Биохимические методы очистки сточных вод

Биохимические методы очистки сточных вод

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 O2. мг O2 / г или мг O2 / л не включая процессы нитрификации.
ХПК – потребность O2 для окисления всех востановителей.
ХПК > БПК.

Если в присутствии O2 – то аэробный процесс (to=20-40oС). Если в отсутствии O2 – 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<0,001 – угле-рудообогатительные фабрики, не подвержены биохимическому окислению. На скорость биохимического окисления влияют различные факторы: органические вещества, содержащие гр. O2 в сточной воде, to и PH среды; содержание биогенных элементов и др.

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.
Иловый индекс, мг/л 50 80 120 150 200 250 300
Доза или г/л 6 4,3 3 2,5 3 1,5 1,0

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

Увеличение to => увеличивает объём биохимической реакции. to > 30o может погубить микроорганизмы. Практически 20-30o . 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 O2 ; растворённый в сточных водах, т.е. аэрация – растворение O2 в H2 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;
Аэрация необходима для насыщения H2O – O2 и поддержания ила во взвешенном состоянии. Переда аэротенком сточная вода должна содержать не > 150 мг/л взвешенных частиц и не > 25 мг/л нефтепродуктов: t°H2O=6-30°С; PH – 6,5-9. глубина аэротенков 2-5 м. Открытый бассейн, оборудованный устройствами для принудительной аэрации. 2-х, 3-х, 4-х коридорные.
    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.

Продолжение




Полезная информация: