany z biofiltra.

Jako ładunek stosuje się różne materiały o wysokiej porowatości, niskiej gęstości i wysokiej powierzchni właściwej: kamień łamany, żwir, żużel, keramzyt, pierścienie ceramiczne i plastikowe, kostki, kulki, cylindry, sześciokątne bloki, siatki metalowe, z tkaniny i tworzywa sztucznego, zwinięte w rolki.

Obecnie stosuje się dużą liczbę projektów biofiltrów, które są podzielone na biofiltry: praca z pełnym i niepełnym oczyszczaniem biologicznym; z naturalnym i sztucznym doprowadzaniem powietrza; z recyklingiem i bez niego; jednostopniowe i dwustopniowe, kroplowe i wysokie obciążenie.

Biofilm pełni te same funkcje, co osady czynne. Adsorbuje i przetwarza materię organiczną znajdującą się w ściekach. Moc utleniająca biofiltrów jest mniejsza niż moc zbiorników napowietrzających. Biofiltry stosuje się w oczyszczaniu ścieków o natężeniu przepływu do 50 tysięcy m3 / dobę. W zimnych regionach znajdują się w zamkniętych pomieszczeniach.

Wykorzystanie tlenu do napowietrzania ścieków

Przy pneumatycznym napowietrzaniu zamiast powietrza stosuje się techniczny tlen. Czasami proces ten nazywa się "bio-depozycją". Jest przeprowadzany w zamkniętych urządzeniach, które nazywane są oksytami.

Zastosowanie tlenu zamiast powietrza do napowietrzania ścieków ma wiele zalet:

1) zwiększa się efektywność wykorzystania tlenu z 8... 9 do 90... 95%;

2) zdolność oksydacyjna tlenu jest 5... 6 razy większa niż moc zbiorników napowietrzających;

3) w celu zapewnienia takiego samego stężenia tlenu w ściekach, wymagana jest mniejsza szybkość mieszania, poprawiając tym samym charakterystykę sedymentacji aktywowanego szlamu. Składa się z dużych i gęstych płatków, które są łatwo wytrącane i filtrowane, co pozwala zwiększyć jego stężenie do 10 g / l bez zwiększania ogólnych rozmiarów wtórnych klarowników;

4) poprawiono skład bakteryjny osadu czynnego. O wysokiej koncentracji O.2 bakterie nitkowate nie rozwijają się;

5) więcej oczyszczonego tlenu pozostaje w oczyszczonej wodzie, co przyczynia się do jego dalszego oczyszczania;

6) nie ma problemu z zwalczaniem nieprzyjemnych zapachów, ponieważ proces odbywa się w hermetycznie zamkniętych jednostkach;

7) koszty kapitałowe są niższe.

Jednak metoda czyszczenia za pomocą tlenu jest droższa niż czyszczenie powietrzem, ponieważ wymaga znacznych kosztów produkcji tlenu. Dlatego zaleca się używać go tylko w przypadkach, gdy tlen jest produktem odpadowym. W oksytotach ze względu na wyższe stężenie CO2, niż w zbiornikach napowietrzających, pH wody jest znacznie zmniejszone. Skrócenie czasu przebywania ścieków w oksytach w porównaniu do oczyszczania w zbiornikach napowietrzania prowadzi do pogorszenia procesu nitryfikacji. W tym samym czasie wzrost stężenia CO2, Prawdopodobnie jest to przyczyną spadku tempa wzrostu osadu czynnego z 0,6-1,2 dla aerotkanów do 0,4-0,6 dla oksytów. Nie ma różnic w kinetyce procesów oczyszczania podczas napowietrzania tlenem i powietrzem. Opracowano kilka wzorów oksitenkov.

Ścieki

W ostatnich latach kwestia ochrony środowiska stała się pilniejsza niż kiedykolwiek. Jednym z ważnych problemów w tym temacie jest oczyszczanie ścieków przed wyrzuceniem ich do pobliskich zbiorników wodnych. Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu może być biologiczna obróbka ścieków. Istotą takiego oczyszczenia jest podział związków organicznych za pomocą drobnoustrojów na produkty końcowe, mianowicie woda, dwutlenek węgla, siarczanowanie azotynów itp.

Najpełniejsze oczyszczanie ścieków przemysłowych zawierających substancje organiczne w stanie rozpuszczonym odbywa się metodą biologiczną. W tym przypadku stosuje się te same procesy, co w oczyszczaniu wody w gospodarstwie domowym, aerobowym i beztlenowym.

Do czyszczenia aerobowego stosuje się aeroteki o różnych modyfikacjach konstrukcyjnych, oksyzy, zbiorniki filtrów, ogniwa flotacyjne, biodiesle i rudy biologiczne.

W procesie beztlenowym dla silnie skoncentrowanych ścieków wykorzystywanych jako pierwszy etap oczyszczania biologicznego, podstawową strukturę stanowią fermentory.

Metoda tlenowa w oparciu o wykorzystanie aerobowych grup organizmów, których żywotność wymaga stałego przepływu O2 i temperatury 20-40 C. Mikroorganizmy są uprawiane w osadzie czynnym lub biofilmie.

Osad czynny składa się z żywych organizmów i stałego podłoża. Organizmy żywe są reprezentowane przez nagromadzenie bakterii, robaków pierwotniakowych, grzybów pleśniowych, drożdży, a rzadko - larw owadów, skorupiaków i alg. Biofilm rośnie na wypełniaczach biofiltra, ma wygląd śluzowej warstwy o grubości 1-3 mm i więcej. Procesy aerobowego oczyszczania ścieków trafiają do obiektów zwanych aerotanks.

Ryc.1. Wzór działania Aerotank

Wzór działania Aerotank

1 - krążący aktywowany szlam; 2 - nadmiar osadu czynnego;

3 - przepompownia; 4 - osadnik wtórny;

5 - zbiornik lotniczy; 6 - pierwotny klarownik

Zbiorniki Aero to dość głębokie (od 3 do 6 m) zbiorniki wyposażone w urządzenia do napowietrzania. Tu żyją kolonie mikroorganizmów (na kłaczkowatych strukturach osadu czynnego), rozdzielając materię organiczną. Po zbiornikach napowietrzania oczyszczona woda dostaje się do szamba, gdzie następuje sedymentacja osadu czynnego w celu późniejszego częściowego powrotu do zbiornika napowietrzania. Ponadto w takich obiektach są ustawione specjalne zbiorniki, w których muł "spoczywa" (jest regenerowany).

