Elektronisk bibliotek

Aerobe biokemiske rensningsprocesser kan finde sted under naturlige forhold og i kunstige strukturer. Under naturlige forhold sker rengøring i vandingsområder, filtreringsfelter og biologiske damme. Kunstige strukturer er aerotanke og biofiltrere af forskellige design. Valget af typen af ​​konstruktioner er lavet under hensyntagen til plantens beliggenhed, klimatiske forhold, vandforsyningskilden, mængden af ​​industrielt og husholdningsaffald, sammensætning og koncentration af forurening. I kunstige strukturer fortsætter rensningsprocesserne med større hastighed end under naturlige forhold.

Kunstvanding felter - en særligt præpareret jord, samtidig anvendt til oprensning af spildevand og agrokulturnogo formål. Spildevandsrensning i områderne kunstvanding produceret af virkningen af ​​jordens mikroorganismer, sol, luft og planteliv. Landbrugs markvanding efter biologisk spildevandsrensning, hydrering og gødning bruges til at dyrke afgrøder og ensilageafgrøder, krydderurter, grøntsager, samt til at plante træer og buske.

Biologiske damme er 3... 5-trins kaskade af damme, hvorigennem klargjort eller forbehandling af spildevand strømmer med lav hastighed. De er oftest beregnet til endelig biologisk behandling og til yderligere rensning af spildevand i kombination med andre behandlingsanlæg.

Der er damme med naturlig og kunstig beluftning. Damme med naturlig beluftning har en lille dybde (0,5... 1 m), er godt opvarmet af solen og befolket af vandorganismer. For at øge opløsningen af ​​oxygen, og dermed oxidationshastigheden, konstruere luftede damme. Luftning udføres mekanisk eller pneumatisk. Dette giver mulighed for at øge forureningsbelastningen med 3... 3,5 gange ved at øge dammen dybden til 3,5 m.

Fig. 1.26. Installationsordning for biologisk behandling:

1 - primær sedimenteringstank 2 - præarator; 3 - aerotank; 4 - regenerator; 5 - sekundær sedimenteringstank

Rengøring i beluftningstanke

Aerotank kaldes forstærkede luftede tanke. Rengøringsprocessen i beluftningstanken fortsætter som den beluftede blanding af spildevand og aktiveret slam strømmer gennem det (fig. 1.26). Luftning er nødvendig for at mætte vand med ilt og for at holde slam suspenderet.

Spildevand sendes til sump 1, hvor suspenderede partikler fjernes. For at forbedre sedimentationen kan en del af overskydende slam tilføres (bio-koagulering). Så det klarede vand ankommer til preaerator-averager 2. Der også rettet del af det overskydende slam (cirkulerende aktivt slam) fra den sekundære klaringsbeholder. Her forurenes spildevandet med luft i 16... 20 minutter. Om nødvendigt kan neutraliserende additiver og næringsstoffer tilsættes til forluften.

Fra middelværdien tilføres spildevand til luftningstanken, hvorigennem aktiveret slam cirkuleres. Biokemiske processer, der forekommer i aerotanken, kan opdeles i to faser:

1) adsorption af organiske stoffer til overfladen af ​​det aktiverede slam og mineraliseringen af ​​let oxiderbare stoffer med intensivt iltforbrug

2) Yderligere oxidation af langsomt oxiderende organiske stoffer, regenerering af aktiveret slam. På dette stadium forbruges ilt langsomt.

Aero tanken er som regel opdelt i to dele: regeneratoren (25... 30% af det samlede volumen) og selve aero tanken, hvor hovedrensningen foregår. Tilstedeværelsen af ​​regeneratoren gør det muligt at rense mere koncentreret spildevand og øge enhedens produktivitet.

Inden beluftningstanken skal affaldsvæsken ikke indeholde mere end 150 mg / l suspenderede partikler og højst 25 mg / l olieprodukter. Temperaturen af ​​det behandlede spildevand bør ikke være lavere end 6 ° C og højere end 30 ° C, og pH bør ligge i området 6,5... 9.

Efter luftningstanken kommer spildevandet med slam ind i den sekundære affaldsbeholder, hvor slam adskilles fra vandet. Det meste af slammet returneres til luftningstanken (cirkulerende aktiveret slam), og dets overskud (overskud aktiveret slam) sendes til forluften og til genbrug.

Aerotanker er en udendørs pool udstyret med udstyr til tvungen beluftning. De er to-, tre- og fire-korridor. Dybden af ​​aero tanker 2... 5 m.

Aerotank er opdelt i følgende hovedtræk:

1) i den hydrodynamiske tilstand - drivmidler, blandere og mellemliggende type (med spredt spildevand)

2) ifølge metoden til regenerering af aktiveret slam - med separat regenerering og uden separat regenerering;

3) på belastningen på aktiveret slam - ved høj belastning (til delvist rengøring), normal og lav belastning (ved langvarig beluftning):

4) ved antallet af trin - på en-, to- og multistage;

5) i henhold til tilstanden af ​​spildevandsindtag - på flydende, halvstrømmende, med variabelt arbejdsniveau og kontakt;

6) af designfunktioner.

Den mest almindelige korridor-aerotank, der fungerer som forskydninger, blandere og kombinerede tilstande.

Fig. 1.27. To-kammer-aerotank aflejringstank:

1 - pumpehjul 2 - præ-berigelseszone; 3 - partition; 4 - roterende lufteanordning; 5 - fermenteringszone; 6 - Afklaringszone

I luftningstankene med fuldstændig blanding (figur 1.27) blandes det indkommende spildevand øjeblikkeligt med hele væsken og aktiveret slamvæske. Dette giver dig mulighed for jævnt at fordele organisk forurening og ilt og udføre processen ved konstant høje belastninger. Restkoncentrationen af ​​forurenende stoffer i det behandlede vand er dog større end for lufttanken af ​​tryktype, hvilket er den største ulempe ved dette design.

Med beluftning fodres et par tommer kubikmeter luft til 1 m 3 behandlet spildevand. I dette tilfælde skal der være en stor kontaktflade mellem luft, spildevand og slam, hvilket er en nødvendig forudsætning for effektiv rengøring. I praksis anvendes pneumatiske, mekaniske og pneumomekaniske metoder til luftning af spildevand i aerotanke. Valget af beluftningsmetode afhænger af typen af ​​aerotank og på den krævede intensitet af beluftning.

Rengøring i biofiltrere

Biofilter - denne struktur, som er beliggende i huset klumper (plade, film, etc.) Dyse (lastning) og koblingsudstyr fastsat intermitterende forsyning af spildevand og luft. I biofiltrer filtreres spildevand gennem et pålægs lag dækket af en film af mikroorganismer. Mikroorganismer biofilm oxiderer organisk materiale ved at bruge dem som kilder til mad og energi. Således fjernes organisk stof fra spildevandet, og massen af ​​den aktive biofilm øges.

Den brugte (døde) biofilm vaskes af ved at flyde spildevand og fjernes fra biofilteret.

