Биохимические процессы при очистке сточных вод. Биохимические (биологические) методы очистки. Принципы биологической очистки и список необходимого оборудования
Биохимическое окисление проводят как в естественных условиях на полях фильтрации, орошения и биологических прудах, так и в искусственно созданных условиях на биофильтрах и в аэротенках. Поля фильтрации, поля орошения и биофильтры функционируют за счет почвенных биоценозов; биологические пруды и аэротенки-биоценозов водоемов. На нефтебазах используют капельные и высоконагружаемые биофильтры. Для проведения биохимической очистки сточные воды, содержащие нефтепродукты, смешивают с хозяйственно-бытовыми.[ ...]
Биохимическую очистку ¡сточных вод нефтеперерабатывающих заводов рекомендуется проводить в смеси с бытовыми сточными водами или со сточными водами нефтехимических производств.[ ...]
Биохимическая очистка сточных вод базируется либо на использовании широкого круга водных микроорганизмов, которые входят в состав разнообразных ценозов - илов, биопленки и т. п., либо на применении адаптированных, высокоактивных микроорганизмов, особенно их ассоциаций, или, наконец, на внедрении в технику очистки иммобилизованных (адсорбированных или химически закрепленных на твердых поверхностях) биологических катализаторов - ферментов.[ ...]
Биохимическая очистка сточных вод вследствие чрезвычайно высокой их концентрации и щелочности становится возможной только после снижения их активной реакции и БПК путем подкис-ления и последующего сбраживания в метантенках (1, 4].[ ...]
Биохимическая очистка сточных вод осуществляется в результате сложного комплекса взаимосвязанных физических, химических и биологических процессов. По этой причине решение вопросов надежного автоматического управления системами аэрации сточных вод является сложной и весьма актуальной практической задачей. Системы аэрации сточных вод широко применяются на очистных станциях различной пропускной способности. Большая энергоемкость этих систем приводит к значительным эксплуатационным затратам.[ ...]
Биохимическая очистка сточных вод от органических загрязнений проводится под воздействием сложного комплекса организмов, развивающегося в активном иле очистного сооружения. Активный ил представляет собой хлопьевидный осадок, напоминающий хлопья гидроксида железа, и состоит в основном из бактерий, заключенных в слизь зоогелей; в нем находятся также актиномицеты, водные грибы и дрожжи. Качественный и количественный состав отдельных групп активного ила зависит от состава и концентрации загрязняющих веществ в очищаемой воде. В воде аэротенков могут присутствовать простейшие организмы. С физико-химической точки зрения активный ил - это коллоид, существующий при рН=4-9 с отрицательным зарядом.[ ...]
Биохимический процесс очистки сточных вод может протекать в аэробных и анаэробных условиях. Первый происходит в присутствии растворенного в воде кислорода. Этот процесс в сущности представляет собой модификацию протекающего в природе естественного процесса самоочищения водоемов. Биологическое окисление исходных органических загрязнений сточных вод в аэробных условиях гетеротрофными бактериями приводит к образованию новой биомассы, содержащей диоксид углерода, воду и биологически неокисляемые растворенные вещества. Для аэробной биохимической очистки сточны:-: вод используют в основном биологические пруды, аэрируемые лагуны, биофильтры и аэротенки. Наибольшее распространение среди методов биоочистки промышленных сточных вод получили процессы с использованием активного ила, проводимые в аэротенках.[ ...]
Биохимическая очистка сточных вод в зависимости от требований к спуску сточных вод в водоем может быть полная и неполная (см. § 87).[ ...]
Биохимическая очистка является одним из основных методов очистки сточных вод НПЗ как цри повторном их использовании в системах оборотного водоснабжения, так и цри сбросе их в водоем. В настоящее время основным сооружением биохимической очистки сточных вод является аэротенк. Однако большая продолжительность обработки сточных вод в аэротенках, значительная емкость сооружений,большой расход воздуха и электроэнергии заставляют искать пути интенсификации этого процесса для снижения капитальных и эксплуатационных затрат.[ ...]
При биохимической очистке сточных вод одноатомные фенолы (сам фенол, крезолы) легко окисляются до углекислого газа и воды. В отличие от этого окисление фенолов более сложного строения, а также нафтолов, антролов и особенно двух- и многоатомных фенолов (например, гидрохинона, пирокатехина) протекает значительно труднее и сопровождается образованием целого ряда биохимически стабильных органических продуктов .[ ...]
Локальная очистка сточных вод от эмульгаторов, не способных к биохимическому распаду. Широко применяемый в промышленности в качестве эмульгатора некаль не разрушается в процессе биохимической очистки сточных вод и при известных концентрациях угнетает процессы нитрации и окисления других органических соединений. Кроме того, присутствие некаля в воде значительно ухудшает ее органолептические свойства. Возможность применения метода ионообмена для извлечения некаля из промывных вод основана на способности сильноосновных анионитов (например АВ-16) селективно обменивать ион хлора на анион вгор-бутилнафталинсульфокислоты. Регенерация анионита производится водно-спиртовыми растворами хлористого натрия. После отгонки спирта и части воды из регенерирующего раствора и охлаждения его некаль выпадает в виде кристаллов, а маточник возвращается в цикл ионообмена или регенерации.[ ...]
Устройства биохимической очистки сточных вод являются обычно конечным звеном очистного комплекса, поэтому описанию методов их контроля и регулирования посвящены две последние главы. В главе VII рассматриваются новые приборы для измерения содержания растворенного кислорода, БПК, концентрации активного ила, окислительно-восстановительного потенциала, уровнемеры специального назначения. Некоторые из этих приборов разработаны в Советском Союзе с участием авторов и их сотрудников и впервые освещаются в непериодической печати. Содержание главы VIII составляет материал некоторых новых работ, посвященных построению математической модели процесса БХО, а также анализу и синтезу систем его регулирования.[ ...]
В связи с этим сточные воды, содержащие жирные кислоты, необходимо подвергать возможно полной очистке с помощью различных физико-химических методов, доводя содержание жирных кислот до 1,5 г/л (БПКполн 1500-2000 мг 02/л). Биохимическая очистка сточных вод с большей концентрацией жирных кислот неизбежно ведет к безвозвратной потере большого количества ценных промышленных продуктов
Другим методом биохимической очистки сточных вод является создание биологических прудов, в которых используется способность природных вод к самоочищению. Биологические пруды представляют собой водоемы площадью 0,5-1,0 га, в которых сточные воды могут очищаться в аэробных и анаэробных условиях. Анаэробные пруды служат для предварительной очистки высококонцентрированных сточных вод: за 30-50 суток обеспечивается снижение БПК в воде на 50-70 %. Глубина таких прудов достигает 2,5-3 м.[ ...]
