3 Аэробная биологическая очистка сточных вод. Аэробная очистка

Аэробная очистка сточных вод

Аэробный метод основан на использовании аэробных микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура в пределах 20-40 С°. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле или в виде биопленки. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены бактериями, простейшими, грибами и водорослями. Биопленка растет на наполнителе биофильтра и имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1-3мм и более. Биопленка состоит из бактерий, простейших грибов, дрожжей и других организмов.

Аэробная очистка происходит как в природных условиях, так и в искусственных сооружениях.

Очистка в природных условиях происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Поля орошения – это специально подготовленные для очистки сточных вод и агрокультурных целей площади. Очистка протекает под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием растений. В почве полей орошения находятся бактерии, дрожжи, водоросли, простейшие. Сточные воды содержат в основном бактерии. В смешанных биоценозах активного слоя почвы возникают сложные взаимодействия микроорганизмов, в результате чего сточная вода освобождается от содержащихся в ней бактерий. Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры, и они предназначены только для биологической очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации. Биологические пруды – это каскад прудов, состоящий из 3…5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода. Такие пруды предназначены для биологической очистки сточных вод или доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями.

Основными сооружениями искусственной аэробной биологической очистки с активным илом являются аэротенки. Аэротенк работает в паре со вторичным отстойником, где происходит разделение очищенной сточной воды на выходе из аэротенка и суспензии активного ила. При этом часть ила удаляется из системы, а часть возвращается в аэротенк для повышения его производительности и сокращения количества избыточного ила. В зависимости от степени загрязненности и объема сточной воды, состава загрязнений и условий очистки применяют различные гидродинамические режимы организации потока воды, ее циркуляции, подачи возвратного активного ила и аэрирования. Рабочие концентрации активного ила в аэротенках составляют 1-5 г/л (по сухому веществу) при времени пребывания сточной воды в системе от нескольких часов до нескольких суток. Для очистки в аэротенке часто необходимо дополнительно подавать биогенные элементы, прежде всего азот и фосфор. При недостатке их эффективность очистки снижается.

К сооружениям биологической очистки с активным илом относятся также окситенк (с аэрацией воздухом, обогащенным кислородом или чистым кислородом), фильтротенк (с разделением активного ила и сточной воды фильтрацией), окислительные каналы (с циркуляцией сточной воды и системами поверхностной аэрации), шахтные аппараты (в виде шахт или колонн для повышения давления воды).

Из систем аэробной очистки с биопленкой чаще всего применяют биофильтры - сооружения с загрузкой, на поверхности которой развивается биопленка микроорганизмов. Простейший биофильтр представляет собой слой фильтрующего материала (загрузки), насыпанный под углом естественного откоса, орошаемый сточной водой. Загрузка может быть изготовлена в виде отдельных съемных блоков из пластмассовых жестких или гибких материалов, из жестких ершей и т.п. В отличие от аэротенков биофильтры работают без вторичных отстойников.

Промежуточное положение между сооружениями с активным илом и с биопленкой занимают биотенки, сочетающие преимущества и аэротенков, и биофильтров. В биотенках с аэрацией жидкости, с активным илом и загрузкой из различных материалов жидкость с илом циркулирует и аэрируется в зазорах между загрузкой. В результате образования биопленки на поверхности загрузки средняя концентрация иловой смеси превышает концентрацию в аэротенках.

В современном биотенке-биоадсорбере сорбция загрязнений на поверхности загрузки, например на основе активных углей, сочетается с биоочисткой. При очистке загрязнения - токсиканты адсорбируются углем, при этом в системе, с одной стороны, уменьшается ингибирующее действие токсичных веществ на биоценоз, а с другой, при низких концентрациях субстратов в сточной воде в слое, граничащем с поверхностью активного угля, повышаются локальные концентрации и ускоряется разложение субстрата. При этом уголь биологически регенерируется. Биоадсорбционную очистку можно применять для удаления органических примесей, а также для удаления тяжелых металлов и радионуклидов из сточных вод.

Еще одной модификацией биотенка является реактор с псевдоожиженной насадкой (с взвешенным слоем), в котором интенсификация очистки возможна благодаря большой удельной поверхности носителя, на котором закрепляются микроорганизмы, и высокой скорости переноса кислорода. Концентрация биомассы в реакторе достигает 40 г/л, производительность же в 5-10 раз выше, чем в аэротенках, процесс более стабилен при перегрузках и менее чувствителен к токсичным загрязнениям сточных вод.

Избыток активного ила и биопленки с сооружений биологической очистки или неочищенные сточные воды можно отводить на иловые площадки (иловые карты), поля орошения и поля фильтрации. Иловые площадки предназначены для складирования и переработки активного ила и биопленки с очистных сооружений.

studfiles.net

Аэробная очистка сточных вод - Все о септиках

Аэробная очистка сточных вод в искусственных условиях

Этот вид биологической очистки осуществляется с помощью активного ила. В его состав входят бактерии (окисляющие, нитрифицирующие, денитрифицирующие), простейшие (инфузории, жгутиковые, саркодовые) и микроскопические животные (коловратки).

Процесс биологического окисления можно разделить на две фазы: сорбцию органических загрязнений сточных вод на поверхности активного ила; окисление сорбированного вещества, сопровождающееся восстановлением сорбционной способности микрофлоры.

В зависимости от глубины окисления примесей в сточных водах различают полную н неполную биологическую очистку. Полностью очищенная вода имеет БПКполн. = 10-15 мг О2/л. Для сточной воды, прошедшей неполную очистку, БПКполн. = 60-80 мг О2/л. [1]

На процесс биологической активности влияют состав сточных вод по загрязнениям, наличие биогенных элементов, величина нагрузки на активный ил по загрязнениям, pH сточных вод, их температура, концентрация растворенного кислорода в сточной воде. Состав сточных вод является одним нз основных факторов, влияющим на эффективность биологической очистки. Присутствие в сточных водах токсических веществ затрудняет работу активного ила. Токсичным действием на биологические процессы могут обладать как органические, так и неорганические вещества. Токсическое действие может быть микробостатическим (задерживающим рост развитие ила) и микробоцидным (убивающим активный ил). Большинство химических веществ проявляет то или иное действие в зависимости от их концентрации в очищаемой воде. Следует отметить, что и некоторые элементы, являющиеся органогенами клетки, при высоких концентрациях становятся также токсичными. Поэтому при проведении биологической очистки необходимо знать ПДКбос для индивидуальных химических веществ, присутствующих в сточных водах. За величину ПДКбос принимают максимальную концентрацию токсичного вещества находящегося в воде и не оказывающего заметного отрицательного действия на работу биологических очистных сооружений (ПДКбос)

Биогенные элементы. Для нормального существования микроорганизмов, а следовательно, и для эффективного процесса очистки воды, в среде должна быть достаточно высокая концентрация всех основных элементов питания органического углерода, количество которого оценивается величиной БПК, сточной воды, фосфора и азота.

Кроме этих элементов для функционирования микроорганизмов необходимы в незначительном количестве и другие элементы: Мn, Сu, Хn, Mo, Se, Mg, Со, Са, Na, К, Fe и др.