Ważną cechą działania aerotanu jest obciążenie aktywnego osadu N, który jest zdefiniowany jako stosunek masy zanieczyszczeń wprowadzanych do reaktora na dzień do absolutnie suchej lub wolnej od popiołu biomasy osadu czynnego w reaktorze. Zgodnie z obciążeniem osadu czynnego, aerobowe systemy oczyszczania są podzielone na:

wysokoprężne aerobowe oczyszczalnie ścieków o N> 0,5 kg BZT (wskaźnik biochemicznego zużycia tlenu) 5 dziennie na 1 kg szlamu;

średniobjętościowe systemy oczyszczania ścieków z tlenem o wartości 0,2 18

Oczyszczanie ścieków w warunkach aerobowych

Znane są aerobowe i beztlenowe metody biochemicznego oczyszczania ścieków. Metoda aerobowa oparta jest na wykorzystaniu aerobowych grup organizmów, dla których życiowa aktywność wymaga stałego przepływu tlenu i temperatury 20 40 ° C. Podczas zabiegów aerobowych drobnoustroje są uprawiane w osadzie czynnym lub biofilmie. Proces oczyszczania biologicznego odbywa się w zbiornikach napowietrzania, do których dostarczane są ścieki i osady czynne (rys. 13.1).

Ryc. 13.1. Schemat instalacji biologicznego oczyszczania ścieków: 1 - pierwotny osadnik; 2 - wstępny aerator; 3 - aerotank; 4 - aktywowany regenerator szlamu; 5 - osadnik wtórny

Osad czynny składa się z żywych organizmów i stałego podłoża. Wspólnota wszystkich żywych organizmów (nagromadzenie się bakterii, pierwotniaków, robaków, grzybów pleśniowych, drożdży, promieniowców, alg) zamieszkujących muł nazywa się biocenozą.

Osad aktywny jest amfoterycznym układem koloidalnym o pH 4 4,9 ładunku ujemnego. Sucha masa aktywowanego osadu zawiera 70. 90% organicznych i 30 10% nieorganicznych substancji. Podłoże do 40% aktywowanego szlamu jest twardą, martwą częścią pozostałości alg i różnych stałych pozostałości; do niej przyłączone organizmy z osadem czynnym. W osadzie czynnym występują mikroorganizmy różnych grup ekologicznych: tlenowce i beztlenowce, termofile i mezofile, halofile i halofobes.

Najważniejszą właściwością osadu czynnego jest zdolność osiadania. Stan osadu charakteryzuje się wskaźnikiem osadu, który jest objętością w mililitrach zajmowaną przez 1g szlamu w jego naturalnym stanie po osadzeniu się przez 30 minut. Im gorszy osad osiada, tym wyższy jest wskaźnik mułu. Osad o indeksie do 120 ml / g osiada dobrze, z indeksem 120. 150 ml / g jest zadowalający, a jeśli wskaźnik jest powyżej 150 ml / g, jest zły.

Biofilm rośnie na wypełniaczu biofiltra, ma wygląd śluzowego zanieczyszczenia o grubości 1,3 mm i więcej. Składa się z bakterii, grzybów, drożdży i innych organizmów. Liczba mikroorganizmów w biofilmie jest mniejsza niż w osadzie czynnym.

Mechanizm biologicznego utleniania w warunkach tlenowych przez bakterie heterotroficzne można przedstawić za pomocą następującego schematu:

Reakcja (13.1) symbolizuje utlenianie początkowego zanieczyszczenia organicznego ścieków i powstawanie nowej biomasy. W oczyszczonych ściekach pozostają substancje biologicznie utlenialne, głównie w stanie rozpuszczonym, ponieważ substancje koloidalne i nierozpuszczone są usuwane ze ścieków metodą sorpcji.

Proces endogennego utleniania substancji komórkowej, który występuje po użyciu zewnętrznego źródła energii, opisuje reakcję (13.2).

Przykładem autotroficznego utleniania może być proces nitryfikacji.

gdzie C5H7NIE2 - symbol składu materii organicznej wytworzył komórki mikroorganizmów.

Jeżeli proces denitryfikacji odbywa się przy użyciu wody oczyszczonej biologicznie, praktycznie pozbawionej pierwotnych substancji organicznych, wówczas jako węgiel stosuje się względnie niedrogi alkohol metylowy. W tym przypadku całkowita reakcja denitryfikacji może być zapisana w następujący sposób:

Wszystkie tutaj pokazane reakcje enzymatyczne są przeprowadzane wewnątrz komórki, dla której niezbędne baterie muszą dostać się do jej ciała przez skorupę. Wiele pierwotnych zanieczyszczeń organicznych może być zbyt dużych rozmiarów cząstek w porównaniu do wielkości komórki. Pod tym względem znaczącą rolę w ogólnym procesie utleniania przypisuje się enzymatycznemu hydrolitycznemu rozszczepieniu dużych cząsteczek i cząstek przepływających na zewnątrz komórki na mniejsze, współmierne do wielkości komórki.

W aerobowych systemach biologicznych dopływ powietrza (jak również czysty tlen lub powietrze wzbogacone w tlen) musi zapewniać, że zawartość rozpuszczonego tlenu w mieszaninie nie będzie niższa niż 2 mg / l.

Utlenianie w strukturach nie zawsze idzie do końca, tj. przed utworzeniem CO2 i H2A. W wodzie po obróbce biologicznej mogą pojawiać się produkty pośrednie, które nie znajdowały się w pierwotnych ściekach, czasami nawet mniej pożądane dla zbiornika niż początkowe zanieczyszczenie.

Ścieki i specyficzne metody oczyszczania

Problem odprowadzania ścieków jest szczególnie dotkliwy dla współczesnego człowieka. Faktem jest, że aby stworzyć komfortowe warunki życia dla danej osoby, potrzebne są znaczne ilości czystej wody do użytku domowego i do picia. Gdyby 300 lat temu ścieki mogły być zrzucane do zbiorników, gdzie byłyby oczyszczone naturalnie, to obecnie takie ludzkie zachowanie jest niedopuszczalne, ponieważ struktura ścieków zmieniła się i teraz ścieki zawierają masę toksycznych substancji, które mogą zniszczyć florę i faunę zbiorników i gleby.

Do całkowitego oczyszczenia wody wymagane jest zastosowanie kompleksów środków oczyszczania, które obejmują metody oczyszczania biologicznego, fizycznego i chemicznego.

Podstawowy schemat technologiczny oczyszczania ścieków.

Pomimo faktu, że nawet teraz znaczna ilość ścieków trafia do zbiorników wodnych, niemniej jednak większość ścieków jest dokładnie oczyszczana przed powrotem do natury. Gdyby tak się nie stało, wszystkie rezerwuary zamieniłyby się w prawdziwe szamba w ciągu zaledwie kilku miesięcy. Nowoczesne ścieki mają zbyt bogatą paletę elementów w nich połączonych, są elementy pochodzenia mineralnego, rozkładające się związki organiczne, wiele patogenów, wszelkiego rodzaju chemikalia.

Minerały, które wchodzą do ścieków to alkalia, glina, piasek, sole i tym podobne. Organiczne składniki wycieku obejmują różne pozostałości pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, które są często wrzucane do systemu kanalizacyjnego. Liczba i różnorodność chemikaliów wprowadzanych do kanalizacji jest po prostu niesamowita, a ta różnorodność nie ogranicza się do chemii gospodarczej, ponieważ niektóre są zrzucane do kanałów ściekowych i poważniejszych produktów chemicznych, takich jak pozostałości rozpuszczalników i olej suszący.