В Советском Союзе биохимическая очистка является одним из основных методов очистки нефтьсодержащих сточн ных вод перед сбросом в водоемы. При этом следует отметить, что основными наиболее эффективными сооружениями биохимической очистки сточных вод на отечественных НПЗ и НХЗ являются аэротенки. Сравнивая в целом состояние биохимической очистки сточных вод НПЗ и НХЗ в СССР и за рубежом, можно сказать, что наша страна находится на уровне ведущих зарубежных стран, а по глубине очистки даже превосходит многие страны.[ ...]
Сущность процесса биохимической очистки. Впервые в СССР метод биохимической очистки сточных вод НПП предложен в 1975 г. Я.А.Карелиным и Г.И.Воробьевой. Этот метод очистки сточных вод основан на способности микроорганизмов использовать для питания находящиеся в сточных водах органические вещества (органические кислоты, спирты, белки, углеводы и т.д.), которые для них являются источником углерода. Азот, фосфор и калий, которые также необходимы для жизнедеятельности, микроорганизмы получают из различных соединений: азот - из аммиака, нитратов, аминокислот, фосфор и калий - из минеральных солей.[ ...]
Процесс биохимической очистки сточных вод от органических веществ в аэротенках состоит из таких этапов: адсорбция и коагуляция активным илом взвешенных и коллоидных частиц, окисление микроорганизмами растворенных и адсорбированных илом органических соединений, нитрификация и регенерация активного ила. Избыточный активный ил удаляется из сооружения.[ ...]
Вторым важным приемом биохимической очистки сточных вод является аэрация их в аэротенках с активным илом. Механически осветленную сточную воду подводят в открытые резервуары коридорного типа и интенсивно перемешивают с достаточным количеством воздуха барботированием или с помощью перемешивающих приспособлений (щетки или мешалки). Бактерии активного ила образуют хлопья, свободно взвешенные в воде. Через соответствующие промежутки времени (минимум 1 ч) обработанная сточная вода отводится для отстаивания; часть активного ила снова возвращают в аэротенк, а избыточную часть его удаляют.[ ...]
Разработана технология биохимической очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов: Сг, Си2+, 2п2+, №2+, Бе2+, Ре3+. Суть метода заключается в обработке сточной воды накопительной культурой суль-фатвосстанавливающих бактерий, которые в анаэробных условиях при наличии органического питания восстанавливают содержащиеся в воде сульфаты в нерастворимые сульфиды, которые легко отстаиваются и удаляются в виде шлама. Процесс очистки происходит в специальных сооружениях - биовосстановителях.[ ...]
Загрязненность фенольных вод каменноугольной смолой обычно находится в пределах 0,5 г/дм3 в отдельные периоды может увеличиваться до 1 г/дм3 и более. Загрязненность взвешенными веществами, главным образом бактериальным илом, происходит в процессе биохимической очистки сточных вод и находится в пределах до 1 г/дм3. По данным исследований, оптимальная температура отстаивания фенольных вод 35-40 °С, pH 7,0-7,5.[ ...]
Одной из важнейших задач при биохимической очистке сточных вод в аэротенках является обеспечение кислородом микроорганизмов, которые производят окисление органических примесей в воде. Процесс очистки сточных вод в аэротенке состоит из ряда параллельных и последовательных стадий превращений веществ, участвующих в биохимических реакциях. Изменения, происходящие при этом с кислородом, могут быть представлены следующим образом. При подаче воздуха в воду образуются пузырьки, из которых кислород переходит в иловую смесь и, перемешиваясь, равномерно распределяется в ней. Затем растворенный кислород адсорбируется бактериальными клетками, входящими в состав хлопков активного ила, и расходуется на окисление органических веществ, также адсорбированных хлопками ила. В результате синтеза белков в клетке и деления ее образуются новые живые организмы. Кроме того, образуются продукты распада органических веществ - углекислота, вода, продукты неполного распада органических примесей, которые отводятся от хлопка активного ила в воду. Газообразные продукты распада удаляются из воды в процессе аэрации.[ ...]
Другой проблемой, связанной с биохимической очисткой сточных вод II системы, является содержание в них трудноокисляющихся веществ (нефти и нефтепродуктов), различных сернистых соединений, фенолов, а также значительного количества минеральных солей.[ ...]
Установлено, что ход процесса биохимической очистки сточных вод зависит от соотношений между количествами растворенного кислорода (окислителя), растворенных и диспергированных органических веществ (восстановителей) и ферментов, которые продуцируются бактериями (катализаторов). Редокс-потенциал позволяет определять непосредственно эти соотношения, выражая их в единицах электрического потенциала - милливольтах.[ ...]
При проектировании сооружений биохимической очистки сточных вод и анализе их работы обычно используют следующие расчетные параметры: скорость биологического окисления, стехиометрические коэффициенты для акцепторов электронов, скорость роста и физические свойства биомассы активного ила. Изучение химических изменений во взаимосвязи с биологическими превращениями, происходящими в биореакторе, дает возможность получить достаточно полное представление о работе сооружения. Для анаэробных систем, к которым можно отнести анаэробные фильтры, такие сведения нужны, чтобы обеспечить оптимальное значение pH среды, являющегося основным фактором нормальной работы очистных сооружений. В некоторых аэробных системах, например, в таких, в которых происходит нитрификация, контроль pH среды также необходим для обеспечения оптимальной скорости роста микроорганизмов. Для закрытых очистных сооружений, вошедших в практику в конце 60-х годов, в которых используется чистый кислород (окси-тенк), изучение химических взаимодействий стало необходимым не только для регулирования pH, но и для инженерного расчета газопроводного оборудования.[ ...]
Нефтепродукты тормозят процесс биохимической очистки сточных вод в аэротенках при 50 мг/л . Нефтяная пленка на поверхности воды пропитывает перья у перелетных птиц, они не могут взлететь и погибают.[ ...]
Задачей санитарной техники является не только очистка сточных вод, но и отделение очищенной жидкости от всей массы организмов, ведущих процесс. Поэтому одним из условий работы сооружений при биохимической очистке сточных вод является образование хлопка активного ила, способного к быстрому осаждению. До работ Мак Кинней и др. считалось, что свойство образовывать хлопок активного ила присуще лишь 1ооц 1оеа гат ета.[ ...]