Содержание этих элементов в природных водах, из которых образуются сточные воды, достаточно, чтобы полностью удовлетворить требования бактериального обмена.

Азота и фосфора в промышленных стоках, как правило, не хватает, и их добавляют искусственно в виде суперфосфата, ортофосфорной кислоты, аммофоса, сульфата, нитрата или хлорида аммония, мочевины и т.п.

Достаточность элементов питания для бактерий в сточных водах определяется отношением БПК: N:Р. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов: N:Р = 100:5:1. Для бытовых стоков это соотношение составляет 100:20:2,5. в связи с чем, рекомендуют совместную очистку бытовых и промышленных стоков.

Нагрузка на активный ил по загрязнению. Ее рассчитывают на 1 м 3 очистного сооружения или чаще на 1 г сухой биомассы. Часто оперируют значениями нагрузки по БПК, однако в ряде случаев подсчитывают и величину нагрузки по индивидуальному загрязняющему веществу.

По степени загруженности на активный ил по загрязнениям аэрационные системы разделяют на высоконагружаемые, классические и низконагружаемые. В высоконагружаемых системах (с нагрузкой более 400 мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в сутки) в сравнении с остальными системами прирост ила наибольший, степень очистки наименьшая, ил содержит незначительное число простейших.

Классические системы (с нагрузкой от 150 до 400 мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в сутки) обеспечивают очень высокую степень очистки БПК, иногда частичную нитрификацию. Они имеют хорошо флокируемый ил, населенный большим количеством микроорганизмов разных групп. Прирост ила в таких системах меньше максимального в связи с достаточно глубоко проходящими процессами эндогенного окисления. Низконагружаемые системы (с нагрузкой ниже 150 мг БПКполн 1 г беззольного вещества ила в сутки) имеют степень очистки по БПК колеблющуюся, но чаще высокую. В этих системах глубоко развит процесс нитрификации, прирост ила минимален, микробиологическое население ила весьма разнообразно.

PH сточных вод. Концентрация водородных ионов (pH) в сточных водах существенно влияет на развитие микроорганизмов. Значительная часть бактерий развивается в среде нейтральной или близкой к нейтральной. Биологическая очистка наиболее эффективна, если pH не выходит за пределы от 5,5 до 5,8. Отклонение от этого интервала влечет за собой снижение скорости окисления вследствие замедления обменных процессов в клетке, нарушение проницаемости ее цитоплазматичной мембране и др. Если значение pH не выходит за пределы допускаемых величин, необходимо корректировать эти параметры в сточных водах, поступающих на биологические очистные сооружения.

Температура сточных вод. Оптимальной температурой для аэробных процессов, происходящих в очистных сооружениях, считаются 20-30 °С, при этом биоценоз при прочих благоприятных условиях представлен наиболее разнообразными микроорганизмами.

Если температурный режим не соответствует оптимальному, то рост культуры, а также обменные процессы в клетке заметно снижаются.

Наиболее неблагоприятное влияние на развитие культуры оказывает резкое изменение температуры. При аэробной очистке влияние температуры усугубляется вследствие соответственного изменения растворимости кислорода. Очень чувствительны к температуре бактерии нитрофикаторы, их большая активность наблюдается при температуре не ниже 25 °С. В технических расчетах для оценки влияния температуры на скорость процессов используются формулы, приводимые в соответствующих нормативных документах.

Кислородный режим. В аэробных биологических системах подача воздуха должна обеспечивать постоянное наличие в смеси растворимого кислорода (не менее 8 мг/л). Собственно аэробная система может работать при более низком уровне кислорода (до 1 мг/л). При этом не наблюдается снижения скорости утилизации органических веществ и скорости процессов нитрификации. Однако в связи с тем, что при отделении ила от воды во вторичных отстойниках теряется до 1-2 мг/л растворимого кислорода, минимальный уровень растворенного кислорода установлен 2 мг/л. Эта величина позволяет исключить длительное пребывание ила в аэробных условиях. Кроме указанных выше факторов, на биологическую аэробную очистку влияет возраст и качество ила, которое оценивается иловым индексом.

Возрастом ила В, сут, называется продолжительность егопребывания в аэротенках и определяется по формуле:

где — объем аэротенка, м 3 ;

— концентрация ила в аэротенках, мг/л;

— прирост ила, мг/л;

— объем очищенной за сутки сточной воды, м 3 /сут.

Для удовлетворительной очистки возраст ила не должен превышать 6-7 сут. Показателем качества активного ила является его способность к осаждению, которая оценивается величиной илового индекса. Под иловым индексом понимают объем 1 г ила (по сухому веществу) после 30 мин отстаивания. Аэробная биологическая очистка в искусственных условиях может быть осуществлена в: аэротенках; биофильтрах. [1]

Аэротенки представляют собой железобетонные емкости, снабженные аэрационным устройством. Процесс очистки в аэротенке осуществляется при непрерывной аэрации протекающей через него смеси очищаемой воды и активного ила. Аэрация проводится для обеспечения смеси кислородом и поддержания ила во взвешенном состоянии. Смесь сточных вод и активного ила аэрируется в течение 6 — 12 ч, после чего направляется во вторичные отстойники, где ил осаждается. Активный ил возвращается в аэротенк и смешивается с новыми порциями неочищенной воды. В результате непрерывно проходящего размножения микроорганизмов количество ила постоянно увеличивается. Избыток ила удаляется из аэробной системы, уплотняется в илоуплотнителях и направляется в дальнейшую обработку. В зависимости от гидродинамических условий работы аэротенки делятся на аэротенки — вытеснители, аэротенки — смесители и аэротенки промежуточного типа с рассредоточенным впуском воды; по числу коридоров в аэротенках — на одно — и многокоридорные; по наличию регенератора — с регенератором и без регенератора; по способу подачи воздуха — на аэротенки с пневматической, механической и смешанной аэрацией. Расчет аэротенков включает определение: общего объема аэротенка, м 3 ; продолжительность аэрации, ч; расхода кислорода или воздуха на весь аэротенк, кг/кг; необходимого количества аэраторов; расчет воздуховодов и подбор оборудования; расчет вторичных отстойников. Биологические фильтры представляют собой сооружения, в которых сточные воды очищают фильтрацией через слой крупнозернистой загрузки, поверхность которой покрыта биологической пленкой, образованной аэробными организмами.