Nowoczesne metody oczyszczania ścieków są dość skuteczne i można je podzielić na trzy kategorie: mechaniczną, biologiczną, chemiczną.

Należy od razu zauważyć, że na miejskich stacjach usuwania ścieków woda przechodzi przez wszystkie trzy etapy oczyszczania, podczas gdy użycie jednego lub dwóch jest wystarczające do utworzenia indywidualnego systemu kanalizacyjnego.

Mechaniczna metoda oczyszczania ścieków

Szamba: a - poziomo: 1 - zasobnik wejściowy, 2 - komora osadnicza, 3 - zasobnik wyjściowy, 4 - studzienka; b - pionowy: 1 - część cylindryczna, 2 - rura środkowa, 3 - rynna, 4 - część stożkowa; ¢ - promieniowe: 1 - korpus, 2 - rynna, 3 - urządzenie rozdzielcze, 4 - komora wyrównawcza, 5 - mechanizm skrobaka; g - rurowy; d - z nachylonymi płytkami: 1 - korpus, 2 - płyty, 3 - odbiorniki gnojowicy

Czyszczenie mechaniczne uważane jest za dość prymitywną metodę usuwania ścieków. Obecnie ta metoda oczyszczania stosowana jest wyłącznie jako wstępne uzdatnianie wody na miejskich stacjach usuwania ścieków. W rzeczywistości ta metoda ma na celu usunięcie stałych nierozpuszczonych cząstek o różnym pochodzeniu.

Duża liczba takich cząstek trafia do miejskiej sieci kanalizacyjnej, a może to być wszystko, od kawałków materiału po zwłoki małych zwierząt. Podczas mechanicznej metody usuwania zanieczyszczeń ze ścieków jest ona najpierw przepuszczana przez szereg filtrów sitowych. Ponadto woda częściowo oczyszczona z dużych elementów jest osadzana przez pewien czas i przepuszczana przez filtry piasku i żwiru. Po przejściu przez wszystkie etapy filtracji woda całkowicie usuwa stałe składniki obecne w ściekach. Ta metoda oczyszczania ścieków ma wiele istotnych wad. Po pierwsze, rozpuszczone związki organiczne nie są usuwane z wody podczas takiego oczyszczania, a woda jest po prostu zaatakowana patogennymi bakteriami. Po drugie, taka metoda czyszczenia nie pozwala na usuwanie z niej rozpuszczonych w wodzie pierwiastków chemicznych.

Zgodnie z nowoczesnymi wymaganiami dotyczącymi uzdatniania wody opcja ta jest obecnie wykorzystywana wyłącznie jako wstępny etap unieszkodliwiania ścieków. Ponadto, w przypadku takiej metody usuwania ścieków potrzeba dużo miejsca na instalację całego niezbędnego sprzętu, więc ta metoda unieszkodliwiania nie jest stosowana w przypadku autonomicznych systemów kanalizacyjnych. Do mechanicznego oczyszczania wody potrzebna będzie siatka o dużej, średniej i drobnej siatce, sito techniczne, piaskowniki i studzienki.

Chemiczna metoda oczyszczania ścieków

Schemat flotacji próżniowej.

Chemiczna metoda usuwania ścieków nie jest powszechna i jest obecnie wykorzystywana głównie w oczyszczalniach ścieków różnych branż i tylko w niektórych przypadkach do oczyszczania ścieków bytowych. Zasada działania tego wariantu oczyszczania ścieków polega na dodawaniu chemicznych odczynników do ścieków, które przyczyniają się do wiązania substancji organicznych i chemicznych zawartych w wodzie, co prowadzi do ich sedymentacji w postaci szlamu.

Ponadto metoda chemicznego oczyszczania obejmuje wariant, w którym do ścieków dodaje się absorbenty, które dosłownie pochłaniają chemikalia, co ostatecznie prowadzi do ich opadania na dno.

Metoda chemiczna ma swoje wady.

Po pierwsze, nawet jeśli taka metoda jest stosowana do zwykłych ścieków, oczyszczenie wody zajmie znaczny okres czasu, zwłaszcza jeśli reakcja zachodzi w zimnym otoczeniu. Po drugie, odczynniki do usuwania ścieków są bardzo drogie. Po trzecie, konieczne jest wyposażenie dużych zbiorników do osiadania wody.

Główną pozytywną stroną tej metody jest możliwość odfiltrowania chemikaliów zawartych w wodzie. Obecnie ta metoda odprowadzania ścieków jest stosowana w dużych miejskich oczyszczalniach ścieków, a bardzo rzadko jako dodatkowy etap oczyszczania ścieków dla autonomicznych systemów kanalizacyjnych.

Biologiczne metody oczyszczania ścieków

Miejski system oczyszczania ścieków biologicznych.

Biologiczna metoda oczyszczania ścieków jest obecnie uważana za najskuteczniejszy sposób usuwania różnorodnych organicznych i nieorganicznych substancji ze ścieków. Oczyszczanie wody jest przeprowadzane przez specjalne bakterie, które żywią się odpadami ludzkimi. Wykorzystanie bakterii do oczyszczania wody jest również wykorzystywane w miejskich oczyszczalniach ścieków i stanowi integralną część oczyszczania ścieków w autonomicznych systemach kanalizacyjnych. Większość zbiorników septycznych zaprojektowano tak, aby bakterie mogły żyć w tych agregatach przez cały rok.

Należy od razu powiedzieć, że najwyższej jakości nowoczesne szambo, zwane także biologicznymi oczyszczalniami ścieków, może oczyszczać ścieki o 95%, co umożliwia stosowanie wody oczyszczonej do nawadniania działki i po prostu do odprowadzania ścieków. tych, którzy przeszli biologiczną obróbkę, do pobliskich zbiorników wodnych lub do gleby. W zależności od rodzaju szambo lub oczyszczalni ścieków można stosować zarówno bakterie tlenowe, jak i beztlenowe.

Pomimo tego, że takie metody czyszczenia mają wiele zalet i są uważane za najbardziej optymalne z ekologicznego punktu widzenia, ta metoda ma nadal pewne wady. Główną wadą takich systemów jest podatność bakterii na związki chemiczne. Aby utrzymać wymaganą liczbę bakterii w zbiornikach septycznych, konieczne jest okresowe uzupełnianie ich populacji poprzez spuszczanie bakterii do toalety. Każda opcja biologicznego usuwania odpadów ma swoje zalety i wady, dlatego też należy bardziej szczegółowo rozważyć zasadę ich działania.

Beztlenowe i aerobowe oczyszczanie ścieków

Beztlenowe oczyszczanie ścieków.

