Анаеробно пречистване на водата - абстрактен, страница 2

Фиг.2 Етап биологично разграждане на комплексни органични съединения

В анаеробна преобразуване на органични основи на метан от действието на микроорганизми (бактерии, анаеробни ил) последователно се прилага четири етапи на разлагане. Отделни групи органични примеси (въглехидрати, протеини, липиди / мазнини) в процеса на хидролиза е първият превърнати в съответните мономери (захари, аминокиселини, мастни киселини). Освен това тези мономери в процеса на ензимно разграждане (Образуване на киселини) се превръщат в късоверижни органични киселини, алкохоли и алдехиди, които след това се окисляват до оцетна киселина, която е свързана с производството на водород. Едва тогава идва ред на образуването на метан в метаногенезата етап. Като страничен продукт, заедно с метан също е оформен и въглероден диоксид (СО2) (Фигура 3).

Фиг. 3.Etapy анаеробно разлагане трансформира

Всички процеси на преобразуване са тясно свързани един с друг и да продължат в съд анаеробен реактор в строго предвидения начин, както Всяко нарушение на един от междинните етапи води до нарушаване на процеса. Ето защо, по-актуален дизайн на пречиствателни съоръжения и тяхната настройка на правилното пречистване на отпадъчни води за големи обеми.

Отпадъчни хомогенен състав на практика осъществява, не е възможно реакцията на разлагане. В така наречения адаптивен етап, изборът на конкретен начин на разлагане на органични вещества в резултат на дейността на съответните микроорганизми.

В допълнение, мастни киселини, образувани като странични продукти при разлагането на мазнини и масла, може да попречи на целия процес на разлагане.

За практиката на операционната пречиствателни станции, преди всичко, много важен е фактът, че всички тези различни фази трябва да се появят в отпадните води едновременно. Разлагането на комплексни органични съединения на метан ще се случи така бързо в отпадъчните води да образуване материали, подходящи за храна метаногенезата бактерии. Метан-продуциращи бактерии, може да се използва като хранителен субстрат оцетна киселина, водород (Н2), въглероден оксид (СО2) или метанол (за пречиствателни станции маловажни).

Процесите на хидролиза и разтваряне на водонеразтворими съединения (полимери, емулсии.) Са бавни и изискват система, с продължителност на престоя в продължение на много дни.

Въпреки това, по-голямата част от фаза скоростта на ограничаване на потока е реакциите на acetogenic фаза (за образуване на оцетна киселина). При стартиране на произведения, особено в извънредни ситуации или в излишък на товара дизайн за анаеробни пречиствателни станции, концентрацията на органични киселини, по-специално пропионова и оцетна киселина, може значително да се увеличи. Високите концентрации на органични киселини в комбинация с последващо ниско рН инхибира потока на acetogenic и метаногенезата процеси. В екстремни случаи, много ниско рН може да доведе до потискане на жизненоважни съоръжения за третиране на биоценоза.

В затворени системи, анаеробната органично съединение в отсъствието на кислород се разлага и се превръщат един в друг без окислителни реакции. Общо COD стойност (Chemical потребност от кислород) остава в системата по всяко време постоянни. Обаче стойността COD в отпадъчната вода, съдържаща органични съединения, които поради метан ферментация се преобразуват в биогаз е намалена поради отстраняването на вода COD - метан, образуван по време на пречистването. Този процес може да се опише чрез следната формула:

CH4 + 2O2 СО2 + 2H2O 16

Органични вещества в процеса на пречистване в пречиствателната анаеробно пречистване на отпадни води не е напълно превърнато в биогаз. Долната част образува биомаса (излишък утайка) - от 5 до 15% от общия размер на замърсителите. Някои от биогаз (0 до 5%) е изгубен или остава разтворен във водата изтича от реактора (30 до 50 мл / л).

В хранителната промишленост и в дома, където високо примес отпадъчни води органични съединения, методи за използване на анаеробно пречистване на отпадъчните води е особено благоприятно. Ако произведени в пречиствателни инсталации за биогаз се използва ефективно, например, за производство на топла вода или пара, пречиствателната станция може да се управлява изгодно.

Но не винаги е препоръчително да се използват анаеробни системи. При ниски концентрации на биологични вещества в входящите отпадъчни води в анаеробни системи не ще завърши окисление на отпадни води.

