Główne menu

Cześć! Praktycznie wszystkie rodzaje ścieków podlegają bioremediacji. Dla tego rodzaju filtracji powstają specjalne warunki, w których specjalne mikroorganizmy rozkładają i przetwarzają różne substancje organiczne, które zanieczyszczają wodę.

Jedną z najpopularniejszych metod takiej obróbki jest proces beztlenowy, czyli czyszczenie bez powietrza. Sprzątanie odbywa się w specjalnych szambach zwanych szamba.

Obróbka anaerobowa w zbiornikach septycznych służy głównie do usuwania szlamu, szlamu i innych zanieczyszczeń ze ścieków, a także do przetwarzania innych rodzajów osadów i odpadów stałych. Szamba to same szczelne poziome poziome zbiorniki, na których dnie tworzy się osad składający się z cząstek stałych. Następnie gnije i rozkłada się z beztlenowymi mikroorganizmami.

Głównym zadaniem szamba jest oddzielenie rozpuszczalnych cząstek w cieczy od nierozpuszczalnych i rozłożenie zanieczyszczeń bakteriami beztlenowymi. Niewątpliwą zaletą obróbki beztlenowej w zbiornikach septycznych jest niewielkie tworzenie się biomasy różnych szkodliwych mikroorganizmów. Ten rodzaj beztlenowej obróbki jest bardziej uzasadniony w przypadku wystarczająco niskiego poziomu wód gruntowych.

Czyszczenie anaerobowe w zbiornikach septycznych składa się z dwóch etapów fermentacji ścieków. To kwaśna i alkaliczna fermentacja.

Fermentacja kwaśna odbywa się w zbiorniku septycznym podczas pierwszego napełniania, gdy ścieki nie są zanieczyszczone sfermentowanym szlamem. Ten etap charakteryzuje się powstawaniem nieprzyjemnych gazów zapachowych. Usuwanie szlamu towarzyszą żółto-szare osady, które nie wysychają dobrze w powietrzu. Szlam najczęściej wypływa na powierzchnię za pomocą gazu.
Gazy uwalniane podczas procesu fermentacji kwaśnej wypierają tlen i stopniowo wypełniają szambo, w wyniku czego bakterie beztlenowe zaczynają aktywnie się rozwijać. To sugeruje, że rozpoczął się drugi etap oczyszczania - fermentacja alkaliczna.

Fermentacja alkaliczna jest również nazywana metanem, ponieważ główną częścią produktów generujących gaz w szambie jest metan. Podczas fermentacji alkalicznej nie występuje powstawanie cuchnących gazów, ponadto proces ten charakteryzuje się dość szybkim przebiegiem, a objętość szlamu znacząco spada. W tym samym czasie muł ma ciemną barwę i szybko wysycha w powietrzu.

Aby uzyskać bardziej kompletny rozkład szlamu, stosowane są specjalne rodzaje szczepów bakterii beztlenowych. Pozwala to na całkowity rozpad wszystkich zanieczyszczeń. Ponadto, podczas fermentacji beztlenowej, zanikanie patogennych mikroorganizmów przebiega z większą szybkością, w wyniku czego wytwarza się wytrącony produkt wyższej jakości, który jest aktywnie wykorzystywany w rolnictwie jako nawóz organiczny.

Objętość szamba bezpośrednio zależy od ilości zużytej wody. Na przykład, jeśli zużycie wody wynosi 250 litrów dziennie, minimalna objętość szamba powinna wynosić około 3 metrów sześciennych. Tradycyjnie zbiorniki septyczne są wykonane z kamienia, czerwonej cegły lub betonowych pierścieni o grubości ścianki co najmniej 12 centymetrów. Dzisiaj coraz popularniejsze stają się plastikowe, polietylenowe, polipropylenowe i kompozytowe pojemniki z włókna szklanego. Materiał dobierany jest na podstawie wszystkich jego właściwości technicznych: odporności mechanicznej na nacisk, podatności na korozję, sztywności i wytrzymałości. Kształt szamba może być inny, ale nadal najlepszym kształtem jest obwód, ponieważ okrągłe ścianki najbardziej równomiernie rozkładają nacisk gleby.

Warto również zauważyć, że pomimo wszystkich zalet beztlenowego oczyszczania, ta metoda ma nadal niewielkie wady. Należą do nich niskie wskaźniki fermentacji i recyklingu, niebezpieczeństwo uwolnienia metanu, szczególna wrażliwość na metale ciężkie, a także wzbogacanie ścieków azotem amonowym.

Trzeba powiedzieć, że dziś możliwe jest czyszczenie bez składników odżywczych i wszystkie warunki zostały stworzone, aby zmniejszyć ilość odpadów. Beztlenowa metoda oczyszczania wody w szambach jest najbardziej produktywna i obiecująca, ponieważ jej wdrożenie wymaga minimalnej ilości sprzętu w eksploatacji i nie ma problemów z usuwaniem odpadów. To z kolei daje niezaprzeczalne korzyści ekonomiczne i wysokie wskaźniki czyszczenia.

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

Beztlenowe oczyszczanie ścieków

Beztlenowe oczyszczanie jest beztlenowym (bez obecności tlenu) dwustopniowym procesem przemiany biochemicznej organicznego zanieczyszczenia ścieków w metan i dwutlenek węgla. Początkowo pod wpływem bakterii substancje organiczne są fermentowane do prostych kwasów organicznych (fazy kwasowej), a w drugim etapie kwasy te już służą jako źródło pożywienia dla bakterii tworzących metan (faza alkaliczna).

Główna reakcja tworzenia metanu:

gdzie jest H2A - materia organiczna zawierająca H2.

Metan może powstawać w wyniku rozkładu kwasu octowego:

W pewnych warunkach amoniakiem może być również produkt końcowy.

Bakterie metanowe są bardzo wrażliwe na wahania czynników zewnętrznych. Ta okoliczność powoduje mniejszą elastyczność i stabilność procesu beztlenowego niż aerobowego i wymaga ścisłej kontroli i regulacji parametrów wejściowych odcieku. Za optymalne w aparacie uważa się: temperaturę 30-35 0 С, pH 6,8-7,2, potencjał RV ośrodka ≈-0,25.

Beztlenowe traktowanie może być wystarczająco skoncentrowaną ścieką z BZT5 nie mniej niż 500-1000 g / m 3. Urządzenia anaerobowe są bardziej skomplikowane w budowie niż zbiorniki aero i są droższe w budowie.

Zwykle sprzęt anaerobowy służy do fermentacji osadów pierwotnych zbiorników sedymentacyjnych i nadmiaru aktywowanego osadu aerobowych układów biochemicznych do oczyszczania ścieków bytowych i ich mieszanin z odpadami przemysłowymi.

Stopień rozkładu związków organicznych wynosi 40-50%.

Zaproponowano i zastosowano jedno- i dwustopniowe systemy oczyszczania i różne typy reaktorów.

