Биохимическая очистка сточных вод. Биохимические процессы при очистке сточных вод Способы биохимической очистки

Эти методы применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и не­которых неорганических (сероводорода, аммиака, сульфидов, нитри­тов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности определенных микроорганизмов использовать указанные вещества для питания: органические вещества для микроорганизмов являются ис­точником углерода. Микроорганизмы частично разрушают их, превращая СО 2 , Н 2 O, нитрат- и сульфат-ионы, а частично используют для образования собственной биомассы. Процесс биохимической очистки посвоей сути - природный, его характер одинаков для процессов, протекающих как в природных водоемах, 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 вза-имоотношениями. 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 мг0 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 пленочным 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.

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 объемной и плоскостной загрузкой. Объемный материал, состоящий из гравия, керамзита, шлака с крупностью фракций 15-80 мм, 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.

Анаэробный процесс. Здесь происходит биологическое окисление орга­нических веществ в отсутствие молекулярного кислорода за счет химичес­ки связанного кислорода в таких соединения, как сульфаты, сульфиты и карбонаты. Про­цесс протекает в две стадии: на первой образуются органические кис­лоты, на второй стадии образовавшиеся кислоты преобразуются в метан и С0 2: органические соединения + 0 2 + кислотообразующие бактерии -> летучие кислоты + СН 4 + С0 2 + Н, + новые клетки + другие продукты -» летучие кислоты + 0 2 + метанобразующие бакте­рии -> СН 4 + С0 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 объема 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 - С0 2 и воз­дух) и используется в качестве горючего.

Биологическая очистка загрязненных вод может быть 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 растворенные 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.

Биохимический метод используется для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод (СВ) от растворенных органических и некоторых неорганических веществ (H 2 S, сульфиды, аммиак, нитриты и др.). Процессоснован на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности – органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода.

Основные показатели процесса.

БПК – биохимическая потребность в кислороде или количество кислорода, используемое при биохимических процессах окисления органических веществ (не включая процессы нитрификации) за определенный промежуток времени (2, 5, 8, 10, 20 сут) в мгО 2 на 1 мг вещества. (БПК 5 – БПК за 5 суток).

ХПК – химическая потребность в кислороде, т. е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде, мгО 2 /1 мг вещества.

При контакте с органическими веществами микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, СО 2 , нитрит- и сульфат-ионы. Другая часть вещества идет на образование биомассы – процесс биохимического окисления.

При сбросе СВ на биохимические очистные сооружения должны соблюдаться следующие требования:

Концентрации токсичных веществ должны быть не выше максимально установленных, не влияющих на процессы биохимического окисления (МК б) и на работу очистных срооружений (МК б.о.с.), или БПК/ХПК0,5;

СВ не должны содержать ядовитые вещества и соли тяжелых металлов;

Неорганические вещества, не поддающиеся окислению, должны иметь концентрации максимально установленных (МК б (Cu) – 0,5 мг/л; (Hg) – 0,02 мг/л; (Pb) – 0,1 мг/л и т. д.).

Биохимическиеметоды

Состав активного ила и биопленки.

Активный ил (АИ) - живые организмы + твердый субстрат

Сообщество живых организмов (скопления и одиночные бактерии, простейшие, черви, плесневые грибы, дрожжи; редко – личинки насекомых, рачков, а также водоросли и др.) – биоценоз, представлен, в основном, 12 видами микроорганизмов и простейших.

Скопление бактерий в АИ окружены слизистым слоем (капсулами). Такие скопления называются зоогелями . Слизистые вещества содержат антибиотики, способные подавлять нитчатые бактерии. Бактерии, лишенные слизистого слоя, с меньшей скоростью окисляют загрязнения.

В АИ находятся организмы различных групп, их возникновение зависит от состава СВ, содержания в них О 2 , температуры, рН, содержания солей и т. д.

По экологическим группам микроорганизмы (разрушают органические вещества) делятся:

2. анаэробы

3. термофилы

4. мезофилы

5. галофилы

6. галофобы

Простейшие (органические вещества не разрушают, поддерживают баланс бактерий или питаются ими):

1. сардиковые

2. жгутиковые

3. реснитчатые

4. сосущие инфузории

При образовании АИ сначала появляются бактерии, затем простейшие.

АИ – буровато-желтые комочки и хлопья, размер – 3-150 мкм. Поверхность хлопьев 1200м 2 /1м 3 ила (100 м 2 /1г сухого вещества). В 1м 3 АИ – 2*10 14 бактерий.

Биопленка растет на носителе биофильтра; имеет вид слизистых обрастаний размером 1-2мм и более. Цвет зависит от состава СВ – от светло-желтого до темно-коричневого.

Состав : бактерии, грибы, дрожжи и др., простейшие, коловратки, черви (разнообразнее, чем в АИ). Личинки комаров и мух, черви и клещи поедают АИ и биопленку, вызывая их рыхление, что способствует процессу очистки. Число микроорганизмов в биопленке меньше, чем в АИ, в 1м 3 биопленки - 2*10 12 бактерий.

Закономерности распада органических веществ.

Органические вещества при помощи специфического белка – переносчика (он образует с органическими веществами растворимый комплекс) проходят через мембрану в клетку микроорганизма, комплекс разрушается, белок-переносчик включается в новый цикл переноса, а внутри клетки происходят превращения, заканчивающиеся окислением вещества с выделением энергии и синтезом новых веществ с затратой этой энергии.

Этот процесс непрерывен и очень сложен, протекают в строгой последовательности с большой скоростью множество реакций, что определяется ферментами (катализаторы биохимических реакций). Каждую реакцию катализирует определенный фермент, содержащийся в клетке.

Вещества, повышающие активность ферментов (активаторы): витамины, Са 2+ , Мg 2+ , Mn 2+ .

Ингибиторы: соли тяжелых металлов, синильная кислота, антибиотики.

Суммарные реакции биохимического окисления в аэробных условиях:

CxHyOzN +(x+y/4+z/3+3/4)O 2 ферменты xCO 2 +(y-3)/2H 2 O+NH 3 +H (1)

CxHyOzN +NH 3 + O 2 ферменты C 5 H 7 NO 2 +CO 2 +H (2)

Реакция (1) – удовлетворение энергетических потребностей клетки

Реакция (2) – для синтеза клеточного вещества.

C 5 H 7 NO 2 +5O 2 ферменты 5 CO 2 +NH 3 +2H 2 O+H

NH 3 + O 2 ферменты HNO 2 + O 2 ферменты HNO 3

CxHyOzN – все органические вещества СВ

C 5 H 7 NO 2 – среднее соотношение основных элементов в клеточном веществе бактерий

H – энергия.

Живые организмы могут использовать только химически связанную энергию, универсальный ее переносчик в клетке – аденозитрифосфорная кислота (АТФ), образующаяся в ходе реакции с аденозиндифосфорной кислотой (АДФ):

АДФ+Н 3 РО 4 АТФ+Н 2 О

Метаболизм некоторых веществ.

СН 4 СН 3 ОН НСНО НСООН СО 2

Нитрификация и денитрификация .

Нитрифицирующие бактерии окисляют азот аммонийных соединений сначала до NO 2 - NO 3 - - процесс нитрификации

NH 4 + O 2 ферменты HNO 2 + O 2 ферменты HNO 3

Денитрифицирующие бактерии отщепляют связанный кислород от нитритов и нитратов и вновь расходуют его на окисление органических веществ – процесс денитрификации.

NH 2 OH NH 3 (редко)

NO 3 - NO 2 - NO

Окисление серосодержащих веществ.

Сера, H 2 S, тиосульфаты, политионаты и др. соединения серные бактерии окисляют до H 2 SO 4 и сульфатов.

Процесс интенсифицируется в присутствии:N, P, K, небольшого количества Fe, Mg, Zn, B, Mn.

Окисление Fe и Mn.

Железобактерии получают энергию, окисляя Fe 2+ до Fe 3+

4FeCO 3 +O 2 +6H 2 O 4Fe(OH) 3 +4CO 2 +H

Mn 2+ +1/2 O 2 +2OH - MnO 2 +H 2 O

Аэробная очистка:

В природных условиях

В искусственных сооружениях

В природных условиях:

На полях орошения

На полях фильтрации

В биологических прудах

Поля орошения (ПО) – специально подготовленные земельные участки, используемые для очищения СВ и агрокультурных целей. Очистка СВ идет под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений.

В почве ПО находятся бактерии, дрожжи, грибы, водоросли, простейшие и беспозвоночные животные (их количество зависит от времени года).

Поля фильтрации – используются только для биологической очистки СВ без выращивания на них сельскохозяйственных культур.

Преимущества очистки в природных условиях:

Снижаются капитальные и эксплуатационные затраты

Исключается сброс стоков за пределы орошаемой площади

Обеспечивается получение высоких и устойчивых урожаев с/х растений

Вовлекаются в с/х оборот малопродуктивные земли.

Поля орошения лучше устраивать на песчаных, суглинистых и черноземных почвах. Грунтовые воды должны быть не выше 1,25 м от поверхности. Если грунтовые воды залегают выше этого уровня, то необходимо устраивать дренаж.

Варианты естественной биохимической очистки СВ см. на рис. 50.

Биологические пруды – каскад прудов, состоящих из 3 – 5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная СВ.

