Биологичното пречистване на води

Биологичното пречистване на отпадъчните води - начин на освобождаване на течна фаза отпадни води от органични вещества, се основава на използването на редокс процеси, протичащи при участието на микроорганизми.

В резултат на BS. въглехидрати и мазнини, съдържащи се в отпадъчните води, се разпадат под въздействието на микроорганизми и техните ензими във вода и въглероден диоксид. Протеинови молекули са разделени от albumozy и пептони в аминокиселини. Част от амино киселина, използвана като пластмасов материал и енергия за размножаване на микроорганизми, а другата част се подлага на деаминиране (см.) За образуване на амоняк и мастни и ароматни киселини. При аеробни условия, органичен до се окислява до въглероден диоксид и вода, въглероден диоксид и амоняк, се свързва, като образува амониев карбонат.

Азот-съдържащи органични вещества в отпадъчната вода под формата на метаболитни продукти, по-специално под формата на карбамид, към небето повлиян urobaktery хидролизира за да се образува амониев карбонат. Впоследствие, амониев карбонат се подлага на окисление биохимичен от аеробни бактерии от рода Nitrosomonas и Nitrobacter, първият изолиран през 1890 от български учен SN Vinogradskii.

Този процес се нарича нитрификация, то се провежда в две фази. В първата фаза на биохимичните окисляване амониеви соли се превръщат в азотни съединения (виж нитрит.) Coccoid бактерии от рода Nitrosomonas, а втората - (. Нитратите см) в азот бактерии от рода Nitrobacter. Ходът на реакцията от S. Н. Stroganovu:

Азот-та след минерални соли (нитрати) е краен продукт на окислението на протеини и продукти от техния метаболизъм в тялото на животното. Следователно, количеството на нитрати се оценява върху ефективността на биологичното третиране. Процесът на нитрификация може да генерира топлина, която се използва в операцията на съоръжения за биологично третиране на отпадни води през зимата, и натрупаната количеството кислород, което може да се използва за биохимично окисление на органични азотни без вещества, когато напълно вече консумира цялото свободно (разтворен) кислород. Под действието на денитрифициращи бактерии отворен звънец учени VL Omelyanskii, отделен от кислорода на нитрати и нитрити се използва за втория и за окисляването на органични вещества. Този процес се нарича денитрификация при рояк реализира възстановяване бактерии азотни соли, ти (нитрат), независимо от това дали сол с азотиста-да образуват (нитрит), долните азотни оксиди, амоняк или свободен азот. Така в алкална среда, с широк достъп до метод за намаляване на въздух не отива допълнително от до образуването на соли на азотен-ти; и в кисела среда е трудно, и когато притока на кислород към амоняк възстановяване е.

Денитрификация в тесния смисъл на думата, наречен разлагане азот или азотни соли с разделяне на свободен азот. Като не свободен кислород, или поставянето им в ограничени количества, денитрифициращите бактерии като от солите на азотен и азотна киселина, и едновременно с окислен азот без органично съединение, изготвянето окисляване процес на необходимата енергия за тях. Този комплекс и едновременно намаляване на процеса на окисление може да бъде (за V. L. Omelyanskomu) е представено чрез формула (където С - органичен въглерод):

Следователно, за Б. на. отпадъчни води едновременно с потока окислително и намаляване обработва денитрификация в която микроби консумират кислород оформен от азотни съединения. Този процес е важно в началните етапи на пречистване на отпадъчните води във всички видове пречиствателни станции и по-специално за неутрализиране на органичните вещества, въведени с отпадъчните води до по-дълбоките слоеве на почвата на. С натрупването на окисление продукт и наситеността изтичащите процеси за редукция на свободен кислород се забавят.

Основната задача Б. o.- максимална канализация освобождаване от органични вещества, за да се постигне високо ниво на относителната устойчивост (устойчивост) на течност отпадъци, рояк значително намалява или напълно загуби способността си да се разпадне. Относително резистентност или стабилност, отпадъчните води се изразява в процент и е съотношението на количеството кислород, съдържащ се в отпадъчните води в разтворена и свързания с нитрити и нитрати представя на броя на нейните необходима за биохимичен окисляването на органични вещества. стойност на съпротивление определя времето на разпад на течността. Така, в 50% резистентност и т ° 20 ° разпадане започва на третия ден в 80% от резистентност - седмия ден, с резистентност 99% - на двадесетия ден, с 100% водоустойчивост не гниене. При температури под 20 ° увеличава съпротивлението. Устойчивост сурови отпадъчни води обикновено е по-малко от 11%, а след пълното Б. о. тя трябва да се повиши до най-малко 99%. В някои случаи, в зависимост от здравето, хидроложки, климатични и други условия допускат освобождаването на отпадъчни води в басейна с относителна устойчивост на 80%.

За да се защити от водните обекти условия отпадъчни води замърсяване спускане трябва да се разглежда конкретно за всеки воден. Определяне на условията за освобождаване на отпадни води в езерото - това означава да се изчисли каква концентрация на замърсители право в определен период от спускане на канализация в известната тялото на вода, така че да не причиняват замърсяване на водите или нарушаване на изискванията за качеството на водите на езерото "Правилник за повърхностните води от замърсяване с отпадъчни води "(вж. санитарна защита на резервоари).