W systemie dwustopniowym (rys.), Pierwszą strukturą jest ciągła biostacja o przepływie ciągłym z pełnym mieszaniem, druga struktura może być używana do oddzielania i zatężania ciał stałych (septyczne zbiorniki, wirówki itp. Mogą również pełnić tę funkcję).

Ryc. Dwustopniowy anaerobowy układ dekompozycji (a): 1 - wejście do odpadów;

2 - wylot gazu; 3 - mieszanka osadu; 4 - ciekłe spływanie; 5 - zawieszenie; 6 - osad powrotny;

7 - urządzenie do mieszania; 8 - dysza (podłoże)

W takich układach istnieje możliwość powrotu (recyrkulacji) części osadu z drugiego etapu do pierwszego etapu, w celu zwiększenia dawki biologicznie czynnych mikroorganizmów w nim i intensyfikacji procesu. Jednak użycie konwencjonalnych zbiorników septycznych w drugim etapie jest możliwe tylko pod warunkiem wstępnego odgazowania strumienia pierwszego stopnia, ponieważ wydzielanie gazu zapobiega osadzaniu. Dlatego dwustopniowe systemy są głównie stosowane do częściowego rozdzielania dwóch etapów obróbki beztlenowej: produkcji lotnych kwasów organicznych i fermentacji metanowej.

Beztlenowe urządzenie jest wykorzystywane głównie przez komory fermentacyjne - struktury, które działają na zasadzie reaktora z całkowitym wymieszaniem.

Ryc. Methentank: 1 - kapturek gazowy do zbierania gazu; 2 - gazociąg od pokrywy gazowej; 3 - mieszadło śmigłowe; 4 - rurociąg do załadunku (na przykład osady czynne i osady czynne); 5 - rurociągi do usuwania wody z szlamu lub zrzucania sfermentowanego osadu z różnych poziomów; 6 - wtryskiwacz zasilający parą do podgrzewania zawartości komory fermentacyjnej i mieszania; 7 - rurociąg rozładowujący zawiesinę produktów fermentacji w fazie stałej (np. Przefermentowany szlam); 8 - rura cyrkulacyjna; 9 - rurociąg do opróżniania komory fermentacyjnej

Rozróżniaj komory fermentacyjne typu otwartego i zamkniętego (te ostatnie - z twardą lub pływającą podłogą).

W strukturze o ustalonym sztywnym zachodzeniu (fig.), Poziom fermentującej masy jest utrzymywany powyżej podstawy szyjki, ponieważ w tym przypadku masowe lustro jest małe, natężenie gazów spalinowych jest duże i nie tworzy się skorupa. Aby przyspieszyć proces, masę miesza się i ogrzewa do 30-40 ° C (z trawieniem mezofilowym) przy użyciu pary o niskiej intensywności (0,2-0,46 MPa). Główna cyrkulacja w komorze fermentacyjnej odbywa się za pomocą mieszadła śmigłowego.

Typowe komory fermentacyjne mają użyteczną objętość jednego zbiornika 1000-3000 m3. Konwencjonalnie, ta objętość jest podzielona na cztery części o różnych funkcjach: objętość do tworzenia pływającej skorupy, objętość wody z szlamu, objętość rzeczywistej fermentacji, objętość do zagęszczania i dodatkową stabilizację osadu podczas przechowywania (do 60 dni).

Maksymalna możliwa dzienna dawka obciążenia (wm 3 / dzień na 1 m3 urządzenia) jest określona przez fakt, że zwiększenie tej dawki spowoduje nadmierne rozładowanie z odpływem z budowy aktywnych komórek bakteryjnych w czasie ich wzrostu i po pewnym czasie nie będzie wystarczającej ilości aktywnych organizmów w systemie.

Wady układów beztlenowych: niskie tempo wzrostu drobnoustrojów, długi czas przebywania substancji biologicznie czynnych w strukturach (2-6 dni.).

Zalety metody: minimalne tworzenie biologicznie aktywnych ciał stałych, wytwarzanie użytecznych produktów (gaz palny 65% ​​metanu i 33% dwutlenku węgla, sfermentowany osad).

Do przetwarzania i fermentowania surowego szlamu stosuje się trzy rodzaje struktur: 1) szamba (zbiorniki septyczne); 2) zbiorniki sedymentacyjne wrzutowe (Emscher); 3) komory fermentacyjne.

Biologiczne oczyszczanie wody: procesy tlenowe i beztlenowe

Obróbka biologiczna obejmuje degradację organicznego składnika ścieków przez mikroorganizmy (bakterie i pierwotniaki). Na tym etapie następuje mineralizacja ścieków, usuwanie azotu organicznego i fosforu, głównym celem jest zmniejszenie BZT5 (biochemiczne zapotrzebowanie na tlen przez 5 dni, niezbędne do utleniania związków organicznych w wodzie). Zgodnie z obowiązującymi normami zawartość substancji organicznych w oczyszczonej wodzie nie powinna przekraczać 10 mg / l.

Zarówno tlenowe, jak i beztlenowe organizmy mogą być stosowane w bioremediacji.

Degradacja substancji organicznych przez drobnoustroje w warunkach tlenowych i beztlenowych odbywa się z różnymi bilansami energetycznymi reakcji ogółem. Rozważ i porównaj te procesy.

Dzięki aerobowej biooksydacji glukozy 59% energii zawartej w niej jest wydawane na wzrost biomasy, a 41% to utrata ciepła. Wynika to z aktywnego wzrostu drobnoustrojów tlenowych. Im wyższe stężenie substancji organicznych w oczyszczonym ścieku, tym silniejsze jest ogrzewanie, tym wyższe tempo wzrostu biomasy drobnoustrojowej i nagromadzenie nadmiaru aktywnego osadu.

C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + biomasa mikrobiologiczna + ciepło

Przy beztlenowej degradacji glukozy z powstawaniem metanu tylko 8% energii zużywa się na wzrost biomasy, 3% to strata ciepła, a 89% to metan. Mikroorganizmy beztlenowe rosną powoli i wymagają wysokiego stężenia substratu.

C6H12O6 -> 3CH4 + 3CO2 + biomasa drobnoustrojowa + ciepło

Tlenowych drobnoustrojów przedstawiono różnych mikroorganizmów, przede wszystkim bakterie, różne utleniający materii organicznej w większości przypadków, niezależnie od siebie, jednak utlenianie pewnych substancji przenoszonych przez cooxidation (kometabolizm). Aerobowa wspólnota mikrobiologiczna systemów aktywowanego osadu do tlenowego oczyszczania wody jest reprezentowana przez wyjątkową różnorodność biologiczną. W ostatnich latach nowych technik mokulyarno biologii, w szczególności określonych próbek rRNA w osadzie czynnym wykazało obecność z rodzajów bakterii Paracoccus, Caulobacter, Hyphomicrobium, Nitrobacter, Acinetobacter, Sphaerotilus, Aeromonas, Pseudomonas, Cytophaga, Flavobacterium, Flexibacter, Halisomenobacter, Artrobacter, Corynebacterium, Microtrix, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus. Uważa się jednak, że dotychczas nie zidentyfikowano więcej niż 5% mikroorganizmów zaangażowanych w tlenową obróbkę wody.