Beztlenowa metoda usuwania ścieków znajduje się w użyciu mikroorganizmów, które nie potrzebują tlenu do ich żywotnej aktywności. Organizmy te wdychają metan, a nadmiar w instalacji do uzdatniania tlenu może nawet doprowadzić do ich śmierci. Bakterie beztlenowe są w stanie oczyścić tylko 60-70% zanieczyszczeń, więc takie urządzenia powinny być wyposażone w dodatkowe urządzenia do łapania tłuszczu i pola do dodatkowego oczyszczenia wody lub mieć oddzielne zbiorniki na nieczystości.

Oznaczenia strefy oczyszczania ścieków - kwadraty: 1 - komora septyczna. 2 - Beztlenowy bioreaktor. 3 - Aerotenk. 4 - Wtórny zbiornik sedymentacyjny. 5 - Aerobowy bioreaktor. 6 - trzeciorzędowy klarownik - kontaktowy zbiornik.
Oznaczenia elementów instalacji to okręgi: 1 - Ciało. 2 - Aeratory zbiorników aeracyjnych. 3 - Aerobowe napowietrzacze bioreaktorów. Dysza 4-Eszszowa. 5 - Nadmiar osadu nadmuchowego. 6 - Rozprzestrzenianie się gliny. 7 - Ładowanie z gruzu dolomitowego. 8 - Włazy do dostępu i konserwacji. 9 - Sprężarka. 10-Dispenser-float. 11 - Ciąg samolotu. 12 - Pompa do przenoszenia osadu. 13 - Dysza ze sztucznych glonów.

Beztlenowe traktowanie nie pozwala na oczyszczanie ścieków w takim zakresie, w jakim mogą być one odprowadzane do gleby lub do zbiorników wodnych. Ponadto znaczna ilość odpadów, które nie zostały przetworzone przez bakterie, musi zostać wypompowana ze zbiornika septycznego za pomocą maszyny do oddzielania.

Aerobowa metoda oczyszczania wody jest obecnie uważana za najbardziej efektywny sposób odprowadzania ścieków, ponieważ przy tej obróbce wody oczyszcza się 95% wody. Czyszczenie odbywa się z powodu żywotnej aktywności organizmów wdychających tlen. Aby mikroorganizmy mogły żyć, specjalne zapachy lub pompy wtryskowe są zainstalowane w osadnikach.

Gdy woda jest oczyszczana przez takie organizmy, szlam nieuchronnie tworzy się na dnie szamba, który reprezentuje resztki produktów odpadowych bakterii. Od czasu do czasu konieczne jest wypompowanie tego osadu, ale nie jest konieczne przeprowadzanie pompowania osadu. Osad pozostały w szambie z tlenową technologią utylizacji może być użyty jako nawóz.

Niektóre nowoczesne autonomiczne oczyszczalnie mają konstrukcję, która pozwala na użycie obu wersji mikroorganizmów. Takie szambo to dwa zbiorniki połączone filtrem lub za pomocą rury. Bakterie beztlenowe żyją w pierwszym zbiorniku, do którego faktycznie przepływają ścieki. Tutaj dostęp tlenu jest ograniczony, a woda przechodzi przez wstępną obróbkę przed wejściem do drugiego zbiornika. W drugim zbiorniku żyją bakterie wykorzystujące tlen - tlenowce.

Wstępnie oczyszczone ścieki z pierwszego zbiornika trafiają do drugiego zbiornika, gdzie jest oczyszczana. Taki system czyszczenia jest bardzo skuteczny, dlatego wielu ekspertów w zakresie ekologii to zaleca.

Aerobowe oczyszczanie ścieków

Aerobowe oczyszczanie ścieków w sztucznych warunkach

Ten rodzaj obróbki biologicznej przeprowadza się przy użyciu osadu czynnego. Zawiera bakterie (utleniające, nitryfikujące, denitryfikujące), pierwotniaki (orzęski, wiciowce, sarkodie) i zwierzęta mikroskopijne (wrotki).

Proces biologicznego utleniania można podzielić na dwie fazy: sorpcję zanieczyszczeń organicznych ścieków na powierzchni osadu czynnego; utlenianie sorbowanej substancji, czemu towarzyszy przywrócenie zdolności sorpcyjnej mikroflory.

W zależności od stopnia utlenienia zanieczyszczeń w ściekach następuje całkowite i niepełne oczyszczanie biologiczne. Całkowicie oczyszczona woda ma BZT. = 10-15 mg O2 / l. W przypadku ścieków, które przeszły niepełne oczyszczanie, BODpol. = 60-80 mg O2 / l. [1]

Na proces aktywności biologicznej ma wpływ skład ścieków zanieczyszczających, obecność pierwiastków biogennych, wielkość obciążenia osadu czynnego przez zanieczyszczenie, pH ścieków, ich temperatura, stężenie rozpuszczonego tlenu w ściekach. Skład ścieków jest jednym z głównych czynników wpływających na skuteczność oczyszczania biologicznego. Obecność substancji toksycznych w ściekach utrudnia pracę aktywnego szlamu. Toksyczne oddziaływanie na procesy biologiczne może mieć zarówno substancje organiczne, jak i nieorganiczne. Efekty toksyczne mogą być mikrobiostatyczne (spowalniające wzrost szlamu) i bakteriobójcze (zabijające aktywny osad). Większość chemikaliów wykazuje pewien rodzaj działania w zależności od ich stężenia w czyszczonej wodzie. Należy zauważyć, że niektóre pierwiastki, które są organogenami komórki, w wysokich stężeniach, również stają się toksyczne. Dlatego podczas przeprowadzania oczyszczania biologicznego konieczne jest poznanie MPC dla poszczególnych substancji chemicznych obecnych w ściekach. Wartość MPCbos przyjmuje maksymalne stężenie substancji toksycznej w wodzie i nie ma zauważalnego negatywnego wpływu na pracę biologicznych oczyszczalni ścieków (MPCbos)

Składniki odżywcze. Dla normalnego istnienia mikroorganizmów, aw konsekwencji dla skutecznego procesu oczyszczania wody, musi występować dostatecznie wysokie stężenie wszystkich głównych składników pokarmowych węgla organicznego w podłożu, których ilość jest szacowana na podstawie BZT, wody odpadowej, fosforu i azotu.

Oprócz tych pierwiastków, do funkcjonowania mikroorganizmów potrzebne są również inne pierwiastki w nieznacznych ilościach: Mn, Cu, Xn, Mo, Se, Mg, Co, Ca, Na, K, Fe, itp.

Zawartość tych pierwiastków w naturalnych wodach, z których tworzą się ścieki, jest wystarczająca, aby w pełni zaspokoić wymagania wymiany bakterii.

Azot i fosfor w ściekach przemysłowych są zwykle niewystarczające i są dodawane sztucznie w postaci superfosfatu, kwasu ortofosforowego, fosforanu amonu, siarczanu, azotanu lub chlorku amonu, mocznika itp.

