Procese biochimice în tratarea apelor uzate. Metode de epurare biochimică (biologică) Metode de tratare a apelor uzate menajere și industriale

15.08.2023

Efluenții conțin substanțe de origine organică și anorganică, cu altele mult mai organice. Și dacă cel mai simplu mod de a scăpa de incluziunile anorganice este mecanic, atunci sunt necesare alte metode pentru a elimina impuritățile organice. Una dintre principalele este tratarea biologică a apelor uzate. Veți afla despre caracteristicile, soiurile și tehnologiile sale în acest articol.

Apa este viață, dar o consumăm curată și o întoarcem murdară. Dacă canalele de scurgere nu sunt curățate, atunci vremea „umidității prețioase” descrisă de mulți scriitori de science fiction va veni foarte curând. Natura poate purifica apa de la sine, dar aceste procese decurg foarte lent. Numărul de persoane este în creștere, și volumul consumului de apă este în creștere, astfel încât problema epurării organizate și temeinice a apelor uzate este deosebit de acută. Cea mai eficientă tehnologie de purificare a apei este biologică. Dar, înainte de a lua în considerare principiile de bază ale funcționării sale, trebuie să înțelegeți compoziția apei.

Compoziția apelor uzate menajere

Orice casa cu apa curenta are si canalizare. Asigură procese normale pentru transportul apelor uzate de la apartamente și case la stațiile de epurare. Conductele de canalizare conțin apă obișnuită, dar este poluată. Există doar 1% impurități în el, dar acest lucru face ca apa uzată să nu fie adecvată pentru utilizare ulterioară. Doar după purificare apa poate fi refolosită pentru băut și uz zilnic.

Compoziția exactă a apei uzate nu poate fi numită, deoarece depinde de locul în care este prelevată o probă specială, dar chiar și în același loc cantitatea și setul de impurități pot varia. Cel mai adesea, apa conține particule solide, impurități biologice și incluziuni anorganice. Cu materia anorganică totul este simplu – chiar și cel mai simplu filtru îl îndepărtează, dar cu materia organică va trebui să lupți. Dacă nu se face nimic, aceste substanțe încep să se dezintegreze și să formeze un sediment putrezitor (de unde „mirosul de canalizare”) caracteristic neplăcut. Mai mult, nu numai materia organică descompusă începe să putrezească, ci și apa.

Pe scurt, apa uzată conține grăsimi, agenți tensioactivi, fosfați, compuși de clorură și azot, produse petroliere și sulfați. Nu pot dispărea singure din apă - au nevoie de o curățare completă. Problema este deosebit de acută în acele case care au un sistem autonom de drenaj și alimentare cu apă, deoarece fiecare amplasament are atât o groapă, cât și o fântână de apă. Dacă scurgerile nu sunt curățate, acestea pot ajunge la robinet - iar situația poate pune viața în pericol.

Metode de tratare a apelor uzate menajere si industriale

Apa uzată se poate autoepura în condiții naturale, dar numai dacă volumul lor este mic. Întrucât sectorul industrial este foarte dezvoltat astăzi, la ieșire sunt generate volume semnificative de ape uzate. Și pentru a obține apă curată, o persoană trebuie să rezolve problema apelor uzate - adică să o purifice. Există mai multe metode de tratare a apelor uzate - mecanică, chimică, fizico-chimică și biologică. Să aruncăm o privire mai atentă la caracteristicile fiecăruia dintre ele.

Curățarea mecanică presupune utilizarea unor tehnici precum filtrarea și sedimentarea. Uneltele principale sunt grile, site, filtre, capcane și capcane. Când apa este supusă epurării primare, ea intră într-un rezervor de decantare - un recipient conceput pentru a depune apa uzată cu formarea de sedimente. Curățarea mecanică este folosită în majoritatea sistemelor moderne, dar rareori ca metodă independentă. Chestia este că nu este potrivit pentru îndepărtarea componentelor chimice și a impurităților organice.

Purificarea chimică se realizează folosind reactivi - substanțe chimice speciale care reacționează cu impuritățile conținute în apă și formează un precipitat insolubil. Ca rezultat, conținutul de materie solubilă în suspensie este redus cu 25%, iar materia insolubilă în suspensie cu 95%.

Purificarea fizico-chimică implică utilizarea unor tehnici precum oxidarea, coagularea, extracția și așa mai departe. Aceste procese fac posibilă eliminarea incluziunilor anorganice din apă și distrugerea impurităților organice slab oxidate. Cea mai populară metodă de curățare fizică și chimică este electroliza.

Tratamentul biologic este un proces bazat pe utilizarea unor microorganisme specifice și a principiilor vieții acestora. Bacteriile acționează în mod specific asupra poluanților organici specifici și are loc purificarea apei.

Metode de tratare biologică a apelor uzate și beneficiile acesteia. Stații și structuri de epurare biologică a apelor uzate

Metodele de tratare biologică a apelor uzate includ rezervoare de aerare, filtre biologice și așa-numitele biobazine. Fiecare metodă are propriile sale caracteristici, despre care vă vom spune mai jos.

Tancuri aero

Această metodă de epurare biologică implică interacțiunea apei uzate purificate mecanic anterior și a nămolului activ. Interacțiunea are loc în containere speciale - sunt formate din cel puțin două secțiuni și sunt echipate cu sisteme de aerare. Nămolul activat conține un număr mare de microorganisme aerobe, care, în condiții adecvate, îndepărtează diverși poluanți din apele uzate. Namolul este un sistem complex de biocenoza in care bacteriile, supuse unui aport regulat de oxigen, incep sa absoarba impuritatile organice. Purificarea biologică are loc în mod constant într-o singură condiție principală - aerul trebuie să intre în apă. Când procesarea organică este finalizată, nivelul consumului de oxigen (BOD) scade și apă este furnizată în secțiunile următoare.

În alte secțiuni, bacteriile nitrificatoare sunt incluse în lucrare, care procesează un astfel de element precum azotul din sărurile de amoniu pentru a forma nitriți. Aceste procese sunt efectuate de o parte a microorganismelor, în timp ce cealaltă mănâncă nitriți pentru a forma nitrați. La finalizarea acestui proces, apa uzată tratată este introdusă într-un rezervor secundar de decantare. Aici nămolul activ precipită, iar apa purificată este trimisă în rezervoare.

Biofilter este o stație de tratare biologică populară printre proprietarii de case de țară. Este un dispozitiv compact care include un rezervor cu material de încărcare. Sub forma unui film activ în biofiltru există microorganisme care efectuează aceleași procese ca în primul caz.

Tipuri de instalatii:

în două etape;
filtrare prin picurare.

Performanța aparatelor cu filtrare prin picurare este scăzută, dar garantează gradul maxim de epurare a apelor uzate. Al doilea tip este mai productiv, dar calitatea curățării va fi aproximativ aceeași ca în primul caz. Ambele filtre constau dintr-un așa-numit „corp”, un distribuitor, sisteme de drenaj și distribuție a aerului. Principiul de funcționare al biofiltrelor este similar cu principiul de funcționare al rezervoarelor de aerare.

Iazuri biologice

Pentru a efectua tratarea apelor uzate folosind această metodă, trebuie să existe un rezervor artificial deschis în care vor avea loc procese de autoepurare. Această metodă este cea mai eficientă; chiar și iazurile puțin adânci de până la un metru adâncime sunt potrivite. O suprafață semnificativă permite apei să se încălzească bine, ceea ce are și efectul necesar asupra proceselor vitale ale microorganismelor implicate în purificare. Această metodă este cea mai eficientă în sezonul cald - la temperaturi de aproximativ 6 grade și mai jos, procesele de oxidare sunt suspendate. Iarna, curățarea nu are loc deloc.

Tipuri de iazuri:

piscicultură (cu diluție);
în mai multe etape (fără diluare);
iazuri de tratament terțiar.

În primul caz, apele uzate sunt amestecate cu apa râului și apoi trimise în iazuri. În al doilea, apa este trimisă în rezervor fără diluare imediat după decantare. Prima metodă necesită aproximativ două săptămâni, iar a doua o lună. Avantajul sistemelor cu mai multe etape este prețul lor relativ scăzut.

Care sunt avantajele epurării biologice a apelor uzate?

Tratarea biologică a apelor uzate garantează producerea de apă curată aproape 100%. Cu toate acestea, vă rugăm să rețineți că biostația nu este utilizată ca metodă independentă. Puteți obține apă cristalină numai dacă mai întâi îndepărtați impuritățile anorganice prin alte mijloace și apoi îndepărtați materia organică folosind o metodă biologică.

Bacteriile aerobe și anaerobe - ce sunt acestea?

Microorganismele utilizate în procesul de tratare a apelor uzate sunt împărțite în aerobe și anaerobe. Cele aerobe există doar într-un mediu care conține oxigen și descompun complet materia organică în CO2 și H2O, în același timp sintetizând propria biomasă. Formula pentru acest proces este următoarea:

CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + biomasă bacteriană,

unde CxHyOz este o substanță organică.

Microorganismele anaerobe se descurcă în mod normal fără oxigen, dar creșterea biomasei lor este mică. Bacteriile de acest tip sunt necesare pentru fermentarea fără oxigen a compușilor organici cu formarea de metan. Formulă:

CxHyOz -> CH4 + CO2 + biomasă bacteriană

Tehnicile anaerobe sunt indispensabile la concentrații mari de materie organică – care depășesc maximul admis pentru microorganismele aerobe. Cu un conținut organic scăzut, microorganismele anaerobe, dimpotrivă, sunt ineficiente.

Scopul metodelor biologice de purificare a apei

Majoritatea poluanților reziduali sunt substanțe de origine organică. Principalele surse ale acestor poluanți și consumatori de ape uzate tratate:

Servicii locative și comunale, întreprinderi din industria alimentară și complexe zootehnice.
Întreprinderi din industria chimică, de rafinare a petrolului, a celulozei și hârtiei și a pielii.

Compoziția apei uzate în aceste cazuri va fi diferită. Un lucru este sigur - numai cu o curățare completă cu utilizarea obligatorie a metodelor biologice pot fi obținute rezultate ideale.

Principiile tratamentului biologic și lista echipamentelor necesare

Ținând cont de principiile actuale ale epurării biologice, se selectează echipamente pentru organizarea unei stații de epurare biologică. Opțiuni principale:

iazuri biologice;
câmpuri de filtrare;
biofiltre;
rezervoare de aerare;
metatencuri;
puțuri de filtrare;
filtre de nisip și pietriș;
canale de oxidare a circulației;
bioreactoare.

Vă rugăm să rețineți că diferite tehnici pot fi utilizate pentru tratarea apelor uzate artificiale și naturale.

Tratarea apelor uzate prin metode biologice: avantaje și dezavantaje

Metodele biologice sunt eficiente pentru purificarea apelor uzate din materia organică, dar rezultate cu adevărat înalte pot fi obținute numai prin utilizarea integrată a diferitelor metode. În plus, posibilitățile bacteriilor nu sunt nelimitate - microorganismele elimină impuritățile organice minore. Costul stațiilor de epurare biologică este relativ scăzut.

Toate metodele de tratare a apelor uzate

Înainte de a intra în sistemul de epurare biologică, apele uzate trebuie să fie supuse epurării mecanice, iar după aceasta - dezinfecție (clorare, ultrasunete, electroliză, ozonare etc.) și dezinfectare. Prin urmare, ca parte a epurării cuprinzătoare a apelor uzate, sunt utilizate și metode chimice, mecanice, cu membrană și reactivi.

Metoda biochimică utilizat pentru epurarea apelor uzate menajere și industriale (AS) din substanțe organice dizolvate și unele anorganice (H 2 S, sulfuri, amoniac, nitriți etc.). Bazat pe proces asupra capacității microorganismelor de a folosi aceste substanțe pentru alimentație în procesul vieții - substanțele organice pentru microorganisme sunt o sursă de carbon.

Indicatori cheie de proces.

BOD– cererea biochimică de oxigen sau cantitatea de oxigen utilizată în procesele biochimice de oxidare a substanțelor organice (fără a include procesele de nitrificare) pe o anumită perioadă de timp (2, 5, 8, 10, 20 de zile) în mgO 2 la 1 mg de substanţă. (BOD 5 – BOD timp de 5 zile).

COD– cererea chimică de oxigen, adică cantitatea de oxigen echivalentă cu cantitatea de agent oxidant consumat necesară oxidării tuturor agenților reducători conținuti în apă, mgO 2 / 1 mg substanță.

La contactul cu substanțele organice, microorganismele le distrug parțial, transformându-le în ioni de apă, CO 2, nitrit și sulfat. Cealaltă parte a substanței merge la formarea biomasei - proces de oxidare biochimică.

La evacuarea apelor uzate în instalațiile de tratare biochimică, trebuie îndeplinite următoarele cerințe:

Concentrațiile de substanțe toxice nu trebuie să fie mai mari decât maximele stabilite, nefiind afectate procesele de oxidare biochimică (MK b) și funcționarea instalațiilor de tratare (MK b.o.s.), sau DBO/COD0,5;

SW nu trebuie să conțină substanțe toxice și săruri ale metalelor grele;

Substanţele anorganice care nu pot fi oxidate trebuie să aibă concentraţiile maxime stabilite (MK b (Cu) - 0,5 mg/l; (Hg) - 0,02 mg/l; (Pb) - 0,1 mg/l etc.). d.).

Metode biochimice

Anaerob Fără acces la O 2

Compoziția nămolului activ și a biofilmului.

Nămol activ (AI)- organisme vii + substrat solid

Comunitatea organismelor vii(clustere și bacterii unice, protozoare, viermi, mucegaiuri, drojdii; rar - larve de insecte, crustacee, precum și alge etc.) - biocenoză, reprezentată în principal de 12 specii de microorganisme și protozoare.

Acumularea de bacterii în IA este înconjurată de un strat mucos (capsule). Astfel de grupuri sunt numite zoogeluri. Substanțele mucoase conțin antibiotice care pot suprima bacteriile filamentoase. Bacteriile lipsite de un strat mucos oxidează contaminanții la o rată mai mică.

În IA se găsesc organisme de diferite grupe; apariția lor depinde de compoziția SW, conținutul de O2 din ele, temperatură, pH, conținut de sare etc.

De către grupurile ecologiste microorganisme(distruge materia organică) se împart în:

2. anaerobi

3. termofile

4. mezofili

5. halofile

6. halofobi

Protozoare (nu distrugeți materia organică, mențineți echilibrul bacteriilor și nu se hrănesc cu ele):

1. sardic

2. flageli

3. ciliat

4. suge ciliati

Când se formează IA, apar mai întâi bacteriile, apoi protozoarele.

AI – bulgări și fulgi galben-maroniu, dimensiune – 3-150 microni. Suprafața fulgilor este de 1200 m 2 /1 m 3 de nămol (100 m 2 /1 g substanță uscată). În 1m3 AI – 2*10 14 bacterii.

Biofilm crește pe un mediu de biofiltru; are aspectul murdării mucoase de 1-2 mm sau mai mult. Culoarea depinde de compoziția substanței uscate - de la galben deschis la maro închis.

Compus: bacterii, ciuperci, drojdii etc., protozoare, rotifere, viermi (mai diverse decât în AI). Larvele de țânțari și muște, viermii și acarienii mănâncă IA și biofilmul, determinându-le să se slăbească, ceea ce facilitează procesul de curățare. Numărul de microorganisme dintr-un biofilm este mai mic decât în AI; în 1 m 3 de biofilm există 2 * 10 12 bacterii.

Modele de descompunere a substanțelor organice.

Substanțele organice, cu ajutorul unei proteine purtătoare specifice (formează un complex solubil cu substanțele organice), trec prin membrană în celula microorganismului, complexul este distrus, proteina purtătoare este inclusă într-un nou ciclu de transfer și apar transformări. în interiorul celulei, terminând cu oxidarea substanței cu eliberarea de energie și sinteza de noi substanțe cu cheltuirea acestei energii.

Acest proces este continuu și foarte complex; multe reacții apar într-o secvență strictă la viteză mare, care este determinată de enzime (catalizatori ai reacțiilor biochimice). Fiecare reacție este catalizată de o enzimă specifică găsită în celulă.

Substante care cresc activitatea enzimatica (activatori): vitamine, Ca 2+, Mg 2+, Mn 2+.

Inhibitori: saruri ale metalelor grele, acid cianhidric, antibiotice.

Reacții totale de oxidare biochimică în condiții aerobe:

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

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

Reacția (1) – satisfacerea nevoilor de energie ale celulei

Reacția (2) – pentru sinteza substanței celulare.

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

Enzimele NH 3 + O 2 HNO 2 + enzimele O 2 HNO 3

CxHyOzN – toate substanțele organice ale DM

C 5 H 7 NO 2 – raportul mediu al elementelor principale din substanța celulară a bacteriilor

H – energie.

Organismele vii pot folosi doar energia legată chimic; purtătorul său universal în celulă este acidul adenositrifosforic (ATP), format în timpul reacției cu acidul adenozin difosforic (ADP):

ADP+H3PO4ATP+H2O

Metabolizarea unor substante.

CH4CH3OH HCNOHCOOH CO2

Nitrificare și denitrificare.

Bacteriile nitrificatoare oxidează azotul compușilor de amoniu mai întâi la NO 2 - NO 3 - - proces de nitrificare

Enzimele NH 4 + O 2 HNO 2 + enzimele O 2 HNO 3

Bacteriile denitrificatoare Ei separă oxigenul legat de nitriți și nitrați și îl cheltuiesc din nou pe oxidarea substanțelor organice - procesul de denitrificare.

NH 2 OH NH 3 (rar)

NR 3 - NU 2 - NR

Oxidarea substanțelor care conțin sulf.

Sulf, H2S, tiosulfați, politionați și alți compuși bacterii cu sulf oxidează la H2SO4 şi sulfaţi.

Procesul se intensifică în prezența: N, P, K, cantități mici de Fe, Mg, Zn, B, Mn.

Oxidarea Fe și Mn.

Bacteriile de fier obţine energie prin oxidarea Fe 2+ la Fe 3+

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

Mn2+ +1/2 O2 +2OH - Mn02 +H2O

Curățare aerobă:

În condiții naturale

În structuri artificiale

In conditii naturale:

Pe câmpurile de irigare

Pe câmpurile de filtrare

În iazurile biologice

Câmpuri de irigare(PO) - terenuri special amenajate utilizate pentru epurarea apelor uzate si in scopuri agricole. Epurarea apelor uzate are loc sub influența microflorei solului, a soarelui, a aerului și sub influența vieții plantelor.

Solul conține bacterii, drojdie, ciuperci, alge, protozoare și animale nevertebrate (numărul acestora depinde de perioada anului).

Filtrați câmpurile– sunt utilizate numai pentru tratarea biologică a apelor uzate fără a cultiva culturi pe acestea.

Avantajele curățării în condiții naturale:

Costuri reduse de capital și de exploatare

Deversarea apelor uzate în afara zonei irigate este exclusă

Asigură randamente ridicate și durabile ale plantelor agricole

Terenurile neproductive sunt implicate în cifra de afaceri agricolă.

Câmpuri de irigare Este mai bine să se aranjeze pe soluri nisipoase, lutoase și cernoziom. Apele subterane nu trebuie să fie mai mari de 1,25 m de suprafață. Dacă apele subterane se află deasupra acestui nivel, atunci este necesar să se aranjeze drenajul.

Pentru opțiunile de purificare biochimică naturală a apei uzate, vezi Fig. 50.

Iazuri biologice– o cascadă de iazuri formată din 3–5 trepte, prin care curge SW limpezit sau purificat biologic cu viteză mică.

Iazuri concepute pentru tratarea biologică și post-tratarea apelor uzate în combinație cu alte instalații de tratare. Iazurile vin cu aerare naturală și artificială.