Использование уплотненных ценозов резко ускоряло биохимическую очистку сточных вод от химических загрязнений. Так, очистка нефтесодержащих стоков с добавкой хозяйственно-бытовых сточных вод (соотношение 5:1), содержащих 10 -150 мг/л нефтепродуктов, ХПК в среднем 1080 мг 02/л, ВПК5 120 мг/л, БПКП0ЛН 340 мг 02/л, биохимический показатель 0,31, характеризовалась следующими показателями. Неполная биохимическая очистка в одну ступень при периоде аэрации 2-2,5 ч и концентрации активного ила 18 г/л снизила ХПК на 80%, содержание нефтепродуктов - на 75%, БПК5 - на 70%, БПКполн - на 72%.[ ...]
Схемой же США предусматривается обессоливание всех сточных вод НПЗ, что обусловливает повышенные примерно в 3 раза (исходя из доли сточных вод ЗЛОУ) капитальные затраты на обессоливание. Второй особенностью, связанной с дополнительными затратами, является биохимическая очистка сточных вод ЭЛОУ в составе общезаводского потока. С другой стороны, этой схемой предусмотрено отведение продувочной воды водоблоков, как не требующей очистки, в обход очистных сооружений (с последующим смешением с общезаводским потоком очищенных сточных вод перед совместным обессоливанием). Это решение уменьшает размер капиталовложений в систему очистки сточных вод примерно на одну треть (исходя из доли продувочной воды градирен). Следует также отметить, что при таком разделении содержание ингибиторов, биоцидов и других добавок в сточных водах перед биохимической очисткой значительно снижается. В условиях зарубежных НПЗ подобное разделение сточных вод оказывается возможным ввиду постоянного контроля над утечками нефтепродуктов, являющихся основным источником, загрязнения оборотной воды органическими веществами.[ ...]
Основным направлением совершенствования организации биохимической очистки сточных вод традиционно является создание крупных кустовых (городских) сооружений. Экономические преимущества этого направления обусловлены ярко выраженным эффектом агрегатной концентрации процессов очистки. С ростом концентрации производственных процессов затраты монотонно возрастают, но постоянные и переменные расходы увеличиваются в разной степени. Это позволяет реализовать процедуру выбора типа сооружений как оптимизационную. Поскольку большинство видов производственных расходов (особенно затраты, связанные с созданием и использованием основных фондов) растут в меньшей степени, чем масштаб производственной деятельности, удельные величины этих затрат на единицу объема очищенных стоков или массы извлеченных из них загрязнений сокращаются.[ ...]
Акрилонитрил оказывает вредное действие на сооружения биохимической очистки сточных вод; концентрация более 20 мг/л тормозит сбраживание осадка сточных вод в анаэробных условиях .[ ...]
Основой для разработки методов двух- и многоступенчатой биохимической очистки сточных вод является идея культивирования на очистных станциях активных илов, приспособленных к окислению отдельных групп органических загрязнений. Считается, что чем ближе адаптация (специализация) активного ила к данному виду загрязнений, тем успешнее проходит процесс биохимической очистки. Одним из путей для инженерной реализации этой идеи является создание ступенчатой биохимической очистки, на каждой ступени которой функционирует определенная культура активного ила. Понятно, что чем больше разница в скоростях биохимического окисления отдельных компонентов сточных вод, чем выше их начальные концентрации, тем эффективнее применение ступенчатой схемы очистки.[ ...]
Наиболее существенным вопросом наладки и пуска сооружений биохимической очистки сточных вод является наращивание активного ила в аэротенках или биопленки в биологических фильтрах.[ ...]
Окситенк ВНИИводгео является комбинированным сооружением для биохимической очистки сточных вод с применением технического кислорода . Для достижения максимальной эффективности использования подаваемого в сооружение кислорода часть окситенка (реактор), в котором происходит насыщение иловой смеси кислородом, герметизируется. Отделение очищенной воды от активного ила происходит в открытом резервуаре-илоотделителе. Перемешивание иловой смеси и насыщение ее кислородом осуществляется механическим поверхностным аэратором, кислород поступает в окситенк автоматически по мере падения давления газа в реакционной зоне. Удаление инертных газов (азота и углекислого газа) также автоматизировано. Окситенк ВНИИводгео работает по принципу аэротенка-смесителя, обеспечивая полную биохимическую очистку промышленных сточных вод с БЙКП0ЛН - 250-300 мг 02/л.[ ...]
Наибольшее распространение получили малогабаритные блочные установки биохимической очистки сточных вод на базе активного ила типа КУ пропускной способностью от 25 до 400 м3/сутки. Конденсатсодержащие сточные воды образуются на различных этапах добычи и промысловой подготовки газа. Это, прежде всего, сточные воды, получаемые в процессе основного производства (конденсационные и пластовые воды из сепараторов, рефлюксная вода из десорберов, вода от охлаждения насосов перекачки конденсата), составляющие до 90%, а также сточные воды вспомогательных объектов. Метанол, гликоли и газовый конденсат являются также основными загрязнителями сточных вод ГПЗ.[ ...]
Разность между ХПК и БПК характеризует наличие примесей, не окисляющихся биохимическим путем, и количество органических веществ, идущих на построение клеток микроорганизмов. Для бытовых сточных вод БПКполн составляет 85-90% от ХПК- По соотношению БПКполн/ХПК можно судить о возможности применения определенного метода очистки сточных вод. Если соотношение БПК/ ХПК>0,5, то это указывает на возможность применения биохимической очистки сточной воды; при соотношении БПК/ХПК [ ...]
Финская фирма «Экора» запатентовала установки типа ХКН, на которых применена биохимическая очистка сточных вод с введением реагентов перед аэротенком (симультанное осаждение). Установка действует периодически, поэтому она рекомендуется для объектов с большим колебанием расхода и состава сточных вод. Она рассчитана на очистку сточных вод от 2500 жителей. Установка выполняется из железобетона и состоит из двух резервуаров - приемного и аэротенка. Работа ее автоматизирована и управляется в зависимости от уровня жидкости в аэротенке с помощью выпускного клапана. Сточные воды поступают в приемный резервуар и эрлифтом перекачиваются в аэротенк. В подающий трубопровод подается реагент. Одновременно производятся наполнение аэротенка и очистка сточных вод в нем. Цикл наполнения рассчитан на 21ч. Фирмой рекомендуется поддерживать его от 5 до 2 ч. После наполнения резервуара выключается из работы воздуходувка, в связи с чем прекращаются аэрация и подача сточных вод в аэротенк эрлифтом. В аэротенке сточные воды отстаиваются в течение 1,5 ч (с 2 ч до 3 ч 30 мин). Затем открывается выпускной клапан, очищенные сточные воды вытекают из аэротенка. Конец выпускного трубопровода в аэротенке поддерживается поплавком в верхней части аэротенка. В связи с тем, что трубопровод изменяет свое положение по высоте, он имеет шарнирное соединение.[ ...]