Należy zauważyć, że wiele bakterii tlenowych to beztlenowce fakultatywne. Mogą rosnąć w nieobecności tlenu kosztem innych akceptorów elektronów (oddychanie beztlenowe) lub fermentacji (fosforylacja substratu). Produktami ich działania są dwutlenek węgla, wodór, kwasy organiczne i alkohole.

Beztlenowa degradacja substancji organicznych podczas metanogenezy jest przeprowadzana jako proces wieloetapowy, w którym muszą uczestniczyć co najmniej cztery grupy mikroorganizmów: hydrolity, fermentory, acetogeny i metanogeny. W beztlenowej społeczności między mikroorganizmami istnieją bliskie i złożone relacje, które mają analogie w organizmach wielokomórkowych, ponieważ ze względu na specyficzność substratową metanogenów ich rozwój jest niemożliwy bez troficznego związku z bakteriami z poprzednich etapów. Z kolei metanofauny, wykorzystujące substancje wytwarzane przez pierwotne beztlenowce, określają szybkość reakcji przeprowadzanych przez te bakterie. Metan archeae z rodzajów Methanosarcina, Methanosaeta (Methanothrix), Methanomicrobium i inne odgrywają kluczową rolę w beztlenowej degradacji substancji organicznych do metanu. W przypadku braku lub braku beztlenowego rozkładu na etapie fermentacji kwaśnej i octowej, dochodzi do akumulacji lotnych kwasów tłuszczowych, głównie oleju, propionowego i octowego, obniżenia pH i zatrzymania procesu.

Zaletą obróbki tlenowej jest duża szybkość i stosowanie substancji w niskich stężeniach. Istotne wady, zwłaszcza w przypadku oczyszczania skoncentrowanych ścieków, to wysokie zużycie energii do napowietrzania oraz problemy związane z obróbką i usuwaniem dużych ilości nadmiaru szlamu. Proces tlenowe stosuje się przy oczyszczaniu komunalnych, przemysłowych i niektórych ścieków świń z dorsza nie wyższy niż 2000. Usunięcie wspomnianych wad można tlenowych technologii wstępne beztlenowego Stężony fermentacji metanowej ścieków, które nie wymaga zużycia energii do napowietrzania a ponadto koniugatu w celu utworzenia wartości energetycznej - metan.

Zaletą procesu beztlenowego jest także stosunkowo niewielkie tworzenie biomasy drobnoustrojowej. Wady obejmują niezdolność do usuwania organicznych zanieczyszczeń w niskich stężeniach. Jednak w przypadku głębokiej obróbki stężonych ścieków, w połączeniu z późniejszym etapem aerobowym należy stosować leczenie beztlenowe (ryc. 1).

Ryc. 1. Porównanie bilansów materiałowych i energetycznych metod tlenowego i beztlenowego oczyszczania ścieków

Wybór technologii i właściwości oczyszczania ścieków zależy od zawartości w nich zanieczyszczeń organicznych.

Beztlenowe leczenie biologiczne

W tym przypadku rozkład zanieczyszczeń organicznych odbywa się w kilku etapach, przy udziale mikroorganizmów o różnych mechanizmach działania. Konwencjonalnie są one zgrupowane w cztery główne procesy fazowe, zgodnie z substancjami uwalnianymi na każdym etapie rozkładu i rodzajami bakterii uczestniczących w każdym etapie fermentacji beztlenowej.

Pierwsza faza hydrolizy polega na rozkładzie złożonych węglowodorów na ich prostsze składniki i wodę. W wyniku "pracy" odpowiednich bakterii białka rozpadają się na aminokwasy, cukier powstaje z węglowodanów, a tłuszcze są przekształcane w kwasy tłuszczowe. Pośrednia faza utleniania, druga z kolei, prowadzi do kolejnej transformacji złożonych związków organicznych w prostsze w tym łańcuchu, które obejmują alkohole, aldehydy i kwasy organiczne.

Ostateczne utlenianie wszystkich produktów do kwasu octowego i wydzielanie wodoru zachodzi podczas trzeciej fazy procesu beztlenowego. Udział bakterii wytwarzających metan determinuje czwartą fazę i polega na podawaniu produktów z poprzednich etapów rozkładu, z utworzeniem metanu i dwutlenku węgla. W tym przypadku główna część uwolnionej energii idzie do powstawania metanu, dlatego występuje niewielki wzrost masy mułu.

Cecha beztlenowej obróbki biologicznej

Osobliwością beztlenowej obróbki biologicznej jest ścisły związek między wszystkimi czterema fazami rozkładu i sekwencją ich przepływu. Naruszenie przepływu jednego z nich może doprowadzić do destabilizacji całego procesu beztlenowego rozkładu zanieczyszczonych ścieków. Powodem tego jest specyfika rozwoju mikroorganizmów, dzięki której zachodzi końcowy rozkład na metan, ponieważ ich pożywka jest substancją wytwarzaną przez bakterie w poprzednich etapach rozkładu zanieczyszczających substancji organicznych. Dlatego należy zwrócić szczególną uwagę na określenie składu jakościowego materii organicznej, która jest częścią oczyszczonych ścieków. Wynika to z różnych poziomów rozkładu białek, tłuszczów i węglowodanów oraz uwalniania różnych objętości metanu. Aby zwiększyć skuteczność oczyszczania beztlenowego, konieczne jest zapewnienie równoczesnego przebiegu rozkładu substancji zawartych w odcieku, który zachodzi w pierwszej fazie, na etapie hydrolizy, który osiąga się przez ich rozdzielenie. Jeżeli ścieki o jednorodnej kompozycji zostaną poddane obróbce, wówczas nastąpi określenie drogi, wzdłuż której nastąpi rozkład materiału zanieczyszczającego źródło, na etapie adaptacji biomasy do tego źródła energii.

Czynniki wpływające na skuteczność beztlenowego oczyszczania biologicznego

Negatywnym efektem, który znacząco zmniejsza szybkość przepływu w ostatnich dwóch etapach, jest zwiększona zawartość kwasów organicznych, co zwiększa kwasowość środowiska wodnego, prowadząc do zahamowania aktywności rodzin bakterii beztlenowych. A to może prowadzić do tego, że proces rozkładu materii organicznej zatrzyma się na drugim etapie utleniania, docierając do kwasów karboksylowych, aldehydów i alkoholi, które nadal są substancjami dość toksycznymi.