Bacteriile folosesc oxigenul eliberat de alge în timpul fotosintezei, precum și O 2 din aer, pentru oxidare. Algele consumă CO 2, fosfați și azot de amoniu, eliberați în timpul descompunerii biochimice a substanțelor organice. Temperatura la care au loc procesele de purificare în iazuri este de 6 0 C; iarna iazurile nu funcționează.

Pentru aerarea artificială se folosesc compresoare de joasă presiune, care amestecă apa.

Curățare în condiții artificiale:

În rezervoare de aerare

În biofiltre

Curățare în rezervoare de aerare:

Tancurile aero sunt rezervoare din beton armat aerat. Procesul de curățare în rezervorul de aerare are loc ca un amestec aerat de apă uzată și nămol activ curge prin acesta.

Este necesară aerarea pentru a satura apa cu O2 și a menține nămolul în suspensie.

Procese biochimice în rezervorul de aerare:

a) adsorbția substanțelor organice de către suprafața nămolului activ și mineralizarea substanțelor ușor oxidabile cu consum intens de oxigen;

b) oxidarea suplimentară a substanțelor organice care se oxidează lent, regenerarea nămolului activ (oxigenul se consumă mai lent).

Înaintea rezervoarelor de aerare, SW nu trebuie să conțină mai mult de 150 mg/l de solide în suspensie și nu mai mult de 25 mg/l de produse petroliere, 6 0 Сt30 0 С, рН = 6,5-9.

Rezervorul de aerare este format dintr-un regenerator (25% din volum) și rezervorul de aerare propriu-zis.

După contactarea SW cu nămolul, acesta intră în rezervorul secundar de decantare, unde nămolul este separat de apă. Cea mai mare parte este returnată în rezervorul de aerare, iar excesul este returnat în pre-aerator.

Aerotank este o piscină exterioară cu dispozitiv de aerare forțată (adâncime de până la 2 - 5 m).

Tancurile aero sunt clasificate:

1) conform modului hidrodinamic

Aerotank-deplasator

Mixer aerotank

Rezervor intermediar de aerare

2) conform metodei de regenerare AI

Cu regenerare separată

Fără regenerare separată

3) în funcție de sarcina pe AI

Sarcină mare (pentru curățare parțială)

Convențional (încărcare mică cu aerare extinsă)

4) după numărul de pași

5) conform modului de intrare SV

Curge prin

Semi-flux

Cu nivel de funcționare și contact variabile

6) în funcție de caracteristicile de proiectare.

amestec de nămol

Orez. Aerotancuri cu diferite structuri de curgere de SW și nămol activ de retur:

a) rezervor de aerare-deplasator

b) mixer rezervor de aerare

c) rezervor de aerare cu alimentare dispersată de SW

a) utilizat pentru ape cu concentrație scăzută (până la 300 mg/l BOD total)

b) pentru ape concentrate cu BODtot până la 1000 mg/l

Schemele cu o singură etapă fără regenerare a nămolului sunt utilizate când DBO este de 150 mg/l, cu regenerare >150 mg/l și în prezența impurităților industriale nocive.

Scheme în două etape - pentru purificarea apelor uzate foarte concentrate.

Aerare.

Metode: a) pneumatice

b) mecanic

c) pneumomecanice

a) aerul de suflare comprimat este furnizat prin plăci ceramice poroase (filtre, țevi poroase și perforate)

b) amestecarea lichidului cu diverse dispozitive, asigurând fragmentarea fluxurilor de aer. In apropierea acestor aparate apar bule de gaz cu ajutorul carora O 2 trece in SW

c) aerul comprimat intră printr-un inel de aerisire cu orificii mari și se sparge în bule mici. Folosit atunci când sunt necesare amestecări intense și putere oxidativă mare.

Durata de aerare:

unde și este DBO total al apei purificate și furnizate, mgO 2 /l

a – doza de nămol, g/l

Sl – conținutul de cenușă al nămolului în fracțiuni de unu

T este viteza medie de oxidare calculată a mg BODpolg/g substanță de nămol fără cenușă pe oră.

Diferite modele de rezervoare de aerare (vezi Fig. 51).

Pentru a intensifica procesul de purificare biochimică, apele uzate din fața rezervorului de aerare pot fi tratate cu agenți oxidanți (O 3) pentru a reduce COD.

Există scheme în care flotatoarele, mai degrabă decât rezervoarele de decantare, sunt folosite pentru a separa nămolul activ.

Utilizarea unui flotator face posibilă creșterea concentrației de nămol activ în rezervorul de aerare la 10-12 g/l și creșterea productivității acestuia de 2-3 ori.

Biofiltre.

Biofiltre- sunt structuri în corpul cărora este amplasată o duză (încărcare) bulgăre și sunt prevăzute dispozitive de distribuție pentru SW.

SW sunt filtrate printr-un strat de încărcare acoperit cu o peliculă de microorganisme care oxidează substanțele organice, folosindu-le ca sursă de nutriție și energie.

Substanțele organice sunt îndepărtate din DM, iar masa biofilmului crește. Biofilmul uzat (mort) este spălat de SW care curge și îndepărtat din biofiltru.

Argila expandată;

Inele din ceramică și plastic;

Cuburi, bile, cilindri, blocuri hexagonale;

Plasă de metal și plastic, rulată în rulouri.

Biofiltre:

a) – cu tratament biologic complet;

Cu tratament biologic incomplet;

b) – cu alimentare naturală cu aer;

Cu alimentare cu aer artificial;

c) – cu recirculare a apelor uzate;

Fara recirculare SW;

d) – monoetapă;

În două etape;

e) – picurare;

Foarte încărcat

Scheme de instalații pentru tratarea apelor uzate cu biofiltre (Fig. 52)

Apa purificata

SV purificat

Fig. 52 Scheme instalatii de tratare a apelor uzate cu biofiltre

a) – cu o singură etapă

b) – în două etape

1 – decantoare primare

2.4 – biofiltre stadiul I și II

3 – decantoare secundare

5 – decantoare terțiare.

Biofilmul îndeplinește aceleași funcții ca și nămolul activat: adsorb și prelucrează substanțele biologice. Puterea oxidativă a biofiltrelor este mai mică decât puterea rezervoarelor de aerare.

Eficiența epurării apelor uzate este afectată de:

CBO al apei purificate

Natura poluanților organici

Viteza de oxidare

Viteza de respirație a microorganismelor

Masa de substanțe adsorbite de film

Grosimea biofilmului

Compoziția microorganismelor care trăiesc în biofilm

Intensitatea aerării

Zona și înălțimea biofiltrului

Caracteristici de încărcare (dimensiunea piesei, porozitatea, suprafața specifică)

Proprietățile fizice ale apei uzate (temperatură, sarcină hidraulică, intensitatea recirculării, distribuția uniformă a apei uzate pe secțiunea de încărcare, gradul de umectare a biofilmului).

Biofiltre cu două niveluri utilizat atunci când înălțimea biofiltrelor nu poate fi mărită pentru a obține un grad ridicat de purificare.

Biofiltre cu filtrare prin scurgere asigură curățarea completă, dar are o productivitate scăzută (0,5 - 3 m 3 / m 2 zi). DBO al apei purificate 200 mg O 2 /l.

Biofiltre cu sarcină mare– productivitate 10 – 30 m 3 / m 2 zi, dar nu asigură tratament biologic complet. Se folosește aerisirea (16 m 3 aer/1 m 3 SV). la DBO 20 > 300 mg/l – recircularea apei purificate.

Biofiltre turn– productivitate până la 5000 m 3 /zi.

Biofiltru Biotank– o carcasă cu elemente de încărcare eșalonate, care sunt semicilindri cu diametrul de 80 mm. SW intră de sus, umplând elementele de încărcare și curge în jos prin margini. Pe suprafețele exterioare ale elementelor se formează un biofilm, iar în elemente se formează o biomasă similară cu nămolul activat. Saturația apei cu O 2 are loc atunci când lichidul se mișcă.

Dispozitive cu pat fluidizat.

O coloană cu un strat fluidizat de material granular (nisip), pe suprafața căreia sunt cultivate microorganisme. SW este preasaturat cu O 2 și introdus în coloană de jos în sus cu o viteză de 25 – 60 m/oră.

Suprafața de încărcare – 3200 m2/m3 (de 20 de ori mai mult decât în rezervoarele de aerare, de 40 de ori mai mult decât într-un biofiltru).

Procesele decurg foarte repede: BOD-ul SW este redus cu 85 - 90% în 15 minute (în rezervor de aerare - în 6 - 8 ore).

Oxitenki.

Purificarea biochimică a apei reziduale folosind oxigen tehnic în loc de aer - „bioprecipitarea” se realizează în oxytanks.

Utilizarea O 2 în loc de aer vă permite să:

crește eficiența utilizării O2 de la 8 - 9 la 90 - 95%
creste puterea oxidativa fata de rezervoarele de aerare de 5-6 ori
reduceți viteza de amestecare a SW (acest lucru îmbunătățește sedimentarea nămolului, deoarece fulgii mari nu sunt distruși)
îmbunătățirea compoziției bacteriene a nămolului activat (la concentrații mari de O2, bacteriile filamentoase nu se dezvoltă)
conținutul de O2 din apa purificată crește, ceea ce contribuie la purificarea ulterioară a acesteia
evitați mirosurile neplăcute, deoarece oxytankurile sunt dispozitive închise, sigilate
costurile de capital sunt mai mici (dacă O 2 este un deșeu de producție)

Modele Oxytank:

1. combinat (reactoare mixer)

2. oxitancuri secţionale - dislocatoare cu decantare secundară separată.

Reacția principală:

CO2+4H2A CH4+4A + 2H2O

H2A – substanță organică care conține H

5AH2+SO42-5A+H2S+4H2O

Denitrificare:

6AN 2 +2nO 3 - 6A+6H 2 O+n 2 (nO 3)

Fermentarea se realizează în digestoare- un aparat închis ermetic dotat cu dispozitive pentru introducerea sedimentului nefermentat și îndepărtarea sedimentului fermentat. (Fig.54)

Namolul trebuie deshidratat inainte de servire.