Som last anvende forskellige materialer med høj porøsitet, lav vægtfylde og høj specifikt overfladeareal: knuste sten, grus, slagge, ekspanderet ler, keramik og plastik ringe, terninger, kugler, cylindre, sekskantede blokke, metal, stof og plast mesh, rulles op i ruller.

I øjeblikket anvendes et stort antal biofiltreringsdesigner, som er opdelt i biofiltrere: arbejder med fuldstændig og ufuldstændig biologisk behandling; med naturlig og kunstig luftforsyning med og uden genanvendelse enkeltstadie og to-trins, dryp og høj belastning.

Biofilm udfører de samme funktioner som aktiveret slam. Det adsorberer og behandler organisk materiale, der findes i spildevand. Biofilters oxidationsevne er lavere end luften af ​​luftningstanke. Biofilters anvendes til spildevandsbehandling med en strømningshastighed på op til 50 tusind m 3 / dag. I kolde områder er de placeret i lukkede rum.

Brug af ilt til beluftning af spildevand

Ved pneumatisk beluftning anvendes teknisk ilt i stedet for luft. Nogle gange kaldes denne proces "bio-deposition". Det udføres i lukkede enheder, der kaldes oxytoes.

Brug af ilt i stedet for luft til lufting af spildevand har flere fordele:

1) effektiviteten af ​​iltforbruget stiger fra 8... 9 til 90... 95%;

2) Oxygens oxidative kapacitet er 5... 6 gange kraften af ​​beluftningstanke;

3) for at sikre den samme koncentration af ilt i spildevandet kræves en lavere blandingshastighed, hvorved sedimentationsegenskaberne for det aktiverede slam forbedres. Den består af store og tætte flager, som let udfældes og filtreres, hvilket gør det muligt at øge koncentrationen til 10 g / l uden at øge de overordnede dimensioner af sekundære klarere;

4) bakteriekomposition af aktiveret slam forbedres. Med en høj koncentration af O2 filamentøse bakterier udvikler sig ikke;

5) mere oprenset oxygen forbliver i det rensede vand, hvilket bidrager til dets yderligere oprensning;

6) der er ikke noget problem med bekæmpelse af lugt, da processen udføres i hermetisk lukkede enheder;

7) Kapitalomkostningerne er lavere.

Rengøringsmetoden med oxygen er imidlertid dyrere end rengøring med luft, da det kræver betydelige omkostninger til fremstilling af oxygen. Derfor anbefales det kun at bruge det i tilfælde, hvor ilt er et affaldsprodukt. I oxytoter på grund af en højere CO-koncentration2, end i luftningstanke reduceres vandets pH signifikant. Et fald i opholdstiden for spildevand i oxytomer sammenlignet med rensningen i beluftningstanke medfører en forringelse af nitrifikationsprocessen. Samtidig er en stigning i CO-koncentrationen2, Dette er sandsynligvis årsagen til faldet i vækstrate for aktiveret slam fra 0,6-1,2 for aerotanker til 0,4-0,6 for oxytoter. Der er ingen forskelle i kinetikken af ​​renseprocesserne under luftning med ilt og luft. Udviklet flere designs oksitenkov.

Spildevand

I de senere år er emnet miljøbeskyttelse blevet mere presserende end nogensinde før. Et af de vigtige spørgsmål i dette emne er spildevandsbehandling, før de dumpes i nærliggende vandområder. En måde at løse dette problem på kan være en biologisk spildevandsbehandling. Essensen af ​​sådan oprensning er opdelingen af ​​organiske forbindelser ved hjælp af mikroorganismer til de endelige produkter, nemlig vand, carbondioxid, nitridsulfation mv.

Den mest komplette behandling af industrielt spildevand indeholdende organiske stoffer i opløst tilstand opnås ved en biologisk metode. I dette tilfælde anvendes de samme processer som ved rensning af husholdningsvand-aerob og anaerob.

Til aerob rengøring anvendes aerotanke med forskellige strukturelle modifikationer, oxycater, filtertanke, flotationstanke, biodisks og biologiske malmer.

I den anaerobe proces for højt koncentreret spildevand, der anvendes som den første fase af biologisk behandling, tjener fordøjerne som hovedstruktur.

Aerob metode baseret på anvendelse af aerob grupper af organismer, hvis levetid kræver en konstant strømning af O2 og en temperatur på 20-40 ° C. Mikroorganismer dyrkes i aktiveret slam eller biofilm.

Aktiveret slam består af levende organismer og et fast substrat. Levende organismer repræsenteres af akkumuleringer af bakterier, protozoer orme, skimmelsvampe, gær og sjældent - larverne af insekter, krebsdyr og alger. Biofilmen vokser på biofilterfyldstoffer, det har udseende af slimhinder med en tykkelse på 1-3 mm og mere. Processerne for aerob behandling af spildevand går til de kaldte faciliteter luftningstanke.

Fig.1. Aerotank arbejdsmønster

Aerotank arbejdsmønster

1 - cirkulerende aktiveret slam; 2 - overskydende aktiveret slam;

3 - pumpestation; 4 - sekundær sedimenteringstank;

5 - aero tank; 6 - primære klarer

Aero tanke er ret dybe (fra 3 til 6 m) tanke udstyret med udstyr til luftning. Her bor kolonier af mikroorganismer (på flockede strukturer af aktiveret slam), opdele organisk materiale. Efter luftningstankerne kommer det rensede vand ind i septiktankene, hvor sedimentation af det aktiverede slam finder sted til den efterfølgende delvise tilbagevenden til beluftningstanken. Desuden er der ved sådanne faciliteter arrangeret særlige tanke, hvor siltet "hviler" (regenereres).

En vigtig egenskab ved aerotankoperationen er belastningen på aktivt slam N, som defineres som forholdet mellem forureningsmassen i reaktoren om dagen til den absolut tørre eller askefrie biomasse af aktiveret slam i reaktoren. Ifølge belastningen på aktiveret slam opdeles aerobiske rensningssystemer i:

højbelastende aerobe kloaksystemer med N> 0,5 kg BOD (indikator for biokemisk oxygenforbrug) 5 pr. dag pr. 1 kg slam;

Aerobe spildevandsbehandlingssystemer med mellemlag ved 0,2 18

Spildevandsbehandling under aerobiske forhold

Aerobe og anaerobe metoder til biokemisk spildevandsbehandling er kendte. Den aerobiske metode er baseret på anvendelse af aerob grupper af organismer, for hvilke vital aktivitet kræver konstant strøm af ilt og en temperatur på 20 ° C. Under aerob behandling dyrkes mikroorganismer i aktiveret slam eller biofilm. Processen med biologisk behandling foregår i beluftningstanke, hvor der leveres afløb og aktiveret slam (figur 13.1).

Fig. 13.1. Installationsordning for biologisk spildevandsrensning: 1 - primærklarer; 2 - forluftningsapparat; 3 - aerotank; 4-aktiveret slamregenerator; 5 - sekundær sedimenteringstank

Aktiveret slam består af levende organismer og et fast substrat. Samfundet af alle levende organismer (akkumuleringer af bakterier, protozoer, orme, skimmelsvampe, gær, actinomycetes, alger), der befinder sig i silt, kaldes en biokenose.