Пруды предназначены для биологической очистки и доочистки СВ в комплексе с другими очистными сооружениями. Пруды бывают с естественной и искусственной аэрацией.

Бактерии используют для окисления кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, а также О 2 из воздуха. Водоросли потребляют СО 2 , фосфаты и аммонийный азот, выделяющиеся при биохимическом разложении органических веществ. Tемпература, при которой происходят процессы очистки в прудах 6 0 С, зимой пруды не работают.

Для искусственной аэрации используют компрессоры низкого давления, при этом происходит перемешивание воды.

Очистка в искусственных условиях:

В аэротенках

В биофильтрах

Очистка в аэротенках :

Аэротенки – железобетонные аэрируемые резервуары. Процесс очистки в аэротенке происходит по мере протекания через него аэрируемой смеси сточной воды и активного ила.

Аэрация нужна для насыщения воды О 2 и поддержания ила во взвешенном состоянии.

Биохимические процессы в аэротенке:

а) адсорбция поверхностью активного ила органических веществ и минерализация легко окисляющихся веществ при интенсивном потреблении кислорода;

б) доокисление медленно окисляющихся органических веществ, регенерация активного ила (кислород при этом потребляется медленнее).

Перед аэротенками СВ должны содержать не более 150 мг/л взвешенных веществ и не более 25 мг/л нефтепродуктов, 6 0 Сt30 0 С,рН = 6,5-9.

Аэротенк состоит из регенератора (25% от объема) и собственно аэротенка.

После контактирования СВ с илом поступает во вторичный отстойник, где ил отделяется от воды. Большую его часть возвращают в аэротенк, а избыток – в преаэратор.

Аэротенк – открытый бассейн с устройством принудительной аэрации (глубина до 2 – 5 м).

Аэротенки классифицируют :

1)по гидродинамическому режиму

Аэротенк-вытеснитель

Аэротенк-смеситель

Аэротенк промежуточного типа

2)по способу регенерации АИ

С отдельной регенерацией

Без отдельной регенерации

3) по нагрузке на АИ

Высоконагружаемые (для неполной очистки)

Обычные (низконагружаемые с продленной аэрацией)

4) по количеству ступеней

5) по режима ввода СВ

Проточные

Полупроточные

С переменным рабочим уровнем и контактные

6) по конструктивным признакам.

иловая смесь

Рис. Аэротенки с различной структурой потоков СВ и возвратного активного ила:

а) аэротенк-вытеснитель

б) аэротенк-смеситель

в) аэротенк с рассредоточенной подачей СВ

а) используют для малоконцентрированных вод (до 300мг/л по БПКполн)

б) для концентрированных вод с БПКполн до 1000мг/л

Одноступенчатые схемы без регенерации ила используют при БПКполн150 мг/л, с регенерацией >150 мг/л и при наличие вредных производственных примесей.

Двухступенчатые схемы – для очистки высококонцентрированных СВ.

Аэрация .

Методы: а) пневмотический

б) механический

в) пневмомеханический

а) сжатый воздух воздуходувной подают через пористые керамические плиты (фильтросы, пористые и перфорированные трубы)

б) перемешивание жидкости различными устойствами, обеспечивающее дробление струй воздуха. Вблизи этих устройств возникают пузырьки газа, при помощи которого О 2 переходит в СВ

в) сжатый воздух поступает через аэрационное кольцо с большими отверстиями и разбивается на мелкие пузырьки. Используют, когда необходимо интенсивное перемешивание и высокая окислительная мощность.

Продолжительность аэрации:

где и - БПКполн поступающей на очистку и очищенной воды, мгО 2 /л

а – доза ила, г/л

Sл – зольность ила в долях единицы

Т - средняя расчетная скорость окисления мг БПКполг/г беззольного вещества ила в час.

Разные конструкции аэротенков (см. рис. 51).

Для интенсификации процесса биохимической очистки СВ перед аэротенком можно обрабатывать окислителями (О 3) для снижения ХПК.

Есть схемы, где для отделения активного ила используют не отстойники, а флотаторы.

Использование флотатора позволяет повысить концентрацию активного ила в аэротенке до 10 – 12 г/л и увеличить его производительность в 2 – 3 раза.

Биофильтры .

Биофильтры – это сооружения, в корпусе которых размещается кусковая насадка (загрузка) и предусмотрены распределительные устройства для СВ.

СВ фильтруются через слой загрузки, покрытый пленкой микроорганизмов, которые окисляют органические вещества, используя их как источник питания и энергии.

Из СВ удаляются органические вещества, а масса биопленки повышается. Отработанная (омертвевшая) биопленка смывается протекающей СВ и выносится из биофильтра.

Керамзит;

Керамические и пластмассовые кольца;

Кубы, шары, цилиндры, шестигранные блоки;

Металлические и пластмассовые сетки, скрученные в рулоны.

Биофильтры:

а) – с полной биологической очисткой;

С неполной биологической очисткой;

б) – с естественной подачей воздуха;

С искусственной подачей воздуха;

в) – с рециркуляцией СВ;

Без рециркуляции СВ;

г) – одноступенчатые;

Двухступенчатые;

д) – капельные;

Высоконагружаемые

Схемы установок для очистки СВ биофильтрами (рис. 52)

Очищенная вода

Рис.52 Схемы установок для очистки СВ биофильтрами

а) – одноступенчатая

б) – двухступенчатая

1 – первичные отстойники

2,4 – биофильтры I и II ступеней

3 – вторичные отстойники

5 – третичные отстойники.

Биопленка выполняет те же функции, что и активный ил: адсорбируют и перерабатывают биологические вещества. Окислительная мощность биофильтров ниже мощности аэротенков.

На эффективность очистки СВ влияют:

БПК очищенной воды

Природа органических загрязнений

Скорость окисления

Интенсивность дыхания микроорганизмов

Масса веществ, адсорбируемых пленкой

Толщина биопленки

Состав обитающих в биопленке микроорганизмов

Интенсивность аэрации

Площадь и высота биофильтра

Характеристика загрузки (размер кусков, пористость, удельная поверхность)

Физические свойства СВ (температура, гидравлическая нагрузка, интенсивность рециркуляции, равномерность распределения СВ по сечению загрузки, степень смачиваемости биопленки).

Двухъярусные биофильтры применяют, когда для достижения высокой степени очистки нельзя увеличить высоту биофильтров.

Биофильтры с капельной фильтрацией обеспечивает полную очистку, но имеют низкую производительность (0,5 – 3 м 3 /м 2 сутки). БПК очищаемой воды 200мг О 2 /л.

Высоконагружаемые биофильтры – производительность 10 – 30 м 3 /м 2 сутки, но не обеспечивает полную биологическую очистку. Используют аэрацию (16 м 3 воздуха/1 м 3 СВ). при БПК 20 > 300мг/л – рециркуляция очищенной воды.

Башенные биофильтры – производительность до 5000 м 3 /сутки.

Биотенк-биофильтр – корпус с расположенными в шахматном порядке элементами загрузки, которую представляют собой полуцилиндры диаметром 80мм. СВ поступает сверху, наполняя элементы загрузки, и через края стекает вниз. На наружных поверхностях элементов образуется биопленка, а в элементах – биомасса, похожая на активный ил. Насыщение воды О 2 происходит при движении жидкости.

Аппараты с псевдоожиженным слоем .

Колонна с псевдоожиженным слоем зернистого материала (песка), на поверхности которого культивируются микроорганизмы. СВ предварительно насыщают О 2 и подают в колонку снизу вверх со скоростью 25 – 60 м/час.

Поверхность загрузки – 3200 м 2 /м 3 (в 20 раз больше, чем в аэротенках, в 40 раз больше, чем в биофильтре).

Процессы протекают очень быстро: БПК СВ снижается на 85 – 90% за 15 минут (в аэротанке – за 6 – 8 часов).

Окситенки.

Биохимическая очистка СВ с применением вместо воздуха технического кислорода – «биоосаждение» осуществляется в окситенках.

Использование О 2 вместо воздуха позволяет:

1. повысить эффективность использования О 2 с 8 – 9 до 90 - 95%
2. повысить окислительную мощность по сравнению с аэротенками в 5-6 раз
3. снизить скорость перемешивания СВ (это улучшает осаждение ила, т. к. не разрушаются крупные хлопья)
4. улучшить бактериальный состав активного ила (при высоких концентрациях О 2 не развиваются ниточные бактерии)
5. повышается содержание О 2 в очищенной воде, что способствует ее дальнейшей доочистке
6. избежать неприятных запахов, т. к. окситенки – закрытые герметичные аппараты
7. капитальные затраты ниже (в случае, если О 2 – отход производства)

Конструкции окситенков:

1. комбинированные (реакторы-смесители)

2. секционные окситенки – вытеснители с отдельным вторичным отстойником.

Основная реакция:

СО 2 +4Н 2 А СН 4 +4А+2Н 2 О

Н 2 А – органическое вещество, содержащее Н

5АН 2 +SО 4 2- 5А+Н 2 S+4Н 2 О

Денитрификация:

6АН 2 +2nО 3 - 6А+6Н 2 О+n 2 (nО 3)

Брожение осуществляют в метантенках - аппарат, герметично закрытый, оборудованный приспособлениями для ввода несброженного и вывода сброженного осадка. (рис.54)

Перед подачей осадок должен быть обезвожен.