W przeciwieństwie do procesu tlenowego, beztlenowe oczyszczanie biologiczne jest skuteczne przy wysokich stężeniach zanieczyszczeń. Wynika to z faktu, że procesy biologicznego oczyszczania, które odbywają się przy udziale bakterii beztlenowych, nie wymagają obecności tlenu rozpuszczonego w wodzie. Dlatego, przy ich udziale, skuteczne oczyszczanie ścieków z wysokim ChZT (chemiczne zapotrzebowanie tlenu) i BZT (chemiczne zapotrzebowanie tlenu) jest niemożliwe, co jest niemożliwe dla drobnoustrojów tlenowych. Ponadto bakterie beztlenowe, w przeciwieństwie do aerobowych odpowiedników, nie są wrażliwe na działanie środków powierzchniowo czynnych i doskonale oczyszczają zawarte w nich ścieki. Ponadto ich działanie wykazuje wysoki wskaźnik spadku stężenia zanieczyszczeń, co jest związane z działaniem czynnego osadu beztlenowego jako czynnika bioflokulacyjnego. Jednak wraz ze spadkiem stężenia zanieczyszczeń zauważalna jest efektywność takiego oczyszczania z wykorzystaniem biomasy beztlenowej. Dlatego bardzo często w kompleksie stosuje się beztlenowy i aerobowy rozkład zanieczyszczenia organicznego ścieków, co pozwala osiągnąć wysoki stopień oczyszczenia.

Witamy w Unipedia

Można znaleźć dowolne informacje na temat autonomicznych systemów oczyszczania ścieków marki UNILOS

  • Artykuły
  • Kanalizacja
  • Beztlenowe oczyszczanie ścieków - informacje ogólne

Beztlenowe oczyszczanie ścieków - informacje ogólne

Zastosowanie anaerobowych reaktorów lub komór fermentacyjnych okazało się bardzo skuteczne w przemysłowych i domowych oczyszczalniach ścieków. Ta technika przewyższa inne metody pierwotnego leczenia w zakresie wydajności ekonomicznej i środowiskowej. Między innymi w przypadku niektórych rodzajów ścieków (ChZT ponad 2000 mg / l) tylko oczyszczanie beztlenowe jest jedynym sposobem, w którym usuwa się do 90% zanieczyszczeń. Aby uzyskać bardziej skuteczne oczyszczanie wody, należy zastosować oczyszczanie wielopoziomowe przy użyciu mikroorganizmów beztlenowych i tlenowych.

Nowoczesne bioreaktory mają dość jasną zasadę działania. Są to szczelne zbiorniki, które nie mają komunikacji ze środowiskiem tlenu. Wewnątrz zbiornika znajduje się aktywowany osad - makrokolonie beztlenowych mikroorganizmów. Rozwój biomasy w środowisku beztlenowym jest powolny, dlatego zachowanie obecnej populacji jest bardzo ważne dla skuteczności procesu czyszczenia.

Większość osadu czynnego znajduje się na dnie reaktora, ale mikroorganizmy są obecne w górnych warstwach wody jako zawiesina. Beztlenowy osad czynny, często określany jako metanogenny, to gęsty 2-3 mm granulat. Są to społeczności mikrobiologiczne. Każda granulka zawiera różną liczbę różnych mikroorganizmów, wśród których najczęściej można zauważyć archeony różnych rodzajów i metanosarcyny. Te ostatnie są częściej spotykane w wysoko skoncentrowanych ściekach.

W procesie aktywności życiowej granulki szlamu rozkładają chemiczne i biologiczne "śmieci", które dostają się do ścieków, uwalniając metan i wodę. W systemach wielopoziomowej bioremediacji ustalono sekwencję zrzutów głównych produktów filtracyjnych. Pozostawienie wody w warstwie fermentacyjnej jest przesyłane do zbiornika napowietrzania, gdzie jest oczyszczane przez bakterie tlenowe. Gaz wzrasta i może być wykorzystywany do ogrzewania reaktora. Normalna temperatura dla rozwoju archeonów beztlenowych wynosi 30 stopni, ale dzięki rozwojowi selektorów wyizolowano organizmy działające w temperaturze 10-20 stopni.

Oprócz kompaktowych oczyszczalni ścieków wykorzystywanych do tworzenia autonomicznych systemów kanalizacyjnych w domach prywatnych istnieją przemysłowe beztlenowe kompleksy. Należą do nich:

  1. laguny - osadnicy, organizowane pod gołym niebem lub w specjalnych pomieszczeniach. W regionach o ciepłym klimacie takie kompleksy służą nie tylko jako oczyszczalnia ścieków. Produkuje również biogaz stosowany w systemach paliwowych przedsiębiorstw. Najczęściej laguny są rozmieszczone w pobliżu ferm trzody chlewnej, odprowadzane są do nich gnojowica i drenaże z rzeźni;
  2. Bioreaktory przemysłowe - hermetyczne zbiorniki zainstalowane na stacjach biooczyszczania, obsługujące przedsiębiorstwa lub gospodarstwa domowe. Ze względu na brak potrzeby ścisłej kontroli warunków środowiskowych, a także powoli rosnącej populacji mikroorganizmów, zakłady przemysłowe tego rodzaju są ekonomicznie wydajne pod względem pielęgnacji i konserwacji.

Podczas czyszczenia zbiorników, w których przeprowadza się beztlenowe niszczenie biomateriałów, konieczne staje się usunięcie części węgla aktywnego. Opróżnianie pojemników może odbywać się za pomocą maszyn ashenizacyjnych lub ręcznie. Il nie ma żadnych właściwości patogennych ani toksycznych, jest całkowicie nieszkodliwy dla ludzi i zwierząt. W obecności specjalnego wyposażenia, na przykład w suszarni (drobnoziarnistych) wirówkach, koncentrat osadu można wytwarzać z jego nadwyżki w celu dalszej sprzedaży. Ponadto osad beztlenowy jest bogaty w składniki mineralne i może być stosowany jako nawóz lub do karmienia zwierząt.

Beztlenowe oczyszczanie ścieków

Firmy chemiczne zużywają dużo ścieków, a następnie wyrzucają dużą ilość wysoce zanieczyszczonych płynów. W związku z tym zadanie racjonalnego, zintegrowanego wykorzystywania zasobów wodnych jest dziś szczególnie dotkliwe i stanowi ważny problem techniczny, ekonomiczny i technologiczny. Jedna z metod beztlenowego oczyszczania ścieków.

Dlaczego ścieki wymagają czyszczenia?

Ścieki zawierają różne zanieczyszczenia, cząstki koloidalne i gruboziarniste, substancje mineralne, organiczne, biologiczne. Aby ścieki nie miały negatywnego wpływu na środowisko, zanieczyszczając środowisko, konieczne jest jego oczyszczenie przed odprowadzeniem, którego głównym zadaniem jest dezynfekcja, klarowanie, odgazowywanie, destylacja i zmiękczanie. Ścieki zanieczyszczone różnymi substancjami chemicznymi są traktowane na różne sposoby. Najpopularniejsze z nich to mechaniczne, chemiczne, fizykochemiczne i biologiczne.

Czym jest biologiczne oczyszczanie ścieków?