Aktiveret slam er et amfotert kolloidalt system med en pH 4 på 4,9 negativ ladning. Tørstofet af aktiveret slam indeholder 70. 90% organisk og 30% 10 uorganiske stoffer. Substrat op til 40% aktiveret slam er en hård, død del af algerester og forskellige faste rester; organismer af aktiveret slam er knyttet til det. I aktiveret slam findes mikroorganismer af forskellige økologiske grupper: aerobes og anaerober, termofiler og mesofiler, halofiler og halofober.

Den vigtigste egenskab ved aktiveret slam er evnen til at bosætte sig. Slamtilstanden er kendetegnet ved et slamindeks, som er et volumen i milliliter optaget af 1 g slam i dets naturlige tilstand efter aflejring i 30 minutter. Jo værre slammet er, desto højere er slamindekset. Slam med et indeks på op til 120 ml / g afregner godt med et indeks på 120. 150 ml / g er tilfredsstillende, og hvis indekset er over 150 ml / g, er det dårligt.

Biofilmen vokser på et biofilter fyldstof, har udseende af slimhinder med en tykkelse på 1,3 mm og mere. Den består af bakterier, svampe, gær og andre organismer. Antallet af mikroorganismer i biofilmen er mindre end i det aktiverede slam.

Mekanismen for biologisk oxidation under aerobiske forhold ved heterotrofe bakterier kan repræsenteres ved følgende skema:

Reaktion (13.1) symboliserer oxidationen af ​​den oprindelige organiske forurening af spildevand og dannelsen af ​​ny biomasse. I det behandlede spildevand forbliver biologisk oxiderbare stoffer hovedsageligt i opløst tilstand, da kolloidale og uopløste stoffer fjernes fra spildevandet ved hjælp af sorptionsmetoden.

Processen med endogen oxidation af det cellulære stof, som forekommer efter anvendelse af en ekstern strømkilde, beskriver reaktionen (13.2).

Et eksempel på autotrofisk oxidation kan være nitrifikationsprocessen.

hvor C5H7NO2 - symbol for sammensætningen af ​​organiske stof producerede celler af mikroorganismer.

Hvis denitrifikationsprocessen udføres med biologisk oprenset vand, der praktisk talt mangler de oprindelige organiske stoffer, anvendes relativt billigt methylalkohol som en kulstoffoder. I dette tilfælde kan den totale denitrifikationsreaktion skrives som følger:

Alle enzymatiske reaktioner, der vises her, udføres inde i cellen, for hvilken de nødvendige batterier skal komme ind i hendes krop gennem skallen. Mange af de oprindelige organiske urenheder kan være for store partikelstørrelser sammenlignet med cellens størrelse. I denne henseende tildeles en signifikant rolle i den overordnede oxidationsproces til den enzymatiske hydrolytiske spaltning af store molekyler og partikler, som strømmer uden for cellen, i mindre, i forhold til cellens størrelse.

I aerobiske biologiske systemer skal tilførslen af ​​luft (såvel som ren ilt eller luft beriget med ilt) sikre, at tilstedeværelsen af ​​opløst oxygen i blandingen ikke er lavere end 2 mg / l.

Oxidation i strukturer går ikke altid til enden, dvs. før dannelsen af ​​CO2 og H2A. I vandet efter biologisk behandling kan der forekomme mellemprodukter, der ikke var i det oprindelige spildevand, nogle gange endnu mindre ønskelige for reservoiret end den oprindelige forurening.

Spildevand og specifikke behandlingsmetoder

Problemet med bortskaffelse af spildevand er særlig akut for den moderne mand. Faktum er, at for at skabe behagelige levevilkår for en person er der brug for betydelige mængder rent vand til brug i hjemmet og til drikke. Hvis der for 300 år siden kunne udledes spildevand i reservoirer, hvor de ville blive renset naturligt, er sådan menneskelig adfærd for øjeblikket uacceptabel, fordi rensningsstrukturen er ændret, og nu indeholder spildevand en masse giftige stoffer, der kan ødelægge flora og fauna af reservoirer og jord.

For fuldstændig vandrensning er det nødvendigt at anvende et kompleks af rensningsforanstaltninger, som omfatter metoder til biologisk, fysisk og kemisk rengøring.

Den grundlæggende teknologiske ordning for spildevandsrensning.

På trods af at selvom en betydelig mængde spildevand kommer ind i vandlegemer, bliver det meste af spildevandet grundigt rengjort, inden det vender tilbage til naturen. Hvis dette ikke var sket, ville alle reservoirerne være blevet til virkelige cesspools om få måneder. Moderne spildevand har for rig en palette af elementer kombineret i dem, der er elementer af mineralsk oprindelse, forfaldne organiske forbindelser, mange patogener, alle former for kemikalier.

Mineraler, der kommer ind i spildevand, omfatter alkalier, ler, sand, salte og lignende. De organiske komponenter i spildevandet omfatter forskellige rester af vegetabilsk og animalsk oprindelse, som ofte smides ind i kloaksystemet. Antallet af kemikalier, der kommer ind i kloaksystemet, er simpelthen fantastisk, og denne sort er ikke begrænset til husholdningskemikalier, fordi nogle dumpes i kloakker og mere alvorlige kemiske produkter, såsom opløsningsmiddelrester og tørringsolie.

Moderne metoder til spildevandsbehandling er ret effektive, og de kan opdeles i tre kategorier: mekanisk, biologisk, kemisk behandling.

Det skal straks bemærkes, at der ved rensning af byspildevand går vand gennem alle tre trin i rensningen, mens man bruger en eller to til at danne et enkelt kloaksystem.

Mekanisk metode til spildevandsrensning

Septiktanke: a - vandret: 1 - indbakke, 2 - sedimenteringskammer, 3 - udgangsbakke, 4 - hul; b - lodret: 1 - cylindrisk del, 2 - centralt rør, 3 - trug, 4 - konisk del; β - radial: 1 - krop, 2 - skinne, 3 - fordelingsenhed, 4 - stilling kammer, 5 - scraper mekanisme; g - rørformet; d - med skrånende plader: 1 - krop, 2 - plader, 3 - slammodtagere

Mekanisk rengøring anses for at være en ret primitiv metode til bortskaffelse af spildevand. I øjeblikket anvendes denne rensningsmetode udelukkende som en foreløbig vandbehandling ved deponeringsanlæg til byspildevand. Faktisk er denne metode rettet mod fjernelse af faste uopløste partikler med forskellig oprindelse.