Adekwatność składników odżywczych dla bakterii w ściekach jest określona przez stosunek BZT: N: P. Dla normalnego życia mikroorganizmów: N: P = 100: 5: 1. W przypadku ścieków bytowych współczynnik ten wynosi 100: 20: 2,5. W związku z tym zalecają wspólne czyszczenie ścieków komunalnych i przemysłowych.

Obciążenie aktywowanym zanieczyszczeniem szlamu. Oblicza się go na 1 m 3 oczyszczalni ścieków lub częściej na 1 g suchej biomasy. Często używają wartości obciążenia BZT, ale w niektórych przypadkach obliczają wartość obciążenia dla pojedynczego zanieczyszczenia.

W zależności od stopnia obciążenia aktywnego osadu systemy napowietrzania dzielone są na zanieczyszczenia o wysokim obciążeniu, klasyczne i niskiego obciążenia. W układach o dużym obciążeniu (z obciążeniem ponad 400 mg BZT na 1 g popiołu substancji niezawierających popiołu na dzień) w porównaniu z innymi systemami, wzrost osadu jest najwyższy, stopień oczyszczenia jest najmniejszy, a szlam zawiera niewielką liczbę pierwotniaków.

Układy klasyczne (z obciążeniem od 150 do 400 mg BZT w przeliczeniu na g osadu substancji popiołowej na dzień) zapewniają bardzo wysoki stopień oczyszczenia BZT, czasami częściową nitryfikację. Mają dobrze flokowany osad zamieszkiwany przez dużą liczbę mikroorganizmów z różnych grup. Wzrost osadu w takich systemach jest mniejszy niż maksimum ze względu na dość głębokie procesy endogennego utleniania. Układy o małym obciążeniu (przy obciążeniu poniżej 150 mg BZT kompletne 1 g osadu substancji popiołowej na dzień) mają stopień wahania BZT, ale częściej wysoki. W tych systemach proces nitryfikacji jest głęboko rozwinięty, wzrost osadu jest minimalny, mikrobiologiczna populacja szlamu jest bardzo zróżnicowana.

Ścieki PH. Stężenie jonów wodorowych (pH) w ściekach znacząco wpływa na rozwój mikroorganizmów. Znaczna część bakterii rozwija się w środowisku neutralnym lub prawie neutralnym. Leczenie biologiczne jest najbardziej skuteczne, jeśli pH nie przekracza wartości granicznych z 5,5 do 5,8. Odchylenie od tego zakresu powoduje zmniejszenie szybkości utleniania ze względu na spowolnienie procesów metabolicznych w komórce, zaburzenia przepuszczalności błony i jej tsitoplazmatichnoy inne. Jeżeli wartość pH jest w zakresie dopuszczalnej wartości, to konieczne jest dostosowanie tych parametrów w ściekach wprowadzanych do biologicznej oczyszczalni ścieków.

Temperatura ścieków Optymalna temperatura dla procesów aerobowych zachodzących w oczyszczalni ścieków wynosi 20-30 ° C, podczas gdy biocenoza, w innych sprzyjających warunkach, reprezentowana jest przez najbardziej zróżnicowane mikroorganizmy.

Jeśli reżim temperatury nie odpowiada optymalnemu, to zauważalny spadek wzrostu kultury, a także procesów metabolicznych w komórce.

Najbardziej niekorzystny wpływ na rozwój kultury ma gwałtowna zmiana temperatury. Przy czyszczeniu aerobowym efekt temperatury jest zaostrzony przez odpowiednią zmianę rozpuszczalności tlenu. Bakterie są bardzo wrażliwe na temperaturę, nitrofilatory, ich wysoka aktywność jest obserwowana w temperaturze nie niższej niż 25 ° С. W obliczeniach technicznych formuły podane w odpowiednich dokumentach regulacyjnych służą do oszacowania wpływu temperatury na szybkość procesów.

Tryb tlenowy. W aerobowych systemach biologicznych dopływ powietrza musi zapewniać ciągłą obecność rozpuszczalnego tlenu w mieszaninie (co najmniej 8 mg / l). Sam aerobik może pracować z niższym poziomem tlenu (do 1 mg / l). Nie ma zmniejszenia tempa wykorzystania substancji organicznych i szybkości procesów nitryfikacyjnych. Jednak ze względu na to, że podczas oddzielania szlamu od wody w osadnikach wtórnych traci się do 1-2 mg / l rozpuszczalnego tlenu, minimalny poziom rozpuszczonego tlenu wynosi 2 mg / l. Ta wartość pozwala wykluczyć przedłużone przebywanie szlamu w warunkach tlenowych. Poza powyższymi czynnikami, biologiczny wiek i jakość osadów, które są szacowane na podstawie wskaźnika osadu, wpływają na biologiczną obróbkę aerobową.

Wiek osadu B, dni, nazywany jest czasem jego przebywania w zbiornikach napowietrzania i określany jest wzorem:

gdzie jest objętość aerobusu, m 3;

- stężenie szlamu w aerotankach, mg / l;

- wzrost osadu, mg / l;

- objętość ścieków oczyszczanych na dzień, m 3 / dzień.

W celu zadowalającego oczyszczenia wiek osadu nie powinien przekraczać 6-7 dni. Wskaźnikiem jakości osadu czynnego jest jego zdolność do wytrącania, co jest szacowane na podstawie wartości wskaźnika osadu. Pod indeksem mułu należy rozumieć objętość 1 g szlamu (suchej masy) po 30 minutach osadzania. Aerobowe oczyszczanie biologiczne w sztucznych warunkach można przeprowadzić w: zbiornikach napowietrzających; biofiltry. [1]

Aerotank to zbiorniki żelbetowe, wyposażone w urządzenie napowietrzające. Proces czyszczenia w zbiorniku napowietrzania odbywa się z ciągłym napowietrzaniem mieszaniny oczyszczonej wody i przepływającego przez nią osadu czynnego. Napowietrzanie przeprowadza się, aby zapewnić mieszaninę z tlenem i utrzymać zawiesinę szlamu. Mieszanina ścieków i osadu czynnego jest napowietrzana przez 6 do 12 godzin, po czym trafia do wtórnych zbiorników sedymentacyjnych, w których osadza się szlam. Aktywowany osad jest zawracany do zbiornika aero i mieszany z nowymi porcjami nieoczyszczonej wody. W wyniku ciągłej reprodukcji mikroorganizmów ilość osadu stale rośnie. Nadmiar osadu jest usuwany z układu tlenowego, zagęszczany w zagęszczaczu osadu i wysyłany do dalszej obróbki. W zależności od hydrodynamicznych warunków pracy zbiornika lotniczego, są one podzielone na zbiorniki aero - propelenty, zbiorniki aero - mieszalniki i pośrednie zbiorniki aero ze zdyspergowanym wlotem wody; według liczby korytarzy w zbiornikach napowietrzających - o jeden - i wielo-korytarzowych; przez obecność regeneratora - z regeneratorem i bez regeneratora; zgodnie z metodą dostarczania powietrza - do zbiorników aerozolowych z pneumatycznym, mechanicznym i mieszanym napowietrzaniem. Obliczanie aerotan obejmuje określenie: całkowitej objętości aerotanku, m 3; czas napowietrzania, h; zużycie tlenu lub powietrza dla całego aerotanku, kg / kg; wymagana liczba aeratorów; obliczanie kanałów powietrznych i dobór urządzeń; obliczanie wtórnych zbiorników sedymentacyjnych. Filtry biologiczne to struktury, w których ścieki oczyszczane są przez filtrowanie przez warstwę gruboziarnistego obciążenia, której powierzchnia pokryta jest biologiczną warstwą utworzoną przez tlenowe organizmy.