Leczenie biologiczne wykonuje się przy użyciu substancji organicznych. Ta technika opiera się na zdolności drobnoustrojów do wykorzystywania materii organicznej rozpuszczonej w ściekach. Zużycie organiczne występuje w obecności i braku tlenu.

Metody leczenia biologicznego

Metody oczyszczania biologicznego - aerobowe i beztlenowe. Beztlenowe prowadzi się w nieobecności tlenu. Ze względu na przystępny koszt i wysoką wydajność technika ta jest w najszerszym możliwym popycie we współczesnym przemyśle.

Metody tlenowego oczyszczania ścieków: sposób oczyszczania ścieków w warunkach tlenowych

Proces dezynfekcji zanieczyszczonych ścieków z udziałem mikroorganizmów tlenowych odbywa się pod warunkiem stałego dostępu tlenu (to tlen determinuje żywotną aktywność substancji organicznych). Sam proces czyszczenia odbywa się w bioreaktorze lub zbiorniku napowietrzania (specjalny pojemnik wykonany z tworzywa sztucznego, metalu lub betonu). W zbiorniku w niewielkiej odległości od dna znajdują się sita i szczotki - służą one jako podstawa do umieszczenia kolonii bakterii tlenowych.

Aby zapewnić stały dostęp tlenu, na dnie zbiorników zainstalowane są aeratory, specjalne rury z otworami. Powietrze, które przez nie przepływa, nasyca dreny tlenem, a tym samym tworzy warunki niezbędne do życia i wzrostu tlenowych. Ponieważ procesom utleniania substancji organicznych towarzyszy wydzielanie dużych ilości energii, temperatura robocza wewnątrz basenu napowietrzającego może znacznie wzrosnąć.

W przypadku zwykłych systemów tego typu potrzebny jest złożony układ elektroniczny. Pomaga w utrzymaniu warunków niezbędnych do żywotnej aktywności bakterii tlenowych.

Cechy procesów biologicznego oczyszczania beztlenowego

Obróbka beztlenowa jest stosowana przede wszystkim do usuwania osadów, szlamów i innych zanieczyszczeń ściekami. Służy również do przetwarzania innych rodzajów opadów, odpadów stałych. Szambo to podziemne, hermetycznie zamknięte poziome zbiorniki, na których dnie tworzy się stały osad. Następnie gnije i rozkłada się. Te procesy zachodzą dokładnie dzięki działaniu beztlenowych mikroorganizmów.

Głównym zadaniem szamba zakładu beztlenowego jest oddzielenie rozpuszczalnych cząstek płynu od nierozpuszczalnych i rozkład zanieczyszczeń przez traktowanie beztlenowymi mikroorganizmami. Zaletą beztlenowych systemów przetwarzania odpadów jest niska biomasa szkodliwych mikroorganizmów. Zaleca się stosowanie tej metody przy niskim poziomie wód gruntowych.

Metody beztlenowe. Beztlenowe biologiczne oczyszczanie ścieków

Beztlenowe procesy oczyszczania wody występują w fermentorach i bioreaktorach (instalacje te są zaplombowane). Materiały do ​​produkcji pojemników - metal, plastik, beton. Ponieważ tlen nie jest potrzebny do działania mikroorganizmów, wszystkie procesy oczyszczania przebiegają bez uwalniania energii, a temperatura nie wzrasta. Wraz z rozkładem składników organicznych znajdujących się w wodzie liczba kolonii bakterii pozostaje prawie niezmieniona. Ponieważ złożony system kontroli warunków środowiskowych nie jest w tym przypadku wymagany, koszt metody jest stosunkowo niski.

Główną wadą obróbki beztlenowej jest powstawanie palnego metanu w wyniku działania beztlenowców. W związku z tym konstrukcje mogą być instalowane tylko na płaskich, dobrze wydmuchiwanych powierzchniach, analizatory gazu powinny być montowane wzdłuż ich obwodu, a następnie podłączone do systemu sygnalizacji pożaru. Nawiasem mówiąc, beztlenowe czyszczenie w większości przypadków służy do obsługi domów wiejskich i domków w LOS.

Schemat oczyszczalni ścieków i urządzenia itp. (Punkty grzewcze) budynków

Leczenie beztlenowe nie jest kompletnym schematem, a jedynie oddzielnym etapem w złożonym systemie oczyszczania ścieków z różnych zanieczyszczeń. Schemat uzdatniania wody w oczyszczalni przedstawia się następująco:

  1. Odciek zawierający substancje organiczne i nieorganiczne, duże cząstki (kamienie, piasek), syntetyczne wtrącenia wpadają do pierwszej komory (nazywane jest to szambo). W misce ścieków znajduje się mechaniczne oczyszczanie ścieków pod wpływem grawitacji. Główne ciężkie składniki osiadają na dnie zbiornika.
  2. Po wstępnej obróbce odciek wchodzi już do drugiej komory, gdzie jest nasycony tlenem. Duże inkluzje organiczne są tu kruszone na małe cząstki. W niektórych instalacjach w tych komorach znajdują się jodły i szczotki wykonane ze stali, które zachowują nierozkładalne składniki, takie jak polietylen, włókna syntetyczne i inne materiały, które są praktycznie niezniszczalne.
  3. Nasycone ścieki tlenowe trafiają do bioreaktora zbiornika, w którym materia organiczna ulega rozkładowi.
  4. Ostateczne czyszczenie grawitacyjne odbywa się w ostatniej komorze. W dolnej części tego przedziału znajduje się szkielet wapienny, który wiąże chemicznie aktywne pierwiastki.

Oddzielne urządzenie filtrujące może być dodatkowo zainstalowane na wyjściu z oczyszczalni ścieków. Gwarantuje maksymalny stopień oczyszczenia - do 99%. Po uruchomieniu stacje oczyszczania biologicznego działają całkowicie autonomicznie.

Wszystkie procesy transformacji są ściśle ze sobą powiązane i przebiegają w sposób zgodny z zaleceniami beztlenowego bioreaktora. Każde naruszenie technologiczne prowadzi do niepowodzenia wszystkich procesów. Dlatego projekt oczyszczalni ścieków powinien być tak dokładny, jak to tylko możliwe - jak również ich dostosowanie do odpowiednich ścieków.

W zależności od przeważającej klasy substancji organicznych (tj. Mas wody odpływowej) zmienia się skład biogazu oraz procent zawartego w nim metanu. Węglowodany rozkładają się łatwo, ale dają mniejszą część metanu. Wraz z rozkładem olejów i tłuszczów powstaje duża ilość biogazu o znacznej zawartości metanu. Procesy rozkładu zachodzą powoli. Kwasy tłuszczowe - w tym przypadku produkty uboczne rozkładu tłuszczów i tłuszczów - często stają się dodatkową przeszkodą w normalnym przebiegu procesu rozkładu.

