Порядин А.Ф., Хованский А.Д. - Оценка и регулирование качества окружающей природной среды (1044943), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Биохимический метод применяется для очистки хозяйственно-бытовых и производственных (в смеси или по отдельности) сточных вод от растворенных я коллоидных органических загрязнений, а также некоторых неорганических (азота, фосфора, сульфитов, сульфидов и др.). Он основан на способности и потребности микробных сообществ использовать в качестве питания для жизнедеятельности указанные вещества. Органическая часть загрязнений в этом случае является доминантным субстратом, а азот, фосфор, сера выполняют роль источников биогенного питания для энергетических и синтетических клеточных процессов. Необходимые в малых количествах для жизнедеятельности микррэлементы (Ре, Еп, Мп, Мя и т.д.) микроорганизмы также получают из воды.
Загрязненность сточных вод органическими веществами, как известно, характеризуется тремя показателями: БПК, ХПК, ООУ. БПК вЂ” биохимическая потребность в кислороде — опосредованный показатель содержания органических веществ— характеризует необходимое количество кислорода для микробного окисления биологически окислениых органических веществ.
Различают БПКполн, БПКзэ, БПК)о, БПКз, соответственно обозначающие, сколько кислорода израсходовано на полное окисление органических веществ в течение 20, 10 и 5 суток. Для хозяйственно-бытовых сточных вод БПКяодя соответствует БПКцю, а БПКзо составляет ориентировочно 0,99 БПКполн, БПКз — 0,685 БПК,мяя. Эти соотношения имеют свои показатели для каждого конкретного вида сточных вод, ХПК вЂ” химическая потребность в кислороде — также опосредованный показатель — характеризует необходимое количество кислорода для химического окисления всех органических веществ, а заодно и восстановленных неорганических (аммонийный азот, сульфиды, сульфиты т.д.). ООУ вЂ” общее содержание органического углерода, характеризует суммарную концентрацию органических веществ.
зо~ Измснсния кислородного н тсмпературного рсжимов вызывают колсбания видового и количсствснного состава. Азробную очистку вод всдут микробные сообщсства, культивирусмые зо взвсшснном н прнкрспленном состоянии (актнвный ил и биологичсская плснка). Анаэробную очистку в основном применяют для концснтрированных по органическим загрязнениям промстоков, а также для минсрализации твердой фазы (осадков, илов, биопленки) на очистных сооружениях. В последние годы широкое применение пашол анаэробноаэробный мстод очистки сточных вод, сущность которого состоит в анаэробной дссгрукцни сложных органических субстратов до трикарбоиавых кислот и послсдующем их азробном окислснии.
Активный ил прсдставляет собой сообщсство живых микроорганизмов и твсрдого субстрата в видс коллоидной амфотсрной систсмы отрицатсльного аарядз. Биоценоз активного ила прсдставлсн 12 видами: бактерии, простсйшис черви, грибы, дрожжи, актиномицсты и т.д. Скопления бактсрий окружсны слизистым слоем н называются зооглсями, способствующими сорбции загрязнсний, структурированию и осаждснию. Элсментный состав активного ила включает углерод, водород, азот, кислород, серу; сухое всщсство содержит 70 — 90% органических и 1Π— 30% неорганических всщсств з зависимости от состава очищасмых сточных вод. Твердый субстрат представляет отмершую биомассу, взвеси и т.д., на которых закрсплсны микроорганизмы активного ила.
Хлопья активного ила имсют поверхность до 1200 м' на 1 и' (или до !00 м' на 1 г сухого вещества), в 1 и' ила содсржнтся около 2х10" бактсрий. Процссс микробной очистки вод от органических загрязнений зключаст нссколько этапов: смешение сточных вод с биомассои; сорбция загрязнсний из вод на повсрхности клеток; фсрмснтныи гидролиз и расщсплснис органических вещсств до болсс простых (транспортнопригодных) форм; транспорт фсрмснтсубстратного комплекса в клетку и внутриклеточнос ого окисление; вывод метаболитов из клстки.