Wszystkie rodzaje materiałów paszowych stosowanych w biofiltrach można podzielić na zbiorcze i płaskie. Napowietrzanie biofiltra może być naturalne - przez powietrze wypływające z powierzchni i od dołu przez drenaż i sztuczne - wprowadzając je do warstwy ładunkowej. Z punktu widzenia wydajności biofiltry są podzielone na kroplówki i duże obciążenia. Podczas czyszczenia silnie zanieczyszczonego ścieku o wysokim BZT, aby zintensyfikować płukanie filtra, należy użyć trybu recyrkulacji, tj. powrócić do filtrującej części oczyszczonej wody. Obliczenia biofiltrów polegają na określeniu objętości materiału paszowego, wielkości elementów systemów urządzeń do dystrybucji wody i odwadniania oraz obliczeń wtórnych osadników. W przypadku kropli (perkolyatornyh) biofiltrów typowe obciążenie wody nie więcej niż 0,5 - 1 m 3 na 1 m3 filtru, filtr nie przekracza wysokości frakcję o wielkości 2 m warstwą obciążenie robocze wynosi od 12 do 25 mm.. naturalna aeracja. Do oczyszczania ścieków należy stosować biofiltry kroplowe w ilości nie większej niż 1000 m3 / dzień. W praktyce krajowej aerofiltry nazywane są dużym obciążeniem, pracującym ze zwiększonym kilkakrotnie w porównaniu z obciążeniem wlewu wody. W rezultacie usuwanie z biofiltra z trudnych do utlenienia zanieczyszczeń i cząstek umierającej błony jest wzmocnione, a tlen jest w pełni wykorzystywany do utleniania pozostałych zanieczyszczeń. Wysokość aerofiltrów wynosi zwykle 3-4 m. Jeszcze wyższe filtry (9-18 m) nazywane są filtrami wieżowymi. Zastosowanie sztucznego dopływu powietrza usprawnia procesy utleniania w biofiltrze o dużym obciążeniu. Schematy aerobowego oczyszczania biologicznego przedstawiono na rysunku 1.1. Wyboru schematu oczyszczania dokonuje się zgodnie z tabelą 1. W zależności od konkretnych warunków, wraz z typowymi schematami, można zastosować oryginalne rozwiązania technologiczne, w tym zróżnicowane podejście do oczyszczania poszczególnych strumieni ścieków przedsiębiorstwa.

Tabela 1 - Zalecane koncepcje biologicznego oczyszczania ścieków [1]

Efekt czyszczenia na BZT5. %

Numery zastosowanych schematów zgodnie z rysunkiem 1 w BZT5 ścieki wpływające do obróbki, g / m 3

PROCESY OCZYSZCZANIA WODY AEROBOWEJ

W warunkach tlenowych oczyszczana jest faza ciekła ścieków, procesy te wykonywane są w aerotankach, biofiltrach o różnych konstrukcjach, polach nawadniających i polach filtracyjnych. Struktury te różnią się pod względem projektu technicznego, ale wszystkie są zaprojektowane do stosowania tlenowego procesu tlenowego.

FILTRY BIOLOGICZNE - to struktura składająca się z ich ciała, urządzeń ładujących i dystrybuujących ścieki i powietrze.

W nich ścieki są filtrowane przez warstwę ładunkową, pokryte warstwą drobnoustrojów, która jest hodowana na obciążeniu filtra w okresie początkowym. Głównymi składnikami biofilmu jest populacja drobnoustrojów. Do biocenoz filmu należą glony, pierwotniaki, larwy owadów, robaki, robaki, grzyby i bakterie.

Wszystkie mikroorganizmy biorą udział w oczyszczaniu ścieków. Bakterie mineralizują materię organiczną, wykorzystując je jako źródło pożywienia i energii, pierwotniacze żywią się bakteriami, algi emitują tlen i lotną produkcję. Robaki przełamują przejścia między cząstkami ładunku. poluzuj folię biologiczną i dzięki temu ułatw dostęp do tlenu. Ponadto robaki, jedzące substancje organiczne, trawią i rozkładają wiele trwałych związków - chitynę i błonnik. W ten sposób substancja organiczna zostaje usunięta ze ścieków, a masa aktywnego biofilmu jest zwiększona. Zużyty biofilm jest spłukiwany przez płynący odpad i usuwany z biofiltra.

Podczas ładowania biofiltrów należy stosować materiały o wysokiej porowatości, niskiej gęstości i dużej powierzchni właściwej (żużel, kamień łamany, kamyki).

Nie osiągnięto pełnego czyszczenia biofiltrów.

AEROTENKS - zbiorniki o prostokątnym wzmocnieniu, o głębokości 3-6 metrów.

Kiedy aerozol jest uruchomiony, powoli przepływa przez niego odpadowy płyn napowietrzany, zmieszany z aktywnym osadem składającym się z kolekcji mikroorganizmów. Doprowadzanie powietrza odbywa się za pomocą urządzeń wydmuchujących powietrze. Napowietrzanie sprzyja większemu kontaktowi osadu czynnego ze skażonymi ściekami.

Biologiczne utlenianie aerotanku przebiega w dwóch etapach. Pierwszym z nich jest sorpcja zanieczyszczeń, drugim jest bezpośrednie utlenianie zanieczyszczeń ścieków.

Biocenoza osadu czynnego rozwija się w warunkach silnie utleniających procesów aerobowych. Oprócz bakterii jednokomórkowych rozwijają się w osadach aktywnych bakterie nitkowate, drożdże i grzyby. Mikrofauna jest reprezentowana przez pierwotniaki, wrotki, glisty, zwierzęta jednokomórkowe. Podczas normalnej pracy równowaga aerotankowa ustalana jest pomiędzy wszystkimi członkami mikroflory i mikrofauny. Naruszenie tego bilansu oznacza pogorszenie oczyszczalni ścieków, ponieważ zmiany w sile populacji mikroorganizmów w osadu czynnego ze względu na zmiany właściwości fizycznych i chemicznych, z oczyszczonych ścieków. Przyczyny zakłócenia aerotanku. to: przeciążenie oczyszczalni ścieków substancjami organicznymi, powstawanie stref beztlenowych, brak elementów biogennych, gwałtowna zmiana temperatury lub pH, spożycie toksycznych substancji do uzdatnionej wody.