Все виды загрузочного материала, применяемого в биофильтрах, можно разделить на объемные и плоскостные. Аэрация биофильтра может быть естественной — воздухом, поступающим с поверхности и снизу через дренаж, и искусственной — введением в слой загрузки. По производительности биофильтры делятся на капельные и высоконагружаемые. При очистке сильно загрязненных стоков с высоким БПК для интенсификации промывки фильтра используют режим работы с рециркуляцией, т.е. возвратом на фильтр части очищенной воды. Расчет биофильтров состоит в определении объема загрузочного материала, размеров элементов систем водораспределительных и дренажных устройств и расчете вторичных отстойников. Для капельных (перколяторных) биофильтров характерна нагрузка по воде не более 0.5 — 1 м 3 на 1 м 3 фильтра, высота фильтра не превышает 2 м. размер фракции рабочего слоя загрузки составляет от 12 до 25 мм. аэрация естественная. Капельные биофильтры целесообразно использовать для очистки стоков в количестве не более 1000 м 3 /сут. Высоконагружаемыми в отечественной практике называются аэрофильтры, работающие с повышенной в несколько раз по сравнению с капельными нагрузкой по воде. Вследствие этого усиливается вынос из биофильтра трудноокисляемых загрязнений и частиц отмирающей пленки и полнее используется кислород на окисление оставшихся загрязнений. Высота аэрофильтров обычно 3-4 м. Еще более высокие фильтры (9 — 18 м) называются башенными. Применение искусственной подачи воздуха усиливает окислительные процессы в высоконагружаемом биофильтре. Схемы аэробной биологической очистки приведены на рисунке 1.1. Выбор схемы очистки проводят согласно таблице 1. В зависимости от конкретных условий наряду с типовыми схемами могут использоваться оригинальные технологические решения, включая дифференцированный подход к очистке отдельных потоков сточных вод предприятия.

Таблица 1 — Рекомендуемые принципиальные схемы биологической очистки сточных вод [1]

Эффект очистки по БПК5. %

Номера применяемых схем по рисунку 1 при БПК5 сточных вод, поступающих на очистку, г/м 3

АЭРОБНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ

В аэробных условиях очищают жидкую фазу сточных вод, эти процессы проводят в аэротенках, биофильтрах различной конструкции, полях орошения и полях фильтрации. Сооружения эти по своему техническому оформлению различны, но все они рассчитаны на использование окислительного аэробного процесса.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ – это сооружения, состоящие их корпуса, загрузки и распределительных устройств для сточной воды и воздуха.

В них сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытой пленкой из микроорганизмов, которая выращивается на фильтрующей загрузке в пусковой период. Основными компонентами биопленки является микробное население. В биоценозы пленки входят водоросли, простейшие, личинки насекомых, жучки, черви грибы и бактерии.

Все микроорганизмы принимают участие в очистке сточных вод. Бактерии минерализуют органические вещества, используя их как источник питания и энергии, простейшие питаются бактериями, водоросли выделяют кислород и фитонциды. Черви прорывают ходы между частицами загрузки. разрыхляют биологическую пленку и тем самым облегчают доступ в нее кислороду. Кроме этого, черви, питаясь органическими веществами переваривают и разлагают ряд стойких соединений – хитин и клетчатку. Таким образом из сточной воды удаляются органические вещества, а масса активной биопленки увеличивается. Отработанная биопленка смывается протекающей сточной жидкостью и выносится из биофильтра.

В качестве загрузки биофильтров используют материалы с высокой пористостью, малой плотностью и большой удельной поверхностью (шлак, щебень, галька).

Полной очистки на биофильтрах не достигается.

АЭРОТЕНКИ – железобетонные резервуары прямоугольной формы, глубиной 3-6 метров.

При работе аэротенка через него медленно протекает подвергшаяся аэрации сточная жидкость, смешанная с активным илом, состоящим из скопления микроорганизмов. Подача воздуха осуществляется воздухонагнетательными машинами. Аэрация способствует большему контакту активного ила с загрязнениями сточной жидкости.

Биологическое окисление в аэротенках протекает в две стадии. Первая – сорбция загрязнений, вторая – непосредственное окисление загрязнений сточной воды.

Биоценоз активного ила развивается в условиях ярко выраженных окислительных аэробных процессов. Кроме одноклеточных бактерий в активном иле развиваются нитчатые бактерии, дрожжи и грибы. Микрофауна представлена простейшими, коловратками, круглыми червями, одноклеточными животными. При нормальной работе аэротенка устанавливается равновесие между всеми представителями микрофлоры и микрофауны. Нарушение этого равновесия свидетельствует об ухудшении работы очистных сооружений, поскольку изменение численного состава микробного населения в активном иле связано с изменением физико-химических свойств очищаемой сточной жидкости. Причинами, нарушающими работу аэротенка. являются: перегрузка очистных сооружений органическими веществами, образование анаэробных зон, недостаток биогенных элементов, резкое изменение температуры или рН, попадание в очищаемую воду токсичных веществ.

В сточной жидкости, очищаемой в аэротенках, происходят следующие изменения:

1. снижение концентрации загрязнений вследствие разбавления жидкостью, транспортирующей активный ил

2. адсорбция загрязнений на активном иле (первая фаза окисления)

3. постепенное уменьшение содержания органических веществ, растворенных в воде и адсорбированных на активном иле (вторая фаза окисления)

Основными минерализаторами органических веществ в аэротенках являются бактерии. Саркодовые, питаясь иловыми частицами, переводят ряд сложных веществ в более простые. Инфузории и другие простейшие выполняют роль регуляторов развития бактерий и тем самым создают благоприятные условия для процесса минерализации.

Перед спуском в водоем очищенных сточных вод их необходимо подвергать обеззараживанию, т.к. аэротенки не могут гарантировать полную очистку от патогенных микроорганизмов.

Аэробные методы биологической очистки могут протекать и в естественных условиях – в биологических прудах, на полях орошения и полях фильтрации.

Аэробная очистка сточных вод

Аэробная очистка происходит как в природных условиях, так и в искусственных сооружениях.

Из систем аэробной очистки с биопленкой чаще всего применяют биофильтры — сооружения с загрузкой, на поверхности которой развивается биопленка микроорганизмов. Простейший биофильтр представляет собой слой фильтрующего материала (загрузки), насыпанный под углом естественного откоса, орошаемый сточной водой. Загрузка может быть изготовлена в виде отдельных съемных блоков из пластмассовых жестких или гибких материалов, из жестких ершей и т.п. В отличие от аэротенков биофильтры работают без вторичных отстойников.

В современном биотенке-биоадсорбере сорбция загрязнений на поверхности загрузки, например на основе активных углей, сочетается с биоочисткой. При очистке загрязнения — токсиканты адсорбируются углем, при этом в системе, с одной стороны, уменьшается ингибирующее действие токсичных веществ на биоценоз, а с другой, при низких концентрациях субстратов в сточной воде в слое, граничащем с поверхностью активного угля, повышаются локальные концентрации и ускоряется разложение субстрата. При этом уголь биологически регенерируется. Биоадсорбционную очистку можно применять для удаления органических примесей, а также для удаления тяжелых металлов и радионуклидов из сточных вод.

Источники: http://lektsii.org/6-16181.html, http://studopedia.ru/10_136902_aerobnie-protsessi-ochistki-vodi.html, http://www.studfiles.ru/preview/3535559/page:2/

septikman.ru

Анаэробная очистка сточных вод и аэробный процесс

[содержание h3 h4 h5 h5 h6] Чтобы сточные воды не загрязняли окружающую среду, перед их сбросом необходимо выполнять процедуру очищения. В 70-х годах были изучены принципы самоочищения загрязнённой среды под действием бактерий. В итоге учёные пришли к выводу, что для самоочищения той или иной системы понадобится время, вода, бактерии и кислород. Эти методы стали использоваться для обеззараживания сточных вод. Как аэробная, так и анаэробная очистка стоков – это основные методы биологической очистки, которые мы подробно рассмотрим в нашей статье.