Et stort antal af sådanne partikler kommer ind i byens kloaksystem, og det kan være alt fra kludstykker til ligene af små dyr. Under den mekaniske metode til bortskaffelse af forurening fra spildevand føres det først gennem en række siktfiltre. Endvidere afregnes vandet, der delvist er fjernet af store elementer, i nogen tid og passeres gennem sand og grusfiltre. Efter at have passeret gennem alle filtreringsstadierne disponerer vandet fuldstændigt de faste elementer i spildevandet. Denne metode til spildevandsbehandling har en række væsentlige ulemper. For det første fjernes de opløste organiske forbindelser ikke fra vandet under sådan oprensning, og vandet er simpelthen inficeret med patogene bakterier. For det andet tillader en sådan rengøringsmetode ikke at fjerne kemiske elementer opløst i det fra vand.

Ifølge moderne krav til vandbehandling anvendes denne mulighed for øjeblikket udelukkende som et indledende stadium af spildevandsrensning. Desuden kræver en sådan metode til bortskaffelse af spildevand meget plads til installation af alt nødvendigt udstyr, så denne bortskaffelsesmetode anvendes ikke til autonome kloaksystemer. For den mekaniske rensning af vand vil der være brug for et net med stor mesh, mellemmaske og fint mesh, teknisk sigte, sandfælder og sumper.

Kemisk spildevandsrensningsmetode

Vakuumflotationsskema.

Den kemiske metode til bortskaffelse af spildevand er ikke udbredt og anvendes i øjeblikket hovedsageligt i spildevandsrensningsanlæg i forskellige industrier og kun i nogle tilfælde til rensning af husholdningsaffald. Princippet om anvendelse af denne variant af spildevandsrensning er at tilføje kemiske reagenser til spildevand, hvilket bidrager til bindingen af ​​organiske og kemiske stoffer indeholdt i vand, hvilket fører til deres sedimentering i form af slam.

Desuden indbefatter den kemiske rensningsmetode en variant, hvori absorberende stoffer tilsættes til spildevandet, som bogstaveligt absorberer kemikalier, hvilket i sidste ende fører til deres synke til bunden.

Den kemiske metode har sine ulemper.

For det første, selv om en sådan metode anvendes til almindeligt spildevand, vil vandrensning tage lang tid, især hvis reaktionen finder sted i et koldt miljø. For det andet er reagenser til bortskaffelse af spildevand meget dyre. For det tredje er det nødvendigt at udstyre store tanke til vandafregning.

Den vigtigste positive side ved at bruge denne metode er evnen til at filtrere ud kemikalier indeholdt i vand. I øjeblikket anvendes denne metode til bortskaffelse af spildevand i store byforarbejdningsanlæg og kun meget sjældent som et yderligere trin i spildevandsrensning til autonome kloaksystemer.

Biologiske metoder til spildevandsbehandling

Lokalt spildevand biologisk spildevandssystem.

Den biologiske spildevandsrensningsmetode anses for tiden som den mest effektive måde at fjerne en række organiske og uorganiske stoffer fra spildevand. Vandrensning udføres af specielle bakterier, der spiser menneskelige affaldsprodukter. Anvendelsen af ​​bakterier til vandrensning anvendes også i byforarbejdningsanlæg og er en integreret del af spildevandsrensningen i autonome kloaksystemer. De fleste septiktanke er konstrueret således, at bakterier kan leve i disse aggregater gennem året.

Det skal straks siges, at moderne septiktanker af højeste kvalitet, også kaldet biologiske spildevandsrensningsanlæg, kan rense spildevandet med 95%, hvilket gør det muligt at anvende renset vand til at skylle jordplotten og simpelthen at dræne spildevandet. dem, der har gennemgået biologisk behandling, i nærliggende vandområder eller i jorden. Afhængigt af typen af ​​septiktank eller spildevandsrensningsanlæg kan både aerobic bakterier og anaerobe mikroorganismer anvendes.

På trods af at sådanne rengøringsmetoder har mange fordele og betragtes som den mest optimale ud fra et miljømæssigt synspunkt, har denne metode stadig nogle ulemper. Den største ulempe ved sådanne systemer er modtagelsen af ​​bakterier på kemiske forbindelser. For at opretholde det krævede antal bakterier i septiktanke er det nødvendigt at periodisk fylde deres befolkning ved at skylle bakterierne ned i toilettet. Hver mulighed for biologisk bortskaffelse af affald har begge sine egne fordele og ulemper, og derfor bør princippet om deres drift overvejes nærmere.

Anaerob og aerob spildevandsbehandling

Anaerob spildevandsbehandling.

Den anaerobe metode til bortskaffelse af spildevand findes i brugen af ​​mikroorganismer, der ikke har brug for ilt for deres livsvigtige aktivitet. Disse organismer indånder methan, og en overbevisning i iltbehandlingsanlægget kan endda føre til deres død. Anaerobe bakterier kan kun rense 60-70% af forureningerne, så sådanne faciliteter skal udstyres med ekstra fedtfangere og felter til yderligere rensning af vand eller have separate septiktanke.

Betegnelser for spildevandsrensningszone - firkanter: 1 - Septisk kammer. 2 - Anaerob bioreaktor. 3 - Aerotenk. 4 - Sekundær sedimentationstank. 5 - Aerobic bioreaktor. 6 - Tertiary clarifier - kontakt tank.
Betegnelsen af ​​elementerne i installationen - cirkler: 1 - krop. 2 - Aeration tanks aerators. 3 - Aerobic bioreaktor-belysningsmidler. 4 -Ershovaya dyse. 5 - Airlift overskydende slam. 6 - Udvidet lerbelastning. 7 - Loading fra dolomit mursten. 8 - Lukker til adgang og vedligeholdelse. 9 - Kompressor. 10 -Dozator-float. 11 - Airlift udkast. 12 - Slamoverføringspumpe. 13 - Dyse fra kunstige alger.

Anaerob behandling tillader ikke rensning af spildevand i det omfang de kan udledes i jord- eller vandområderne. Desuden skal en betydelig mængde affald, der ikke er blevet behandlet af bakterier, pumpes ud af septiktanken ved hjælp af en sep aration maskine.

Den aerobiske metode til vandrensning betragtes som den mest effektive måde at bortskaffe spildevand i dag, da det er med denne vandbehandling, at 95% af vandet er renset. Rengøring udføres på grund af vitaliteten af ​​organismer, der trækker vejret ilt. For at mikroorganismer kan leve, installeres specielle duftstoffer eller luftinjektionspumper i septiktanke.

Når vand er oprenset af sådanne organismer, udgør slam uundgåeligt i bunden af ​​septiktanken, hvilket repræsenterer restprodukterne af affaldsprodukterne fra bakterier. Fra tid til anden er det nødvendigt at pumpe ud dette sediment, men det er ikke nødvendigt at pumpe sedimentet sjældent. Det sediment, der forbliver i septiktanken med aerob bortskaffelsesteknologi, kan anvendes som gødning.

Nogle moderne autonome behandlingsanlæg har et design, der tillader brugen af ​​begge versioner af mikroorganismer. Sådanne septiktanke er to tanke forbundet med et filter eller ved hjælp af et rør. Anaerob bakterier lever i den første tank, i hvilken kloak rent faktisk flyder. Her er adgangen til ilt begrænset, og vandet passerer gennem en forbehandling, inden den kommer ind i den anden tank. I den anden tank lever bakterier, der bruger ilt - aerobes.