Перспективным направлением в разработке высокоэффективной технологии обработки воды является исследование воздействия электрического поля на биологические объекты, в том числе и на микроорганизмы, осуществляющие процессы биохимической очистки сточных вод в биоокислителях и обезвреживания образующихся осадков в метантенках, перегнивателях и т. п. Известно, что умеренное воздействие электрического поля стимулирует рост и жизнедеятельность бактерий, увеличивая их окислительную способность по отношению к органическим примесям воды. Это направление выдвигает ряд специфических задач в исследовании данного феноменологического фактора, решение которых может оказать значительное влияние на интенсификацию процессов биоокисления органических примесей, содержащихся как в сточных водах, так и в образующихся осадках.[ ...]
В статье Я. А. Карелина, опубликованной в 1959 г. , приведены результаты исследований по биохимической очистке сточных вод электрообессоливающей установки (ЭЛОУ), прошедших нефтеловушку, при разбавлении стока 1: 1. В качестве разбавляющей воды применялась смесь, состоящая из фекальной жидкости и 0,5 объема условно чистой воды. Опыты проводились на полупроизводственной установке.[ ...]
В последнее время за рубежом и у нас в исследовательской практике для оценки хода процесса биохимической очистки сточных вод стали пользоваться окислительно-восстановительным потенциалом, называемым иначе редокс-по-тенциалом фо. Этот показатель более полно характеризует процесс биохимического окисления, чем, например, количество растворенного кислорода. Кроме того, на основании величины фо можно дать более объективную оценку процесса в тех случаях, когда загрязнения содержат токсичные по отношению к микроорганизмам вещества и процесс тормозится, несмотря на наличие достаточного количества кислорода.[ ...]
Последующий процесс регенерации активного ила может происходить или в самом сооружении, производящем биохимическую очистку (аэротенке), или в отдельном сооружении (регенераторе). В первом случае ко времени адсорбции прибавляется время на регенерацию, и сооружение рассчитывается на проток сточных вод по сумме времени; во втором случае сооружение (аэротенк) может быть рассчитано только на проток сточных вод по времени, необходимому для адсорбции, а регенератор рассчитывается на время регенерации только для протока в нем активного ила, расход которого значительно меньше, чем расход сточных вод. Поэтому при определенных условиях второй случай в строительном и эксплуатационном отношении может быть более выгодным, чем первый. Для того чтобы можно было решить эту задачу, проектировщик сооружений биохимической очистки сточных вод должен определять время, необходимое для процесса адсорбции органических веществ активным илом, и время, необходимое для процесса его регенерации.[ ...]
Биологический способ регенерации активного угля в аэробных условиях, как правило, используется в процессе биохимической очистки сточных вод в случае адсорбции биологически разрушаемых органических веществ.[ ...]
Перед поступлением на сооружения биохимической очистки сточные воды последовательно проходят аварийный амбар, песколовки, нефтеловушки, пруды дополнительного отстоя, песчаные фильтры или флотаторы и т. д. Задачей этих сооружений является по возможности более полное удаление загрязнений до предельно допустимых для биохимической очистки концентраций. В случае несовершенной работы указанных сооружений и поступления загрязнений в более высоких концентрациях работа узла биохимической очистки будет нарушена.[ ...]
Это количество бытовых стоков соответствует сбросу города с населением 450-500 тыс. человек. Получить такое количество бытовых вод для очистки сточных вод нефтеперерабатывающего завода нельзя (нереально). Таким образом, произвести полную биохимическую очистку сточных вод завода, перерабатывающего высокосернистую нефть, с применением деэмульгатора НЧК не представляется возможным.[ ...]
Большее распространение получила двухступенчатая схема, в которой биофильтры первой ступени заменены на аэротенки. Такая замена при очистке производственных сточных вод химических предприятий вполне оправдана и целесообразна, поскольку дает возможность направлять на сооружения биохимической очистки сточные воды с более высокими концентрациями органических веществ (табл. У1Н-7).[ ...]
В зависимости от назначения отстойников в технологической схеме очистной станции они подразделяются на первичные и вторичные. Первичными называются отстойники перед сооружениями для биохимической очистки сточных вод; вторичными - отстойники, устраивае мые для осветления сточных вод, прошедших биохимическую очистку.[ ...]
В процессе питания микроорганизмы получают материал для своего строения, вследствие этого происходит прирост массы бактерий активного ила, а в процессе дыхания они используют кислород воздуха. Содержащиеся в сточных водах органические вещества в результате окислительных процессов минерализуются, и конечными продуктами окисления являются диоксид углерода и вода. Некоторые органические соединения окисляются не полностью, образуются промежуточные продукты. В процессе биохимической очистки сточных вод происходит также окисление сероводорода до серы и серной кислоты, а аммиака - до азотистой и азотной кислот (нитрификация).[ ...]
Большинство гетеротрофных организмов получает энергию в результате биологического окисления органических веществ - дыхания. Водород от окисляемого вещества (см. § 24) передается в дыхательную цепь. Если роль конечного акцептора водорода выполняет только кислород, процесс носит название аэробного дыхания, а микроорганизмы являются строгими (облигатными) аэробами, которые обладают полной цепью ферментов переноса (см. рис. 14) и способны жить только при достаточном количестве кислорода. К аэробным микроорганизмам относятся многие виды бактерий, гри-6¿i, водоросли, большинство простейших. Аэробные сап-рофиты играют основную роль в процессах биохимической очистки сточных вод и самоочищении водоема.
Эти методы применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворимых органических и некоторых неорганических (сероводорода, аммиака, сульфидов, нитритов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать перечисленные вещества для питания в процессе жизнедеятельности – органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода. Биохимическая очистка сточных вод может протекать в аэробных (биохимическое окисление) и анаэробных (биологическое разложение) условиях.
Очистка в анаэробных условиях происходит под действием анаэробных микроорганизмов, в результате количество органических загрязнителей, содержащихся в сточной воде, уменьшаются благодаря превращению их в газы (метан, двуокись углерода) и растворенные соли, а также росту биомассы анаэробных растений. Распад осуществляется в 2 фазы: вначале органическое вещество превращается в органические кислоты и спирты (первая группа микроорганизмов), а затем органические кислоты и спирты – в метан и двуокись углерода (вторая группа микроорганизмов).