Параметры анаэробного сбраживания :

Температура, регулирующая интенсивность процесса

Степень перемешивания.

Сбраживание в мезофильных (30 –35 0 С) и термофильных (50 - 55 0 С) условиях.

Степень распада органических веществ 40%.

Степень распада органических веществ может повыситься за счет поддержания:

1. высокой температуры
2. концентрации беззольного вещества > 15г/л
3. интенсивного перемешивания
4. рН=6,8-7,2

1. присутствие солей тяжелых металлов
2. избыток nН 4
3. присутствие сульфидов и некоторых др.

Брожение ведут в 2 стадии, при этом часть осадка из второго метантенка возвращают в первый, в первом – хорошее перемешивание.

Выделяющийся газ: 63 – 65% СН 4 , 32 - 34% СО 2 , теплотворная способность 23 МДж/кг снижают в топках паровых котловиспользуют для нагрева осадков в метантенках и для других целей.

Широко применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворённых органических и некоторых неорганических веществ (H2S; сульфидов; NH3; нитритов и др.).

Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности, т.к. органические вещества для них являются источником углерода.

Достоинства: несложное аппаратное оформление, невысокие эксплуатационные затраты.

Недостатки: большие капитальные затраты, необходимость предварительного удаления токсичных веществ, строгое соблюдение технологического режима очистки. Сточные воды характеризуются: БПК – биохимическая потребность в O 2 . мг O 2 / г или мг O 2 / л не включая процессы нитрификации. ХПК – потребность O2 для окисления всех востановителей. ХПК > БПК.

Если в присутствии O 2 – то аэробный процесс (t o =20-40 o С). Если в отсутствии O 2 – то анаэробный (для обезвреживания остатков).

При биохимической очистке вещества, содержащиеся в сточных водах не утилизируют, а перерабатывают в избыточный ил, так же требующий обезвреживания. Активный ил (буровато-жёлтые комочки) представляет собой сложный комплекс микроорганизмов различных классов, простейших микроскопических червей, инфузорий, водорослей, дрожжи и др. Хороший источник C – ненасыщенные органические соединения.

Насыщенные органические соединения труднее усваиваются.

В клетку легко проникают растворённые органические вещества, углеводороды; труднее вещества, молекулы которых содержат полярные группы, этанол > этиленгликоль > глицерин сахара, имеющие несколько оксигрупп. Ещё медленнее диффундируют в клетку. Жирные кислоты > окси-кислоты > аминокислоты. Ионы аммония легко проникают в клетку!

Способность микроорганизмов к адаптации обеспечивают широкое распространение биологической очистки сточных вод.

Чем хуже осушается ил, тем более высокий его иловый индекс. I гр. БПКполн/ХПК =0,2 – группа сточных вод (пищевая промышленность, спск, белково-витаминн…). Органические загрязнения этой группы не токсичны для микробов. II гр. БПКполн/ХПК =0,10-0,02 – Сточные воды коксования, сланцевые, содовые воды. Эти воды после механической очистки могут быть направлены на биохимическое окисление. III гр. БПКполн/ХПК =0,01-0,001 – сточные воды чёрной металлургии, сульфид, хлорид, ПАВ и др. Необходима механическая очистка и физико-химическая очистка. IV гр. БПКполн/ХПК Турбулизация (интенсивное перемешивание, активный ил находится во взвешенном состоянии) сточных вод увеличивает объём поступление питательных веществ и O2 к микроорганизмам, что повышает скорость очистки сточных вод.

Доза активного или зависит от илового индекса.

Чем меньше иловый индекс, тем большую дозу активного или необходимо подавать.

Увеличение t o => увеличивает объём биохимической реакции. t o > 30 o может погубить микроорганизмы. Практически 20-30 o . Ядом для активного ила – соли тяжёлых металлов. Соли этих металлов снижают скорость очистки (Sb, Ag, Cu, Hg, Co, Ni, Pb и т.д).

Для окисления органических вещёств микроорганизмами необходим O 2 ; растворённый в сточных водах, т.е. аэрация – растворение O 2 в H 2 O.

Для успешного протекания реакций биохимического окисления необходимо присутствие в сточных водах соединений биогенных элементов и микроэлементов: (N, P, K).

Недостаток N – тормозит окисление и образование труднооседающего ила.

Недостаток P – приводит к образованию нитчатых бактерий, что является причиной вспухания активного ила.

Биочистка в природных условиях.

Поля орошения – это специальные подготовленные земельные участки; очистка идёт под действием микрофлоры солнца, воздуха и под влиянием живой растительности, растений.

Поля орошения лучше всего устраивать на печаных или суглинистых почвах. Грунтовые воды не выше 1.25 м от поверхности.

В почве полей орошения находятся бактерии, дрожжи, грибы, водоросли и др. Сточные воды содержат бактерии. Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры, и они предназначены только для биологической очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации.

Поля орошения после биологической очистки сточных вод используется для выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей. Поля орошения имеют следующие преимущества перед аэротенками: 1 – снижается капитальные и эксплуататорские затраты; 2 – вовлекаются в сельскохозяйственный оборот малопродуктивные земли. 3 – обеспечивается получение устойчивых и высоких урожаев.

Механизм:

Сточные воды в процессе биологической очистки проходят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя плёнку, а проникающие O2 окисляет органические вещества, превращая их в минеральные соединения.

Сточные воды на поля орошения могут поступать через полиэтиленовые или асбоцементные трубчатые увлажнители, т.е. подпочвенное орошение.

Биологические пруды – каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней. С естественной аэрацией (глубина их 0,5-1м). Хорошо прогревается солнцем. С искусственной аэрацией (механическим или пневматическим путём, компрессором) (глубина – 3,5м). Нагрузка по загряз нениям повышается в 3-3,5 раза.

Очистка в искуственных сооружениях.

Аэротенки – железобетонные аэрирующие резервуары. Арированная смесь сточной воды + активный ил.

Схема установки для биологического очистки.
1. – первичный отстойник;
2. – предаэратор (для предварительной аэрации 15-20 мин);
3. – аэротенк;
4. – регенератор (25%);
5. – вторичный отстойник;

Аэротенки подразделяются:
1. по гидродинамическому режиму (аэротенки – вытеснители(а); аэротенки – смесители(б); промежуточного типа – с рассредоточенным водородом сточных вод);
2. по способу регенерации активного или (с отдельной регенерации и без отдельной);
3. по нагрузке на активный ил (высоконагруженные для неполной очистки и обычные или низконагруженные);
4. по количеству ступеней (1-х, 2-х, многократные);
5. по режиму ввода сточных вод (проточные, полупроточные, контактные и др.);
6. по конструктивным признакам:

При наличии вредных примесей и БПК > 150 мг/л – с регенерацией.

Полезная информация:

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Биохимические методы очистки сточных вод

1. Общие положения

Биохимический метод применяется для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности - органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода.

Контактируя с органическими веществами, микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит- и сульфат-ионы и др. Другая часть вещества идет на образование биомассы. Разрушение органических веществ называют биохимическим окислением. Некоторые органические вещества способны легко окисляться, а некоторые не окисляются совсем или окисляются очень медленно.

При отношении (БПК/ХПК)*100%=50% вещества поддаются биохимическому окислению. При этом необходимо, чтобы сточные воды не содержали ядовитых веществ и примесей солей тяжелых металлов.

Для неорганических веществ, которые практически не поддаются окислению. Также устанавливают максимальные концентрации. Если такие концентрации превышены, воды нельзя подвергать биохимической очистке.

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 0 С. При изменении кислородного и температурного режима состав и число микроорганизмов меняются. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле или биопленке. Анаэробные методы очистки протекают без доступа кислорода; их используют главным образом для обезвреживания осадков.

1.1 Состав активного ила и биопленки

Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены скоплениями бактерий и одиночными бактериями, простейшими червями, плесневыми грибами, дрожжи, актиномицетами и редко - личинками насекомых, рачков, а также водорослями и др.

Активный ил представляет собой амфотерную коллоидную систему. При pH=4-9 имеющую отрицательный заряд.

Например, химический состав активного ила системы очистки коксохимического завода отвечает формуле; городских сточных вод.

Качество ила определяется скоростью его осаждения и степенью очистки жидкости. Крупные хлопья оседают быстрее, чем мелкие. Состояние ила характеризует иловый индекс, который представляет собой отношение объема осаждаемой части активного ила к массе высушенного осадка (в граммах) после отстаивания в течение 30 мин. Чем хуже оседает ил, тем более высокий иловый индекс он имеет.

1.2 Биохимический показатель

Биохимической активностью микроорганизмов называют биохимическую деятельность, связанную с разрушением органических загрязнений сточных вод. Биоразлагаемость сточных вод характеризуется через биохимический показатель, под которым понимают отношение.

Биохимический показатель является параметром, необходимым для расчета и эксплуатации промышленных сооружений для очистки сточных вод. Его значение колеблется в широких пределах для различных групп сточных вод. Промышленные сточные воды имеют низкий биохимический показатель (0,05-0,3); бытовые сточные воды - свыше 0,5.