Особенности процессов биологического очищения

Чтобы сточные воды не загрязняли окружающую среду, перед их сбросом необходимо выполнять процедуру очищения

Процессы питания каждого живого существа основаны на расщеплении органических соединений на отдельные составляющие элементы, которые впоследствии используются для «строительства» своего тела. Например, мясо после переработки раскладывается на простейшие аминокислоты и белки, которые нужны для моделирования новых клеток, а углеводы после расщепления высвобождают много энергии, которая нужна организму для жизнедеятельности.

Таким образом, органические вещества, присутствующие в большом количестве в составе сточных вод, служат идеальной питательной средой для многих микроскопических организмов. В процессе жизнедеятельности микроорганизмы разлагают сложную органику на элементарные белки в виде аминокислот и обрывков цепей ДНК.

Важно: эти простые белки способствуют усиленному делению микроорганизмов, что в свою очередь вызывает рост колонии.

Отмершие представители колонии и не переработанная органика выпадают на дно в виде активного ила. Это безвредное вещество, которое может быть использовано в качестве удобрения. Таким образом, проходит процесс удаления из сточных вод сложных органических элементов и вредных составляющих.

Главное преимущество такого метода очистки – его саморегулируемость. То есть если в составе сточных вод уменьшается количество органических соединений, то и рост колонии замедляется. Таким образом, осуществляется саморегуляция системы. Иногда при прекращении поступления стоков, колонии аэробных бактерий могут полностью вымереть.

Методы биологической очистки

С 80-х годов начали активно использовать разные методы биологической очистки для обеззараживания сточных вод

С 80-х годов начали активно использовать разные методы биологической очистки для обеззараживания сточных вод:

Часто использовался метод создания биопрудов, которые оборудовались на непригодных для сельскохозяйственной деятельности землях вдалеке от населённых пунктов. Здесь процессы обеззараживания сточных вод выполнялись с использованием двух стадий. Сначала к ним применялись механические методы очистки. После чего осветлённые и избавленные от крупных включений стоки попадали в стоячий водоём, в котором обитают определённые виды микроорганизмов.

Стоит знать: через несколько дней органика в этом водоёме разлагалась на взвесь из грунта и песка, которая оседала на дне, и безвредный ил. Очищенные воды постепенно просачивались в грунт и опять вступали в круговорот веществ.

Метод с использованием инфильтрационных полей считается менее эффективным, но более простым в исполнении. В этом случае сброс сточных вод осуществлялся на затопляемые луга. Площадь таких полей порой доходила до 10 га. При этом процессы очищения осуществлялись за счёт фильтрации стоков через слои почвы. Главным недостатком такого метода был короткий срок службы фильтрационных полей. В итоге фильтрующая способность полей уменьшалась, почва заиливалась, а в результате застоя воды местность превращалась в болото.
Станции биологического очищения – это самый эффективный метод очистки сточных вод. Данная система имеет совсем иной вид. При этом удаётся значительно сократить численность биопрудов и открытых полей фильтрации, что особенно актуально в условиях постоянного дефицита свободных площадей.

Аэробные методы

Процессы обеззараживания сточных вод с участием аэробных бактерий должны осуществляться в условиях постоянного доступа кислорода

Процессы обеззараживания сточных вод с участием аэробных бактерий должны осуществляться в условиях постоянного доступа кислорода, необходимого для жизнедеятельности этих микроорганизмов. Процесс очистки протекает в аэротенке или биореакторе, который представляет собой бетонную, металлическую или пластиковую ёмкость. В этом резервуаре на небольшом расстоянии от днища располагаются специальные щётки или сита, которые являются основой для размещения колоний аэробных организмов.

Рекомендуем к прочтению:

Поскольку система очистки может работать только в условиях доступа кислорода, на дне этой ёмкости проложены трубы с отверстиями – аэраторы. Воздух, проходящий по этим трубам, насыщает стоки кислородом, тем самым создаются необходимые условия для роста и жизнедеятельности аэробов.

Внимание: процессы окисления (разложения) органических веществ протекают с выбросом значительного количества энергии, поэтому температура среды внутри аэротенка может существенно повышаться.

Для поддержания оптимальной температуры и условий, в которых может существовать и работать вся система, используется сложная система электроники. Благодаря этому внутри ёмкости поддерживаются подходящие условия для жизнедеятельности аэробных бактерий.

Биологические способы очищения сточных вод активно используются при создании не только больших биореакторов и аэротенков, но и при конструировании локальных очистных устройств для дач и загородных домов.

Методы анаэробной очистки

Процессы анаэробной очистки протекают в герметичных метантенках или биореакторах, которые выполняются из бетона, металла или высокопрочного пластика

Процессы анаэробной очистки протекают в герметичных метантенках или биореакторах, которые выполняются из бетона, металла или высокопрочного пластика. Причём для жизнедеятельности этих микроорганизмов не нужен кислород. Процессы очистки протекают без выброса энергии, поэтому повышение температуры в ёмкости отсутствует. Во время разложения органики численность колонии бактерий практически не изменяется. Поскольку в такой конструкции не нужна сложная система контроля условий среды, то анаэробная очистка – более дешёвый метод.

Важно: главным недостатком анаэробного метода очистки является то, что в результате деятельности анаэробов выделяется горючий газ – метан.

По этой причине действуют определённые ограничения при применении анаэробной методики очистки:

Такие конструкции можно возводить только на ровной хорошо вентилируемой (продуваемой) поверхности.
По периметру конструкции обязательно устанавливаются газоанализаторы.
Анализаторы подключаются к системе оповещения о пожаре.

Стоит знать: анаэробные принципы очистки применяются в ЛОС для обслуживания дач и загородных домов.

Схема очистного сооружения

Важно понимать, что это лишь ступень в сложной многоступенчатой системе очищения стоков

Важно понимать, что независимо от того, какие процессы очищения стоков используются (анаэробные или аэробные), биологическая очистка – это лишь ступень в сложной многоступенчатой системе очищения стоков.

Рекомендуем к прочтению:

Схема переработки стоков в очистной станции выглядит следующим образом:

Стоки с содержанием органических и неорганических соединений, а также крупных частиц в виде камней, песка, некоторых синтетических материалов и веток попадают в 1-ю камеру (отстойник). Здесь выполняется механическая очистка под действием сил земного притяжения. Многие тяжелые составляющие оседают на дно камеры.
После этого стоки, прошедшие предварительную очистку, попадают во 2-ю камеру. Здесь они насыщаются кислородом, а крупные органические соединения дробятся на мелкие частицы. В некоторых установках в этой камере стоят стальные щётки и ёлочки, которые задерживают не разлагаемые компоненты в виде полиэтилена, синтетических волокон и других трудно поддающихся разложению материалов.
После этого насыщенные кислородом сточные воды перетекают в биореактор, где проходят процессы разложения органики.
В последней камере осуществляется финишная гравитационная очистка. Обычно на дне этого отсека используется известковая засыпка, которая связывает химически активные компоненты.
Иногда на выходе из очистной станции стоит дополнительное фильтрующее устройство, которое позволяет добиться высокой степени очищения (до 99 %).