Анаеробна инсталация особено подходящ за отпадъчни води с високо COD и БПК. В особено строги изисквания към качеството на отпадъчните води, особено когато дъмпинг отпадъчни води в повърхностните води, евентуално комбинация от анаеробно и аеробно пречистване. Тези пречиствателни станции надеждно работят в различни климатични условия, включително и в Украйна.

3. Инсталации за анаеробна обработка на отпадъчни води

Отпадъчни води, съдържащи значителни количества ферментиращи органични съединения се подлага на биологично третиране при липса на кислород при анаеробни условия. Въпреки анаеробно третиране се прилага в много процеси биотехнологията основната област на приложение на този метод е обработката на излишък активирана утайка, образувана по време на биологичното пречистване на отпадъчните води. Концентрираната утайка се образува в няколко етапа, включително разделяне на твърди частици на филтри и решетки в резервоара за първична утаяване, и също така по време на растежа на микроорганизмите в биологичното окисляване (при вторично пречистване на отпадъчните води). Ил допълнително концентрирани или концентрира чрез просто утаяване (утаяване); Елиминиране на утайки обикновено се предхожда от етап на анаеробно биологично пречистване, един от етапите на пречистване.

Механизмът на анаеробна обработка на отпадъци, в които участва множество видове микроорганизми, в общи линии могат да бъдат описани по следната схема:

В първия етап на твърдите вещества разграденият шлам (разтворен) от екстрацелуларни ензими синтезирани различни бактерии. В системи за анаеробна обработка на утайките са фиксирани протеолитично, липолитичен и целулозолитични ензими са някои. Тъй като в биореактори за анаеробна обработка на твърди утайки не се натрупват, така че реакцията се извършва достатъчно бързо и този етап не ограничава скоростта на цялата последователност на трансформации.

Експериментално изследване следващата стъпка анаеробно третиране на утайките - микробиологичен синтез на ниско молекулно тегло и летливи мастни киселини от разтворените органични вещества, показва, че скоростта се извършва на тази стъпка на реакцията също е доста висока. Лицата, които отговарят за тези трансформации организми, наречени киселина формиращи; Те са факултативни анаеробни heterotrophs и функционира най-добре в диапазона на рН от 4.0 до 6.5. Основният продукт на този етап е оцетна киселина, но в някои количества също са оформени пропионова и маслена киселина.

Най-важното субстрат за крайния етап на процеса е оцетна киселина; Това показва, че около 70% от метан се получава от този субстрат. етапа на газификация се извършва с метаногенезата бактерии, които са облигатни анаеробни бактерии. Тези организми са най-активни в много тесен диапазон на рН от 7.0 до 7.8; те са трудно да се изолира под формата на съответните чисти култури, но работи биореактор (ферментатор) смесена култура от бактерии е много добра среда за тяхното съществуване. Наличните данни показват, че превръщането на летливи киселини на амоняк (NH4) и въглероден диоксид (СО2) ограничава скоростта на цялата последователност от реакции, описана чрез уравнение на реакцията.

Фиг. 4 е диаграма на апарат за анаеробно разграждане на утайки (биореактора). За да се предотврати прекомерно локални концентрации на киселина съдържание биореактора смесват. Създаване на условия задоволителни за подкисляване и за метаногенезата бактерии, се осигурява чрез поддържане на рН около 7. Фигурата също определен външен топлообменник за поддържане на повишена температура в резервоара на биореактора. В повечето случаи, съдържанието на ферментатора се поддържа при мезофилен гама (около 32-38 ° С), което осигурява максимална скорост на рециклиране на утайката. Има предпоставки за факта, че скоростта на процеса може да се увеличи до още по-голяма степен, ако го носи в термофилна диапазон (около 55 ° С). Това условие обаче температурата е сравнително рядко; Една от причините за предпочитание за мезофилен температурен интервал, по-малък разход на енергия за загряване на биореактора. С ефективното разбъркване и умерена температура (32-35 ° С), необходимо за пълното обработката на шлама време на престой в устройството е от 10 до 30 дни.

Фиг. 4Shema растения за анаеробно разграждане на утайки. (От работа :. Atkinson Б. Биохимични реактори - М. хранителната промишленост, 1989).