Скорость биохимических реакций определяется активностью ферментов, которая зависит от температуры, pH и присутствия в сточной воде различных веществ. С повышением температуры скорость ферментативных процессов повышается, но до определенного предела. Для каждого фермента имеется оптимальная температура, выше которой скорость реакции падает. Для разрушения сложной смеси органических веществ необходимо 80-100 различных ферментов. К числу веществ (активатора), которые повышают активность ферментов, относятся многие витамины и катионы. В тоже время соли тяжелых металлов, синильная кислота, антибиотики являются ингибитором. Они блокируют активные центры фермента, препятствуют его реакции с субстратом, т.е. резко снижают активность.

Суммарные реакции биохимического окисления в аэробных условиях схематично можно представить в следующем виде:

Реакция (1) показывает характер окисления вещества для удовлетворения энергетических потребностей клетки, реакция (2) - для синтеза клеточного вещества.

1.3 Прирост биомассы

В процессе очистки сточных вод происходит процесс прироста биомассы, который зависит от химической природы загрязнений, вида и возврата микроорганизмов, БПК и ХПК, от концентрации фосфора и азота в сточной воде, от ее температуры. Прирост биомассы зависит от скорости размножения микроорганизмов и имеет сложную зависимость от времени.

Для приближенных расчетов прирост биомассы (Пр) можно определить по формуле

Коэффициент К, характеризующий качество ила, для ПСВ определяется экспериментально и изменяется в пределах 0,1-0,9.

1.4 Влияние различных факторов на скорость биохимического окисления

При заданной степени очистки основными факторами, влияющими на скорость биохимических реакций, являются концентрация потока, содержание кислорода в сточной воде, температура и pH среды, содержание биогенных элементов, а также тяжелых металлов и минеральных солей.

Турбулизация сточных вод в очистных сооружениях способствует распаду хлопьев активного ила па более мелкие и увеличивает скорость поступления питательных веществ и кислорода к микроорганизмам, что приводит к повышению скорости очистки. Интенсивность перемешивания зависит от количества подаваемого воздуха. Турбулизация потока достигается интенсивным перемешиванием, при котором активный ил находится во взвешенном состоянии, что обеспечивает равномерное распределение его в сточной воде.

Доза активного ила зависит от илового индекса. Чем меньше иловый индекс, тем большую дозу активного ила необходимо подавать на очистные сооружения. Рекомендуется поддерживать следующие соотношения:

Иловый индекс, мг/л 50 80 120 150 200 250 300

Доза ила, г/л 6 4,3 3 2,5 2 15 1

Для очистки следует применять свежий активный ил, который хорошо оседает и более устойчив к колебаниям температуры и pH среды.

Установлено, что с повышением температуры сточной воды скорость биохимической реакции возрастает. Однако на практике ее поддерживают в пределах 20-30°С. Превышение указанной температуры может привести к гибели микроорганизмов. При более низких температурах снижается скорость очистки, замедляется процесс адаптации микробов к новым видам загрязнений, ухудшаются процессы нитрификации, флокуляции и осаждения активного ила. Повышение температуры в оптимальных пределах ускоряет процесс разложения органических веществ в 2-3 раза. С увеличением температуры сточной воды уменьшается растворимость кислорода, поэтому для поддержания необходимой концентрации его в воде требуется производить более интенсивную аэрацию.

Активный ил способен сорбировать соли тяжелых металлов. При этом снижается биохимическая активность ила происходит вспухание его из-за интенсивного развития нитчатых форм бактерий. По степени токсичности тяжелые металлы можно расположить в следующем порядке: . Соли этих металлов снижают скорость очистки. Допустимая концентрация токсичных веществ, при которой возможно биологическое окисление, зависит от природы этих веществ. В тех случаях, когда сточные воды содержат несколько видов токсичных веществ, расчет очистных сооружений ведут по наиболее сильнодействующим из них.

Абсорбция и потребление кислорода. Для окисления органических веществ микроорганизмам необходим кислород, но они могут использовать его только в растворенном в воде виде. Для насыщения сточной воды кислородом проводят процесс аэрации, разбивая воздушный поток на пузырьки, которые, по возможности, равномерно распределяют в сточной воде. Из пузырьков воздуха кислород абсорбируется водой, а затем переносится к микроорганизмам.

Для успешного протекания реакций биохимического окисления необходимо присутствие в сточных водах соединений биогенных элементов и микроэлементов:N, S, P, K, Mg, Ca, Na, Cl, Fe, Mn, Mo, Ni, Co, Zn, Cu и др.Среди этих элементов основными являются N, Р и K, которые при биохимической очистке должны присутствовать в необходимых количествах. Содержание остальных элементов не нормируется, так как их в сточных водах достаточно.

Недостаток азота тормозит окисление органических загрязнителей и приводит к образованию труднооседающего ила. Недостаток фосфора приводит к развитию нитчатых бактерий, что является основной причиной вспуханий активного ила, плохого оседания и выноса его из очистных сооружений, замедления роста ила и снижения интенсивности окисления.

При нехватке азота, фосфора и калия в сточную воду вводят различные азотные, фосфорные и калийные удобрения. Соответствующие соединения азота, фосфора и калия содержатся в бытовых сточных водах, поэтому при их совместной очистке с промышленными стоками добавлять биогенные элементы не надо.

2. Очистка в природных условиях

Аэробные процессы биохимической очистки могут протекать в природных условиях и в искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Искусственными сооружениями являются аэротенки и биофильтры разной конструкции. Тип сооружений выбирают с учетом местоположения завода, климатических условий, источника водоснабжения, объема промышленных и бытовых сточных вод, состава и концентрации загрязнений. В искусственных сооружениях процессы очистки протекают с большей скоростью, чем в естественных условиях.

2.1 Поля орошения

Это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очищения сточных вод и агрокультурных целей. Очистка сточных вод в этих условиях идет под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений.

Земледельческие поля орошения имеют следующие преимущества перед аэротенками:

1) снижаются капитальные и эксплуатационные затраты;

2) исключается сброс стоков за пределы орошаемой площади;

3) обеспечивается получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных растений;

4) вовлекаются в сельскохозяйственный оборот мало продуктивные земли.

В процессе биологической очистки сточные воды проходят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта микробиальную пленку. Затем образовавшаяся пленка адсорбирует коллоидные частицы и растворенные в сточных водах вещества. Проникающий из воздуха в поры кислород окисляет органические вещества, превращая их в минеральные соединения. В глубокие слои почвы проникание кислорода затруднено, поэтому наиболее интенсивное окисление происходит в верхних слоях почвы (0,2-0,4 м). При недостатке кислорода в прудах начинают преобладать анаэробные процессы.

Поля орошения лучше устраивать на песчаных, суглинистых и черноземных почвах. Грунтовые воды должны быть не выше 1,25 м от поверхности. Если грунтовые поды залегают выше этого уровня, то необходимо устраивать дренаж.

[принимают равными 5-20 м 3 (га*сут)]

B зимнее время сточную воду направляют только на резервные поля фильтрации. Так как в этот период фильтрация сточной воды или прекращается полностью или замедляется, то резервное поле фильтрации проектируют с учетом площади намораживания Fн (в м 2):

где Q - расход сточных вод, м 3 /сут; Tн - число дней намораживания; ? - коэффициент, характеризующий величину зимней фильтрации; hн и hо - высоты слоев соответственно намораживания и зимних осадков, м; ?л - плотность льда, кг/м 3 .

2.2 Биологические пруды

Представляют собой каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода.

Пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Различают пруды с естественной или искусственной аэрацией.

Пруды с естественной аэрацией имеют небольшую глубину (0,5-1 м), хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами.

3. Очистка в искусственных сооружениях

В искусственных условиях очистку проводят в аэротенках или биофильтрах.

3.1 Очистка в аэротенках

Аэротенками называют железобетонные аэрируемые резервуары. Процесс очистки в аэротенке идет по мере протекания через него аэрированной смеси сточной воды и активного ила (рис. 1). Аэрация необходима для насыщения воды кислородом и поддержания ила во взвешенном состоянии.

Рис. 1. Схема установки для биологической очистки: 1 - первичный отстойник; 2 - предаэратор; 3 - аэротенк; 4 - регенератор; 5 - вторичный отстойник

Перед аэротенком сточная жидкость должна содержать не более 150 мг/л взвешенных частиц и не более 25 мг/л нефтепродуктов. Температура очищаемых сточных вод не должна быть ниже 6°С и выше 30°С, а pH - в пределах 6,5-9.

Аэротенк представляет собой открытый бассейн, оборудованный устройствами для принудительной аэрации. Они бывают двух-, трех- и четырехкоридорные.

Глубина аэротенков 2-5 м.

Наиболее распространены коридорные аэротенки, работающие как вытеснители, смесители и с комбинированными режимами.

Схемы аэротенков с различной структурой потоков сточной воды и возвратного активного ила показаны на рис. 2.

Рис. 2. Аэротенки с различной структурой потоков сточной воды и возвратного активного ила: а - аэротенк-вытесннтель; б- аэротенк-смеситель; в-аэротенк с рассредоточенной подачей сточной воды

3.2 Аэрация

Растворимость кислорода в воде мала (зависит от температуры и давления), поэтому для насыщения ее кислородом подают большое количество воздуха.