Преимущества биологической очистки

После запуска в работу станции биологического очищения система работает автономно

Достоинства методов биологического очищения стоков очевидны:

Приемлемая цена. Если рассчитать стоимость очистки одного кубометра стоков с использованием механического и химического метода, то цена биологического очищения такого же объёма воды будет намного ниже.
Надёжность и простота использования. После запуска в работу станции биологического очищения система работает автономно. При этом не нужно закупать расходные материалы.

Важно: поскольку колонии микроорганизмов имеют способность к самовоспроизведению, то теоритически они не нуждаются ни в какой замене или пополнении. На практике периодически (раз в пять лет) необходимо пополнять или заменять колонии.

Экологическая чистота. Очищенные воды можно смело сливать в грунт, не боясь навредить природе. После работы станции нет никаких реагентов, как после химической очистки, которые необходимо особым образом утилизировать. Активный ил, оседающий на дне камеры, можно применять на полях как удобрение.
Степень очистки стоков достигает 99 процентов, то есть теоретически такую воду можно даже пить, но на практике этого никто не делает. Однако для полива огорода, сброса в грунт или использования в технических целях такая вода вполне пригодна.

В природе

Процессы биологического очищения протекают и в природе, однако здесь на этот процесс уходят года

Процессы биологического очищения протекают и в природе, однако здесь на этот процесс уходят года. Так, если загрязнённые сточные воды попадут на рельеф, то они впитаются в почву. При этом пройдёт процесс механической фильтрации, в ходе которого стоки избавятся от крупных и твёрдых частиц органического и неорганического происхождения.

Поскольку в почве постоянно живут бактерии, со временем они перерабатывают отфильтрованные органические соединения, осевшие в почве, то есть произойдёт процесс самоочищения земли.

Стоит знать: лучшими природными фильтрами считаются песчаные грунты.

При попадании сточных вод на глинистый грунт, который практически не пропускает воду, образуется так называемый биопруд. Сточные воды в нём будут постепенно осветляться под действием гравитации. После отстаивания на дне образуется осадок из органических частиц, которые будут разлагаться благодаря анаэробным бактериям, постоянно присутствующим в любых стоках.

Важно: процессы естественной очистки стоков в природе могут затянуться на многие года, на протяжении которых почва будет загрязнена отходами, а экологическая ситуация значительно ухудшится. Поэтому так важно использовать локальные очистные установки для очищения стоков перед их сбросом в грунт.

vodakanazer.ru

3 Аэробная биологическая очистка сточных вод

Биологическая аэробная очистка сточных вод осуществляется в сооружениях различных типов: аэротенках, биофильтрах, прудах. Каждое из них имеет конструктивные особенности, особенности использования, режима эксплуатации и т.д.

Перед подачей на аэротенки или биофильтры сточные воды отстаивают в первичных отстойниках. Эффективность удаления взвешенных веществ в первичных отстойниках обычно не превышает 50%. Эффективность отстаивания повышают предварительной аэрацией или коагуляцией сточных вод, широко применяемыми в России и за рубежом.

При очистке производственных сточных вод перед аэротенками рекомендуется предусматривать усреднительные бассейны, предохраняющие аэротенки от залповых сбросов концентрированных сточных вод и выравнивающих неравномерность подачи сточных вод на биологическую очистку.

Аэротенки. Процесс биологической 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.

Сточная жидкость, подаваемая в аэротенк, должна содержать взвешенных веществ не более 150 мг/л и нефтепродуктов не более 25 мг/л.

По технологическим особенностям работы различают аэротенки без регенерации и с регенерацией активного ила, аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки-отстойники.

Кислород, поступающий с воздухом в аэротенк в основном расходуется на окисление органических веществ сточной жидкости и в небольшом количестве потребляется активным илом. Расход кислорода на 1 л активного ила составляет 14-36 мг/ч. Так как ила содержится в аэротенке около 10% об., то расход кислорода на 1 л смеси сточной жидкости и ила равен 1,4-3,6 мг/л, в то время как на окисление загрязнений в 1 л сточной воды расходуется кислорода 100 мг/ч.

При аэрации на 1 м3 очищенной сточной воды подача воздуха составляет несколько десятков метров кубических. Воздух должен быть подан с таким расчетом, чтобы обеспечить наибольший контакт его с водой и активным илом. Чем контакт полнее, тем эффективнее очистка.

Эффективность аэрации воздухом ограничивается практически достижимой низкой концентрацией кислорода в аэрируемой смеси (1-2 мг/л). Чтобы достичь необходимого контакта газа и жидкости, нужно сильнее перемешивать сточные воды; такое активное движение разбивает хлопья ила, который затем плохо оседает.

Вторичные отстойники предназначены для отделения активного ила от иловодяной смеси, выходящей из аэротенков. Отстойники бывают вертикальные, горизонтальные и радиальные. Часть активного ила (не менее 30%) должна быть возвращена из вторичного отстойника в аэротенк. Активный ил в отстойнике продолжает потреблять кислород; если кислорода будет недостаточно (менее 2 мг/л) для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов активного ила, то создадутся анаэробные условия. Очень важно уменьшить время пребывания сточных вод во вторичных отстойниках, так как свойства активного ила могут резко ухудшиться от нахождения его в анаэробных условиях — он может потерять часть своей активности.

Биофильтры. В биофильтрах, как и в аэротенках, происходит очистка сточных вод от органических загрязнений при помощи микроорганизмов. В отличие от аэротенков, в биофильтрах окисление загрязнений стоков осуществляется организмами биопленки, растущей на поверхности наполнителя, и окислительная мощность биофильтров ниже мощности аэротенков.

Биофильтры представляют собой сооружения круглой формы из кирпича, бетона или железобетонных колец; они заполнены фильтрующей загрузкой, на которой растет биопленка. В теле фильтра происходит распад веществ, загрязняющих сточные воды, и превращение растворенных коллоидов в плотные осадки, в дальнейшем вымываемые из тела фильтра вместе с отторгаемой биопленкой, на которой могут быть адсорбированы трудноокисляемые соединения.

Биологические пруды. В биологических окислительных прудах протекают следующие процессы: распад органических загрязнений и их использование бактериями, водными растениями и животными, синтез органических веществ из неорганических соединений, накопление микроэлементов в клетках водорослей и бактерий. Пруды, или лагуны, используются для очистки малых количеств бытовых сточных вод, накапливающихся в небольших населенных пунктах, а также сточных вод производств малой и средней мощности. Этот метод более экономичен, чем очистка на дорогостоящих сооружениях (аэротенках, биофильтрах и др.). Пруды применяются также для предварительной очистки сточных вод перед аэротенками и, гораздо чаще, для доочистки их перед сбросом в водоем.

Подготовку высококонцентрированных сточных вод к очистке можно осуществлять на механических или пневмомеханических флотаторах. Нефтепродукты и тонкодисперсные вещества при флотации извлекаются в виде пенного продукта. Существенным недостатком известных очистных установок нефтесодержащих сточных вод является забивание фильтров, поэтому стадию фильтрации можно заменить флотацией с использованием механических флотаторов.