Forbehandlet spildevand fra den første tank går ind i den anden tank, hvor den er efterbehandling. Et sådant rengøringssystem er meget effektivt, så mange eksperter med hensyn til økologi anbefaler det.

Aerob spildevandsbehandling

Aerob spildevandsbehandling under kunstige forhold

Denne type biologisk behandling udføres ved hjælp af aktiveret slam. Den består af bakterier (oxiderende, nitrificerende, denitrificerende), protozoer (ciliater, flagellater, sarkodier) og mikroskopiske dyr (rotiferer).

Processen med biologisk oxidation kan opdeles i to faser: sorption af organisk forurening af spildevand på overfladen af ​​aktiveret slam; oxidation af det sorberede stof ledsaget af genoprettelsen af ​​sorptionskapaciteten af ​​mikroflora.

Afhængigt af graden af ​​iltning af urenheder i spildevandet er der en fuldstændig og ufuldstændig biologisk behandling. Helt oprenset vand har en BOD. = 10-15 mg O2 / l. For spildevand, der har gennemgået ufuldstændig behandling, BODpol. = 60-80 mg O2 / l. [1]

Processen med biologisk aktivitet påvirkes af sammensætningen af ​​spildevand ved forurening, tilstedeværelsen af ​​biogene elementer, størrelsen af ​​belastningen på aktiveret slam ved forurening, pH-værdien af ​​spildevand, deres temperatur, koncentrationen af ​​opløst oxygen i spildevandet. Sammensætningen af ​​spildevand er en af ​​de vigtigste faktorer, der påvirker effektiviteten af ​​biologisk behandling. Tilstedeværelsen af ​​giftige stoffer i spildevand gør det vanskeligt for aktivt slam at arbejde. Toksiske virkninger på biologiske processer kan have både organiske og uorganiske stoffer. Toksiske virkninger kan være mikrobiostatiske (forsinke væksten af ​​slam) og mikrobicid (slagtende aktiv slam). De fleste kemikalier viser en form for handling afhængigt af deres koncentration i det rensede vand. Det skal bemærkes, at nogle elementer, der er organogener af cellen, i høje koncentrationer, også bliver toksiske. Derfor er det nødvendigt at kende MPC for individuelle kemikalier, der er til stede i spildevandet, når der udføres biologisk behandling. For værdien af ​​MPCbos tager den maksimale koncentration af et giftigt stof i vandet og ikke har en mærkbar negativ indvirkning på arbejdet i biologiske spildevandsrensningsanlæg (MPCbos)

Næringsstoffer. For den normale eksistens af mikroorganismer og følgelig for en effektiv vandrensningsproces skal der være en tilstrækkelig høj koncentration af alle hovednæringsstoffer af organisk carbon i mediet, hvis størrelse estimeres ved mængden af ​​BOD, spildevand, fosfor og nitrogen.

Ud over disse elementer er der også behov for andre elementer i ubetydelige mængder for mikroorganismers funktion: Mn, Cu, Xn, Mo, Se, Mg, Co, Ca, Na, K, Fe osv.

Indholdet af disse elementer i det naturlige vand, hvorfra spildevand dannes, er tilstrækkeligt til fuldt ud at opfylde kravene til bakteriel udveksling.

Nitrogen og fosfor i industrielle spildevand er normalt ikke nok, og de tilsættes kunstigt i form af superphosphat, orthophosphorsyre, ammoniumphosphat, sulfat, nitrat eller ammoniumchlorid, urinstof osv.

Nøjagtigheden af ​​næringsstoffer til bakterier i spildevand bestemmes af forholdet mellem BOD: N: P. For normallivet af mikroorganismer: N: P = 100: 5: 1. For husholdningsaffald er dette forhold 100: 20: 2,5. I den forbindelse anbefaler de fælles rengøring af husholdningsaffald og industrielt spildevand.

Belastningen på aktiveret slamforurening. Det beregnes på 1 m 3 af spildevandsrensningsanlæg eller oftere på 1 g tør biomasse. Ofte bruger de BOD-belastningsværdierne, men i nogle tilfælde beregner de belastningsværdien for det enkelte forurenende stof.

I henhold til graden af ​​belastning på aktivt slam opdeles beluftningssystemerne ved forurening i højbelastning, klassisk og lavbelastning. I højbelastningssystemer (med en belastning på mere end 400 mg BOD pr. 1 g ashfri stofslam per dag) i sammenligning med andre systemer er stigningen i slam den højeste, rensningsgraden er den mindste, og slam indeholder et lille antal protozoer.

Klassiske systemer (med en belastning på 150 til 400 mg BOD fuldført pr. G ashfri stofslam per dag) giver en meget høj grad af oprensning af BOD, undertiden delvis nitrifikation. De har godt flokket slam beboet af et stort antal mikroorganismer af forskellige grupper. Stigningen i slam i sådanne systemer er mindre end maksimumet på grund af de ret dybe processer af endogen oxidation. Lavbelastningssystemer (med en belastning under 150 mg BOD fuldfører 1 g ashfri slamstof pr. Dag) har en varierende BOD-grad af oprensning, men oftere en høj. I disse systemer er nitrifikationsprocessen dybt udviklet, slamvæksten er minimal, og den mikrobiologiske population af slam er meget forskelligartet.

PH spildevand. Koncentrationen af ​​hydrogenioner (pH) i spildevand påvirker væsentligt udviklingen af ​​mikroorganismer. En betydelig del af bakterier udvikler sig i et neutralt eller nær neutralt miljø. Biologisk behandling er mest effektiv, hvis pH ikke overskrider grænserne fra 5,5 til 5,8. Afvigelse fra dette interval fører til et fald i oxidationshastigheden som følge af nedsættelse af metaboliske processer i cellen, nedsat permeabilitet af sin cytoplasmiske membran osv. Hvis pH-værdien ikke overstiger grænserne for tilladte værdier, skal disse parametre korrigeres i spildevandet, der kommer ind i biologiske behandlingsanlæg.

Spildevandstemperatur Den optimale temperatur for aerobiske processer, der forekommer i spildevandsrensningsanlægget, er 20-30 ° C, mens biocenosen under andre gunstige betingelser repræsenteres af de mest forskellige mikroorganismer.

Hvis temperaturregimet ikke svarer til den optimale, så falder væksten af ​​kulturen, såvel som de metaboliske processer i cellen, markant.

Den mest negative effekt på udviklingen af ​​kulturen har en skarp temperaturændring. Ved aerob rengøring forværres temperatureffekten ved en tilsvarende ændring i opløseligheden af ​​oxygen. Bakterier er meget følsomme for temperatur, nitrofilatorer, deres høje aktivitet observeres ved en temperatur ikke lavere end 25 ° С. I tekniske beregninger anvendes formlerne i de relevante reguleringsdokumenter til at estimere temperaturens virkning på processernes hastighed.