Процесс в целом зависит от поддержания благоприятных для обеих групп микроорганизмов среды и равновесие между фазами должен быть таким, чтобы кислоты удалялись с той же скоростью, с которой они образуются. Анаэробный метод используется в основном для сбраживания избыточного активного ила, образующегося при анаэробной очистке.
Очистка в анаэробных условиях происходит в присутствии растворенного в воде кислорода, представляя собой модификацию протекающего в природе естественного процесса самоочищения водоёмов. Для биоочистки промышленных сточных вод наиболее распространены процессы с использованием активного ила, проводимые в аэротенках. Активный ил создается за счет взвешенных частиц, не задержанных при отстаивании, и за счет коллоидных веществ с размножающимися на них микроорганизмами. Активный ил в аэрируемой жидкости значительно ускоряет процессы окисления и создает условия для процессов адсорбции органических веществ.
Разрушение органических веществ до углекислого газа и других безвредных продуктов окисления происходит вследствие биоценоза, т.е. комплекса всех бактерий и простейших микроорганизмов, развивающихся в данном сооружении. Потребление микроорганизмами органических составляющих сточных вод происходит в 3 стадии: 1) массопередача органического вещества и кислорода из жидкости к поверхности клетки; 2) диффузия вещества и кислорода через полупроницаемую мембрану клетки; 3) метаболизм диффундированных продуктов, сопровождающийся приростом биомассы, выделением энергии, диоксида углерода и т.д.
Интенсивность и эффективность биологической очистки сточных вод определяется скоростью разложения бактерий.
Биологическая очистка сточных вод может осуществляться в естественных или искусственных условиях.
В естественных условиях используют специально подготовленные участки земли (поля орошения и фильтрации) или биологические пруды. Они представляют собой земляные резервуары глубиной 0,5¸1 м, в которых происходят те же процессы, что и при самоочищении водоёма.
Поля орошения – специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очистки сточных вод и агрокультурных целей, т.е. для выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей, а также для посадки кустарников и деревьев. Поля фильтрации предназначены только для биологической очистки сточных вод.
Поля орошения и биологические пруды располагают на местности, имеющей уклон ступенями, для того чтобы вода самотеком переливалась с одного участка на другой. Очистка от загрязнений происходит в процессе фильтрации вод через почву, в которой задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта пленку. В глубокие слои почвы проникновение кислорода затруднено, поэтому наиболее сильное окисление происходит в верхних слоях почвы, т.е. на глубине до 0,2¸0,4 м.
Биологические пруды – предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Их выполняют в виде каскада прудов, составляющих из 3¸5 ступеней. Процесс очистки сточных вод реализуется по следующей схеме: бактерии используют для окисления загрязнений кислород, выделенный водорослями в процессе фотосинтеза, а также кислорода из воздуха. Водоросли потребляют двуокись углерода, фосфаты и аммонийный азот, выделяемый при биохимическом разложении органических веществ. Поэтому для нормальной работы прудов необходимо соблюдать оптимальные значения рН и температуру сточной воды. Температура должна быть не менее 6°С, в связи с чем, в зимнее время пруды не эксплуатируются.
Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Глубина прудов с естественной поверхностной аэрацией не превышает 1 м. При искусственной аэрации прудов с помощью механических аэраторов или продувки воздуха через толщу воды их глубина увеличивается до 3 м. Применение искусственной аэрации ускоряет процессы очистки воды. Недостатками прудов является низкая окислительная способность, сезонность работы, потребность в больших территориях.
Сооружения для искусственной биологической очистки по признаку расположения в них активной биомассы можно разделить на 2 группы: 1) активная биомасса находится в обрабатываемой сточной воде во взвешенном состоянии (аэротенки, окситенки); 2) активная биомасса закрепляется на неподвижном материале, а сточная вода обтекает его тонким пленочным слоем (биофильтры).
Аэротенки представляют собой железобетонные резервуары, прямоугольные в плане, разделенные перегородками на отдельные коридоры.
Сточная вода после сооружений механической очистки смешивается с возвратным активным илом (биоценозом) и, последовательно пройдя по коридорам аэротенка, поступает во вторичный отстойник. Время нахождения в аэротенке обрабатываемой сточной воды в зависимости от её состава колеблется от 6 до 12 часов. За это время основная масса органических загрязнений перерабатывается биоценозом активного ила. Для поддержания активного ила во взвешенном состоянии, интенсивного его перемешивания и насыщения обрабатываемой смеси кислорода воздуха в аэротенках устраивают различные системы аэрации (чаще механическая или пневматическая). Из аэротенков смесь обработанной сточной воды и активного ила поступает во вторичный отстойник, откуда осевший на дно активный ил с помощью специальных устройств (илососов) отводится в резервуар насосной станции, а очищенная сточная вода поступает либо на дальнейшую доочистку, либо дезинфицируется. В процессе биологического окисления происходит прирост биомассы активного ила. Для создания оптимальных условий её жизнедеятельности избыток ила выводится из системы и направляется в сооружения по обработке осадка, а основная часть в виде возвратного ила снова возвращается в аэротенк.
Комплексы очистных сооружений, в состав которых входят аэротенки, имеют производительность от нескольких десятков до 2¸3 млн. м 3 сточных вод в сутки.
Вместо воздуха для пневматической аэрации сточных вод может подаваться чистый кислород. Для этого процесса используют окситенки, несколько отличные по конструкции от аэротенков. Окислительная способность окситенков в 3 раза выше.
Биофильтры находя широкое применение при суточных расходах бытовых и производственных сточных вод до 20¸30 тыс. м 3 в сутки. Важнейшей составной частью биофильтров является загрузочный материал. По типу загрузочного материала их разделяют на 2 категории: с объёмной и плоской загрузкой. Биофильтры – это резервуары кругло и прямоугольной формы, которые заполняются загрузочным материалом. Объёмный материал, состоящий из гравия, керамзита, шлака с крупностью фракций 15¸80 мм, после сортировки фракций засыпается слоем высотой 2¸4 м. Плоскостной материал выполняется в виде жестких (кольцевых, трубчатых элементов из пластмасс, керамики, металла) и мягких (рулонная ткань) блоков, которые монтируются в теле биофильтра слоем толщиной 8 м.