Następujące zmiany występują w ściekach oczyszczonych w aerotankach:

1. zmniejszenie stężenia zanieczyszczeń w wyniku rozcieńczenia cieczą transportującą osad czynny

2. adsorpcja zanieczyszczeń na osadzie czynnym (pierwsza faza utleniania)

3. stopniowy spadek zawartości substancji organicznych rozpuszczonych w wodzie i adsorbowanych na osadzie czynnym (druga faza utleniania)

Głównymi mineralizatorami materii organicznej w aerotankach są bakterie. Sarkodovye, żywiąc się cząstkami mułu, tłumaczy szereg złożonych substancji na prostsze. Infusoria i inne pierwotniaki pełnią rolę regulatorów rozwoju bakterii, tworząc tym samym sprzyjające warunki dla procesu mineralizacji.

Przed odprowadzeniem oczyszczonych ścieków do stawu, muszą one być dezynfekowane, ponieważ Aerotanks nie może zagwarantować całkowitego oczyszczenia patogenów.

Aerobowe metody oczyszczania biologicznego mogą odbywać się również w warunkach naturalnych - w stawach biologicznych, w polach nawadniających i polach filtracyjnych.

Aerobowe oczyszczanie ścieków

Metoda aerobowa opiera się na wykorzystaniu drobnoustrojów tlenowych, dla których życiowa aktywność wymaga stałego przepływu tlenu i temperatury w zakresie 20-40 ° C. Podczas zabiegów aerobowych drobnoustroje uprawia się w osadzie czynnym lub w postaci biofilmu. Osad czynny składa się z żywych organizmów i stałego podłoża. Organizmy żywe są reprezentowane przez bakterie, pierwotniaki, grzyby i algi. Biofilm rośnie na wypełniaczu biofiltra i ma wygląd śluzowej warstwy o grubości 1-3 mm i więcej. Biofilm składa się z bakterii, grzybów pierwotniaków, drożdży i innych organizmów.

Czyszczenie aerobowe występuje zarówno w warunkach naturalnych, jak iw strukturach człowieka.

Czyszczenie w warunkach naturalnych odbywa się na nawadnianych polach, polach filtracyjnych i stawach biologicznych. Pola nawadniające to obszary specjalnie przygotowane do oczyszczania ścieków i celów rolniczych. Czyszczenie odbywa się pod działaniem mikroflory gleby, słońca, powietrza i pod wpływem roślin. W glebie pól nawadniających znajdują się bakterie, drożdże, algi, pierwotniaki. Ścieki zawierają głównie bakterie. W mieszanych biocenozach aktywnej warstwy gleby powstają złożone interakcje mikroorganizmów, w wyniku których ścieki są uwalniane z zawartych w nich bakterii. Jeśli uprawy nie są uprawiane na polach i są przeznaczone tylko do biologicznego oczyszczania ścieków, wówczas nazywane są polami filtracyjnymi. Stawy biologiczne to kaskada stawów złożona z 3... 5 stopni, przez które oczyszczone lub oczyszczone biologicznie ścieki płyną z małą prędkością. Takie stawy są przeznaczone do biologicznego oczyszczania ścieków lub oczyszczania ścieków w połączeniu z innymi oczyszczalniami ścieków.

Głównymi strukturami sztucznego tlenowego oczyszczania biologicznego aktywowanym osadem są aerotanks. Aerotank pracuje w parze z osadnikiem wtórnym, gdzie następuje oddzielenie oczyszczonych ścieków na wylocie z aerota i zawieszenie osadu czynnego. W tym przypadku część osadu jest usuwana z układu, a część jest zawracana do zbiornika napowietrzania w celu zwiększenia jego wydajności i zmniejszenia ilości nadmiaru osadu. W zależności od stopnia zanieczyszczenia i objętości ścieków, stosuje się skład zanieczyszczeń i warunki oczyszczania, różne hydrodynamiczne tryby organizacji przepływu wody, jej cyrkulację, dostarczanie zwrotnego aktywnego osadu i napowietrzanie. Stężenia robocze osadu czynnego w aerozolach wynoszą 1-5 g / l (masa sucha), a czas przebywania ścieków w systemie od kilku godzin do kilku dni. Do czyszczenia w zbiorniku napowietrzającym często konieczne jest dodatkowe zasilanie składników odżywczych, przede wszystkim azotu i fosforu. Z powodu braku skuteczności czyszczenia zmniejsza się.

Do biologicznych urządzeń oczyszczających z aktywowanym osadem należą również oksytopy (z napowietrzaniem powietrzem wzbogaconym w tlen lub czysty tlen), zbiorniki filtrów (z oddzieleniem osadu czynnego i ścieków przez filtrację), kanały utleniania (z cyrkulacją ścieków i systemy napowietrzania powierzchni), aparatura górnicza ( w postaci wałków lub kolumn w celu zwiększenia ciśnienia wody).

Z aerobowych systemów czyszczących z biofilmem najczęściej stosuje się biofiltry - konstrukcje z obciążeniem, na powierzchni którego rozwija się biofilm drobnoustrojów. Najprostszym biofiltrem jest warstwa materiału filtracyjnego (obciążenie), wylana pod kątem spoczynku, nawadniana ściekami. Obciążenie może być wykonane w postaci oddzielnych usuwalnych bloków z plastikowych sztywnych lub elastycznych materiałów, ze sztywnych kryz itp. W przeciwieństwie do zbiorników napowietrzających, biofiltry działają bez wtórnych osadników.

Pozycję międzypłaszczową między strukturami z aktywnym osadem a biofilmem zajmują biotermie, łączące zalety zarówno zbiorników a biofiltrów. W biotankach z napowietrzaniem cieczy, aktywowanym szlamem i ładowaniem różnych materiałów, ciecz z szlamem krąży i napowietrza w szczelinach między ładowaniem. W wyniku tworzenia się biofilmu na powierzchni ładunkowej, średnie stężenie mieszaniny szlamu przekracza stężenie w zbiornikach napowietrzania.

W nowoczesnym biootoczniku biotissor, sorpcja zanieczyszczeń na powierzchni ładunku, na przykład na bazie węgli aktywowanych, jest połączona z biooczyszczaniem. Podczas oczyszczania zanieczyszczeń - substancje toksyczne są adsorbowane przez węgiel, podczas gdy w systemie z jednej strony zmniejsza się działanie hamujące toksycznych substancji na biocenozę, az drugiej, przy niskich stężeniach substratów w ściekach w warstwie sąsiadującej z powierzchnią węgla aktywnego, lokalne stężenia zwiększają się i przyspieszają rozkład substratu. W tym samym czasie węgiel jest biologicznie zregenerowany. Do usuwania zanieczyszczeń organicznych, a także usuwania metali ciężkich i radionuklidów ze ścieków można stosować czyszczenie metodą biokorpcji.