Oxygen mode. I aerobic biologiske systemer skal luftforsyningen sikre kontinuert tilstedeværelse af opløseligt ilt i blandingen (mindst 8 mg / l). Det aerobiske system selv kan arbejde med et lavere iltniveau (op til 1 mg / l). Der er ikke noget fald i udnyttelsesgraden af ​​organiske stoffer og mængden af ​​nitrifikationsprocesser. På grund af den kendsgerning, at minimumsopløsningen af ​​opløst ilt er fastsat til 2 mg / l ved separering af slam fra vand i sekundære klarere indtil 1-2 mg / l opløseligt ilt. Denne værdi giver dig mulighed for at udelukke længerevarende opbevaring af slam under aerobiske forhold. Ud over ovenstående faktorer påvirker biologisk alder og kvalitet af slam, som anslås ved slamindeks, biologisk aerob behandling.

Alderen af ​​slam B, dage, kaldes varigheden af ​​opholdet i luftningstankerne og bestemmes af formlen:

hvor er volumenet af aerotanken, m3;

- slamkoncentration i aerotanker, mg / l

- slamvækst, mg / l

- mængden af ​​spildevand behandlet pr. dag, m 3 / dag

Til tilfredsstillende rengøring bør slamens alder ikke overstige 6-7 dage. En indikator for kvaliteten af ​​aktiveret slam er dens evne til at bundfælde, hvilket estimeres af værdien af ​​slamindekset. Under siltindekset forstås mængden af ​​1 g slam (tørstof) efter 30 minutters opsætning. Aerob biologisk behandling under kunstige forhold kan udføres i: beluftningstanke; biofiltre. [1]

Aerotank er armeret beton tanke, udstyret med beluftning enhed. Rengøringsprocessen i beluftningstanken udføres med kontinuerlig beluftning af blandingen af ​​renset vand og aktiveret slam, som strømmer igennem det. Luftning udføres for at give blandingen oxygen og for at holde slam suspenderet. Blandingen af ​​spildevand og aktiveret slam luftes i 6 til 12 timer, hvorefter det sendes til sekundære sedimentationstanker, hvor slam deponeres. Aktiveret slam returneres til aero tanken og blandes med nye portioner ubehandlet vand. Som et resultat af den kontinuerlige reproduktion af mikroorganismer stiger mængden af ​​slam konstant. Overskydende slam fjernes fra det aerobiske system, komprimeres i en slamkompressor og sendes til videre behandling. Afhængigt af aero tankens hydrodynamiske arbejdsforhold er de opdelt i aero tanker - drivmidler, aero tanker - mixere og mellemliggende type aero tanker med et dispergeret vandindløb; ved antallet af korridorer i beluftningstankene - ved en- og multi-korridor; ved tilstedeværelsen af ​​en regenerator - med en regenerator og uden regenerator; ifølge lufttilførselsmetoden - til aero-tanke med pneumatisk, mekanisk og blandet luftning. Beregningen af ​​aerotanker omfatter bestemmelsen af: Aerotankens samlede volumen, m 3; varigheden af ​​beluftning, h; ilt eller luftforbrug for hele aerotanken, kg / kg; det nødvendige antal luftfartøjer beregning af luftkanaler og udstyrsudvælgelse beregning af sekundære sedimentationstanke. Biologiske filtre er strukturer, hvor spildevand rengøres ved at filtrere gennem et lag groft lastning, hvis overflade er dækket af en biologisk film dannet af aerobe organismer.

Alle typer fodermidler, der anvendes i biofiltrere, kan opdeles i bulk og plan. Luftning af biofilteret kan være naturligt - med luft kommer fra overfladen og fra bunden gennem dræningen og kunstig - ved at indføre det i ladelaget. Af ydeevne er biofiltrerne opdelt i dryp og høj belastning. Ved rensning af højt forurenet spildevand med en høj BOD, for at intensivere filtervasken skal man anvende recirkulationsmodusen, dvs. vende tilbage til filterdelen af ​​det rensede vand. Beregningen af ​​biofiltrere består i at bestemme mængden af ​​fodermaterialet, størrelsen af ​​elementerne i systemer til vandfordeling og dræningsanordninger og beregning af sekundære afregningstanke. Dråber (perkolator) biofiltrere er kendetegnet ved en vandbelastning på ikke mere end 0,5 - 1 m 3 pr. 1 m 3 filter, filterhøjden overstiger ikke 2 m. Størrelsen af ​​fraktionen af ​​arbejdsbelastningslaget ligger fra 12 til 25 mm. naturlig beluftning. Dråbefiltrater skal anvendes til rensning af spildevand i en mængde på højst 1000 m 3 / dag. I den indenlandske praksis kaldes luftfiltrer højbelastning, der arbejder med flere gange i forhold til vanddråbebelastningen. Som et resultat forbedres fjernelsen fra biofilteret af næppe oxiderbar forurening og partikler af den døende film, og oxygen anvendes mere fuldt ud til oxidation af den resterende forurening. Aerofilters højde er normalt 3-4 m. Endnu højere filtre (9-18 m) kaldes tårnfiltre. Brugen af ​​kunstig luftforsyning forbedrer oxidative processer i et biofiltreringsfil med høj belastning. Ordninger for aerob biologisk behandling er vist i Figur 1.1. Valget af et rensningssystem udføres ifølge tabel 1. Afhængig af de specifikke betingelser kan der sammen med typiske ordninger anvendes originale teknologiske løsninger, herunder en differentieret tilgang til rensning af individuelle spildevandstrømme i en virksomhed.

Tabel 1 - Anbefalede begreber for biologisk spildevandsbehandling [1]

Virkningen af ​​rengøring på BOD5. %

Tal af de anvendte ordninger ifølge figur 1 ved BOD5 spildevand, der kommer ind i behandlingen, g / m 3

AEROBISK WATERPURIFICATION PROCESSES

Under aerobiske forhold renses spildevandets flydende fase, disse processer udføres i aerotanke, biofiltrere af forskellige design, vandingsområder og filtreringsfelter. Disse strukturer er forskellige i deres tekniske design, men de er alle designet til at anvende den oxidative aerobiske proces.

BIOLOGISKE FILTER - Det er en struktur bestående af deres krop, laste- og distributionsanordninger til spildevand og luft.

I dem filtreres spildevandet gennem et ladelag, der er dækket af en film af mikroorganismer, som dyrkes på filterbelastningen i startperioden. Hovedfilerne i biofilmen er den mikrobielle befolkning. Filmens biocenoser omfatter alger, protozoer, insektlarver, bugser, orme, svampe og bakterier.

Alle mikroorganismer er involveret i spildevandsbehandling. Bakterier mineraliserer organisk materiale ved at bruge dem som en kilde til næring og energi, protozoer foder på bakterier, algeremission ilt og flygtig produktion. Orme bryder gennem passager mellem partikler af lastning. løsne den biologiske film og derved lette adgangen til ilt. Derudover fordøjer orm, der spiser organiske stoffer, og nedbrydes en række vedholdende forbindelser - chitin og fiber. Således fjernes organisk stof fra spildevandet, og massen af ​​den aktive biofilm øges. Den brugte biofilm vaskes af den flydende affaldsmasse og fjernes fra biofilteret.