Сточная вода, подаваемая выше поверхности загрузочного материала, равномерно распределяется через него, при этом на поверхности материала образуется биологическая пленка (биоценоз), аналогичная активному илу в аэротенках. Загрузочный материал поддерживается решетчатым днищем, сквозь отверстия которого обработанная сточная вода поступает на сплошное дно биофильтра и с помощью лотков отводится из биофильтра во вторичный отстойник.
Биофильтры с объёмной загрузкой эффективны при полной биологической очистке. Биофильтры с плоскостной загрузкой также могут применяться для полной биологической очистки, но их целесообразнее применять в качестве первой ступени двухступенчатой биологической очистки тогда, когда имеют место залповые выбросы высококонцентрированных производственных сточных вод или производится реконструкция очистных комплексов.
При эксплуатации сооружений биологической очистки необходимо соблюдать технологический регламент их работы, не допускать перегрузок и особенно залповых поступлений токсичных компонентов, поскольку такие нарушения могут губительно сказаться на жизнедеятельности организмов. Поэтому в сточных водах, направляемых на биологическую очистку, содержание нефти и нефтепродуктов должно быть не более 25 мг/л, ПАВ – не более 50мг/л, растворенных солей – не более 10 г/л.
Биологическая очистка не обеспечивает полного уничтожения в сточных водах всех болезнетворных бактерий. Поэтому после неё воду дезинфицируют жидким хлором или хлорной известью, озонированием, ультрафиолетовым излучением, электролизом или ультразвуком.
Обеззараживание очищенных сточных вод проводится для уничтожения содержащихся в них болезнетворных бактерий, вирусов и микроорганизмов; эффект обеззараживания должен составлять практически 100%. Поэтому после полной очистки в сточные воды вводят соединения хлора или другие сильные окислители (озон), обеспечивающие защиту водоемов от попадания в них возбудителей заболеваний.
Для природных вод, здоровья людей, для животных и рыб наиболее опасны различные радиоактивные отходы, которые образуются на атомных электростанциях при обработке ядерного топлива. Обработка сточных вод, содержащих радиоактивные загрязнения, зависит от уровня активности и солесодержания. Воды с низким солесодержанием обрабатываются ионообменными и намывными фильтрами. При высоком солесодержании методы электродиализа и выпаривания, а остаточные загрязнения снимаются на ионообменных установках. Все сточные воды с радиоактивностью, выше допустимой, сливают в специальные подземные резервуары или закачивают в глубокие подземные бессточные бассейны.
Эти методы применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворённых органических и некоторых неорганических (сероводорода, аммиака, сульфидов, нитритов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности определённых микроорганизмов использовать указанные вещества для питания: органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода. Микроорганизмы частично разрушают их, превращая в СO 2 , Н 2 O, нитрат и сульфат-ионы, частично используют для образования собственной биомассы. Процесс биохимической очистки по своей сути – природный, его характер одинаков для процессов, протекающих как в природных водоёмах, так и в очистных сооружениях.
Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, простейших и более высокоорганизованных организмов (водорослей, грибов), связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями. Это сообщество называют активным илом, он содержит от 106 до 1014 клеток на 1 г сухой биомассы (около 3 г микроорганизмов на 1 литр сточной воды).
Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очистки сточных вод.
Аэробный процесс. Для его осуществления используются группы микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходимы постоянный приток кислорода (2 мг O 2 /л), температура 20 – 30 °С, рН среды 6,5 – 7,5, соотношение биогенных элементов БПК: N: Р не более 100: 5: 1. Ограничением метода является содержание токсичных веществ не выше: тетраэтилсвинца 0,001 мг/л, соединений бериллия, титана, Сг 6+ и оксида углерода 0,01 мг/л, соединений висмута, ванадия, кадмия и никеля 0,1 мг/л, сульфата меди 0,2 мг/л, цианистого калия 2 мг/л.
Аэробная очистка сточных вод проводится в специальных сооружениях: биологических прудах, аэротенках, окситенках, биофильтрах.
Биологические пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Их выполняют в виде каскада прудов, состоящих из 3 – 5 ступеней. Процесс очистки сточных вод реализуется по следующей схеме: бактерии используют для окисления загрязнений кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, а также кислород из воздуха. Водоросли, в свою очередь, потребляют оксид углерода, фосфаты и аммонийный азот, выделяемый при биохимическом разложении органических веществ. Поэтому для нормальной работы прудов необходимо соблюдать оптимальные значения рН и температуру сточной воды. Температура должна быть не менее 6 °С, в связи с чем в зимнее время пруды не эксплуатируются.
Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Глубина прудов с естественной поверхностной аэрацией, как правило, не превышает 1 м. При искусственной аэрации прудов с помощью механических аэраторов или продувки воздуха через толщу воды их глубина увеличивается до 3 м. Применение искусственной аэрации ускоряет процессы очистки воды. Следует указать и недостатки прудов: низкую окислительную способность, сезонность работы, потребность в больших территориях.
Сооружения для искусственной биологической очистки по признаку расположения в них активной биомассы можно разделить на две группы:
– активная биомасса находится в обрабатываемой сточной воде во взвешенном состоянии (аэротенки, окситенки);
– активная биомасса закрепляется на неподвижном материале, а сточная вода обтекает его тонким плёночным слоем (биофильтры).
Аэротенки представляют собой железобетонные резервуары, прямоугольные в плане, разделенные перегородками на отдельные коридоры.
Для поддержания активного ила во взвешенном состоянии, интенсивного его перемешивания и насыщения обрабатываемой смеси кислородом воздуха в аэротенках устраиваются различные системы аэрации (чаще механическая или пневматическая). Из аэротенков смесь обработанной сточной воды и активного ила поступает во вторичный отстойник, откуда осевший на дно активный ил с помощью специальных устройств (илососов) отводится в резервуар насосной станции, а очищенная сточная вода поступает либо на дальнейшую доочистку, либо дезинфицируется. В процессе биологического окисления происходит прирост биомассы активного ила. Для создания оптимальных условий её жизнедеятельности избыток ила выводится из системы и направляется в сооружения по обработке осадка, а основная часть в виде возвратного активного ила снова возвращается в аэротенк. Концентрация иловой массы в аэротенке (доза ила по сухому веществу) составляет 2 – 5 г/л; расход воздуха 5 – 15 м 3 на 1 м 3 сточной воды; нагрузка по органическим загрязнителям 400 – 800 мг БПК на 1 г беззольного активного ила в сутки. При этих условиях обеспечивается полная биологическая очистка. Время нахождения сточной воды в зависимости от её состава колеблется от 6 до 12 ч. Комплексы очистных сооружений, в состав которых входят аэротенки, имеют производительность от нескольких десятков до 2 – 3 млн. м 3 сточных вод в сутки.