Parametrii digestiei anaerobe:

Temperatura care reglează intensitatea procesului

Gradul de amestecare.

Fermentare în condiții mezofile (30–35 0 C) și termofile (50 – 55 0 C).

Gradul de descompunere a materiei organice este de 40%.

Rata de descompunere a materiei organice poate fi crescută prin menținerea:

temperatura ridicata
concentrația substanței fără cenușă > 15 g/l
amestecare intensivă
pH=6,8-7,2

prezența sărurilor de metale grele
exces de nH4
prezența sulfurilor și a altora.

Fermentarea se efectuează în 2 etape, în care o parte din sedimentul din al doilea digestor este returnat în primul, în primul - amestecare bună.

Gazul emis: 63 - 65% CH 4, 32 - 34% CO 2, putere calorică 23 MJ/kg este redus în cuptoarele cazanelor cu abur și este utilizat pentru încălzirea nămolului în digestoare și în alte scopuri.

După ce apele uzate trec prin dispozitive de tratare mecanică și fizico-chimică, înainte de a fi evacuate într-un rezervor, sunt supuse unui tratament biochimic, constând în oxidarea contaminanţilor organici de către microorganisme.

Pentru a asigura funcționarea normală a microorganismelor sunt necesare nu numai substanțe organice, ci și elemente biogene, precum azotul, calciul, fluorul, clorul etc. Sursele de nutrienți sunt în primul rând apele uzate menajere. Cantitatea optimă de ape uzate menajere pentru diluarea apelor uzate industriale care conțin ulei depinde de compoziția apelor uzate industriale și se determină experimental în fiecare caz specific. Utilizarea nereglementată a apelor uzate menajere poate duce la degradare, de ex. la slăbirea microflorei adaptate acestor contaminanţi.

Criteriul de adecvare a metodelor de oxidare biochimică pentru neutralizarea poluanților organici din apele uzate este un indicator biochimic, definit ca raportul dintre necesarul biochimic total de oxigen (CBO p) și necesarul chimic de oxigen (COD).

BOD este cantitatea de oxigen necesară pentru oxidarea substanțelor organice ca urmare a proceselor biochimice aerobe care au loc în apă. De exemplu, BOD 20 corespunde unei durate de proces de 15...20 de zile, BOD 5 corespunde unui consum de cinci zile. BOD este utilizat pentru monitorizarea continuă a instalațiilor de tratament în funcțiune.

Valoarea COD exprimă cantitatea de oxigen necesară pentru a oxida toți compușii care conțin carbon.

Oxidarea biochimică se realizează atât în condiții naturale pe câmpuri de filtrare, câmpuri de irigare, iazuri biologice, cât și în condiții create artificial.

Tratarea biologică a apelor uzate în structuri artificiale se realizează în filtre biologice, rezervoare de aerare și rezervoare de oxigen.

În fig. Figura 26 prezintă o diagramă a unui filtru biologic cu alimentare forțată cu aer. Sursa de apă uzată intră în filtrul 2 prin conducta 3 și este pulverizată uniform peste zona filtrului prin dispozitivele de distribuție a apei 4. Când sunt stropite, apele uzate absoarbe o parte din oxigenul din aer. În procesul de filtrare prin încărcare 5, care se folosește, de exemplu, zgură, piatră zdrobită, argilă expandată, plastic, pietriș, pe materialul de încărcare se formează o peliculă biologică, microorganismele cărora absorb substanțele organice. Intensitatea oxidării impurităților organice din peliculă crește semnificativ atunci când aerul comprimat este furnizat prin conducta 1 și grila de susținere 6 în direcția opusă filtrării. Apa purificată din impuritățile organice este îndepărtată din filtru prin conducta 7.

Datorită prezenței etanșărilor hidraulice care etanșează spațiul paletului, aerul injectat poate ieși doar prin stratul de încărcare, drept urmare biofilmul este saturat cu oxigen din aer.

Orez. 26. Diagrama filtrului biologic

În procesul de oxidare a contaminanților, se formează o nouă peliculă, iar cea veche moare, care este ruptă de suprafața de încărcare prin mișcarea apei și scoasă din biofiltru. Pentru a-l reține, după biofiltre se instalează rezervoare de decantare.

Baza rezervoare de aerare se bazează pe activitatea microorganismelor care trăiesc în corpurile naturale de apă, i.e. nămol activ (AS). Aerotancurile sunt împărțite în rezervoare de aerare cu și fără regenerare a nămolului activ, rezervoare de aerare-amestecătoare, rezervoare de aerare-deplasator și rezervoare de aerare-decantoare.

Aceste metode sunt utilizate pentru purificarea apelor uzate menajere și industriale din multe substanțe organice și unele anorganice dizolvate (hidrogen sulfurat, amoniac, sulfuri, nitriți etc.). Procesul de purificare se bazează pe capacitatea anumitor microorganisme de a folosi substanțe specificate pentru nutriție: substanțele organice pentru microorganisme sunt o sursă de carbon. Microorganismele le distrug parțial, transformând ionii de CO 2 , H 2 O, nitrat și sulfat și le folosesc parțial pentru a-și forma propria biomasă. Procesul de purificare biochimică este natural în esență, natura sa este aceeași pentru procesele care au loc atât în rezervoarele naturale, cât și în stațiile de epurare a apelor uzate.

Oxidarea biologică este efectuată de o comunitate de microorganisme (biocenoză), inclusiv multe bacterii diferite, protozoare și organisme mai bine organizate (alge, ciuperci) , interconectate într-un singur complex prin relații complexe. Această comunitate se numește namol activ, conține de la 106 la 1014 celule per 1 g biomasă uscată (aproximativ 3 g microorganisme per 1 litru de apă uzată).

Sunt cunoscute metode aerobe și anaerobe de tratare biochimică a apelor uzate.

Proces aerob. Pentru a-l implementa, se folosesc grupuri de microorganisme, a căror viață necesită un flux constant de oxigen (2 mg0 2 /l), temperatură 20-30 ° C, pH 6,5-7,5, raport de nutrienți BOD: N: P nu mai mult decât 100 : 5: 1. Limitarea metodei este că conținutul de substanțe toxice nu este mai mare decât: tetraetil plumb 0,001 mg/l, beriliu, titan, Cr 6+ și compuși de monoxid de carbon 0,01 mg/l, bismut, vanadiu, compuși de cadmiu și nichel 0,1 mg/l, sulfat de cupru 0,2 mg/l, cianura de potasiu 2 mg/l.

Epurarea aerobă a apelor uzate se realizează în structuri speciale: iazuri biologice, rezervoare de aerare, oxitancuri, biofiltre.

Iazuri biologice concepute pentru tratarea biologică și pentru post-tratarea apelor uzate în combinație cu alte instalații de tratare. Sunt realizate sub forma unei cascade de iazuri formate din 3-5 trepte. Procesul de epurare a apelor uzate este implementat după următoarea schemă: bacteriile folosesc oxigenul eliberat de alge în timpul fotosintezei, precum și oxigenul din aer, pentru a oxida poluanții. Algele, la rândul lor, consumă monoxid de carbon, fosfați și azot amoniac eliberat în timpul descompunerii biochimice a materiei organice. Prin urmare, pentru funcționarea normală a iazurilor, este necesar să se mențină valorile optime ale pH-ului și temperatura apei uzate. Temperatura trebuie să fie de cel puțin 6 °C și, prin urmare, iazurile nu sunt folosite iarna.

Există iazuri cu aerare naturală și artificială. Adâncimea iazurilor cu aerare naturală la suprafață, de regulă, nu depășește 1 m. Atunci când aerisirea artificială a iazurilor folosind aeratoare mecanice sau suflarea aerului prin coloana de apă, adâncimea acestora crește la 3 m. Utilizarea aerării artificiale accelerează procesele de purificare a apei . De asemenea, trebuie subliniate dezavantajele iazurilor: capacitate de oxidare redusă, funcționare sezonieră și necesitatea unor suprafețe mari.

Structurile pentru tratamentul biologic artificial bazat pe localizarea biomasei active în ele pot fi împărțite în două grupuri:

Biomasa activă este suspendată în apele uzate tratate (aerotancuri, oxitancuri);

Biomasa activă este fixată pe un material staționar, iar apa reziduală curge în jurul acestuia într-un strat de peliculă subțire (biofiltre).

Tancuri aero Sunt rezervoare din beton armat, în plan dreptunghiular, împărțite prin pereți despărțitori în coridoare separate.

Pentru a menține nămolul activ în suspensie, amestecați-l intens și saturați amestecul tratat cu oxigen din aer, în rezervoarele de aerare sunt instalate diverse sisteme de aerare (de obicei mecanice sau pneumatice). Din rezervoarele de aerare, amestecul de apă uzată tratată și nămol activ intră în rezervorul secundar de decantare, de unde nămolul activ care s-a depus în fund este evacuat în rezervorul stației de pompare cu ajutorul unor dispozitive speciale (pompe de nămol), iar cel purificat. apa uzată este furnizată fie pentru purificare ulterioară, fie este dezinfectată.

Pentru aerarea pneumatică a apelor uzate, în locul aerului poate fi furnizat oxigen pur. Pentru un astfel de proces ei folosesc oksitenki, oarecum diferit ca design de rezervoarele de aerare. Capacitatea oxidativă a oxytenks este de 3 ori mai mare decât cea din urmă.

Biofiltre sunt utilizate cu consum zilnic de ape uzate menajere și industriale până la 20-30 mii m 3 pe zi. Biofiltrele sunt rezervoare de formă rotundă sau dreptunghiulară în plan, care sunt umplute cu material de încărcare. În funcție de natura încărcării, biofiltrele sunt împărțite în două categorii: cu încărcare volumetrică și plană. Materialul volumetric format din pietriș, argilă expandată, zgură cu dimensiunea fracțiunii de 15-80 mm este umplut cu un strat de 2-4 m înălțime. Materialul plan este realizat sub formă de dur (inel, elemente tubulare din plastic, ceramică, metal) și blocuri moi (țesătură laminată) care sunt instalate în corpul biofiltrului într-un strat de 8 m grosime.