Inną modyfikacją biotopu jest reaktor ze złożem fluidalnym (z zawieszoną warstwą), w którym oczyszczanie jest intensyfikowane ze względu na dużą powierzchnię właściwą nośnika, na którym są przyłączone mikroorganizmy i wysoką szybkość przenoszenia tlenu. Stężenie biomasy w reaktorze osiąga 40 g / l, wydajność jest 5-10 razy większa niż w zbiornikach napowietrzających, proces jest bardziej stabilny podczas przeciążeń i mniej wrażliwy na toksyczne zanieczyszczenie ścieków.

Nadmiar osadu czynnego i biofilmu z oczyszczalni biologicznych lub nieoczyszczonych ścieków można przekazać do pokładów osadów ściekowych (mapy osadów), pól irygacyjnych i pól filtracyjnych. Złoża osadów są przeznaczone do przechowywania i przetwarzania osadu czynnego i biofilmu z oczyszczalni ścieków.

Aerobowe biochemiczne metody oczyszczania

Znane aerobowe i beztlenowe metody biochemicznego przetwarzania emisji gazów, ścieków, odpadów płynnych i stałych.

Metoda aerobowa opiera się na wykorzystaniu aerobowych grup organizmów, dla których życiowa aktywność wymaga stałego przepływu tlenu i temperatury 20 40 ° C. W obróbce tlenowej mikroorganizmy są uprawiane w biofilmie lub osadzie czynnym.

Osad aktywny to amfoteryczny układ koloidalny składający się z żywych organizmów i stałego substratu i mający ładunek ujemny przy pH = 4..9.

W aktywowanym osadzie znajdują się mikroorganizmy różnych grup. Według grup ekologicznych drobnoustroje są podzielone na tlenowce i beztlenowce, termofile i mezofile, halofile i halofoby. Wspólnota wszystkich żywych organizmów (nagromadzenie bakterii, pierwotniaków, grzybów pleśniowych, drożdży, promieniowców, alg) zamieszkujących muł nazywa się biocenozą. Sucha masa aktywowanego osadu zawiera 70. 90% organicznych i 30 10% nieorganicznych substancji.

Substrat stanowi stałą, martwą część reszt glonów i różne stałe pozostałości; do niej przyłączone organizmy z osadem czynnym. Podłoże do 40% aktywnego szlamu.

Jakość szlamu zależy od szybkości jego sedymentacji i stopnia oczyszczenia cieczy. Stan szlamu charakteryzuje "wskaźnik osadu", który jest stosunkiem objętości osadzonej części osadu czynnego do masy osuszonego osadu (w gramach) po osadzeniu przez 30 minut. Im gorzej osad osiada, tym wyższy jest "wskaźnik osadu".

Optymalna temperatura biochemicznego oczyszczania ścieków jest utrzymywana na poziomie około 20-30 ° C. Nadmierna temperatura może prowadzić do śmierci mikroorganizmów. W niższych temperaturach szybkość czyszczenia maleje, proces adaptacji mikrobiologicznej do nowych rodzajów zanieczyszczeń jest spowolniony, a flokulacja i sedymentacja osadu czynnego pogarsza się.

Biofilm rośnie na wypełniaczu biofiltra, ma wygląd śluzowego zanieczyszczenia o grubości 1,3 mm i więcej. Biofilm składa się z bakterii, grzybów, drożdży i innych organizmów. Liczba mikroorganizmów w biofilmie jest mniejsza niż w osadzie czynnym.

Dyslimilacja substratu - węglowodany, proteiny, tłuszcze - ma charakter wieloetapowego procesu, w tym początkowego podziału złożonej substancji zawierającej węgiel na prostsze podjednostki, które z kolei podlegają dalszej transformacji. W warunkach metabolizmu tlenowego około 90% zużywanego tlenu wykorzystuje się w drogach oddechowych pozyskiwania energii przez komórki mikroorganizmów.

Mechanizm biologicznego utleniania w warunkach tlenowych przez bakterie heterotroficzne można przedstawić za pomocą następującego schematu:

Reakcja (7.6) pokazuje utlenianie początkowego zanieczyszczenia organicznego ścieków i powstawanie nowej biomasy. W oczyszczonych ściekach pozostają biologicznie nieutlenione substancje, głównie w stanie rozpuszczonym, ponieważ substancje koloidalne i nierozpuszczone są usuwane ze ścieków metodą sorpcji.

Reakcja (7.7) opisuje proces endogennego utleniania materii komórkowej, który występuje po użyciu zewnętrznego źródła energii.

Oczyszczanie w warunkach tlenowych zachodzi w obecności tlenu rozpuszczonego w wodzie, co stanowi modyfikację naturalnego procesu samooczyszczania się ciał wodnych występujących w przyrodzie.

W przypadku mikroorganizmów do utleniania substancji organicznych w ściekach potrzebny jest tlen, ale można je stosować tylko w postaci rozpuszczonej w wodzie. Aby nasycić ścieki za pomocą tlenu, przeprowadza się proces napowietrzania, przerywając przepływ powietrza w pęcherzyki, równomiernie rozprowadzając je w ściekach. Z pęcherzyków powietrza tlen jest absorbowany przez wodę, a następnie transportowany do mikroorganizmów (ryc. 7.1).

Ryc. 7.1. Schemat transferu tlenu z pęcherzyków gazu do mikroorganizmów:

A to pęcherzyk gazu; B - gromadzenie się mikroorganizmów;

1 - graniczna warstwa dyfuzyjna po stronie gazu; 2 - interfejs;

3 - graniczna warstwa dyfuzyjna po stronie cieczy;

4 - przeniesienie tlenu z bańki na mikroorganizmy;

5 - graniczna warstwa dyfuzyjna po stronie płynnej drobnoustrojów;

6 - przeniesienie tlenu do komórek; 7 - strefa reakcji między cząsteczkami tlenu i enzymami

Ilość zaabsorbowanego tlenu można obliczyć za pomocą równania

gdzie M to ilość zaabsorbowanego tlenu, kg / s; Rdo - stosunek głośności

odrzutu, s "1; V to objętość ścieków w strukturze, m 3; C * i C to stężenie równowagowe i stężenie tlenu w masie cieczy, kg / m 3.

Ilość pochłoniętego tlenu można zwiększyć przez zwiększenie współczynnika przenikania masy lub siły napędowej. Na szybkość biochemicznego utleniania wpływa turbulizacja ścieków w oczyszczalniach ścieków, co przyczynia się do rozkładu płatków osadu czynnego na mniejsze i zwiększa szybkość dostarczania substancji odżywczych i tlenu do mikroorganizmów. Turbulizację przepływu osiąga się przez intensywne mieszanie, w którym zawieszony jest osad czynny, co zapewnia jego równomierne rozprowadzenie w ściekach.