Для пневматической аэрации сточных вод вместо воздуха может подаваться чистый кислород. Для такого процесса используются окситенки , несколько отличные по конструкции от аэротенков. Окислительная способность окситенков в 3 раза выше последних.
Биофильтры находят применение при суточных расходах бытовых и производственных сточных вод до 20 – 30 тыс. м 3 в сутки. Биофильтры представляют собой резервуары круглой или прямоугольной формы в плане, которые заполняются загрузочным материалом. По характеру загрузки биофильтры разделяют на две категории: с объёмной и плоскостной загрузкой. Объёмный материал, состоящий из гравия, керамзита, шлака с крупностью фракций 15 – 80 мм, засыпается слоем высотой 2 – 4 м. Плоскостной материал выполняется в виде жёстких (кольцевых, трубчатых элементов из пластмасс, керамики, металла) и мягких (рулонная ткань) блоков, которые монтируются в теле биофильтра слоем толщиной 8 м.
Анаэробный процесс . Здесь происходит биологическое окисление органических веществ в отсутствие молекулярного кислорода за счёт химически связанного кислорода в таких соединениях, как SO 4 2─ , SO 3 2─ , СO 3 2─ . Процесс протекает в две стадии: на первой образуются органические кислоты, на второй стадии образовавшиеся кислоты преобразуются в метан и СO 2: органические соединения + О 2 + кислотообразующие бактерии → летучие кислоты + СН 4 + СO 2 + Н 2 + новые клетки + другие продукты → летучие кислоты + О 2 + метанобразующие бактерии → СН 4 + СO 2 + новые клетки.
Основной процесс проводится в метантенках. В них перерабатывается активный ил и концентрированные сточные воды (обычно БПК > 5000), содержащие органические вещества, которые разрушаются анаэробными бактериями в ходе метанового брожения. Указанное брожение в естественных условиях протекает на болотах.
Основная цель анаэробной очистки – уменьшение объёма активного ила или количества органических веществ в сточной воде, получение метана (до 0,35 м 3 при нормальных условиях на 1 кг ХПК) и хорошо фильтрующего и без запаха осадка. Осадки после фильтрации могут быть использованы в качестве удобрения в растениеводстве (если содержание в них тяжёлых металлов ниже ПДК). Получаемый в метантенках газ содержит до 75 % (об.) метана (остальное – СO 2 и воздух) и используется в качестве горючего. В то же время анаэробный процесс весьма чувствителен к залповым выбросам, что приводит к выходу из «строя» микрофлоры. На её восстановление может быть потрачено от 1 до 6 месяцев. В связи с образованием метана этот процесс взрыво- и пожароопасен.
Биологическая очистка загрязнённых вод может быть, помимо биологических прудов, осуществлена в естественных условиях, для чего используют специально подготовленные участки земли (поля орошения и фильтрации). В этих случаях для освобождения сточных вод от загрязняющих примесей используется очищающая способность самой почвы. Фильтруясь сквозь слой почвы, вода оставляет в ней взвешенные, коллоидные и растворённые примеси. Микроорганизмы почвы окисляют органические загрязняющие вещества, превращая их в простейшие минеральные соединения – диоксид углерода, воду, соли.
Поля орошения используются одновременно для очистки сточных вод и выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей, а также посадки кустарников и деревьев. Поля фильтрации используются только для очистки сточных вод.
Земледельческие поля орошения (ЗПО) располагают на местности, имеющей уклон, ступенями для того, чтобы вода самотёком переливалась с одного участка на другой. Устройство ЗПО позволяет комплексно решать проблемы охраны окружающей среды, благоустройства города и развитие пригородного сельского хозяйства.
После биологической очистки сточных вод на искусственных сооружениях общее содержание в них бактерий уменьшается на 90 – 95 %, а при очистке на ЗПО – на 99 %. Для полного обеззараживания сточных вод их необходимо подвергнуть химическому обеззараживанию (хлором, озоном, пероксидом водорода, ультрафиолетом, ультразвуком).
При эксплуатации сооружений биологической очистки необходимо соблюдать технологический регламент их работы, не допускать перегрузок и особенно залповых поступлений токсичных компонентов, поскольку такие нарушения могут губительно сказаться на жизнедеятельности микроорганизмов. Поэтому в сточных водах, направляемых на биологическую очистку, содержание нефти и нефтепродуктов должно быть не более 25 мг/л, ПАВ – не более 50 мг/л, растворённых солей – не более 10 г/л. Кислотность сточных вод, поступающих на биохимическую очистку, не должна превышать 9, в противном случае микроорганизмы-минерализаторы погибнут.
Биологический (биохимический) метод очистки применяют для очистки производственных сточных вод от многих растворенных органических веществ., в том числе и от нефтепродуктов.
Сточные воды, направляемые на биохимическую очистку, характеризуются величиной БПК и ХПК. БПК - это биохимическая потребность в кислороде, использованного при биохимических процессах окисления органических веществ за определенный промежуток времени (2,5,8,10,20 сут) в мг О 2 на литр сточной воды (или на 1 мг вещества). Например, БПК 5 - биохимическая потребность в кислороде за 5 сут, БПК полн. - полная биохимическая потребность в кислороде до окончания процесса биоокисления.
Процесс биологической очистки основан на способности микроорганизмов использовать растворенные органические вещества для питания в процессе своей жизнедеятельности. Контактируя с органическими веществами, микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит- и сульфат-ионы. Другая часть вещества идет на образование биомассы. Такое разрушение органических веществ называют биохимическим окислением.
Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очистки сточных вод. Аэробный метод основан на использовании аэробных групп организмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура 20-40°С. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представляют собой сообщество множества видов микроорганизмов, называемых биоценозом.
Живые организмы представлены скоплениями бактерий и одиночными бактериями, простейшими, червями, плесневыми грибами, дрожжами и редко - личинками насекомых, рачков, водорослями. Это сообщество называется биоценозом. Биоценоз активного ила представлен в основном двенадцатью видами микроорганизмов и простейших.
Анаэробные методы очистки протекают без доступа кислорода, их используют главным образом для обезвреживания осадков.