Najnowocześniejsze i wyrafinowane struktury wykorzystywane do fermentacji osadów to metathenika. Dzięki ich zastosowaniu czas fermentacji ulega znacznemu skróceniu - przecież sztuczne ogrzewanie znacznie zmniejsza objętość obiektów. Dzisiaj metathenki są powszechnie stosowane w praktyce zagranicznej i krajowej. Wizualnie są to zbiorniki - żelbetowe, cylindryczne, ze stożkowym dnem, hermetyczne zakładki. Na szczycie zbiornika znajduje się nasadka do zbierania i usuwania mas gazów. Metatinki są wyposażone w mieszadło śmigłowe zainstalowane w cylindrycznej rurze i napędzane silnikiem elektrycznym, wymiennikiem ciepła w postaci systemu rur i odgałęzionych rur.

Do rozładunku sfermentowanych mas wykorzystuje się specjalne urządzenie - urządzenie z pionową rurą, rurą spustową i urządzeniem blokującym. Mieszanina świeżego (surowego) osadu, który znajduje się w osadnikach pierwotnych, a także osady czynne (trafia do osadnika wtórnego po napowietrzaniu zbiornika) jest podawana wewnątrz metatheng. Kolejnym etapem przepływu pracy jest fermentacja. Jest termofilny i mezofilny (przeprowadzany w temperaturze 50-55 i 30-35 stopni Celsjusza). W fermentacji termofilnej procesy rozkładu rozkładają się znacznie szybciej, ale już sfermentowany osad ulega pogorszeniu. Mieszanina gazów uwalnianych podczas fermentacji składa się z metanu i dwutlenku węgla w stosunku 7 do 3.

Aerobowe i beztlenowe metody oczyszczania ścieków: zalety

Główne zalety metod biologicznego oczyszczania ścieków:

  1. Przystępna cena - koszt czyszczenia metr sześcienny odpadów za pomocą metody chemicznej i mechanicznej jest wyższy niż przy użyciu metody biologicznej.
  2. Łatwość użycia, niezawodność - natychmiast po uruchomieniu stacji do oczyszczania biologicznego zaczyna działać całkowicie autonomicznie. Zakup materiałów eksploatacyjnych nie jest wymagany.
  3. Przyjazność dla środowiska - oczyszczone ścieki mogą być bezpiecznie odprowadzane do gruntu bez obawy o stan środowiska. Po uruchomieniu stacji nie pozostały żadne odczynniki, które należy odpowiednio zutylizować. Muł, który osadza się na dnie komory, jest doskonałym nawozem.

Stopień oczyszczenia wynosi 99%, to jest teoretycznie możliwe jest picie oczyszczonej wody w sposób biologiczny, ale w praktyce lepiej tego nie robić. Ponieważ kolonie bakterii mają zdolność reprodukcji, wystarczy je wymienić raz na pięć lat.

Naturalne oczyszczanie biologiczne

W przyrodzie odbywają się procesy biologicznego oczyszczania wody, ale trwa to wiele lat. Jeżeli zanieczyszczone ścieki przedostają się do gleby, są natychmiast wchłaniane do gleby, gdzie są przetwarzane przez specjalne mikroorganizmy. Gdy ciecz dostanie się do gliniastej gleby, powstaje biopond - w niej ścieki są stopniowo rozjaśniane pod wpływem grawitacji, a na dole tworzą się osady organiczne. Ale procesy te zabierają dużo czasu - i chociaż sama przyroda oczyszcza wodę z zanieczyszczeń, sytuacja ekologiczna gwałtownie się pogarsza.

Wniosek

Beztlenowa metoda oczyszczania ścieków ma swoje zalety i wady. Z jednej strony duża ilość aktywowanego osadu nie powstaje podczas procesu czyszczenia, co oznacza, że ​​nie trzeba go usuwać. Z drugiej strony, metoda może być stosowana tylko przy niskich stężeniach substratu. Około 89% energii przeznacza się na produkcję metanu, a tempo wzrostu biomasy jest niskie. Wydajność czyszczenia rozważanej metody jest wysoka, ale w niektórych przypadkach ściek jest nadal oczyszczany.

Metoda beztlenowa

Beztlenowe metody oczyszczania występują bez dostępu O2 (proces fermentacji), służą do neutralizacji osadów. Procesy beztlenowe występują w tak zwanych komórkach fermentacyjnych.

Methantank (metan + angielski czołg)

obiekt fermentacji

ścieki tworzące

zamknięty zbiornik wyposażony w urządzenie do ogrzewania z powodu spalania uwolnionego metanu.

Beztlenową metodę oczyszczania można uznać za jedną z najbardziej obiecujących w obecności wysokiej koncentracji w ściekach z materii organicznej lub w oczyszczaniu ścieków bytowych.

• Jego przewagą nad metodami tlenowymi jest gwałtowny spadek kosztów operacyjnych (w przypadku mikroorganizmów beztlenowych, nie jest wymagane dodatkowe napowietrzanie wody) oraz brak problemów związanych z usuwaniem nadmiaru biomasy.

• Kolejna zaleta reaktorów beztlenowych jest minimalna

ilość sprzętu potrzebnego do normalnej pracy reaktora.

Jednocześnie beztlenowe rośliny wydzielają produkt życiodajnej aktywności mikroorganizmów - metanu, dlatego trzeba stale monitorować jego koncentrację w powietrzu.

Wszystkie powyższe metody stosuje się tylko do pewnego poziomu stężenia zanieczyszczeń w ściekach. Przed wyrzuceniem ścieków do zbiornika, musi przejść 3-4 etapy czyszczenia. Ponadto, czasami oprócz obróbki biologicznej wymaga jonizacji lub promieniowania ultrafioletowego.

Ryc.3. Schemat etapu rozkładu

Podczas beztlenowej konwersji substratów organicznych w metan pod wpływem mikroorganizmów należy konsekwentnie wdrażać 4 etapy rozkładu. Oddzielne grupy zanieczyszczeń organicznych (węglowodany, białka, tłuszcze / tłuszcze) w procesie hydrolizy są najpierw przekształcane w odpowiednie monomery (cukry, aminokwasy, kwasy tłuszczowe). Ponadto, te monomery przekształcają się w krótkołańcuchowe kwasy organiczne, alkohole i aldehydy podczas rozkładu enzymatycznego (acytogenezę), które następnie utlenia się dalej do kwasu octowego, co jest związane z wytwarzaniem wodoru. Dopiero potem następuje zwrot do metanu na etapie metanogenezy. Wraz z metanem powstaje dwutlenek węgla jako produkt uboczny.

Nadmiar osadu czynnego, jak już wspomniano, może być przetwarzany na dwa sposoby: po wysuszeniu, jako nawóz lub do beztlenowego układu oczyszczania. Te same metody czyszczenia stosuje się w fermentacji silnie stężonych ścieków zawierających dużą ilość materii organicznej. Procesy fermentacji prowadzone są w specjalnych urządzeniach - metatyce.