Proces anaerob. Aici, oxidarea biologică a substanțelor organice are loc în absența oxigenului molecular din cauza oxigenului legat chimic în compuși precum sulfiți, sulfiți și carbonați. Procesul se desfășoară în două etape: în prima etapă se formează acizi organici, în a doua etapă, acizii rezultați sunt transformați în metan și CO 2: compuși organici + 0 2 + bacterii formatoare de acid -> acizi volatili + CH 4 + CO 2 + H, + celule noi + alte produse - „acizi volatili + 0 2 + bacterii formatoare de metan -> CH 4 + C0 2 + celule noi. Procesul principal se desfășoară în digestoare.Aceste procesează nămolul activ și apele uzate concentrate (de obicei DBO > 5000), care conțin substanțe organice care sunt distruse de bacteriile anaerobe în timpul fermentației metanului. Această fermentație are loc în condiții naturale în mlaștini.

Scopul principal al epurării anaerobe este reducerea volumului de nămol activ sau a cantității de substanțe organice din apele uzate, producând metan (până la 0,35 m 3 în condiții normale la 1 kg de COD) și nămol bine filtrant și inodor. Sedimentele după filtrare pot fi folosite ca îngrășământ în producția de culturi (dacă conținutul de metale grele din ele este sub concentrația maximă admisă). Gazul produs în digestoare conține până la 75% (vol.) metan (restul este CO 2 și aer) și este folosit ca combustibil.

Epurarea biologică a apelor contaminate poate fi efectuată în condiții naturale, pentru care se folosesc terenuri special pregătite ( câmpuri de irigareȘi filtrare). În aceste cazuri, puterea de curățare a solului în sine este folosită pentru a elibera apele uzate de contaminanți. Filtrarea prin stratul de sol, apa lasă în suspensie, impurități coloidale și dizolvate în el. Microorganismele din sol oxidează poluanții organici, transformându-i în compuși minerali simpli - dioxid de carbon, apă, săruri. Câmpurile de irigare sunt utilizate concomitent pentru tratarea apelor uzate și cultivarea cerealelor și a culturilor de siloz, ierburi, legume, precum și pentru plantarea de arbuști și arbori. Câmpurile de filtrare sunt folosite numai pentru tratarea apelor uzate.

Metode de tratare a apelor uzate și tehnologii ecologice de eliminare a apelor uzate (Document)

Sokolov M.P. Curățarea canalelor de scurgere. Tutorial (document)

Metode de tratare a apelor uzate (Document)

Kruppo M.V. Determinarea gradului necesar de tratare a apelor uzate (Document)

Metode biologice de tratare a apelor uzate (Document)

Cheat sheets - Răspunsuri la examenul de inginerie de mediu. Curățarea canalelor de scurgere. Eliminarea nămolului de epurare (Foaie de pat)

Shifrin S.M., Ivanov G.V., Mishukov B.G., Feofanov Yu.A. Tratarea apelor uzate a întreprinderilor din industria cărnii și a produselor lactate (Document)

n1.doc

1. Metode biochimice de tratare a apelor uzate. Esența metodei.
2. Modele de descompunere a substanțelor organice	5
3. Influența diverșilor factori asupra procesului de purificare biochimică
4. Clasificarea metodelor biochimice	8
4.1. Metode de curățare aerobă	9
4.2. Metode de tratament anaerobe	15
Bibliografie	17

1. Metode biochimice de tratare a apelor uzate. Esența metodei.

Oxidarea biologică este o metodă larg utilizată de tratare a apelor uzate, care face posibilă îndepărtarea multor substanțe organice și unele anorganice (hidrogen sulfurat, sulfuri, amoniac, nitriți etc.) din acestea. Tratarea biochimică a apelor uzate se bazează pe capacitatea microorganismelor de a utiliza poluanții organici dizolvați și coloidali ca sursă de nutriție în procesele lor de viață. Multe tipuri de poluanți organici din apele uzate municipale și industriale sunt procesate biologic, supunându-le distrugerii parțiale sau complete. În contact cu substanțele organice, microorganismele le distrug parțial, transformându-le în ioni de apă, dioxid de carbon, nitriți și sulfati etc. Cealaltă parte a substanței merge la formarea biomasei. Unele substanțe organice sunt capabile să se oxideze ușor, în timp ce altele nu se oxidează deloc sau foarte lent.

Utilizarea pe scară largă a metodei biochimice se datorează avantajelor sale: capacitatea de a îndepărta din apele uzate diferiți compuși organici și unii anorganici găsiți în apă în stare dizolvată, coloidală și nedizolvată, inclusiv pe cei toxici; simplitatea designului hardware, costurile de operare relativ scăzute și profunzimea curățării. Dezavantajele includ costuri mari de capital, necesitatea respectării stricte a regimului de curățare, efectul toxic asupra microorganismelor al unui număr de compuși organici și anorganici și necesitatea diluării apelor uzate în cazul unor concentrații mari de impurități.

Pentru determinarea posibilității de alimentare cu ape uzate industriale a stațiilor de epurare biochimică se stabilesc concentrații maxime de substanțe toxice care nu afectează procesele de oxidare biochimică (MK b) și funcționarea instalațiilor de epurare (MK bos). În lipsa unor astfel de date, posibilitatea oxidării biochimice este stabilită de indicatorul biochimic BOD p/COD. Pentru apele uzate menajere acest raport este de aproximativ 0,86, iar pentru apele uzate industriale variază într-un interval foarte larg: de la 0 la 0,9. Apa uzată cu un raport scăzut BOD p/COD conține de obicei contaminanți toxici, a căror pre-extracție poate crește acest raport, de exemplu. oferă posibilitatea oxidării biochimice. Prin urmare, apele uzate nu trebuie să conțină substanțe toxice și impurități ale sărurilor de metale grele. Purificarea biochimică este considerată completă dacă BOD n al apei purificate este mai mică de 20 mg/l și incompletă dacă BOD n > 20 mg/l. Această definiție este condiționată, deoarece chiar și cu o purificare biochimică completă, are loc doar eliberarea parțială a apei din cantitatea de impurități conținute în ea.

Oxidarea biologică este realizată de o comunitate de microorganisme (biocenoză), incluzând multe bacterii diferite, protozoare, precum și alge, ciuperci etc., interconectate într-un singur complex prin relații complexe (metabioză, simbioză și antagonism). Rolul dominant în această comunitate aparține bacteriilor, al căror număr variază de la 10 6 la 10 14 celule la 1 g de biomasă uscată. În procesul de oxidare biochimică în condiții aerobe, comunitatea de microorganisme se numește nămol activat sau biofilm. Nămolul activat este format din microorganisme vii și un substrat solid și, în aparență, seamănă cu fulgii de coagulare cu o culoare variind de la maro-albiciu la maro închis. Acumulările de bacterii din nămolul activat sunt înconjurate de un strat mucos (capsule) și se numesc zooglea. Ele ajută la îmbunătățirea structurii nămolului, sedimentării și compactării acestuia.

Nămolul activat este un coloid amfoter care are o sarcină negativă în intervalul de pH 4-9 și are o capacitate mare de adsorbție datorită suprafeței totale dezvoltate a celulelor bacteriene. Capacitatea de adsorbție a nămolului activ scade în timp din cauza saturației apelor uzate cu contaminanți. Procesul de recuperare are loc datorită activității vitale a microorganismelor care populează nămolul activat și se numește regenerare. În ciuda diferențelor semnificative în ceea ce privește apa uzată tratată, compoziția chimică elementară a nămolului activ este destul de apropiată, deși nu identică. Această asemănare este rezultatul comunității bazei sale - celulele bacteriene. Compoziția celulelor include H, N, S, C, O, P, cenușă, proteine, precum și diverse oligoelemente - B, V, Fe, Co, Mn, Mo, Cu etc. H, N, C și O formează un grup de substanțe organogenice, aceste elemente pătrund în celulele bacteriene sub formă de apă, proteine, grăsimi și carbohidrați; 80-85% din greutatea microbilor este apă.

Substanța uscată a nămolului activ este un complex de substanțe minerale (10-30%) și organice (70-90%). Cea mai mare parte a compușilor organici sunt proteine. Compoziția părților de cenușă ale celulelor include microelemente - Ca, K, Mg, S, Mn, Cu, Na, Fe, Zn etc. În plus, pentru a construi o celulă bacteriană, sunt necesare elemente biogene - fosfor, azot, potasiu. Calitatea nămolului este determinată de viteza de sedimentare a acestuia și de gradul de purificare a apei. Starea nămolului este caracterizată de indicele nămolului, care este raportul dintre volumul părții sedimentate a nămolului activ și masa nămolului uscat (în grame) după decantare timp de 30 de minute. Cu cât indicele de nămol este mai mare, cu atât nămolul se depune mai rău.

2. Modele de descompunere a substanțelor organice

Mecanismul de eliminare a substanțelor din apele uzate și consumul acestora de către microorganisme este foarte complex. În general, acest proces poate fi împărțit în trei etape:

1) transferul de masă al materiei de la lichid la suprafața celulei datorită difuziei moleculare și convective;

2) difuzia unei substanțe prin membrana semipermeabilă a suprafeței celulare, rezultată din diferența de concentrații ale substanței în interiorul și în afara celulei;

3) procesul de transformare a substanței (metabolism) care are loc în interiorul celulei, cu eliberarea de energie și sinteza unei noi substanțe celulare.

Viteza primei etape este determinată de legile difuziei și condițiilor hidrodinamice din instalația de tratare biochimică. Turbulența fluxului determină dezintegrarea fulgilor de nămol activat în colonii minuscule de microbi și duce la reînnoirea rapidă a interfeței dintre microorganisme și mediu.

Procesul de transfer al unei substanțe prin membranele celulare semi-permeabile poate fi realizat în două moduri: prin dizolvarea unei substanțe care difuzează în materialul membranei, datorită căreia aceasta trece în celulă, sau prin atașarea unei substanțe penetrante la un purtător specific. proteină, dizolvând complexul rezultat și difuzând în celulă, unde complexul se dezintegrează și proteina -transportatorul este eliberat pentru a finaliza un nou ciclu.