Качество ила определяется скоростью его осаждения и степенью очистки воды. Крупные хлопья оседают быстрее, чем мелкие. Процесс биохимического окисления протекает интенсивнее в мелких, взвешенных хлопьях ила, так как при этом облегчается и ускоряется внутренняя диффузия органических примесей, т.е. диффузия их во внутриклеточном пространстве организмов. Именно по этой причине для эффективности процесса активный ил должен систематически перемешиваться в сооружении очистки. Состояние ила характеризует иловый индекс, который представляет собой отношение объема неосаждаемой части активного ила к массе высушенного осадка после 30-минутного отстаивания. Чем хуже оседает ил, тем более высокий иловый индекс он имеет.
Биопленка растет на наполнителе биофильтра, она имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1-3 мм и более. Цвет ее меняется с изменением состава сточных вод от серовато-желтого до темно-коричневого. В биоценозе биопленки более расширенный видовой состав, чем в активном иле. Личинки комаров, мух, клещей поедают активный ил и биопленку и тем способствуют более рыхлой их структуре, что, в свою очередь, как уже было сказано выше, способствует большей эффективности очистки.
Показатель, характеризующий биохимическую деятельность биоценоза называется биохимической активностью. Этот биохимический показатель зависит от состава примесей в сточной воде, и является параметром, необходимым для расчета и эксплуатации очистных сооружений при биологической очистке. Этот показатель определяется как отношение БПК ПОЛН /ХПК и колеблется в очень широком диапазоне для различных сточных вод. По биохимическому показателю производственные сточные воды делятся на четыре группы. Первая группа имеет самый высокий биохимический показатель выше. Именно эту группу составляют сточные воды пищевой промышленности. Чем больше в сточной воде минеральных примесей в сравнении с органическими, тем ниже биохимический показатель, и тем соответственно ниже биоразлагаемость сточных вод.
На эффективность биохимической очистки влияют ряд факторов:
Температура (20-30ºС);
Аэрация кислорода (количество растворенного в воде кислорода);
Присутствие в сточной воде биохимических элементов и их соединений (таких как N, P,K,Ca и другие).
В искусственных условиях очистку проводят в аэротенках или в биофильтрах.
Аэротенками называют железобетонные аэрируемые резервуары, в которых биохимическое окисление проходит по мере протекания через них смеси сточной воды и активного ила. Аэрация необходима для насыщения воды кислородом и поддержания ила во взвешенном состоянии.
Одна из схем биологической очистки с применением аэротенка показана на рис.1.
Рис. 1. Схема биологической очистки сточных вод
Сточную воду направляют в первичный отстойник, куда для улучшения осаж-дения взвешенных частиц можно добавить избыточный активный ил из вторичного отстойника. При этом активный ил работает и как коагулянт, агрегирующий и осаждающий взвешенные примеси. Затем осветленная вода поступает в преаэратор-усреднитель, в который также направляется часть избыточного ила из вторичного отстойника. В преаэраторе сточные воды усредняются, аэрируются в течение 15-20 мин и здесь происходит первичное окисление, т.е. очистка от наиболее легко окисляемых примесей. Кроме того, в преаэраторе извлекаются за счет сорбции активным илом ионы тяжелых металлов и другие токсичные вещества, неблагоприятно влияющие на процесс биохимического окисления.
Из преаэратора сточная вода поступает в собственно аэротенк, в котором происходит основной этап биохимического окисления. Перед аэротенком сточная вода должна содержать не более 150 мг/л взвешенных веществ (для этого и работает первичный отстойник), температура сточной воды должна быть не ниже 20 и не выше 30°С, рН - в пределах 6,5-9. Время аэрации в аэротенке определяется расчетом: обычно принимается до 10, иногда до 20, но не менее двух часов.
После биохимического окисления в аэротенке вода с хлопьями активного ила (биомасса его в аэротенке увеличивается) поступает во вторичный отстойник, где активный ил отделяется в виде шлама и утилизируется, частично возвращаясь в преаэратор и в аэротенк, а основная масса избыточного ила используется в качестве удобрения на полях. Очищенная вода из вторичного отстойника собирается через выпускной лоток.
Использование микроорганизмов (бактерий, водорослей) от примесей является основой биохимического метода отчистки.
В результате своей жизнедеятельности микроорганизмы используют органические вещества в качестве питательной среды, при этом происходит деградация органики.
Для эффективного проведения биохимического очищения сточных вод важно соблюдать следующие условия:
Температурный режим - от +20 до +30оС;
. оптимальная кислотность среды - pH от 6,5 до 7,5;
. поступление достаточного количества кислорода, что значительно улучшает процесс разложения органических веществ микроорганизмами;
. предварительное удаление (уменьшение концентрации) токсичных веществ, оказывающих губительное действие на микроорганизмы.
Биохимическую очистку воды проводят с использованием следующих методов:
Поля фильтрации. Сточными водами периодически максимально заполняют огороженные участки земли. Далее вода фильтруется естественным образом проходя через почвенные поры. Примеси органических веществ задерживаются почвой и подвергаются разложению бактериями, в то время как очищенная вода собирается дренажной системой.
. Поля орошения - это специально выделенные участки земли, на которых происходит выращивание технических культур растений, и в тоже время очищение используемых для полива сточных вод. Отчистка от загрязнений происходит за счет естественных процессов, происходящих в почве. В результате разложения органических веществ в процессе жизнедеятельности микроорганизмов повышается плодородие почвы. 1 гектар полей орошения может принять до 50 кубометров сточных вод в сутки.
. Аэротенки - это искусственные резервуары, в которые загружают сточные воды, активный ил и обеспечивают доступ кислорода. Очищение обеспечивает рециркулируемый активный ил, который представляет собой специальный набор бактерий и простейших, способствующих максимально эффективному очищению.
. Биофильтры - очистительные сооружения, в которых находится специальный загрузочный материал (щебень, галька, керамзит, пластмасса). До начала очистительного процесса на поверхности загрузочного материала выращивают микроорганизмы, которые формируют биологическую пленку. Проходя через биофильтр, примеси сточных вод остаются на загрузочном материале, где происходит их разложение микроорганизмами биологической пленки. Вода в биофильтрах может подвергаться дополнительной аэрации.
Основным преимуществом биохимического метода отчистки является получение на выходе максимально чистой воды. Кроме того, в процессе отчистки не образуется никаких отходов, требующих отдельной утилизации.
Реагентный метод очистки сточных вод
Сутью реагентного метода очистки является использование химических реакций для инактивации токсических веществ, например за счет выпадения последних в нерастворимый осадок, который в последствии удаляют механически.
В рамках этого метода применяют:
Нейтрализацию, которая эффективно отчищает от загрязнения кислотами и щелочами;
. окислительно-восстановительные реакции;
. комплексообразование.