Rozkład materii organicznej składa się z trzech etapów:

• rozpuszczanie i hydroliza związków organicznych;

W pierwszym etapie złożone substancje organiczne przekształca się w kwas masłowy, propionowy i mlekowy. W drugim etapie te kwasy organiczne przekształca się w kwas uranowy, wodór, dwutlenek węgla. W trzecim etapie bakterie tworzące metan redukują dwutlenek węgla do metanu z absorpcją wodoru. Według składu gatunkowego biocenoza metacenozy jest znacznie gorsza niż biocenoza tlenowa.

Reaktory anaerobowe to zazwyczaj żelbetowe lub metalowe zbiorniki zawierające co najmniej, w porównaniu z tlenowymi reaktorami czyszczącymi, sprzęt. Jednak aktywność życiowa bakterii beztlenowych wiąże się z uwalnianiem metanu, co często wymaga organizacji specjalnego systemu obserwacji jego stężenia w powietrzu.

Ryc.4. Schemat komory fermentacyjnej

Strukturalnie, komora fermentacyjna jest cylindrycznym lub rzadziej prostokątnym zbiornikiem, który może być całkowicie lub częściowo wpuszczony w ziemię. Dolna część komory fermentacyjnej ma znaczące odchylenie w kierunku centrum. Dach komory fermentacyjnej może być sztywny lub pływający. W komorach z pływającym dachem zmniejsza się niebezpieczeństwo wzrostu ciśnienia w objętości wewnętrznej.

Ściany i dno komory fermentacyjnej są z reguły wykonane z betonu zbrojonego.

Osady i osady czynne przedostają się do rury fermentacyjnej od góry. Aby przyspieszyć proces fermentacji, podgrzewacze są podgrzewane, a zawartość mieszana. Ogrzewanie odbywa się za pomocą grzejnika wodnego lub parowego. W przypadku braku tlenu z substancji organicznych (tłuszczów, białek itp.) Powstają kwasy tłuszczowe, z których metan i dwutlenek węgla powstają podczas dalszej fermentacji.

Wysuszony osad o wysokiej wilgotności jest usuwany z dna komory fermentacyjnej i przesyłany do suszenia (na przykład do osadów ściekowych). Powstały gaz jest odprowadzany przez rury w dachu komory fermentacyjnej. Z jednego metra sześciennego osadu w warniku 12-16 metrów sześciennych gazu, w którym około 70% stanowi metan.

Beztlenowe oczyszczanie ścieków ma pewne zalety i wady:

• proces nie wytwarza nadmiernej ilości osadu czynnego, dlatego nie ma problemów z jego usuwaniem;

• 89% energii procesu idzie do produkcji metanu;

• taki sposób czyszczenia jest możliwy tylko przy niskich stężeniach podłoża;

• dość niska stopa wzrostu biomasy;

• Prostsze wyposażenie w porównaniu z czyszczeniem aerobowym.

Powyższa metoda ma zastosowanie, gdy stężenie niektórych zanieczyszczeń nie przekracza dopuszczalnego poziomu. W większości przypadków konieczne jest przeprowadzenie trzech lub czterech etapów wstępnej obróbki ścieków w celu uzyskania wymaganej zawartości niektórych substancji. Ponadto, aby zrzucić ścieki, które już zostały oczyszczone do zbiornika po oczyszczalniach biologicznych, często konieczne jest dodatkowe oczyszczanie (na przykład przez ozonowanie lub naświetlanie UV).

Zaletą obróbki tlenowej jest duża szybkość i stosowanie substancji w niskich stężeniach. Istotne wady, zwłaszcza w przypadku oczyszczania skoncentrowanych ścieków, to wysokie zużycie energii do napowietrzania oraz problemy związane z obróbką i usuwaniem dużych ilości nadmiaru szlamu. Proces tlenowy stosowany jest w oczyszczaniu ścieków bytowych, niektórych ściekach przemysłowych i ściekowych o ChZT nie wyższym niż 2000. Wyeliminowanie tych wad technologii tlenowych może być wstępnym beztlenowym oczyszczaniem stężonych ścieków poprzez trawienie metanu, które nie wymaga energii do napowietrzania, a nawet wiąże się z tworzeniem cennego nośnika energii - metan.

Zaletą procesu beztlenowego jest także stosunkowo niewielkie tworzenie biomasy drobnoustrojowej. Wady obejmują niezdolność do usuwania organicznych zanieczyszczeń w niskich stężeniach. W przypadku głębokiego oczyszczania stężonych ścieków, w połączeniu z późniejszym etapem aerobowym należy stosować leczenie beztlenowe. Wybór technologii i właściwości oczyszczania ścieków zależy od zawartości w nich zanieczyszczeń organicznych.

Beztlenowe oczyszczanie wody

Główny> Streszczenie> Ekologia

1. Biologiczne oczyszczanie wody: procesy tlenowe i beztlenowe....... 3

2. Cechy procesów beztlenowych zachodzących podczas oczyszczania biologicznego......................................................6

3. Instalacje do beztlenowej obróbki ścieków....................10

Nawet w miastach starożytnego Egiptu, Grecji i Rzymu istniały systemy kanalizacyjne, przez które odpady ludzi i zwierząt były transportowane do zbiorników - rzek, jezior i morza. W starożytnym Rzymie, przed odprowadzeniem do Tybru, ścieki gromadzono i utrzymywano w stawie z szambami. W średniowieczu doświadczenie to zostało w znacznym stopniu zapomniane, niedbałe, odchody ludzi i zwierząt, wylane na ulice miasta i były czasami usuwane. To spowodowało zanieczyszczenie i zanieczyszczenie źródeł wody pitnej i doprowadziło do pojawienia się epidemii cholery, duru brzusznego, czerwonki pełzakowej itp.

Na początku XIX wieku w Anglii wynaleziono toaletę do spłukiwania. Istniała oczywista potrzeba oczyszczania ścieków i zapobiegania ich przedostawaniu się do źródeł wody pitnej. Ścieki zebrano i trzymano w dużych zbiornikach, osad wykorzystano jako nawóz.

Na początku XX wieku opracowano intensywne systemy oczyszczania ścieków, w tym pola irygacyjne, w których oczyszczano wodę, filtrowano przez glebę, tłuczeń i piaskowce, a także zbiorniki z wymuszonym napowietrzaniem - zbiorniki aero. Te ostatnie są główną witryną nowoczesnych aerobowych oczyszczalni ścieków miejskich. Początkowo głównym celem oczyszczania ścieków była ich dezynfekcja. Zrozumienie znaczenia jakościowego oczyszczania ścieków dla ochrony naturalnych zbiorników pojawiło się później.

Problem czystej wody jest jednym z najpilniejszych problemów nowego wieku. Obecnie opracowywane i rozwijane są nowoczesne technologie oczyszczania ścieków. Najbardziej interesujące i perspektywiczne są naturalne i najtańsze biologiczne metody oczyszczania, reprezentujące intensyfikację naturalnych procesów rozkładu związków organicznych przez mikroorganizmy w warunkach tlenowych lub beztlenowych.

Cel abstraktu: rozważenie metody beztlenowej oczyszczania ścieków, aby poznać jej zalety.