Som læser biofiltrere anvendes materialer med høj porøsitet, lav densitet og en stor specifik overflade (slagge, knust sten, småsten).

Fuld rengøring på biofiltrere opnås ikke.

AEROTENKS - rektangulære forstærkede tanke, 3-6 meter dybe.

Når aerotanken er i drift, strømmer affaldsvæsken under beluftning, blandet med aktivt slam, der består af en samling af mikroorganismer, langsomt gennem den. Luftforsyningen udføres af luftblæsemaskiner. Luftning fremmer større kontakt med aktiveret slam med kontamineret spildevand.

Biologisk oxidation i aerotank fortsætter i to trin. Den første er sorptionen af ​​forurening, den anden er den direkte oxidation af forurening af spildevand.

Biocenose af aktiveret slam udvikler sig under betingelser med udtalte oxidative aerobe processer. Ud over unicellulære bakterier udvikles filamentøse bakterier, gær og svampe i aktiveret slam. Mikrofunaen er repræsenteret af protozoer, rotiferer, rundorm, enkeltcellede dyr. Under normal drift af aerotanken etableres ligevægt mellem alle mikroflora og mikrofauna medlemmer. Overtrædelse af denne ligevægt indikerer forringelsen af ​​behandlingsanlæggene, da ændringen i den numeriske sammensætning af den mikrobielle population i aktiveret slam er forbundet med en ændring i de fysisk-kemiske egenskaber af den behandlede affaldsvæske. Årsagerne til afbrydelsen af ​​aerotanken. er: Overbelastning af spildevandsrensningsanlæg med organiske stoffer, dannelse af anaerobe zoner, manglende biogene elementer, skarp temperatur- eller pH-ændring, indtagelse af giftige stoffer i det behandlede vand.

Følgende ændringer opstår i affaldsvæsken rengjort i aerotanke:

1. et fald i koncentrationen af ​​forurenende stoffer som følge af fortynding med et flydende transportaktiveret slam

2. adsorption af forurening på aktiveret slam (første fase af oxidation)

3. gradvist fald i indholdet af organiske stoffer opløst i vand og adsorberet på aktiveret slam (anden fase af oxidation)

De vigtigste mineraliseringsmidler af organisk materiale i aerotanke er bakterier. Sarkodovye, fodring på siltpartikler, oversætter en række komplekse stoffer til enklere. Infusoria og andre protozoer spiller rollen som regulatorer for udviklingen af ​​bakterier og derved skaber gunstige betingelser for mineraliseringsprocessen.

Inden afløb af behandlet spildevand i dammen skal de desinficeres, da Aerotanker kan ikke garantere fuldstændig clearance af patogener.

Aerobe metoder til biologisk behandling kan også finde sted under naturlige forhold - i biologiske damme, i vandingsområder og filtreringsområder.

Aerob spildevandsbehandling

Den aerobiske metode er baseret på anvendelse af aerobiske mikroorganismer, for hvilken vital aktivitet kræver konstant strøm af ilt og en temperatur i området 20-40 ° C. Under aerob behandling dyrkes mikroorganismer i aktiveret slam eller i form af en biofilm. Aktiveret slam består af levende organismer og et fast substrat. Levende organismer er repræsenteret af bakterier, protozoer, svampe og alger. Biofilmen vokser på et biofilter fyldstof og har udseendet af slimhinder med en tykkelse på 1-3 mm og mere. En biofilm består af bakterier, protozoswampe, gær og andre organismer.

Aerob rengøring sker både i naturlige forhold og i menneskeskabte strukturer.

Rengøring under naturlige forhold forekommer i kunstvandede marker, filtreringsfelter og biologiske damme. Vandingsområder er områder specielt forberedt til spildevandsrensning og landbrugsformål. Rengøring foregår under påvirkning af jordmiljøflora, sol, luft og under påvirkning af planter. I jordens vandingsområder er bakterier, gær, alger, protozoer. Spildevand indeholder for det meste bakterier. I blandede biocenoser af det aktive jordlag opstår komplekse interaktioner af mikroorganismer, hvorved spildevandet frigøres fra bakterierne indeholdt i det. Hvis afgrøder ikke dyrkes i markerne, og de er kun beregnet til biologisk spildevandsrensning, så kaldes de filtreringsfelter. Biologiske damme er en kaskade af damme bestående af 3... 5 trin, hvorigennem klaret eller biologisk renset spildevand flyder med lav hastighed. Sådanne damme er designet til biologisk behandling af spildevand eller rensning af spildevand i kombination med andre spildevandsrensningsanlæg.

De vigtigste strukturer for kunstig aerob biologisk behandling med aktiveret slam er aerotanker. Aerotank arbejder i et par med en sekundær sedimenteringstank, hvor adskillelsen af ​​behandlet spildevand forekommer ved aerotankens udløb og suspension af aktiveret slam. I dette tilfælde fjernes en del af slammet fra systemet, og en del returneres til beluftningstanken for at øge produktiviteten og reducere mængden af ​​overskydende slam. Afhængig af forureningsgraden og mængden af ​​spildevand anvendes sammensætningen af ​​forurenende stoffer og rensningsbetingelserne, forskellige hydrodynamiske tilstande til at organisere vandstrømmen, dets omsætning, tilførsel af returaktiv slam og beluftning. Arbejdskoncentrationer af aktiveret slam i aerotanke er 1-5 g / l (tørstof) med opholdstid for spildevand i systemet fra flere timer til flere dage. Til rengøring i beluftningstanken er det ofte nødvendigt også at fodre næringsstoffer, primært nitrogen og fosfor. Med en manglende rengøringseffektivitet reduceres.

Biologiske rensningsanlæg med aktiveret slam omfatter også oxytops (med luftning med luft beriget med ilt eller ren ilt), filtertanke (med adskillelse af aktiveret slam og spildevand ved filtrering), oxidationskanaler (med cirkulation af spildevand og overfladebeluftningssystemer), minearbejde i form af aksler eller kolonner for at øge vandtrykket).

Fra aerobiske rengøringssystemer med biofilm anvendes biofiltrering oftest - strukturer med en belastning på overfladen, hvor biofilm af mikroorganismer udvikles. Det enkleste biofilter er et lag af filtermateriale (belastning), hældt i en vinkelsvinkel, vandet med spildevand. Lasten kan fremstilles i form af separate aftagelige blokke af plastikstive eller fleksible materialer, af stive ruffer mv. Til forskel fra beluftningstanke fungerer biofiltrere uden sekundære sedimenter.

En interstitiel position mellem strukturer med aktivt slam og med biofilm er optaget af biotentialer, der kombinerer fordelene ved både aero-tanke og biofiltrere. I biotanker med luftning af væsken, med aktiveret slam og indlæsning af forskellige materialer, cirkulerer væsken med slam og luftes i mellemrummene mellem påfyldning. Som følge af biofilmdannelse på påfyldningsoverfladen overstiger gennemsnitskoncentrationen af ​​slamblandingen koncentrationen i beluftningstanke.