Rolul principal în tratarea apelor uzate îl au procesele de transformare a substanțelor din interiorul celulelor microorganismelor, având ca rezultat oxidarea substanței cu eliberare de energie (transformări catabolice) și sinteza de noi substanțe proteice, care are loc odată cu cheltuiala. de energie (transformări anabolice).

Viteza transformărilor chimice și secvența lor sunt determinate de enzime care acționează ca catalizatori și sunt compuși proteici complecși cu o greutate moleculară de până la sute de mii și milioane. Activitatea lor depinde de temperatură, pH și prezența diferitelor substanțe în apele uzate.

Reacțiile totale de oxidare biochimică în condiții aerobe pot fi prezentate după cum urmează:

Oxidarea materiei organice

C x H y O z (x + 0,25y - 0,5z)O 2 ? xС0 2 + 0,5уН 2 О + ?Н;

Sinteza celulelor bacteriene

C x H y O z + nNH 3 + n(x + 0,25у - 0,5z - 5)0 2 ? n(C5H7N02) + n(x-5)C02 + 0,5n(y-4)H20 - 5H;

Oxidarea materialului celular

N(C5H7N02) + 5n02? 5nC02 + 2nH20 + nNH3 + ?I.

Transformările chimice sunt sursa de energie necesară microorganismelor. Organismele vii pot folosi doar energia chimică legată. Purtătorul universal de energie în celulă este acidul adenozin trifosforic (ATP).

Microorganismele sunt capabile să oxideze multe substanțe organice, dar acest lucru necesită timpi de adaptare diferiți. Mulți alcooli, glicoli, acid benzoic, acetonă, glicerină, esteri etc. sunt ușor oxidați.Compușii nitro, unii agenți tensioactivi și compuși organici clorurati sunt slab oxidați.

Procesul de oxidare aerobă consumă oxigen dizolvat în apele uzate. Pentru a satura apele uzate cu oxigen, se efectuează un proces de aerare, spargerea fluxului de aer în bule, care, dacă este posibil, sunt distribuite uniform în apa uzată. Din bulele de aer, oxigenul este absorbit de apă și apoi transferat către microorganisme. Acest proces are loc în două etape. Primul implică transferul de oxigen din bulele de aer în cea mai mare parte a lichidului, al doilea implică transferul oxigenului absorbit din cea mai mare parte a lichidului către celulele microorganismelor, în principal sub influența pulsațiilor turbulente.

Cea mai fiabilă modalitate de a crește aportul de oxigen la apele uzate este creșterea intensității fragmentării fluxului de gaz, adică. reducerea dimensiunii bulelor de gaz. Rata consumului de oxigen depinde de mulți factori interrelaționați: cantitatea de biomasă, rata de creștere și activitatea fiziologică a microorganismelor, tipul și concentrația de nutrienți, acumularea de produse metabolice toxice, cantitatea și natura nutrienților și conținutul de oxigen. in apa.
3. Influența diverșilor factori asupra procesului de purificare biochimică

Eficacitatea epurării biologice depinde de o serie de factori, dintre care unii pot fi modificați și reglementați în intervale largi, în timp ce reglementarea altora, cum ar fi, de exemplu, compoziția apei uzate care intră în tratare, este practic imposibilă. Principalii factori care determină debitul sistemului și gradul de tratare a apei uzate includ: prezența oxigenului în apă, uniformitatea fluxului de apă uzată și concentrația de impurități în acesta, temperatura, pH-ul mediului, amestecarea, prezența de impurități și nutrienți toxici, concentrația de biomasă etc.

Cele mai favorabile condiții de curățare sunt următoarele. Concentrația substanțelor oxidabile biochimic în apele uzate tratate nu trebuie să depășească valoarea admisă MK b sau MK bos, care este de obicei stabilită experimental. Apele uzate cu concentrații mai mari trebuie diluate. Limitele maxime de concentrație pentru substanțele care intră în instalațiile de tratare biologică sunt date în literatura de referință.

Alimentarea instalaţiilor de tratare biochimică cu oxigen din aer trebuie să fie continuă şi în asemenea cantitate încât apa uzată epurată care iese din rezervorul secundar de decantare să conţină cel puţin 2 mg/l. Viteza de dizolvare a oxigenului în apă nu trebuie să fie mai mică decât rata consumului acestuia de către microorganisme. În perioada inițială de oxidare, rata consumului de oxigen poate fi de zeci de ori mai mare decât la sfârșitul procesului; aceasta depinde de natura poluării apei și este proporțională cu cantitatea de biomasă.

Temperatura optimă pentru procesele aerobe care au loc în stațiile de tratare a apelor uzate este considerată a fi de 20-30 °C, deși temperatura optimă pentru bacterii din diferite grupuri variază foarte mult, de la -8 °C la +85 °C. O creștere a temperaturii peste norma fiziologică a microorganismelor duce la moartea acestora, iar o scădere nu face decât să reducă activitatea microorganismelor. Pe măsură ce temperatura crește, solubilitatea oxigenului în apă scade, astfel încât în sezonul cald este necesar să se efectueze o aerare mai intensă, iar iarna este necesar să se mențină o concentrație mai mare de microorganisme în nămolul circulant și să se mărească durata. de aerare.

Reacția optimă a mediului pentru o parte semnificativă a bacteriilor este neutră sau apropiată de aceasta, deși există specii care se dezvoltă bine într-un mediu acid (ciuperci, drojdie) sau ușor alcalin (actinomicete).

Pentru procesul normal de sinteză a materiei celulare și, prin urmare, pentru un proces eficient de tratare a apelor uzate, trebuie să existe o concentrație suficientă a tuturor nutrienților - carbon organic (BOD), azot, fosfor.

Pe lângă elementele de bază ale celulei (C, O, N, H), pentru construcția acesteia în cantități mici sunt necesare și alte componente - microelemente (Mn, Cu, Zn, Mo, Mg, Co etc.). Conținutul acestor elemente în apele naturale din care se formează apele uzate este de obicei suficient pentru oxidarea biochimică. Lipsa azotului inhibă oxidarea poluanților organici și duce la formarea de nămol greu de sedimentat. Lipsa fosforului inițiază dezvoltarea bacteriilor filamentoase, care este principalul motiv pentru umflarea nămolului activat, decantarea și îndepărtarea slabă din instalațiile de tratare, creșterea mai lentă a nămolului și scăderea intensității oxidării. Elementele biogene se absorb cel mai bine sub formă de compuși în care se găsesc în celulele microbiene: azotul - sub formă de NH 4 și fosforul - sub formă de săruri în acizii fosforici. Dacă există o lipsă de azot, fosfor sau potasiu, în apele uzate se adaugă diverse îngrășăminte cu azot, potasiu și fosfor. Aceste elemente sunt conținute în apele uzate menajere, astfel încât multe substanțe chimice pot avea un efect toxic asupra microorganismelor, perturbând funcțiile lor vitale. Astfel de substanțe, care pătrund în celula bacteriană, interacționează cu componentele acesteia și le perturbă funcțiile, printre care: S in, Ag, Cu, Co, Hg, Pv etc. Cantitatea de particule în suspensie nu trebuie să fie mai mare de 100 mg/l pt. filtre biologice si 150 mg/l pentru rezervoarele de aerare.

Intensitatea și eficiența epurării apelor uzate depind nu numai de condițiile de viață ale microorganismelor, ci și de cantitatea acestora, adică. doza de nămol activ, care se menține în rezervoare de aerare, este de obicei de 2-4 g/l. Creșterea concentrației de microorganisme în apele uzate vă permite să accelerați procesul de tratare biologică, dar, în același timp, este necesar să creșteți cantitatea de oxigen dizolvat în apă, care este limitată de starea de saturație, și să îmbunătățiți condițiile de transfer de masă. . Pentru tratarea biologică este necesar să se folosească nămol activ „tanar” în vârstă de 2-3 zile. Nu se umflă, este mai rezistent la fluctuațiile de temperatură și pH, iar fulgii săi mici se așează mai bine. O condiție importantă pentru îmbunătățirea epurării biologice și reducerea volumului instalațiilor de tratare este regenerarea nămolului activ, care constă în aerarea acestuia în absența unui substrat nutritiv.

Pentru a crea cele mai favorabile condiții pentru transferul în masă a nutrienților și oxigenului la suprafața celulelor microbiene, este necesară amestecarea apei uzate și a nămolului activ. În acest caz, turbulizarea lichidului duce la distrugerea fulgilor de nămol activat, la reînnoirea suprafeței acestora, la o mai bună aprovizionare a celulelor cu nutrienți și oxigen și creează condiții de viață mai favorabile pentru microorganisme.
4. Clasificarea metodelor biochimice

Sunt cunoscute metode aerobe și anaerobe de tratament biochimic. Metodele aerobe se bazează pe utilizarea grupurilor aerobe de microorganisme, a căror viață necesită un flux constant de oxigen și o temperatură de 20-40 ° C. Când se schimbă condițiile de temperatură și oxigen, compoziția și numărul de microorganisme se modifică; acestea sunt cultivate în nămol activ sau biofilm. Metodele anaerobe apar fără oxigen și sunt utilizate în principal pentru tratarea nămolului. Întregul set de instalații de tratare biologică poate fi împărțit în trei grupuri în funcție de locația biomasei active în ele:

1) biomasa activă este fixată pe un material staționar, iar apa uzată alunecă într-un strat subțire peste materialul de încărcare - biofiltre;

2) biomasa activă se află în apă în stare liberă (suspendată) - rezervoare de aerare, canale de oxidare de circulație, rezervoare de oxigen;

3) o combinație a ambelor opțiuni pentru amplasarea biomasei - biofiltre submersibile, biotancuri, rezervoare de aerare cu umplere.

Tratamentul biologic poate fi efectuat și în condiții naturale în instalațiile de tratare a solului și în iazurile biologice.
4.1. Metode de curățare aerobă.