1. Biologiczne oczyszczanie wody: procesy tlenowe i beztlenowe

Obróbka biologiczna obejmuje degradację organicznego składnika ścieków przez mikroorganizmy (bakterie i pierwotniaki). Na tym etapie następuje mineralizacja ścieków, usuwanie azotu organicznego i fosforu, głównym celem jest zmniejszenie BZT5 (biochemiczne zapotrzebowanie na tlen przez 5 dni, niezbędne do utleniania związków organicznych w wodzie). Zgodnie z obowiązującymi normami zawartość substancji organicznych w oczyszczonej wodzie nie powinna przekraczać 10 mg / l.

Zarówno tlenowe, jak i beztlenowe organizmy mogą być stosowane w bioremediacji.

Degradacja substancji organicznych przez drobnoustroje w warunkach tlenowych i beztlenowych odbywa się z różnymi bilansami energetycznymi reakcji ogółem. Rozważ i porównaj te procesy.

Dzięki aerobowej biooksydacji glukozy 59% energii zawartej w niej jest wydawane na wzrost biomasy, a 41% to utrata ciepła. Wynika to z aktywnego wzrostu drobnoustrojów tlenowych. Im wyższe stężenie substancji organicznych w oczyszczonym ścieku, tym silniejsze jest ogrzewanie, tym wyższe tempo wzrostu biomasy drobnoustrojowej i nagromadzenie nadmiaru aktywnego osadu.

Przy beztlenowej degradacji glukozy z powstawaniem metanu tylko 8% energii zużywa się na wzrost biomasy, 3% to strata ciepła, a 89% to metan. Mikroorganizmy beztlenowe rosną powoli i wymagają wysokiego stężenia substratu.

Tlenowych drobnoustrojów przedstawiono różnych mikroorganizmów, przede wszystkim bakterie, różne utleniający materii organicznej w większości przypadków, niezależnie od siebie, jednak utlenianie pewnych substancji przenoszonych przez cooxidation (kometabolizm). Aerobowa wspólnota mikrobiologiczna systemów aktywowanego osadu do tlenowego oczyszczania wody jest reprezentowana przez wyjątkową różnorodność biologiczną. W ostatnich latach nowych technik mokulyarno biologii, w szczególności określonych próbek rRNA w osadzie czynnym wykazało obecność z rodzajów bakterii Paracoccus, Caulobacter, Hyphomicrobium, Nitrobacter, Acinetobacter, Sphaerotilus, Aeromonas, Pseudomonas, Cytophaga, Flavobacterium, Flexibacter, Halisomenobacter, Artrobacter, Corynebacterium, Microtrix, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus. Uważa się jednak, że dotychczas nie zidentyfikowano więcej niż 5% mikroorganizmów zaangażowanych w tlenową obróbkę wody.

Należy zauważyć, że wiele bakterii tlenowych to beztlenowce fakultatywne. Mogą rosnąć w nieobecności tlenu kosztem innych akceptorów elektronów (oddychanie beztlenowe) lub fermentacji (fosforylacja substratu). Produktami ich działania są dwutlenek węgla, wodór, kwasy organiczne i alkohole.

Beztlenowa degradacja substancji organicznych podczas metanogenezy jest przeprowadzana jako proces wieloetapowy, w którym muszą uczestniczyć co najmniej cztery grupy mikroorganizmów: hydrolity, fermentory, acetogeny i metanogeny. W beztlenowej społeczności między mikroorganizmami istnieją bliskie i złożone relacje, które mają analogie w organizmach wielokomórkowych, ponieważ ze względu na specyficzność substratową metanogenów ich rozwój jest niemożliwy bez troficznego związku z bakteriami z poprzednich etapów. Z kolei metanofauny, wykorzystujące substancje wytwarzane przez pierwotne beztlenowce, określają szybkość reakcji przeprowadzanych przez te bakterie. Metan archeae z rodzajów Methanosarcina, Methanosaeta (Methanothrix), Methanomicrobium i inne odgrywają kluczową rolę w beztlenowej degradacji substancji organicznych do metanu. W przypadku braku lub braku beztlenowego rozkładu na etapie fermentacji kwaśnej i octowej, dochodzi do akumulacji lotnych kwasów tłuszczowych, głównie oleju, propionowego i octowego, obniżenia pH i zatrzymania procesu.

Zaletą obróbki tlenowej jest duża szybkość i stosowanie substancji w niskich stężeniach. Istotne wady, zwłaszcza w przypadku oczyszczania skoncentrowanych ścieków, to wysokie zużycie energii do napowietrzania oraz problemy związane z obróbką i usuwaniem dużych ilości nadmiaru szlamu. Proces tlenowy stosowany jest w oczyszczaniu ścieków bytowych, niektórych ściekach przemysłowych i ściekowych o ChZT nie wyższym niż 2000. Wyeliminowanie tych wad technologii tlenowych może być wstępnym beztlenowym oczyszczaniem stężonych ścieków poprzez trawienie metanu, które nie wymaga energii do napowietrzania, a nawet wiąże się z tworzeniem cennego nośnika energii - metan.

Zaletą procesu beztlenowego jest także stosunkowo niewielkie tworzenie biomasy drobnoustrojowej. Wady obejmują niezdolność do usuwania organicznych zanieczyszczeń w niskich stężeniach. Jednak w przypadku głębokiej obróbki stężonych ścieków, w połączeniu z późniejszym etapem aerobowym należy stosować leczenie beztlenowe (ryc. 1).


Ryc. 1. Porównanie bilansów materiałowych i energetycznych metod tlenowego i beztlenowego oczyszczania ścieków.

Wybór technologii i właściwości oczyszczania ścieków zależy od zawartości w nich zanieczyszczeń organicznych.

2. Cechy procesów beztlenowych zachodzących podczas oczyszczania biologicznego

Tak więc beztlenowe biochemiczne oczyszczanie (fermentacja lub fermentacja metanu) to mineralizacja materii organicznej z przemysłowych lub domowych ścieków w wyniku jej utlenienia przy pomocy beztlenowych mikroorganizmów w procesie stosowania tej substancji jako źródła pożywienia.

Beztlenowe procesy utleniania zachodzą bez dostępu tlenu cząsteczkowego, podczas gdy aniony zawierające tlen służą jako źródło tlenu w wodzie: itd. Metoda opiera się na zdolności niektórych mikroorganizmów do hydrolizy złożonych związków organicznych w trakcie ich życia, a następnie do wykorzystania bakterii wytwarzających metan w celu przekształcenia ich w metan i kwas węglowy. Jako przykład podajemy dwa możliwe schematy procesów fermentacji glukozy:

Biologiczny rozkład złożonych związków organicznych zachodzi w kilku fazach, jedna po drugiej, w wyniku ekspozycji na różne grupy bakterii. W tym czasie nieustannie formuje się i rozkłada różne produkty pośrednie. Bardzo duże, możesz wybrać cztery główne etapy (ryc. 2).