Растворимость кислорода в чистой воде при давлении 0,1 МПа представлена ниже:

Температура, °С 5 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Растворимость, 12,8 11,3 10,8 10,3 9,8 9,4 9,0 8,7 8,3 8,0 7,7

При аэрации должна быть обеспечена большая поверхность контакта между воздухом, сточной водой и илом, что является необходимым условием эффективной очистки. На практике используют пневматический, механический и пневмомеханический способы аэрации сточной воды в аэротенках.

Продолжительность аэрации в аэротенках всех типов равна

x-(Lа-L?)/,

где La и L? - БПКполн поступающей на очистку воды и очищенной воды, мг О2/л; а - доза ила, г/л; Sл - зольность ила в долях единицы; ? - средняя расчетная скорость окисления, мг БПКполн/г беззольного вещества ила в 1 ч.

3.3 Очистка в биофильтрах

Биофильтры - сооружения, в корпусе которых размещается кусковая насадка (загрузка) и предусмотрены распределительные устройства для сточной воды и воздуха. В биофильтрах сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытый пленкой из микроорганизмов. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества, используя их как источники питания и энергии. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а масса активной биопленки увеличивается. Отработанная (омертвевшая) биопленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.

В качестве загрузки используют различные материалы с высокой пористостью, малой плотностью и большой удельной поверхностью: щебень, гравий, шлак, керамзит, керамические и пластмассовые кольца, кубы, шары, цилиндры, шестигранные блоки; металлические и пластмассовые сетки, скрученные в рулоны.

Рис. 3. Схемы установок для очистки сточных вод биофильтрами: а - одноступенчатая; б - двухступенчатая; 1 - первичные отстойники; 2,4 - биофильтры 1 и 2 ступеней; 3 - вторичные отстойники; 5 - третичный отстойник

Биофильтры с капельной фильтрацией имеют низкую производительность, но обеспечивают полную очистку. Гидравлическая нагрузка их равна 0,5-3 м 3 /(м 2 сут). Их используют для очистки вод до 1000 м 3 /сут при БПК не более 200 мг/л. Высоконагружаемые биофильтры работают при гидравлической нагрузке 10- 30 м 3 /(м 2 сут), т. е. очищают в 10-15 раз больше сточной воды, чем капельные. Однако они не обеспечивают полную биологическую очистку.

Для лучшего растворения кислорода производят аэрацию. Объем воздуха, подаваемого в биофильтр, не превышает 16 м 3 на 1 м 3 сточной воды. При БПК20>ЗОО мг/л обязательна рециркуляция очищенной воды.

Башенные биофильтры применяют для очистных сооружений производительностью до 5000 м 3 /сут.

Рис. 4. Биотенк-биофильтр (1 - корпус; 2 - элементы загрузки)

4. Анаэробные методы биохимической очистки

Анаэробные методы обезвреживания используют для сбраживания осадков, образующихся при биохимической очистке производственных сточных вод, а также как первую ступень очистки очень концентрированных промышленных сточных вод (БПКполн?4-5 г/л), содержащих органические вещества, которые разрушаются анаэробными бактериями в процессах брожения. В зависимости от конечного вида продукта различают следующие виды брожения: спиртовое, пропионовокислое, молочнокислое, метановое и др. Конечными продуктами брожения являются: спирты, кислоты, ацетон, газы брожения (CO2, H2, CH4).

Для очистки сточных вод используют метановое брожение. Этот процесс очень сложный и многостадийный. Механизм его окончательно не установлен. Считают, что процесс метанового брожения состоит из двух фаз: кислой и щелочной (или метановой). В кислой фазе из сложных органических веществ образуются низшие жирные кислоты, спирты, аминокислоты, аммиак, глицерин, ацетон, сероводород, диоксид углерода и водород. Из этих промежуточных продуктов в щелочной фазе образуются метан и диоксид углерода. Предполагается, что скорости превращений веществ в кислой и щелочной фазах одинаковы.

Основная реакция метанообразования может быть записана уравнением (Н2А - органическое вещество, содержащее водород):

СО2 + 4Н2А - СН4+4А+2Н2О.

Процесс брожения проводят в метантенках - герметически закрытых резервуарах, оборудованных приспособлениями для ввода несброженного и отвода сброженного осадка. Схема метантенка показана на рис. 5. Перед подачей в метантенк осадок должен быть по возможности обезвожен.

Рис. 5. Метантенк: 1 - корпус; 2 - труба; 3 - мешалка; 4 - змеевик

очистка сточный вода аэрация

Основными параметрами аэробного сбраживания являются температура, регулирующая интенсивность процесса, доза загрузки осадка и степень его перемешивания. Процессы сбраживания ведут в мезофильных (30-35°С) и термофильных (50-55°С) условиях. Полного сбраживания органических веществ в метантенках достичь нельзя. Все вещества имеют свой предел сбраживания, зависящий от их химической природы. В среднем степень распада органических веществ составляет около 40%.

При сбраживании выделяются газы, которые в среднем содержат 63-65% метана, 32-34% СО2. Теплотворная способность газа 23 МДж/кг. Его сжигают в топках паровых котлов. Пар используют для нагрева осадков в метантенках или для других целей.

5. Обработка осадков

В процессе биохимической очистки в первичных и вторичных отстойниках образуются большие массы осадков, которые необходимо утилизировать или обрабатывать с целью уменьшения загрязнения биосферы.

Эти операции весьма затруднены, поскольку осадки имеют разный состав и большую влажность.

Их подразделяют на три группы:

1) осадки в основном минерального состава;

2) осадки в основном органического состава;

3) смешанные осадки, содержащие как минеральные, так и органические вещества.

Осадки характеризуются содержанием сухого вещества (в г/л или в %); содержанием беззольного вещества (в % от массы сухого вещества); элементным составом; кажущейся вязкостью и текучестью; гранулометрическим составом.

Как правило, осадки сточных вод представляют собой труднофильтруемые суспензии. Во вторичных отстойниках в осадке находится в основном избыточный активный ил, объем которого в 1,5-2 раза больше, чем объем осадка из первичного отстойника.

В осадках содержится свободная и связанная вода. Свободная вода (60-65%) сравнительно легко может быть удалена из осадка, связанная вода (30-35%) - коллоидно-связанная и гигроскопическая - гораздо труднее. Коллоидно-связанная влага обволакивает твердые частицы гидратной оболочкой и препятствует их соединению в крупные агрегаты. Некоторое количество этой влаги удаляется из осадка после коагуляции в процессе фильтрования.

5.1 Уплотнение активного ила

Уплотнение осадков связано с удалением свободной влаги и является необходимой стадией всех технологических схем обработки осадков. При уплотнении в среднем удаляется 60% влаги, и масса осадка сокращается в 2,5 раза. Наиболее трудно уплотняется активный ил. Влажность активного ила составляет 99,2-99,5%. Взвешенные частицы ила имеют небольшой размер и плотную гидратную оболочку, которая препятствует уплотнению частиц. Уплотнение активного ила сопровождается ростом удельного сопротивления при фильтровании.

Для уплотнения используют гравитационный, флотационный, центробежный и вибрационный методы.

Гравитационный метод уплотнения является наиболее распространенным и применяется для уплотнения избыточного активного ила и сброженных осадков. Он основан на оседании частиц дисперсной фазы. В качестве илоуплотнителей используют вертикальные или радиальные отстойники. Наибольшее распространение имеют илоуплотнители радиального типа, так как в них получается активный ил более высокой концентрации при меньшей длительности уплотнения.

Гравитационное уплотнение не эффективно: наблюдается высокая концентрация взвешенных веществ в отделяемой воде и большая влажность уплотненных осадков, что удорожает последующую их обработку.

Флотационный метод уплотнения осадков основан на прилипании частиц активного ила к пузырькам воздуха и всплывании вместе с ними на поверхность. Для образования пузырьков воздуха может быть использован метод напорной флотации, вакуум-флотации, электрофлотации и биологической флотации (за счет развития и жизнедеятельности микроорганизмов при подогреве осадка до 35-55°С). Достоинства метода состоят в сокращении продолжительности процесса и более высокой степени уплотнения.

Рис. 5. Схема установки уплотнения флотацией активного ила от обработки городских сточных вод: 1 - первичный отстойник; 2 - аэротенк; 3 - вторичный отстойник; 4 - уплотнитель осадка из первичного отстойника; 5 - флотатор; 6 - емкость для уплотненного ила

5.2 Стабилизация осадков

Этот процесс проводят для разрушения биологически разлагаемой части органического вещества на диоксид углерода, метан и воду. Стабилизацию ведут при помощи микроорганизмов в анаэробных и аэробных условиях. В анаэробных условиях проводится сбраживание в септиках, двухъярусных отстойниках, осветлителях-перегнивателях и метантенках. Септики и отстойники используют на установках небольшой производительности. Наиболее широкое распространение получили метантенки, рассмотренные ранее.

Аэробная стабилизация заключается в продолжительной обработке ила в аэрационных сооружениях с пневматической, механической или пневмомеханической аэрацией. В результате такой обработки происходит распад (окисление) основной части биоразлагаемых органических веществ (до СО2, Н2О и NH3). Оставшиеся органические вещества становятся неспособными к загниванию, т.е. стабилизируются. Расход кислорода на процесс стабилизации приблизительно равен 0,7 кг/кг органического вещества.