При аэробной очистке вод в псрвую очсрсдь идет окисление углеродсодержащих органичсских всщсств. Эта стадия в основном завсршастсв при достижснии остаточных коицснтраций по БПК 15 — 20 мг/л. Появлсние нитратов и нитрнтов в очищснной воде и умсньшенис азота аммонийного свидетельствуют о начале второй стадии — окислении азотсодержащих органических веществ. При минсрализации углсродсодсржащих органических вС- щсств происходит снижснис на 15 — 20% азота аммонийного ЗОЗ и 5 — 10/ фосфора, вследствие использования их в метаболизме микробов для энергетических и синтетических потребностей.
Аэробная очистка сточных вод может вестись в естественных (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды) и в искусственных (аэротенки, биофильтры различных модификаций) условиях. Поля орошения представляют собой специально подготовленные участки, куда после предварительной механической очистки направляют (по бороздам, трубам, лоткам н т.д.) сточные воды. Одновременно с биологической очисткой под действием почвенной микрофлоры, кислорода„солнца и растений удобрительные вещества из стоков ( углерод, фосфор, калий ) используются для выращивания сельхозкультур.
В том случае, когда агрокультуры не выращиваются и поля предназначены только для очистки сточных вод, они называются полями фильтрации. Условия их применения и проектирования подробно освещены в специальной литературе 19, 101. Биологические пруды применяют для очистки и глубокой очистки городских, производственных и поверхностных сточных вод, содержащих органические вещества; это каскад прудов (3 — 5 ступеней), через которые с небольшой скоростью протекает вода, освобождаясь от органических загрязнений вследствие комплексного воздействия зоо- н фитопланктона, кислорода, воздуха, фотохимических реакций, микрофлоры донных отложений. Пруды могут быть как с естественной, так и с искусственной аэрацией. Остаточное количество органических веществ по БПК „зли составляет 2 — 3 мг/л (зимой до 1 — 2), что позволяет сбрасывать очищенные воды даже в рыбнохозяйственные водоемы.
Наибольшее распространение, как сооружения для искусственной биохимической очистки сточных вод, получили аэротенки и бнофильтры; существует много вариантов конструктивного и технологического их оформления. Общими требованиями для них является предварительное осветление сточных вод до остаточных концентраций по взвешенным веществам 100 — 150 мг/л.
(Взвешенные вещества нсобходимы для прироста биомассы в биоокислителях). Исключение составляют компактные установки для очистки малых населенных мест, работающие в режиме полного окисления и стабилизации биомассы. В том случае, если на сооружениях механической очистки вод не может быть получен требуемый эффект осветления (по взвесям), необходимо интенсифицировать режим путем установки в отстойниках тонкослойных модулей, создать режим преаэрации или зо4 биокоагуляции.
Это позволит без увеличения объема сооружений повысить эффект очистки вод на 20 — 25%. Нагрузка на аэротенки-вытсснители не должна превышать 300 мг/л по БПКвалв, на смесители — 1000 мг/л. В противном случае необходима рециркуляция очищенных вод для разбавления исходных стоков до допустимых концентраций.
Остаточные концентрации по БПКповв в режиме полной биологической очистки вод составляют 15 мг/л по БПКвэлв. Повышение эффективности очистки вод в аэротенках может быть достигнуто закреплением биомассы на твердых высоко- пористых носителях (биотенки), аэрацией техническим кислородом (окситенки), повышением дозы биомассы, созданием пространственной сукцессии микроорганизмов за счет сохранения доминантных ценозов при прохождении сточной воды по коридорам. Биофильтры представляют собой негерметичные емкостные сооружения, заполненные различной загрузкой (щебень, гравий, керамзнт, пластмасса, асбестоцемент, стеклопор и т.д.), на поверхности которой развивается очищающая сточную воду биопленка. Режим подачи исходной воды на биофильтр прсрывистыи: через 5 — 8 мин. в течение 2 — 3 мин. Вода проходит сквозь тело загрузки биофильтра сверху вниз, контактирует с биопленкой, на которой из воды сорбируются растворенныс и взвешенные вещества.
Воздух, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов биоплснки, поступает снизу вверх за счет естественной тяги или принудительного нагнетания. В настоящее время разработано много конструктивных технологических решений стационарных и подвижных биафильтров. Нагрузку по органическим веществам на биофильтры без рециркуляции очищенных вод не рекомендуется превышать более 300 мг/л (по БПКвохв ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