1 прозорци за наблюдение; 2 - един изходен отвор за газ тръба; 3 - предпазен клапан за управление на налягане (вакуум); 4 - plamyagasitel; 5 - тръбопровод за отвеждане на газ; 6 - върне вода; 7-връщане циркулира вода и камерата за разширение; източване суспензия утайка корекция - 8; 9 - контролер ниво; 10 изход от камерата с утайките; 11 - вода връщане в нагревателя; 12 - Издаване на рециклирани утайка; 13 - водосточни тръби; 14 - хранят сурова утайка; 15 - газ; 16 - хранене циркулира вода; Външен топлообменник 17; / S - Връща циркулиращата вода; 19 - горния слой на утайката.

В анаеробно третиране на утайките, произведени в биогориво metanotenke (биогаз), които могат да бъдат използвани за намаляване на оперативните разходи на пречиствателни станции. Понякога, образувана по време на анаеробното обработване на утайки метан използва пречиствателна станция за производство на топлинна и електрическа енергия. Газовата смес, образувана по време на анаеробното обработване на утайки и се натрупват, както е показано в горната част на ферментатора се състои основно от метан (65-70%) и въглероден диоксид.

При ниски концентрации в сместа съдържа сероводород (произведено от сулфатни намаляване бактерии), водород и въглероден диоксид. Газовата смес, има нагряване стойност 5800-6700 Kcal / m3 и произведени с добив 1 м3 0,75-1,12 кг рециклирани органични материали.

Тъй като биогаз е значително по-ниско от природния газ (около 8900 ккал / m3) на своята калоричност, а след това в присъствието на достатъчно резерви миналата биогаз не е удобно или за обжалване на гориво. Въпреки това, поради непрекъснатото покачване на цените на петрола, на процесите на анаеробно разлагане на утайките като потенциален източник на гориво (след задължителното отстраняване на сероводород (H3S)) се получават все повече внимание на водещите биотехнологични компании в света. Тя може да се използва за отопление на биореактора, при което анаеробна ферментация. Например, комплекс САЩ добитък като 500 прасета, чрез изгаряне на метан, произведен в анаеробно пречистване на отпадъчните води не само да се осигури с електричество, но също така понякога през лятото да продаде.

На свой ред, формира след анаеробна отпадъчните води на биологично третиране може да се използва за отглеждане на тип хлорела водорасли, които след това са предназначени за храна за животни.

В момента много сериозно внимание се отделя на превенцията на замърсяването на водите се заустват в тяхната битови и промишлени отпадъчни води.

Методи за биологично пречистване се дава по-голяма роля в цялостния комплекс вода обеззаразяване.

Методът на биологично анаеробно пречистване на отпадни води - процес на разрушаване на органични вещества от микроорганизми в отсъствието на кислород.

Анаеробните биологични методи се използват в различни отрасли на отпадъчни води, замърсени с органични съединения. Тези методи са привлекателни, тъй като в процеса на пречистване на отпадъчни води на органични примеси, т.е., да се намали концентрацията COD в биогаза е оформен като краен продукт, който може да се изгори до получаване или на топлина или електричество. Освен това, при използване на анаеробни техники не образува голямо количество излишък активна утайка.

Трябва да се отбележи, че ефективността на биологичното пречистване в повечето съвременни пречиствателни станции е 90% на органично вещество и 20-40% от неорганични вещества.

За съжаление, не всички естествени и отпадъчни води може да се пречисти чрез биологични методи, като не всички органични вещества се разлага чрез микроорганизми. Така че не може да бъде пречистена вода, съдържаща 1,000 мг / л фенол, 300-500 мг / л на алкохол 25 мг / л на масло. На практика унищожени от бензин, бои, масла и т.н.

Качеството на отпадъчните води, зауствани във водохранилищата, трябва да отговарят на все по-високи изисквания. Затова при избора на технологичната схема трябва да вземе предвид всички фактори (вид замърсители, както и тяхната концентрация и т.н.), които оказват влияние върху качеството на пречистване.

1. Atkinson Б. Биохимични реактори. - М. хранителната промишленост 1989.

2. J. Бейли, D. Ollis. Основи на биохимична инженерство. Мир, 1989, 2 Т.