Недостаток процесса по сравнению со сбраживанием - высокие затраты на аэрирование.

5.3 Обезвоживание осадков

Осадки обезвоживают на иловых площадках и механическим способом.

Иловые площадки - это участки земли (корты), со всех сторон окруженные земляными валами. Если почва хорошо фильтрует воду и грунтовые воды находятся на большой глубине, иловые площадки устраивают на естественных грунтах. При залегании грунтовых вод на глубине до 1,5 м фильтрат отводят через специальный дренаж из труб, а иногда делают искусственное основание. Рабочая глубина площадок - 0,7-1 м. Площадь иловых площадок зависит от количества и структуры осадка, характера грунта и климатических условий. Иловую воду после уплотнения направляют на очистные сооружения.

В районах с теплым климатом для очистных сооружений производительностью более 10000 могут быть оборудованы площадки с поверхностным удалением воды. Они представляют собой каскад из 4-8 площадок.

Литература

1. Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн. - М.: ЮНИТИ, 2009. - 556 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

2. Акимова Т.В. Экология. Природа-Человек-Техника: Учебник для студентов техн. направл. и специал. Вузов / Т.А. Акимова, А.П. Кузьмин, В.В. Хаскин. - Под общ. ред. А.П. Кузьмина; Лауреат Всеросс. конкурса по созд. новых учебников по общим естественнонауч. дисципл. для студ. вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 343 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

3. Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. М.: Изд. Центр "Академия", 2006. - 256 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для бакалавров, магистров и студентов вузов.

4. Воронков Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для студентов вузов. М.: Агар, 2006. - 424 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

5. Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. -6-е изд., доп. И перераб. - Ростон н/Д: Феникс, 2007. - 575 с. Лауреат Всеросс. конкурса по созд. новых учебников по общим естественнонауч. дисципл. для студ. вузов. Рекомендовано Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

6. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экорлогия. 2-е изд. Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2008. - 624 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов технич. вузов.

7. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Уч. пособие для стут. химико-технол. и техн. сп. вузов. / Под ред. В.А. Соловьева, Ю.А. Кротова.- 4-е изд., испр. - СПб.: Химия, 2007. - 238 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

8. Одум Ю. Экология т.т. 1, 2. Мир, 2006.

9. Чернова Н.М. Общая экология: Учебник для студентов педагогических вузов / Н.М. Чернова, А.М. Былова. - М.: Дрофа, 2008. - 416 с. Допущено Минобр. РФ в качестве учебника для студентов высших педагогических учебных заведений.

10. Экология: Учебник для студентов высш. и сред. учеб. заведений, обуч. по техн. спец. и направлениям / Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, Ф.В. Карамзинов и др.; под общ. ред. Л.И. Цветковой. М.: АСБВ; СПб.: Химиздат, 2007. - 550с.

11. Экология. Под ред. проф. В.В. Денисова. Ростов-н/Д.: ИКЦ "МарТ", 2006. - 768 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Механическая очистка сточных вод на канализационных очистных сооружениях. Оценка количественного и качественного состава, концентрации загрязнений бытовых и промышленных сточных вод. Биологическая их очистка на канализационных очистных сооружениях.

курсовая работа , добавлен 02.03.2012


Эффективность процесса биохимической очистки сточных вод, концентрация активного ила. Использование технического кислорода для аэрации. Биоадсорбционный способ биологической очистки. Использование мутагенеза, штаммов и адаптированных микроорганизмов.

контрольная работа , добавлен 08.04.2015


Очистка промышленных сточных вод с использованием электрохимических процессов и мембранных методов (ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос). Новые изобретения для очистки и обеззараживания коммунально-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод.

курсовая работа , добавлен 09.12.2013


Анализ полной биологической очистки хозяйственно–бытовых сточных вод поселка городского типа. Технологическая схема биологической очистки стоков и ее описание. Расчет аэротенка-вытеснителя с регенератором, технологической схемы очистки сточных вод.

дипломная работа , добавлен 19.12.2010


Внедрение технологии очистки сточных вод, образующихся при производстве стеновых и облицовочных материалов. Состав сточных вод предприятия. Локальная очистка и нейтрализация сточных вод. Механические, физико-химические и химические методы очистки.

курсовая работа , добавлен 04.10.2009


Понятие, принципы и возможные методы очистки сточных вод, особенности их бытовых, производственных и поверхностных видов. Общая характеристика используемых систем очистки, их эффективность. Проблемы и нарушения при очистке бытовых и промышленных стоков.

реферат , добавлен 08.11.2011


Физико-химическая характеристика сточных вод. Механические и физико-химические методы очистки сточных вод. Сущность биохимической очистки сточных вод коксохимических производств. Обзор технологических схем биохимических установок для очистки сточных вод.

курсовая работа , добавлен 30.05.2014


Состав сточных вод. Характеристика сточных вод различного происхождения. Основные методы очистки сточных вод. Технологическая схема и компоновка оборудования. Механический расчет первичного и вторичного отстойников. Техническая характеристика фильтра.

дипломная работа , добавлен 16.09.2015


Очистка сточных вод как комплекс мероприятий по удалению загрязнений, содержащихся в бытовых и промышленных водах. Особенности механического, биологического и физико-химического способа. Сущность термической утилизации. Бактерии, водоросли, коловратки.

презентация , добавлен 24.04.2014


Состав сооружений, расположенных на окраине п. Белый Яр и технологическая схема. Количественная и качественная характеристика стоков. Зарубежный опыт использования искусственных водно-болотных экосистем для очистки сточных вод в условиях холодного климата

При обеспечении условий, повышающих активность процесса микробиального разрушения углеводородов (наличие воды и активное перемешивание, аэрация и обеспечение необходимого количества минеральных солей), биохимическая очистка сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты в концентрациях, соответствующих пределам растворимости и даже выше (до 50 мг/л)г может быть осуществлена в аэротенках или при благоприятных местных условиях к более простых сооружениях - аэрируемых биологических прудах.[ ...]

При соответствующих условиях (наличие кислорода, температура выше 4° С и др.) под действием аэробных микроорганизмов (нитрифицирующих бактерий) происходит окисление азота аммонийных солей, в результате чего образуются сначала соли азотистой кислоты, или нитриты, а при дальнейшем окислении - соли азотной кислоты, или нитраты, т. е- происходит процесс нитрификации. Этот биохимический процесс был открыт в 70-х годах XIX в. Но только в конце XIX в. русскому микробиологу С. Н. Виноградскому удалось выделить чистую культуру нитрифицирующих бактерий. Одна группа этих бактерий окисляет аммиак в азотистую кислоту (нитритные бактерии), вторая - азотистую кислоту в азотную (нитратные бактерии). Нитрификация имеет большое значение в очистке сточных вод, так как этим путем накапливается запас кислорода, который может быть использован для окисления органических без-азотистых веществ, когда полностью уже израсходован для этого процесса весь свободный (растворенный) кислород. Связанный кислород отщепляется от нитритов и нитратов под действием микроорганизмов (денитрифицирующих бактерий) и вторично расходуется для окисления органического вещества. Процесс этот называется денитрификацией. Он сопровождается выделением в атмосферу свободного азота в форме газа.[ ...]

Биохимическая очистка . Метод основан на способности микробов использовать в процессе своей жизнедеятельности различные растворимые органические и неокис-ленные неорганические соединения (например, Сг6+, аммиак, нитриты, сероводород). Поэтому применение биохимического метода дает возможность удалять из сточных вод разнообразные токсичные органические и неорганические соединения. Если скорость биохимического процесса определяется условиями подвода кислорода и поверхностью микробных тел (диффузионные факторы), те применяют аэротенки - смесители с пневматической или механической аэрацией. При пневматической аэрации часть органических соединений может десорбироваться в атмосферу. Если скорость биохимического процесса зависит только от кинетических факторов и практически не зависит от наличия кислорода и числа микробных тел, то применяют биофильтры, окислительные пруды и водоемы.[ ...]

Биохимическая очистка воды от органических примесей является достаточно разработанным и надежным процессом. В основе этого процесса лежит жизнедеятельность микроорганизмов, которые используют в качестве питательных веществ и источников энергии органические и минеральные вещества, содержащиеся в сточных водах. Эти процессы аналогичны процессам, происходящим при самоочищении водоемов.[ ...]

Очистка сточной воды от сероводорода, а также и других примесей (формоль до 90 мг/л, формальдегид до 16 мг/л) осуществляется в аэротенках на одном из предприятий в Казани. Следует отметить, что биохимический процесс угнетается при концентрации формальдегида 1000 мг/л. Значение pH стоков поддерживается в интервале 6,5-7,5, ХПК (химическое потребление кислорода) равно 100-170 мг/л 02. За 15 ч аэрирования в аэротенках содержание сероводорода снижается с 20 до 2 мг/л. При снижении pH стоков ниже 6 процесс очистки от сероводорода ухудшается, а при pH [ ...]

Биохимические процессы расщепления с последующей минерализацией органических соединений могут протекать как в аэробных, так и в анаэробных условиях. При оценке возможного влияния ПАВ на процессы очистки сточных вод, состояние водоемов и определении эффективности их удаления решающее значение имеют аэробные условия, характерные как для водоемов, так и для преобладающих типов очистных сооружений (аэротенков, биофильтров).[ ...]