Нефтесодержащие сточные воды можно подвергать комплексной очистке, используя попеременно аэробный и анаэробный методы очистки. Такой способ позволяет очистить воду без применения отстойников, что уменьшает капитальные вложения и избавляет от проблемы утилизации твердых осадков.

studfiles.net

Аэробная биологическая очистка сточных вод. Основные характеристики сточных вод

Основные характеристики сточных вод

Понятно, что природа и концентрация загрязняющих веществ в сточных водах зависят от их источника. Существуют два основных вида сточных вод - промышленные и бытовые. Последние загрязнены главным образом уличным мусором, моющими средствами и экскрементами.

Бытовые сточные воды обычно содержат более 99 % воды, около 300 млн-1(мг/л) суспендированных твердых веществ, а также около 500 мг/л летучих веществ. Большая часть суспендированных твердых веществ имеет целлюлозную природу, а другие загрязняющие органические вещества включают (в порядке убывания концентрации) жирные кислоты, углеводы и белки. Как мы уже упоминали при обсуждении процессов порчи пищевых продуктов, неприятный запах бытовых сточных вод обусловлен разложением белков в анаэробных условиях.

Если учесть происхождение бытовых сточных вод, то не должен вызывать удивления тот факт, что в них содержатся различные виды почвенных и кишечных микроорганизмов, в том числе аэробные организмы, облигатные и факультативные анаэробы, бактерии, дрожжи, плесени и грибы. Поскольку в бытовых сточных водах часто присутствуют также патогенные организмы и различные вирусы, чрезвычайно важна полная изоляция источников и трубопроводов для подачи питьевой воды от загрязнения сточными водами.

Популяции микроорганизмов в сточных водах служат постоянным смешанным посевным материалом для процессов биологической очистки и, кроме того, источником метаболической активности в стандартных методах определения степени загрязнения сточных вод.

Наиболее распространенным критерием концентрации загрязняющих веществ в бытовых сточных водах является показатель биохимической потребности в кислороде (БПК), равный количеству растворенного кислорода, поглощаемого единицей объема сточных вод за определенное время при 20 °С. Продолжительность периода инкубации обычно указывают в виде подстрочного индекса; так, если БПК определяют по результатам инкубирования в течение пяти суток (один из принятых периодов), то соответствующий показатель обозначают символом БПК5.

Количество растворенного кислорода, поглощаемого в ходе инкубации вплоть до полного прекращения биологического окисления органических веществ, называют предельной (или полной) БПК (БПКп). Этот тест, разработанный еще в 1898 г. Британской Королевской комиссией по ликвидации отходов, должен был моделировать условия в водных потоках и обеспечивать относительно прямое определение одного из наиболее вредных и опасных последствий сброса сточных вод - истощения растворенного кислорода в водных бассейнах, куда сбрасываются отходы.

Снижение концентрации растворенного кислорода быстро приводит к гибели множества аэробных организмов, а также животных; конечным результатом истощения растворенного кислорода будет грязная, неприятно пахнущая река, зараженная патогенными микроорганизмами.

Другим критерием потенциального снижения общей концентрации растворенного кислорода в водоемах, в которые поступают сточные воды, служит химическая потребность в кислороде (ХПК), равная числу миллиграммов кислорода, поглощаемого одним литром пробы (сточных вод) из горячего подкисленного раствора бихромата калия. В общем случае химическому окислению подвергается больше веществ, чем биологической деградации, и, следовательно, величина ХПК должна быть больше величины БПК для одного и того же образца.

Измерение ХПК связано с возможной степенью загрязнения естественных водоемов сточными водами не столь непосредственно, как определение БПК; с другой стороны, ХПК можно определить с помощью доступной простой аппаратуры за 2 часа, а с помощью сложных приборов - за несколько минут. БПК и ХПК являются общими и самыми грубыми индикаторами состава сточных вод.

Тем не менее они дают полезную информацию о степени опасности, которую представляют сточные воды для окружающей среды. Другим преимуществом показателей БПК и ХПК является возможность их определения с минимальным количеством несложной аппаратуры, причем выполнение соответствующих анализов требует лишь кратковременного обучения персонала.

Чтобы охарактеризовать качество воды, часто применяют и другие параметры, в том числе концентрации фосфорсодержащих веществ (общего фосфора), азотсодержащих веществ (общего азота) и суспендированных нерастворимых веществ.

Состав промышленных сточных вод определяется их происхождением. Стоки промышленных предприятий часто загрязнены в гораздо большей степени, чем бытовые сточные воды. В стоках промышленных предприятий, связанных с переработкой материалов углеводородной природы, часто содержатся и ядовитые вещества, например: формальдегид, аммиак или цианиды.

Здесь возникают две взаимосвязанные проблемы: во-первых, эти стоки чрезвычайно опасны для живых организмов в водоемах, куда они сбрасываются, во-вторых, они могут убивать микроорганизмы, участвующие в аэробных и анаэробных процессах переработки отходов. Эффективные и достаточно экономичные методы обезвреживания подобных токсичных веществ пока еще не разработаны.

Процессы с участием активного ила

В процессах с участием активного ила основным типом оборудования является проточный аэрируемый биологический реактор. Как показано на рис. 6.3, этот аэробный реактор (аэротенк) связан с отстойником, в котором вода осветляется. Часть ила, собирающегося в отстойнике, обычно вновь поступает в биологический реактор, в результате чего обеспечивается постоянная инокуляция илом.

Кроме того, рециркуляция увеличивает среднее время пребывания ила в системе, давая таким образом возможность присутствующим в нем микроорганизмам адаптироваться к имеющимся питательным веществам. Ил должен оставаться в аэробном биореакторе достаточно долго и для того, чтобы окислились все адсорбированные органические вещества.

Рис. 6.3. Схема процесса очистки воды с участием активного ила Одним из наиболее типичных для активного ила организмов является бактерия Zoogloea ramigera. Возможно, наиболее важной характеристикой как этого организма, так и многих других видов, существующих в активном иле, является способность синтезировать и секретиро-вать в среду полисахаридный гель. Именно наличие геля обусловливает агрегацию микроорганизмов и образование хлопьевидных скоплений (флокул), называемых активным илом.

Активный ил характеризуется высоким сродством к суспендированным твердым веществам, включая коллоидальные частицы. Именно это обстоятельство служит причиной того, что первой стадией разрушения суспендированных твердых частиц в сточных водах является их присоединение к флокулам. Затем, как это показано на рис. 6.4, способные к биодеградации компоненты адсорбированных частиц претерпевают окисление организмами флокулы.

Для того чтобы выгоднее использовать высокую адсорбционную способность активного ила, разработан вариант обычного процесса, называемый контактной стабилизацией. Как показано на схеме (рис. 6.5), в этом процессе рециркулирующий осажденный ил подвергается повторной аэрации прежде, чем он вступит в контакт с отходами, поступающими в аэрируемый резервуар.

В последнем органические вещества связываются с флокулами практически исключительно за счет физических сил. Биологическая утилизация связанных органических веществ происходит в основном в процессе повторной аэрации рециркулирующего ила; одновременно восстанавливается адсорбционная способность флокул ила.

Другие модификации процесса с участием активного ила отличаются от базового варианта главным образом способом осуществления контакта сточных вод, ила и воздуха в аэрируемом реакторе.