I en moderne bio-adsorberbiotissor kombineres sorption af forurenende stoffer på overfladen af ​​ladningen, for eksempel baseret på aktiverede carbonhydrider, med biorensning. Ved forurening rengøres giftige stoffer med kul, mens i systemet på den ene side formindskes den inhiberende virkning af giftige stoffer på biocenosen og på den anden side ved lave koncentrationer af substrater i spildevandet i laget ved siden af ​​overfladen af ​​aktivt kul, øges og accelererer lokale koncentrationer dekomponering af substratet. Samtidig regenereres kul biologisk. Bioadsorptionsrensning kan bruges til at fjerne organiske urenheder, samt at fjerne tungmetaller og radionuklider fra spildevand.

En anden modifikation af biotanken er en fluidbed-reaktor (med et suspenderet lag), hvor rengøring intensiveres på grund af den store specifikke overflade af bæreren, på hvilken mikroorganismerne er bundet og den høje overførselshastighed. Biomassekoncentrationen i reaktoren når 40 g / l, produktiviteten er 5-10 gange højere end i beluftningstanke, processen er mere stabil under overbelastning og mindre følsom for giftig forurening af spildevand.

Overdreven aktiveret slam og biofilm fra biologiske behandlingsanlæg eller ubehandlet kloak kan omdirigeres til slamlejere (slamkort), kunstvandingsfelter og filtreringsfelter. Slamlejere er designet til opbevaring og behandling af aktiveret slam og biofilm fra spildevandsrensningsanlæg.

Aerob biokemisk rensningsmetode

Aerobe og anaerobe metoder til biokemisk rensning af gasemissioner, spildevand, flydende og fast affald er kendte.

Den aerobiske metode er baseret på anvendelse af aerob grupper af organismer, for hvilke vital aktivitet kræver konstant strøm af ilt og en temperatur på 20 ° C. Ved aerob behandling dyrkes mikroorganismer i biofilm eller aktiveret slam.

Aktiveret slam er et amfotert kolloid system bestående af levende organismer og et fast substrat og har en negativ ladning ved pH = 4.9.

I det aktiverede slam er mikroorganismer af forskellige grupper. Ifølge de økologiske grupper er mikroorganismer opdelt i aerobes og anaerober, termofiler og mesofiler, halofiler og halofober. Samfundet af alle levende organismer (akkumuleringer af bakterier, protozoer orme, skimmelsvampe, gær, actinomycetes, alger), der befinder sig i silt kaldes en biokenose. Tørstofet af aktiveret slam indeholder 70. 90% organisk og 30% 10 uorganiske stoffer.

Substratet er en fast død del af algerester og forskellige faste rester; organismer af aktiveret slam er knyttet til det. Substrat op til 40% i aktivt slam.

Kvaliteten af ​​slam bestemmes af hastigheden af ​​dens sedimentering og graden af ​​rensning af væsken. Slamtilstanden karakteriserer "slamindekset", hvilket er forholdet mellem volumenet af den afsatte del af det aktiverede slam og massen af ​​det tørrede slam (i gram) efter afsætning i 30 minutter. Jo værre slammet opstår, desto højere er det "slamindeks", det har.

Den optimale temperatur til biokemisk spildevandsbehandling opretholdes ved ca. 20-30 ° C. Overdreven temperatur kan føre til mikroorganismernes død. Ved lavere temperaturer falder rengøringshastigheden, processen for mikrobiel tilpasning til nye former for forurening sænkes, og flokkulering og sedimentering af aktiveret slam forringes.

Biofilmen vokser på et biofilter fyldstof, det har udseende af slimhinder med en tykkelse på 1,3 mm og mere. En biofilm består af bakterier, svampe, gær og andre organismer. Antallet af mikroorganismer i biofilmen er mindre end i det aktiverede slam.

Aerobisk dissimilering af substratet - kulhydrater, proteiner, fedtstoffer - har karakteren af ​​en flerstaseproces, herunder indledende opdeling af et komplekst carbonholdigt stof i enklere underenheder, som igen gennemgår yderligere transformation. Under betingelserne for aerob metabolisme anvendes omkring 90% af den iltforbrug, der anvendes til respiratorisk vej for at opnå energi af cellerne i mikroorganismer.

Mekanismen for biologisk oxidation under aerobiske forhold ved heterotrofe bakterier kan repræsenteres ved følgende skema:

Reaktion (7.6) viser oxidationen af ​​den oprindelige organiske forurening af spildevand og dannelsen af ​​ny biomasse. I renset spildevand forbliver biologisk ikke-oxiderbare stoffer hovedsagelig i opløst tilstand, idet kolloide og uopløste stoffer fjernes fra spildevandet ved hjælp af sorptionsmetoden.

Reaktion (7.7) beskriver processen med endogen oxidation af cellulær materie, der opstår efter brug af en ekstern strømkilde.

Oprensning under aerobiske betingelser sker i nærværelse af oxygen opløst i vand, hvilket repræsenterer en modifikation af den naturlige proces med selvrensning af vandlegemer, der forekommer i naturen.

For mikroorganismer at oxidere organiske stoffer i spildevand er der brug for ilt, men de kan kun bruges i opløst form. For at mætte spildevandet med ilt udføres beluftningsprocessen, der bryder luftstrømmen ind i bobler og fordeler dem jævnt i spildevandet. Fra luftbobler absorberes ilt af vand og transporteres derefter til mikroorganismer (figur 7.1).

Fig. 7.1. Ordning for oxygenoverførsel fra gasbobler til mikroorganismer:

A er en gasboble; B - akkumulering af mikroorganismer

1 - grænsediffusionslag på gassiden; 2 - interface;

3-grænsediffusionslag på den flydende side;

4 - oxygenoverførsel fra boblen til mikroorganismer;

5 - grænsediffusionslag på væskesiden af ​​mikroorganismer;

6 - overførsel af ilt til cellerne 7 - reaktionszone mellem oxygenmolekyler med enzymer

Mængden af ​​absorberet oxygen kan beregnes ved ligningen

hvor M er mængden af ​​absorberet ilt, kg / s; Ptil - volumenforhold

recoil, s "1; V er mængden af ​​spildevand i strukturen, m 3; C * og C er ligevægtskoncentrationen og koncentrationen af ​​ilt i væskens masse, kg / m3.

Mængden af ​​absorberet ilt kan forøges ved at øge masseoverførselskoefficienten eller drivkraften. Hastigheden af ​​biokemisk oxidation påvirkes af turbulering af spildevand i spildevandsrensningsanlæg, hvilket bidrager til nedbrydning af aktive slamflager til mindre og øger mængden af ​​næringsstof og iltforsyning til mikroorganismer. Flowturbulering opnås ved intensiv blanding, hvor det aktiverede slam suspenderes, hvilket sikrer en jævn fordeling i spildevandet.