Биохимическая очистка сточных вод может осуществляться в аэротенках, представляющих собой резервуар или открытый бассейн, где очистка стоков происходит под воздействием микроорганизмов активного или в присутствии кислорода воздуха. Для интенсификации процессов биологической очистки сточных вод выявлена целесообразность подачи в аэротенки вместо воздуха 90 %-ного технического кислорода. При этом процесс очистки стоков ускоряется в 4-5 раз.[ ...]

Биохимическая очистка производственных сточных вод возможна в тех случаях, когда они содержат: органические вещества, способные окисляться в результате биохимических процессов в количестве, допускающем биологическую очистку (по ВПК); питательные вещества (азот, фосфор, калий и др.) в количестве, достаточном для жизнедеятельности микроорганизмов при очистке сточных вод; допустимую концентрацию вредных веществ, при которой не нарушается жизнедеятельность микроорганизмов, и имеют допустимую реакцию среды.[ ...]

При очистке сточных вод важное значение имеет окисление содержащихся в них органических веществ и других восстановителей, так как эти вещества, поступая в водоем, подвергаются в нем химическому И биохимическому окислению за счет растворенного в воде кислорода, жизненно необходимого для водной фауны и флоры. Поэтому лучше провести процесс окисления до сброса сточных вод в водоем.[ ...]

Сточные воды направляются на биофильтры после их осветления в первичных отстойниках. При фильтрации сточных вод через слой загрузки происходит адсорбция биологической пленкой тонко диспергированных веществ, оставшихся в жидкости после первичных отстойников, а также коллоидных и растворенных веществ. Органическая часть загрязнений, задержанных биопленкой, подвергается биохимическому окислению (минерализации) при помощи аэробных бактерий. Кислород, необходимый для жизнедеятельности бактерий, поступает в тело биофильтра путем его естественной или искусственной вентиляции. Величину нагрузки на капельные биофильтры определяют по их окислительной мощности (ОМ). Окислительная мощность - это количество кислорода, получаемое с 1 м3 фильтрующего материала в сутки для снижения БПК направляемых на биофильтры сточных вод. Сущность процесса биологической очистки сточных вод на биофильтрах не отличается от процесса очистки на полях орошения и полях фильтрации. Однако вследствие искусственно созданных благоприятных условий для жизнедеятельности аэробных микроорганизмов процесс биохимического окисления в биофильтрах происходит значительно интенсивнее, чем на полях орошения и полях фильтрации. Поэтому и размеры сооружений для биологической очистки сточных вод в искусственно созданных условиях во много раз меньше сооружений в естественных условиях.[ ...]

Биохимический процесс окисления органических веществ сточных вод (биохимическое окисление) происходит при содействии микроорганизмов-минерализаторов в две фазы: в первой фазе происходит окисление органических веществ, содержащих преимущественно углерод, и азотсодержащих веществ - до начала нитрификации. Поэтому первую фазу часто называют углеродистой. Вторая фаза включает процесс нитрификации, т. е. окисление азота аммонийных солей в нитриты и нитраты. Вторая фаза протекает приблизительно 40 суток, т. е. значительно медленнее, чем первая фаза, занимающая примерно 20 суток, и требует значительно больше кислорода. Биохимическая потребность в кислороде (БПК) учитывает только первую фазу окисления. В природе, однако, трудно разделить обе фазы окисления, так как они происходят почти одновременно. При расчете самоочищающей способности водоемов для решения вопроса о необходимой степени очистки сточных вод до выпуска их в водоем учитывается только первая фаза окисления, так как для второй фазы практически трудно получить данные.[ ...]

Процесс очистки сточных вод при фильтрации их через почву «а полях фильтрации и полях орошения - это совокупность сложных физико-химических и биохимических процессов. Сущность его состоит в том, что при проходе сточных вод через почву в верхнем ее слое задерживаются взвешенные и коллоидальные вещества, образующие на поверхности частичек почвы густо заселенную микроорганизмами пленку. Эта пленка адсорбирует на своей поверхности органические вещества и переводит их в растворимое состояние. Используя кислород, проникающий в поры почвы, микроорганизмы перерабатывают растворимые органические вещества в минеральные соединения. Таким образом, наличие воздуха в почве, а следовательно, и разрыхленность ее являются необходимыми условиями для нормального протекания процесса очистки. Верхние слои почвы (0,2- 0,3 м) находятся в более благоприятных условиях кислородного режима, поэтому в них окисление органических веществ, а также процесс нитрификации происходит более интенсивно. Пригодность почв для полей фильтрации, а следовательно, и нагрузки на них определяются их гранулометрическим составом и влагоем-костью. Для увеличения производительности полей фильтрации на них часто подают предварительно осветленную (отстоенную) сточную воду.[ ...]

При биохимической очистке сточных вод азот является необходимым биогенным элементом. Появление в очищаемой воде нитритов и нитратов свидетельствует о высокой степени минерализации органических загрязнений. При глубокой очистке сточных вод азот переходит в нитраты и молекулярный азот, который выделяется в атмосферу - происходит процесс денитрификации сточных вод.[ ...]

Биохимическое разрушение органических веществ может осуществляться в анаэробных и аэробных условиях. Анаэробная очистка сточных вод производится с помощью анаэробных мик-рооргапизмов-минерализаторов, т. е. не нуждающихся в кислороде. Конечными продуктами анаэробного распада (сбраживания) органических веществ являются газы СН4 (метан), СОг (углекислый газ, диоксид углерода), Ш (водород), N2 (азот), Нг5 (сероводород). Кроме того, в воде остается некоторое количество жирных кислот, сульфидов, гуминовых веществ и других трудноразлагаемых соединений. Анаэробный процесс осуществляется в двух характерных температурных областях: 20- 35 °С (мезофильпое сбраживание) и 45-55 °С (термофильное сбраживание). При термофильном процессе увеличивается скорость минерализации (сбраживания) и происходит более глубокий распад органических веществ. Анаэробный метод применяют при очень большой концентрации органических веществ в производственных сточных водах, чаще для минерализации органических осадков сточных вод.[ ...]

Биохимическая очистка сточных вод П системы канализации. Высокое содержание солей не позволяет взять стоки ЭЛ0У в систему оборотного водоснабжения как подпитку. Поэтому стоки перед сбросом в водоем проходят биохимическую очистку. Биохимическая очистка сточных вод может осуществляться отдельно или в смеси с бытовыми сточными водами, прошедшими механическую и физико-химическую очистку. Применяют одноступенчатую и двухступенчатую биохимическую очистку (рис. 36). Основным сооружением, где проходит биохимический процесс, является аэротенк. Процесс очистки стоков ЭЛ0У в аэротенке может идти в одну или две ступени. При одноступенчатой очистке в аэротенке продолжительность аэрации составляет 6-8 ч, удельный расход воздуха 20-25 м9/м3, концентрация активного ила по сухому веществу 2-3 г/л, количество циркулирующего активного ила 50-705? от расхода сточных вод.[ ...]

При очистке производственных сточных вод сложным является выбор последующей их доочистки. Биохимическая очистка эффективна только при загрязнении сточных вод «биологически мягкими» ПАВ, в то время как промышленность в своих технологических процессах использует в достаточно большом количестве биохимически плохо окисляемые ПАВ. В этом случае приходится ориентироваться на деструктивные методы, в частности, на озонирование, что не только осложняет, но и сильно удорожает очистку сточных вод.[ ...]

Биохимическая очистка является одним из основных методов очистки сточных вод НПЗ как при повторном их использовании в системах оборотного водоснабжения, так и щи 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 фильтровании через фильтры взвешенные вещества, состоящие почти полностью из активного ила, кольматируют верхние слои загрузки, в связи с чем потери напора в этих фильтрах увеличиваются не по прямой (как в водопроводных фильтрах), а по параболической кривой. Опыт работы фильтров Зеленоградской станции показывает, что, попадая в более глубокие слои загрузки, организмы активного ила начинают расти, что создает дополнительные потери напора. Именно это является одной из основных особенностей работы зернистых фильтров при очистке сточных вод. Накопившиеся в загрузке фильтра микроорганизмы осуществляют и биохимический процесс разложения органического вещества сточных вод, поэтому при фильтровании биологически очищенных сточных вод значительная часть растворенного кислорода (около 30%) теряется.[ ...]

В процессе очистки сточных вод НПЗ образуется в основном два вида отходов: нефтешлам от сооружений механической и физикохимической очистки и активный ил сооружений биохимической очистки. При существующей на НПЗ системе канализации нефтешлама образуется около 5000 т в год на каждые I млн.т перерабатываемой нефти. При расчетах принимается следующий состав шлама, %; нефтепродуктов - 20, механических примесей - 5, воды - 75.[ ...]

Контроль процессов биохимической денитрификации проводится аналогично контролю процессов биологической очистки сточной воды в аэрационных сооружениях, и при этом особое внимание уделяется оценке форм и концентраций соединений азота.[ ...]

Сущность процесса биологической очистки сточных вод на полях состоит в том, что в процессе фильтрации через почву органические загрязнения сточных вод задерживаются на ней, образуя биологическую пленку, населенную большим количеством микроорганизмов. Пленка адсорбирует коллоидные и растворенные вещества, мелкую взвесь, и они при помощи аэробных бактерий в присутствии кислорода воздуха переходят в минеральные соединения. Атмосферный воздух хорошо проникает в почву на глубину 0,2-0,3 м, где и происходит наиболее интенсивное биохимическое окисление.[ ...]

Скорость биохимических процессов очистки сточных вод в большой степени зависит от температуры среды. При температуре сточных вод ниже 6 °С жизнедеятельность микроорганизмов, а следовательно, и их активность резко снижаются; при температуре свыше 37 °С заметно уменьшается скорость нитрификации в связи с уменьшением в воде растворенного кислорода. Оптимальной является температура 20-28 °С (в присутствии термофильных бактерий может идти аэробный процесс и при 67 °С). При этом в активном иле находится наибольшее количество видов микроорганизмов. С повышением температуры очищаемой во ды до 37 °С необходимо увеличение в 1,2 раза подачи воздуха для аэрации.[ ...]

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.[ ...]

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.[ ...]

Возможность биохимического окисления СТЭКа и влияние его на процессы биологической очистки сточных вод изучались при эксплуатации модельных установок биофильтров и аэро-тенков-смесителей.[ ...]

Биологически очищенная вода содержит значительное количество аммонийного азота и фосфатов. Азот и фосфор способствуют усиленному развитию водной растительности, последующее отмирание которой приводит к вторичному загрязнению водоема. Контроль процессов биохимической денитрификации проводится аналогично контролю процессов биологической очистки сточной воды в аэрационных сооружениях, и при этом особое внимание уделяется оценке форм и концентраций соединений азота.[ ...]

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.[ ...]

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.[ ...]

Из сказанного следует, что при анализе вод, имеющих в своем составе азотсодержащие органические вещества, значение ХПК, полученное при использовании метода с КгБгОв, будет выше (за счет образования нитратов), чем при использовании обычного метода с К2СГ2О7. Для отличия первую величину целесообразно обозначить символом ХПКМ0 -Она отвечает тому химическому поглощению кислорода, которое произошло бы при очистке сточных вод в биохимических сооружениях, если бы процесс доводили до полной нитрификации азотсодержащих веществ.[ ...]

Интенсивностью прохождения процесса очистки сточных вод в том или ином сооружении определяется окислительная мощность сооружения, под которой понимается количество граммов кислорода, получаемое с 1 мъ сооружения в сутки и используемое для снижения биологической потребности в кислороде сточных вод, окисления аммонийных солей до нитритов и нитратов, а также повышения содержания в сточных водах растворенного кислорода. Величина окислительной мощности для различных вооружений колеблется в широких пределах. При повышенных требованиях к степени очистки биохимически очищенная вода подвергается фильтрации на песчаных фильтрах.[ ...]

Длительный недостаток азота при очистке сточных вод кроме торможения биохимического процесса приводит к образованию труднооседа-ющего активного ила и к потерям его в результате выноса из вторичных отстойников.[ ...]

В последнее время, главным образом при выпуске сточных вод в непосредственной близости от водохранилищ, используемых для отдыха и туризма, предусматривается так называемая «третья степень очистки» вслед за биохимической очисткой. Она состоит в выделении из сточной воды азот- и фосфорсодержащих соединений, которые, будучи биогенными элементами, могут вызвать усиленный рост водорослей в водохранилищах и тем самым нанести им вред. В процессе биохимической обработки фосфаты можно осаждать солями железа или алюминия. Нитратный азот можно удалить в промежуточной анаэробной установке с помощью бактерий, потребляющих кислород нитратов и выделяющих азот в форме N2 или ИгО, Если возможно, то, разумеется, предпочитают всю сточную воду отвести, минуя водохранилища, с помощью обводного канала.[ ...]

Большими возможностями для глубокой очистки сточных вод, в основном от растворенных нефтепродуктов, обладает биохимический метод. Его практическое применение на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах дает положительные результаты. Однако в системе предприятий для хранения и транспорта нефтепродуктов его еще предстоит внедрять. Для более глубокого понимания сущности и особенностей биохимических процессов при очистке нефтесодержащих сточных вод в книге приведены минимально необходимые научные данные. Практическое применение метода должно опираться на уже: сложившийся опыт разработки и использования сооружений биохимической очистки сточных вод вообще. В связи с этим в книге рассмотрены технологические схемы, основные вопросы устройства и проектирования сооружений биохимической очистки сточных вод и обработки осадков в масштабах современных нефтебаз и других аналогичных предприятий.[ ...]

Более универсальным методом является способ очистки сточных вод с активным илом. Активный ил, под воздействием которого происходит процесс биохимического окисления органических загрязнений, представляет собой скопления бактерий, по внешнему виду напоминающие хлопья гидроокиси железа. Образование активного ила в естественных условиях при подаче сточной воды приводит к созданию комплекса бактерий, способных потреблять различные органические вещества, содержащиеся в производственных сточных водах. Это позволяет более полно очищать сточные воды от загрязнения, чем при микробном методе. Смесь очищенной сточной жидкости и активного ила поступает во вторичные отстойники, где происходит их разделение. Основное количество ила возвращается в аэротенки для повторной работы. Прирост активного ила, определяемый экспериментально, выводится из системы. При отсутствии экспериментальных данных ориентировочно можно считать, что на каждый 1 м3 производственных сточных вод образуется -100-150 г активного ила.[ ...]

Наиболее интенсивное развитие Ciliata наблюдалось при очистке сточных вод производства белково-витаминного концентрата, что соответствовало наиболее высокому коэффициенту зооглейности биопленки (см. табл. 2.10). Сточные воды с низким биохимическим показателем «0,005) отрицательно влияют на состояние простейших. Инфузории инцистируются, образуя вокруг тела цисту - временное защитное образование шаровидной формы. Во время инцистирования все жизненные процессы замедляются и организм переходит в состояние анабиоза.[ ...]

Обработка осадков (рис. 6.22) используется тогда, когда в процессе биохимической очистки сточных вод в первичных и вторичных отстойниках образуются большие массы осадков, которые необходимо либо ликвидировать, либо утилизировать. Уплотнение осадков связано с удалением свободной влаги и является необходимой стадией всех вариантов технологических схем обработки осадков. При этом, используя гравитационный, флотационный, центробежный и вибрационный методы, в среднем можно удалить 60% влаги и сократить массу осадка в 2,5 раза.[ ...]

ПАВ неблагоприятно влияют, а иногда делают невозможной очистку сточных вод общепринятыми методами. Так, сточные воды, содержащие соли нефтяных сульфокислот, неионогенные ПАВ и др. нельзя очистить биохимическим способом, это связано с тем, что ПАВ являются ядами для биоценоза, практически не подвергаются окислению, снижают отношение биологической потребности кислорода (БПК) и окисляемости, замедляют рост активного ила и тормозят процесс нитрификации. Эффективность этого метода очистки увеличивается в 100 и более раз после предварительного удаления ПАВ.[ ...]

Для обеспечения устойчивого и эффективного удаления ПАВ сточные воды до аэрации подвергаются предварительной механической очистке. Двухчасовое отстаивание позволяет удалить легкоосаждаемые взвешенные вещества, усреднить состай сточных вод и главным образом выравнить температуру и реакцию среды. Последующее фильтрование через скорые двухслойные фильтры (антрацит-песок) приводит к более глубокому -осветлению сточных вод, что интенсифицирует процесс последующего пенообразования и снижает количество взвешенных веществ в пене. Последнее обстоятельство имеет немаловажное значение при подготовке концентрата пены к повторному ее использованию для стирки белья. Аэрация сточных вод в течение 45-60 мин при подаче сжатого воздуха с интенсивностью 25- 30 м3[м2 - ч обеспечивает удаление 80% ПАВ, т. е. снижает концентрацию их в сточных водах до 20-30 мг/л. Учитывая, что для стирки белья должны применяться моющие средства только на основе «биологически мягких» ПАВ, после такой очистки сточные воды от современных прачечных могут быть беспрепятственно сброшены в городские канализации, имеющие биохимическую очистку. Как показано исследованиями Цветковой в Академии коммунального хозяйства, после фракционирования ПАВ в пену осветленные сточные воды даже без разбавления ■можно доочищать биохимическим методом. Для промывки фильтров могут быть использованы очищенные сточные воды, при этом промывные воды, образующиеся в течение первых 5 мин, вследствие возможного высокого содержания ПАВ рекомендуется направлять в поток сточных вод, поступающих на очистку. Остальная часть сточных вод, а также осадок из отстойников могут быть сброшены в городскую канализацию.[ ...]

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 [ ...]

Тиамин, в противоположность биотинам, сам по себе не проявил физиологической активности в процессах биохимической очистки. Однако в сочетании с нафтенатами марганца и хрома тиамин увеличивает содержание углерода в активном иле при окислении алканов и кетонов. Для увеличения активности тиамина в процессах аэробной очистки сточных вод использовались соли железа, меди, марганца и цинка .[ ...]

Одним из наиболее распространенных манометрических приборов для определения газообмена в химических и биохимических процессах является прибор Варбурга. Он нашел широкое применение в биологии при изучении жизнедеятельности микроорганизмов и дыхания тканей . В области очистки сточных вод прибор Варбурга используется для изучения токсичности стоков (АКХ, МИСИ), а также для исследования интенсификации работы биохимических сооружений (Водгео).[ ...]

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.