Обычный аэротенк с активным илом представляет собой узкий длинный канал (коридор), который по своим характеристикам приближается к трубчатому реактору с незначительной дисперсией. Распределение поступающего потока по длине реактора изменяет характеристики системы таким образом, что коридорный реактор по своему поведению приближается к емкостному реактору с полным перемешиванием.

Рис. 6.4. Разрушение органического вещества в аэрируемом реакторе периодического действия с активным илом Еще ближе к реактору с полным перемешиванием бассейн круглой формы, содержимое которого интенсивно аэрируется с целью обеспечения массопереноса и перемешивания. В такой системе градиенты концентраций растворенного кислорода и питательных веществ минимальны, а развивающаяся популяция организмов активного ила часто лучше переносит флуктуации нагрузки или резкие повышения концентраций токсичных веществ.

Помимо барботажа с перемешиванием, обычно используемого в микробиологических процессах, здесь возможно барботирование воздуха через диффузоры, расположенные на дне или в стенках резервуара. В другом варианте на поверхности бассейна вращается мешалка с лопастями, создающая турбулентные течения и способствующая поглощению газа. Третий вариант предусматривает перемешивание и аэрацию с помощью конуса, который забирает жидкость со дна бассейна и разбрызгивает ее на стенки резервуара.

Во всех случаях основной задачей системы аэрации и перемешивания является снабжение кислородом микроорганизмов, суспендирование и перемешивание ила и других нерастворимых компонентов системы, а также удаление летучих продуктов метаболизма организмов ила, например С02.

Рис. 6.5. Схемы двух процессов биологического окисления: а) схема процесса со ступенчатой подачей стоков; б) схема процесса с контактной стабилизацией (реаэрацией ила) Помимо высокой адсорбционной и метаболической активности хороший ил должен также быстро оседать. Например, в цилиндре через 30 мин объем осевшего активного ила должен быть примерно в 40 раз больше объема суспендированных твердых компонентов. Если этот показатель намного выше и объем осевшего ила превышает объем суспендированных твердых частиц, например, в 200 раз, то такой ил не удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям, поскольку он будет вытекать из отстойника вместе с очищенными сточными водами. Такое состояние называют объемной перегрузкой; в этом случае обработанные сточные воды не будут отвечать соответствующим стандартам.

Хотя причины, вызывающие объемную перегрузку, и механизм этого явления пока еще не выяснены, изучение неудовлетворительного ила часто показывает, что в нем содержатся филаментозные бактерии и жгутиковые простейшие.

Напротив, хороший ил обычно не содержит многочисленных популяций филаментозных организмов, а из простейших в нем присутствуют главным образом стебельчатые ресничные виды. В процессе очистки воды эти простейшие выполняют полезную функцию, захватывая свободные, т. е. не включенные в флокулы, бактерии и таким образом осветляя обработанные сточные воды.

В нормальных условиях эксплуатации очистных станций филамен-тозные бактерии и грибы не могут конкурировать с гетеротрофными бактериями, присутствующими в хорошем иле. Резкие изменения концентраций загрязняющих веществ в поступающих сточных водах или грубое нарушение режима эксплуатации системы водоочистки могут, однако, привести к условиям, неблагоприятным для роста полезных популяций, что, в свою очередь, позволит другим видам микроорганизмов занять доминирующее положение в системе.

Отсюда следует, что результаты как объемной перегрузки, так и нормального режима работы системы водоочистки представляют собой проявления принципов конкуренции видов в смешанных популяциях.

Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик

medbe.ru

Аэробная очистка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Аэробная очистка

Cтраница 1

Аэробная очистка с использованием активного ила, - вероятно, наиболее изученный процесс в экологической биотехнологии. Многие из этих проблем относятся и к другим процессам. Быть может, эти сложности непреодолимы, но, пока будут предприниматься попытки решения таких задач, моделирование останется основным методом в этой области исследований. [1]

Аэробная очистка промышленных сточных вод может производиться насыщением перемешиваемой жидкости воздухом ( или кислородом) в аэрс-тенках, при котором комплекс развивающихся микроорганизмов образует легко оседающие хлопья - активный ил, или фильтрованием сточных вод через аэрируемую загрузку из щебня на биофильтрах, при котором щебень обрастает микроорганизмами, образующими биологическую пленку. [2]

Для аэробной очистки применяет также биофильтры - очистные сооружения, в которых сточнув воду пропускают через ояой крупнозернистого материала, покрытого биопленкой, заселенной аэробными бактериями и низшими организмами, адсорбирующими и окисляющими органические вещества. Водораспределительное устройство обеспечивает равномерное с небольшими интервалами орошение фильтрующей массы. [3]

Для аэробной очистки применяют также биофилЬ тры - очистные сооружения, в которых сточную воду пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого биопленкой, заселенной аэробными бактериями и низшими организмами, адсорбирующими и окисляющими органические вещества. Водораспределительное устройство обеспечивает равномерное с небольшими интервалами орошение фильтрующей массы. [4]

Результаты аэробной очистки показали, что до определенного предела загрязненности нефтесодержащих сточных вод производительность аэротенков ( их окислительная мощность) остается в пределах нормы, В тех же случаях, когда концентрация нефтепродуктов и ХПК стоков превышают такие определенные пределы, это приводит к низким показателям аэробной очистки, непроизводительным расходам разбавляющей воды, увеличению объемов окислительной аппаратуры и вторичных отстойников. [5]

Применение одной аэробной очистки для вышеназванных сточных вод при отсутствии достаточного количества бытовых вод было бы невыгодно, так как это потребовало бы большого их разбавления для уменьшения концентрации загрязнений и, как следствие, значительного увеличения объема вторичных отстойников. [6]

Наряду с аэробной очисткой широко применяется анаэробное сбраживание отходов. Этот способ имеет ряд преимуществ перед аэробными методами. При анаэробных процессах достигается значительная минерализация органических веществ и образуется сравнительно небольшая биомасса микроорганизмов. [7]

Сульфаты в сооружениях аэробной очистки изменений не претерпевают, а в анаэробных условиях они восстанавливаются облигатными десульфурирующими бактериями до сульфидов. Сульфиды, преимущественно в виде сульфида железа, выпадают в осадок. [8]

Все время идет усовершенствование аэробной очистки стоков. В настоящее время, например, разработана и начинает применяться очистка сточных вод в окситенках с использованием вместо воздуха чистого кислорода и активного ила высоких концентраций. Этот способ применим на тех предприятиях, где имеется собственный технический кислород или он может быть получен с соседних химических предприятий. [9]

Схема установки биодиска для аэробной очистки производственных сточных вод показана на рис. 11.25. Круглые вертикальные диски 3 укреплены на валу на расстоянии 2 см друг от друга и наполовину погружены в лоток 2, по которому протекает сточная вода. Между дисками и днищем имеется пространство в 2 - 5 см. Диски медленно вращаются. [11]

Контроль микробиальных популяций важен для эффективной аэробной очистки. Если сточная вода подвергается просто аэрации, то период очистки жидкости будет непомерно долгим: для снижения концентрации загрязнений на 70 % потребуется приблизительно 5 сут при температуре 20 С. Однако экстрагирование органических веществ возможно в течение нескольких часов аэрации при условии, что большое количество микроорганизмов будет смешано со сточной водой. Хорошие седиментационные характеристики хлопьев наблюдаются, когда активный ил находится в эндогенной ( голодной) фазе. [12]