Tratarea în câmpurile de irigare, câmpurile de filtrare și iazurile biologice se distinge prin costuri de construcție și exploatare relativ scăzute, capacitatea de tamponare în timpul deversărilor de apă uzată, fluctuații ale pH-ului, temperaturii și un grad suficient de îndepărtare a nutrienților din apă. Dezavantajele includ sezonalitatea muncii și rata scăzută de oxidare a contaminanților. Câmpurile de irigare și câmpurile de filtrare sunt metode de tratare a solului.

Câmpuri de irigare sunt terenuri agricole special concepute pentru tratarea apelor uzate si in acelasi timp cultivarea plantelor. În câmpurile de filtrare, purificarea se realizează fără participarea plantelor. Tratarea apelor uzate în câmpurile de irigare se bazează pe influența microflorei solului, a oxigenului aerului, a soarelui și a activității plantelor. Un strat activ de sol de 1,5-2 m grosime este implicat în diferite grade în tratarea apelor uzate.Mineralizarea materiei organice are loc în principal în stratul superior de jumătate de metru de sol. În același timp, crește fertilitatea solului, ceea ce este asociat cu îmbogățirea solului cu nitrați, fosfor și potasiu. Cu toate acestea, compoziția totală de sare a apei uzate nu trebuie să depășească 4-6 g/l pentru a preveni salinizarea solului. Apele uzate sunt furnizate câmpurilor de irigare periodic la intervale de 5 zile. Iarna, pentru zonele cu ierni reci, apele uzate sunt înghețate. Pentru colectarea apelor uzate utilizate în câmpurile de irigare se folosesc iazuri de stocare cu o capacitate egală cu șase luni de acumulare a apei în acestea.

Biologic iazuri- rezervoare create artificial sau naturale în care epurarea apelor uzate are loc sub influența proceselor naturale de autoepurare. Ele pot fi utilizate atât pentru auto-tratare, cât și pentru post-tratarea profundă a apelor uzate care au fost supuse epurării biologice. Sunt rezervoare de mică adâncime (0,5-1 m), bine încălzite de soare și populate de organisme acvatice.

În procesele care au loc în biobazine, se observă un ciclu natural complet de distrugere a poluanților organici. Impactul diverșilor factori asupra funcționării iazurilor poate crea atât condiții aerobe, cât și aerob-anaerobe în ele. Iazurile care funcționează constant în condiții aerobe se numesc aerate, în timp ce iazurile cu condiții variabile sunt numite facultative.

Condițiile aerobe din iazuri pot fi menținute fie prin aportul natural de oxigen din atmosferă și fotosinteză, fie prin introducerea forțată a aerului în apă. Prin urmare, se face o distincție între iazurile cu aerare naturală și artificială. Timpul de rezidență al apei în iazurile cu aerare naturală variază de la 7 la 60 de zile. Împreună cu apele uzate, nămolul activ, care este un material sămânță, este îndepărtat din rezervoarele secundare de decantare. Eficiența curățării în iazuri este determinată de perioada anului; în perioada rece scade brusc.

Iazurile cu aerare artificială au un volum semnificativ mai mic și gradul de purificare necesar se atinge de obicei în 1-3 zile.

Biofiltre - structuri de tratare biologica artificiala - sunt structuri rotunde sau dreptunghiulare din caramida sau beton armat, incarcate cu material filtrant, pe suprafata carora se dezvolta un biofilm. Apa uzată este filtrată printr-un strat de încărcare acoperit cu o peliculă de microorganisme, datorită activității vitale a cărei purificare se efectuează. Biofilmul uzat (mort) este spălat de apa uzată care curge și îndepărtat din biofiltru.

În funcție de tipul de material de încărcare, biofiltrele sunt împărțite în două categorii: cu încărcare volumetrică (granulară) și plată. Ca încărcare granulară se folosesc piatra zdrobită, pietrișul, pietricelele, zgura, argila expandată, inelele din ceramică și plastic, cuburi, bile, cilindri etc. Încărcarea plată constă din ochiuri de metal, țesături și plastic, grătare, blocuri, foi ondulate, folii etc., adesea rulate în role.

Biofiltrele cu încărcare volumetrică sunt împărțite în picurare, încărcare mare și turn. Biofiltrele de picurare sunt cele mai simple ca design, sunt încărcate cu material de fracțiune fină de 1-2 m înălțime și au o capacitate de până la 1000 m 3 /zi; realizează un grad ridicat de purificare. La filtrele cu sarcină mare se utilizează o dimensiune mai mare a pieselor de încărcare, iar înălțimea acesteia este de 2-4 m. Înălțimea de încărcare în filtrele turn ajunge la 8-16 m. Ultimele două tipuri de filtre sunt utilizate la debite de apă uzată de până la la 50 mii m 3 / zi, atât pentru tratarea biologică completă, cât și incompletă.

Filtrele biologice cu încărcare plată au o capacitate de oxidare semnificativ mai mare decât filtrele cu încărcare volumetrică. Capacitatea de oxidare este viteza de dizolvare a oxigenului în timpul aerării apei complet dezoxigenate la presiunea atmosferică și temperatura de 20 °C (g O 2 /h)); Aproape de acesta este conceptul de putere oxidativă - viteza reacțiilor de oxidare a poluanților (g O 2 / (m 3 h)).

O pozitie intermediara intre rezervoarele de aerare si biofiltre este ocupata de biofiltre submersibile si biotancuri-biofiltre.

Biofiltrele submersibile (cu discuri) sunt un rezervor în care se află un arbore rotativ cu discuri montate pe acesta, în contact alternativ cu apa uzată și aerul. Dimensiunea discurilor este de 0,5-3 m, distanța dintre ele este de 10-20 mm, pot fi din metal, plastic și azbociment, numărul de discuri de pe arbore este de la 20 la 200 . Un biotanc-biofiltru este o carcasă care conține elemente de încărcare a tăvii situate într-un model de șah. Aceste elemente sunt irigate de sus cu apă, care, umplându-le, curge în jos prin margini. Pe suprafețele exterioare ale elementelor se formează un biofilm, iar în interior se formează o biomasă asemănătoare cu nămolul activ. Designul oferă performanță ridicată și eficiență de curățare.

Pe baza principiului fluxului de aer în grosimea încărcăturii aerate, biofiltrele pot fi cu aerare naturală și forțată.

În timpul perioadei de pornire a filtrelor biologice, un film biologic este crescut pe bucăți de furaj. Agentul principal al acestui film este populația microbiană. Microorganismele din biofilm folosesc impurități organice din apele uzate ca surse de nutriție și respirație, iar masa biofilmului crește. Pe măsură ce grosimea peliculei crește, aceasta moare și este spălată de apa uzată care curge. Apa purificată în biofiltru, împreună cu particulele de biofilm mort, intră în rezervorul secundar de decantare. Reciclarea materialului biologic activ nu este de obicei prevăzută, datorită capacității mari de reținere a structurii de masă a biofilmului.

La recepţionarea apei uzate cu DBO > 300 mg/l, pentru a evita colmatarea frecventă a suprafeţei biofiltrului, se asigură recirculare - returul unei părţi din apa purificată pentru a dilua apa uzată iniţială. Recircularea apei purificate crește conținutul de oxigen dizolvat în amestec, menține o sarcină hidraulică mai uniformă și egalizează concentrația de biofilm de-a lungul înălțimii structurii. Totuși, acest lucru crește nevoia de decantare a volumelor rezervoarelor și crește consumul de energie pentru pomparea apei.

Distribuția apelor uzate pe suprafața biofiltrului se realizează prin sprinklere staționare (aspersoare) sau sprinklere cu jet rotativ cu alimentare ciclică cu apă timp de 5-10 minute.

Utilizarea biofiltrelor este limitată de posibilitatea de colmatare a acestora, de scăderea puterii oxidative în timpul funcționării, de apariția mirosurilor neplăcute și de dificultatea creșterii uniforme a peliculei.

Curățare în rezervoare de aerare. Tratarea biologică aerobă a cantităților mari de ape uzate se efectuează în rezervoare de aerare - structuri aerate din beton armat cu nămol activ plutitor în volumul de apă tratată, a căror biopopulație folosește poluarea apelor uzate pentru mijloacele de trai.

Tancurile aero pot fi clasificate după următoarele criterii:

1) după structura curgerii - rezervoare de aerare-deplasare, rezervoare de aerare-mixere și rezervoare de aerare cu intrare dispersată de lichid rezidual (tip intermediar);

2) după metoda de regenerare a nămolului activ - rezervoare de aerare cu regeneratoare de nămol separate sau combinate;

3) în funcție de sarcina pe nămol activ - sarcină mare (pentru tratarea incompletă), obișnuită și cu sarcină mică (cu aerare extinsă);

4) după numărul de etape - una, două și mai multe etape;

5) după modul de intrare a apei uzate - curgere, semiflux, cu nivel de funcționare variabil, contact;

6) după tipul de aerare - pneumatică, mecanică, hidrodinamică combinată sau pneumomecanica;

7) în funcție de caracteristicile de proiectare - dreptunghiulare, rotunde, combinate, cu arbore, rezervoare de filtrare, rezervoare de flotație etc.

Aerotancurile sunt utilizate într-o gamă extrem de largă de debite de ape uzate de la câteva sute la milioane de metri cubi pe zi.

În rezervoarele de aerare-mixere, sarcina asupra nămolului și viteza de oxidare a contaminanților sunt practic neschimbate pe toată lungimea structurii. Sunt cele mai potrivite pentru tratarea apelor uzate industriale concentrate (BODp până la 1000 mg/l), cu fluctuații semnificative ale debitului și ale concentrației de contaminanți. În rezervoarele de aerare-deplasare, încărcarea contaminanților pe nămol și viteza de oxidare a acestora variază de la cele mai mari valori la începutul construcției la cele mai scăzute la sfârșitul acesteia. Astfel de structuri sunt utilizate dacă se asigură o adaptare suficient de ușoară a nămolului activ. În rezervoarele de aerare cu o sursă de apă dispersată pe lungimea sa, încărcările unitare pe nămol scad și devin uniforme. Astfel de instalații sunt utilizate pentru tratarea amestecurilor de ape uzate industriale și municipale. Funcționarea rezervorului de aerare este indisolubil legată de funcționarea normală a rezervorului de decantare secundar, din care nămolul activ de retur este pompat continuu în rezervorul de aerare. În locul unui rezervor de decantare secundar, se poate folosi un flotator pentru a separa nămolul de apă.