Активный ил, используемый в процессе аэробной очистки, состоит из живых организмов и твердого субстрата. Сообщество всех живых организмов, населяющих ил, называется биоценозом. Несмотря на существенные различия сточных вод, элементный химический состав активных илов достаточно близок, а его сухое вещество содержит 70 - 90 % органических и 30 - 10 % неорганических веществ. [13]

Активный ил, используемый в процессе аэробной очистки, состоит из живых организмов и твердого субстрата. Сообщество всех живых организмов, населяющих ил, называется биоценозом. Активный ил представляет собой аморфную коллоидную систему, при рН 4 9, имеющую отрицательный заряд. Несмотря на существенные различия сточных вод, элементный химический состав активных илов достаточно близок, а его сухое вещество содержит 70 - 90 % органических и 30 - 10 % неорганических веществ. [14]

Кроме систем с активированным илом для аэробной очистки стоков, содержащих растворенные органические вещества, применяются двухступенчатые реакторы ( фильтры) башенного типа. [15]

Страницы: 1 2 3

www.ngpedia.ru

Аэробная очистка стоков | ЮНИЛОС

Проблема фильтрации стоков, загрязненных биологическими отходами, в настоящее время решается использованием новейших очистных систем, работающих по принципу многоэтапного биопреобразования. Бытовая биоочистная установка с аэротенком В качестве основного компонента очистных комплексов выступают колонии микроорганизмов, использующие органические компоненты сточных вод для питания. На станциях глубокой очистки активно используется два вида микроорганизмов: анаэробные и аэробные.

Анаэробные бактерии разрушают биоматериал и выделяют метан. Их используют преимущественно для первичной очистки стоков. В некоторых странах организуются крупные предприятия по добыче биогаза, для этого строятся специальные комплексы, оборудованные устройствами, поддерживающими оптимальные условия и распределяющие добываемый ресурс. Анаэробы нашли применение не только в промышленности, они активно используются в бытовых очистных системах. Не меньшее значение для очистки и восстановления водных ресурсов имеют аэробные бактерии – микроорганизмы, размножающиеся в кислородной среде.

Принцип аэробной очистки стоков

Аэробная очистка стоков осуществляется микроорганизмами разных видов, получающих энергию из воздуха. Микрофлора внутри очистной установки может находиться в виде взвеси или располагаться внутри ограниченного резервуара, через который прогоняется масса воды. Устройства, в которых аэробная биомасса свободно перемещается, называются аэротенками. Для иммобилизации организмов применяют специальную пленку, помещаемую внутрь твердого резервуара – биофильтра. Существуют комплексы с комбинированной системой очистки. Они, как правило, состоят из нескольких отсеков, в каждом из которых аэробы находятся в различном состоянии.

Преимуществом аэротенков является постоянное обновление биомассы. Данная особенность позволяет избежать резкого увеличения массы субстрата или гибели активных микроорганизмов. Благодаря обновлению биоматериала возрастает эффективность очистки и улучшается качество воды, покидающей очистную установку.

Для повышения популяции аэробных микроорганизмов используются открытые отстойники, или боксы, оборудованные системой аэрации. Комплекс промышленных аэротенков называется аэрационным полем. Получающие достаточное количество питательных веществ и энергии микроорганизмы активно организуются в макроколонии, формируя активный ил. Данная особенность наблюдается как у аэробных, так и у анаэробных бактерий. Отличить их можно по размерам частиц ила. «Вспухание» активного ила Аэробный ил меньше, но его масса преобладает, так как развитие кислородных организмов происходит значительно быстрее. Предотвратить заиливание аэротенков позволяют циркуляционные установки, отводящие избыток биомассы в анаэробные отстойники. Здесь аэробы гибнут, а ил деградирует и используется в качестве питания анаэробными организмами.

Обязательным условием эффективной работы аэротенка является достаточный приток кислорода. При перебоях возникает явление известное как «вспухание» ила – утрата способности микроорганизмов выделять воду. Такой субстрат теряет свои фильтрационные качества и должен быть удален из аэротенка. Оценка эффективности системы аэробной очистки измеряется глубиной очистки воды, а также по соотношению энергозатрат на аэрацию и объема активного ила. По степени загруженности существующие установки можно поделить на:

системы длительной аэрации при Н менее 0,07;
низкозагруженные с коэффициентом загруженности ила (Н) более 0,07 и менее 0,2;
средненагруженные – Н от 0,2 до 0,5;
высокозагруженные – Н более 0,5.

Наиболее широкое распространение в промышленных масштабах получили системы средней степени загрузки, где концентрация ила не превышает 5г/л.

Этапы классической очистки сточных вод

Для создания биоочистных комплексов применяются знания таких научных дисциплин как: генетика, биохимия, микробиология и информатика. Конечным продуктом интелектуального труда в данной отрасли является создание промышленных комплексов способных:

эффективно разрушать вредные химические соединения, входящие в состав сточных вод;
восполнять содержание необходимых веществ в почве;
приносить коммерческую прибыль в виде большого объема биотоплива (метана).

Схема классической очистной установки В целом, цикл обработки стоков на комбинированных комплексах посредством аэробной очистки, можно разделить на четыре основные этапа:

Фильтрация и удаление твердых примесей. Для этого используются уловители песка, усреднители, отстойники и т.д.
Разрушение путем аэробного окисления взвешенных органических веществ. В результате преобразования образуется осадок, состоящий преимущественно из колоний микроорганизмов (активный ил). Осадок может быть удален в метантенк или анаэробный реактор, или возвращен в отсек аэрации – аэротенк.
Химическое осаждение органики с выделением фосфора и азота. Данный этап применяется факультативно и может быть пропущен в бытовых очистных установках.
Переработка активного ила в бескислородном отстойнике. Этап дезодорации и обеззараживания активного ила путем его конечного разложения в реакторах или тенках.

Стоки поступают в первый фильтрационный отсек, в промышленных очистных установках это усреднитель. Здесь под воздействием физических сил стоки перемешиваются до гомогенного состояния и направляются в фильтрационные установки, задерживающие не разлагающиеся элементы. Если фильтруемые стоки содержат фекалии или нефтепродукты, перед аэрацией они направляются в отстойники и пескоуловители, где удаляются жировые компоненты, всплывающие в виде пленки.

Вода свободная от тяжелых примесей поступает в аэротенк, где взвешенные примеси сорбируются активным илом, подвергнутым интенсивной аэрации. В процессе впитывания содержащихся в воде примесей численность микроорганизмов растет и соответственно увеличивается объем ила. Избыточный ил удаляется из аэротенка и может быть направлен в анаэробный отстойник, возвращен на предыдущую стадию очистки или выведен из системы, высушен и внесен в качестве удобрения в почву.

Это может Вам быть интересно:

Аэробная очистка стоков

Поле аэрации на промышленной очистной установке

Бытовая очистительная система

Промышленная система рециркуляции

Аэробный биореактор