Într-o schemă într-o singură etapă fără regenerator, este imposibil să se intensifice procesul de tratare a apelor uzate. În prezența unui regenerator, procesele de oxidare se termină în acesta și nămolul își dobândește proprietățile originale. Schemele cu o singură etapă fără regenerare a nămolului sunt utilizate la o DBO de 150 mg/l. Schema în două etape este utilizată atunci când concentrația inițială de poluanți organici în apă este mare, precum și atunci când există substanțe în apă ale căror viteze de oxidare variază brusc. La prima etapă de epurare, DBO al apelor uzate este redusă cu 50-70%.

Pentru a asigura desfășurarea normală a procesului de oxidare biologică, rezervorul de aerare trebuie alimentat continuu cu aer. Sistemul de aerare este un complex de structuri și echipamente speciale care alimentează lichidul cu oxigen, menține nămolul în suspensie și amestecă constant apele uzate cu nămol. Pentru majoritatea tipurilor de rezervoare de aerare, sistemul de aerare asigură îndeplinirea simultană a acestor funcții. Conform metodei de dispersare a aerului în apă, în practică se folosesc următoarele sisteme de aerare: pneumatice, mecanice, pneumomecanice și cu jet. La noi, sistemul pneumatic de aerare a devenit mai răspândit.

Un rezervor de aerare modern este o structură flexibilă din punct de vedere tehnologic, care este un rezervor din beton armat de tip coridor echipat cu un sistem de aerare. Adâncimea de lucru a rezervoarelor de aerare este luată de la 3 la 6 m, raportul dintre lățimea coridorului și adâncimea de lucru este de la 1:1 la 2:1. Pentru rezervoarele de aerare și regeneratoare, numărul de secțiuni trebuie să fie de cel puțin două; cu o productivitate de până la 50 mii m 3 /zi se repartizează 4-6 tronsoane, cu o productivitate mai mare de 8-10 tronsoane, toate lucrând. Fiecare secțiune este formată din 2-4 coridoare.

Rezervoarele de aerare prin deplasare sunt structuri de coridor lungi în care apă și nămol activ sunt furnizate la începutul structurii, iar amestecul de nămol este evacuat la capătul acesteia. În acest caz, practic nu există amestecare a apei de intrare cu cea primită anterior. Astfel de rezervoare de aerare constau din mai multe coridoare și pot fi cu sau fără un regenerator încorporat. Lungimea acestor rezervoare de aerare ajunge la 50-150 m, iar volumul este de la 1,5 la 30 mii m 3. În mare măsură, modul de deplasare corespunde proiectării rezervoarelor de aerare de tip celular.Sunt structuri dreptunghiulare în plan, împărțite într-un număr de compartimente prin pereții transversale. Amestecul din primul compartiment intră în al doilea (de jos), din al doilea în al treilea curge prin despărțitor (de sus), etc. În fiecare celulă, se stabilește un mod de amestecare complet, iar suma unui număr de mixere secvențiale constituie un dislocator aproape ideal. Acest lucru previne mișcarea de întoarcere a apei și nu există amestecare longitudinală.

Apa uzată și nămolul din rezervoarele de aerare-mixere sunt furnizate și evacuate uniform de-a lungul laturilor lungi ale structurii. Se crede că amestecul primit foarte repede (în calcule instantaneu) se amestecă cu conținutul întregului rezervor de aerare. Acest lucru face posibilă distribuirea uniformă a contaminanților organici și a oxigenului dizolvat și asigurarea funcționării structurii în condiții constante și sarcini mari. Lățimea coridorului rezervorului-mixer de aerare este de 3-9 m, numărul de coridoare este de 2-4, lungimea este de până la 150 m.

În comparație cu rezervoarele de aerare-deplasare, rezervoarele de aerare-mixere au o concentrație reziduală mare de impurități în apa purificată. Prin urmare, este recomandabil să le folosiți pentru tratarea apelor uzate concentrate în prima etapă, iar rezervoarele de aerare-deplasare - în a doua etapă.

Tancuri aero- mixerele pot fi interblocate cu rezervoare secundare de decantare si realizate separat de acestea. Rezervoarele de aero-decantare (aero-acceleratoare) sunt compacte, vă permit să creșteți recirculația amestecului de nămol fără a utiliza stații speciale de pompare, îmbunătățiți regimul de oxigen al rezervorului de decantare și creșteți doza de nămol la 3-5 g/ l, crescând în consecință puterea oxidativă.

Rezervoarele de aerare de tip intermediar combină elemente ale rezervoarelor de aerare cu deplasare și rezervoarelor de aerare de amestecare. Acestea includ rezervoare de aerare cu o sursă dispersată de apă și o alimentare concentrată de nămol activ, precum și o cascadă de rezervoare de aerare-mixere. Ele creează condiții pentru o concentrație medie de nămol activ mai mare decât în rezervoarele de aerare-deplasare și asigură o calitate mai ridicată a curățării decât în rezervoarele de aerare-mixere. Ele sunt realizate sub formă de structuri cu două sau patru coridoare. Costurile de capital pentru construcția unor astfel de rezervoare de aerare sunt reduse cu cel puțin 15% față de cele discutate mai sus, menținând în același timp calitatea ridicată a curățeniei.

Oxitancurile sunt destinate epurării biochimice a apelor uzate, unde se folosește oxigenul tehnic în locul aerului. Datorită acestui fapt, se creează condiții pentru creșterea dozei de nămol activ (până la 6-10 g/l), se reduce consumul de energie pentru aerare, se crește puterea oxidativă (de 5-10 ori mai mare decât cea a rezervoarelor de aerare) și eficiența utilizării oxigenului este de 90-95%.

Schemele tipice de epurare biochimică includ, de regulă, o serie de instalații de mediere a apelor uzate, tratarea mecanică a acestora, instalația propriu-zisă de tratare biologică, dispozitive pentru prepararea și dozarea reactivilor, post-tratarea apelor uzate și tratarea nămolului. Schemele pot fi cu o singură etapă sau cu mai multe etape. Conform schemei de mai sus, se realizează tratarea în comun a apelor uzate industriale și menajere. Cu o astfel de curățare, procesul decurge mai constant și mai complet, deoarece Apele uzate menajere conțin substanțe nutritive și, de asemenea, diluează apele uzate industriale. Apele uzate, preepurate la instalațiile de epurare mecanică, sunt trimise spre epurare biologică în rezervoare de aerare cu regeneratoare. Nămolul activat eliberat în rezervoarele secundare de decantare este împărțit în două fluxuri: nămolul circulant este pompat în regenerator cu ajutorul unei stații de pompare, iar apoi în rezervorul de aerare; nămolul în exces este trimis pentru limpezire în rezervoarele primare de decantare. Apa purificată este clorurată și trimisă la rezervor sau returnată în producție. Nămolul separat este prelucrat în digestoare și deshidratat pe paturi de nămol.Gazul degajat în timpul digestiei este ars în camera cazanelor.
4.2. Metode de curățare anaerobă.

Un proces de digestie anaerobă poate fi utilizat pentru a neutraliza nămolul de epurare și pentru a pretrata apele uzate concentrate. În funcție de tipul final de produs, se disting următoarele tipuri de fermentație: alcoolică, acid propionic, acid lactic, metan etc. Produșii finali ai fermentației sunt alcoolii, acizii, acetona, gazele de fermentație (CO 2, H 2, CH). 4).

Fermentarea metanului este utilizată pentru tratarea apelor uzate. Acest proces este complex și constă din mai multe etape; în fermentarea metanului, se disting două faze. În prima fază a fermentației (acide), substanțele organice complexe sunt descompuse cu formarea de acizi organici, precum și alcooli, amoniac, acetonă, H 2 S, CO 2, H 2 etc., drept urmare apa uzată se acidifică la pH = 5-6. Apoi, sub acțiunea bacteriilor metanice (fază alcalină), acizii sunt distruși cu formarea de CH4 și CO2. Se crede că ratele de transformare în ambele faze sunt aceleași. În medie, gradul de descompunere a compușilor organici este de 40%.

Procesele de fermentare a metanului se desfășoară în digestoare - rezervoare închise ermetic dotate cu dispozitive de introducere a nămolului prelucrat și de îndepărtare a nămolului fermentat.

Procesele de fermentare se desfășoară în condiții mezofile (30-35 °C) și termofile (50-55 °C). În condiții termofile, distrugerea compușilor organici are loc mai intens. Digestorul este un rezervor din beton armat cu fund conic, echipat cu un dispozitiv de captare și îndepărtare a gazelor, precum și echipat cu un încălzitor și un agitator. Se folosesc digestoare cu un diametru de până la 20 m și un volum util de până la 4000 m 3.

Procesul de fermentare a apelor uzate se desfășoară în două etape. În acest caz, o parte din sedimentul din al doilea digestor este returnat în primul, unde este asigurată o bună amestecare. În timpul fermentației se eliberează gaze cu un conținut mediu de CH 4 - 63-65%, CO 2 - 32-34%. Puterea calorică a gazului este de 23 MJ/kg, acesta este ars în cuptoarele cazanelor cu abur. Aburul rezultat este folosit pentru a încălzi sedimentele în digestoare sau în alte scopuri.

Bibliografie

Tehnologia de protecție a mediului /Rodionov A.I., Klushin V.N., Torocheshnikov N.S. Manual pentru universități. – M.: Chimie, 1989.

Komarova L.F., Kormina L.A. Metode de inginerie pentru protecția mediului. Tehnologie pentru protejarea atmosferei și hidrosferei de poluarea industrială: Manual. – Barnaul, 2000.