Скоростта на разпад пълнота и минерализация на органични вещества в BI на. Това зависи от редица условия: масата на микроорганизми, участващи в BV нататък. степен да се гарантира тяхната кислород, качеството и количеството на органични вещества, освободени от течност отпадъци, температура на отпадъчни води и рН на средата, наличието на химически. и други вещества. Б. о. отпадъчни води е най-успешно при благоприятни условия (рН на отпадъчни води в рамките 6,5-8,5, температурата не е по-ниска от 6 и не повече от 30 °, общата концентрация на разтворени соли не е повече от 10 г / л, концентрацията на химично вещество. Вещества в променливи без това да повлияе на процеса на самопочистване) и присъствието на минималното съдържание на хранителни вещества (азот амониеви соли най-малко 15 мг / л фосфат и поне 3 мг / л). Технически проблем организация на този процес е да се създадат такива условия, при които органичната материя на канализация са влезли в контакт с аеробни микроорганизми и кислорода от въздуха и тяхното разпадане ще отида с възможно най-голяма скорост и пълнотата. За да служат на тази цел изграждането на VB. отпадъчни води, които са разделени на два основни типа: 1) конструкция, в която Б. на. Той се среща при условия, близки до естественото, и 2) на строителството, в които почистването се случва в изкуствени условия. Първият вид напояване растения включват област (виж фиг.), Поле Филтриране (см.), Подземен филтриране сайт, филтриране на изкопа с естествена почва легло биологичен филтър кладенци и водоеми. Структурите на втори тип включват аерация, стичаща филтри, peschanograviynye филтър, изкопа като насипен слой на почвата и инсталират пълното окисляване на отпадъчни води (циркулационни канали окисление, окислителни блокове компактна инсталация, аериране с удължено аерация и др.).

Биологични (окисляване) басейни са изкуствено създадени водни басейни, в която Б. на. То се провежда в среда, най-близо до естествения ход на самопречистване на водните обекти. Разграничаване аеробни и анаеробни биологични басейни, които обикновено са не повече от 1 m, дълбочинни аеробни басейните на не повече от 1 m и анаеробни езера - не по-малко от 2.5 m се използват следните видове аеробни биологични басейни ..

Потока басейни с течност разреждане отпадъци. Избистреният съхранение течни насипни отпадъци разрежда 3-5 пъти с речна вода. Времето на престой на пречистената отпадъчна вода в басейна е 8-12 дни, натоварването на течни отпадъци е 125-300 м 3 / m на ден.

Недостатък на тези басейни е необходимостта от изграждане на първичен утаяване и да се издигне язовир апарат езерце резервоар чиста вода.

езера поток без течност разреждане отпадъци първо бяха установени по инициатива на S. N. Stroganova на полета филтриране Москва.

течни отпадъци след предварителен седиментация преминава серия (4-5) са последователно свързани помежду си във водоеми в продължение на 30 дни. През първите езерце микроорганизми преобладават polysaprobic зона, втора и трета - алфа mesosaprobic, и в четвъртата - зона β-mezosairobnoy. Биологични езера преди началото на работния цикъл трябва да са биологично "зрели" (за един месец през лятото). БПК товар (Cm.) До първото езеро (когато три или повече езера) се приема равен на 250-300 кг / дка на ден; Средната БПК товар в зависимост от температурата на водата - 50-75 кг / ха на ден.

Контакт езера. течност отпадъци се подава в серия от паралелни застой басейни. В заставане процеси вода се ускоряват.

За средно време за контакт на лентата варира в диапазона от 8-10 дни в южните райони - 5 дни. контактни Изпълнение езера в 1 / 2-2 пъти по-големи от потока.

От 1950 г. в Минск, наблюдения на биологични застояли водоеми, в които самостоятелно почистване на отпадъчните води се дължи на масовото развитие, в които най-често срещаният тип на водорасли Хлорела.

В резултат на фотосинтезата водорасли усвояване на въглерод от въглероден диоксид и се насища с вода е свръхнаситен с кислород. Входящ стойност във вода, в резултат на кислород reaeration при тези условия има минимална стойност. В такива езера разработени интензивни окислителни процеси, и след 8 дни е почти пълна минерализация на органични вещества, канализация и унищожаване на патогенни микрофлора.

В случаите, когато висок ефект пречистване на отпадъчни води на пред тях освобождаване във вода, предварително третирани отпадъчни води в изкуствени биологични растения пречистване се подлага на последваща обработка в биологични басейни.

Очаквано време на престоя обикновено се приема като 3-5 дни. Зареждане на езера, получени по отношение на тяхната аериране на небето на кислород е 6-8 г на 1 т2 от езерото. Това е достатъчно, за да осигури допълнителна почистваща 4000-5000 м3 / ха на отпадъчни води на ден.

Анаеробни езера са дълбоки септични ями, до която отпадъците влизат течността без първично утаяване. Разлагане на органичната материя в тях се извършва от анаеробни микроорганизми (вж. Анаеробите) причинява метан ферментация при рН стойност от 8.5 и по-горе. Алкална среда - един от основните условия за процеса на анаеробно пречистване. Времето на престой на отпадъчни води в езерце в т ° до 12 ° - 50 дни. над 12 ° - 30 дни. Натоварването на БПК в деня, при температура от 12 ° - 350 кг / ха и над 12 ° - 600 кг / ха. Намаляване на УС на отпадъчни води през периода на неговото пребиваване в анаеробни езера съветвани да вземат 50%. Такива езера имат редица недостатъци в сравнение с аеробни: нисша почистващ ефект на органични вещества, замърсяване на въздуха миризливи газове гнилостните ферментация, рискът от замърсяване на подпочвените води от патогени.

Фиг. 1. аерация резервоар (биологична станция Харков).

Аеротанкове - резервоари поток (Фигура 1.) с изкуствени аериране в предварително изяснени вода утайникът отпадъци в присъствието на активната утайка. Аерирането на течността се постигне чрез различни аератори: пневматично, механично и смесени. Активна утайка е биоценоза микроорганизми минерализиране на люспи, които могат да се адсорбира на повърхността окислява и в присъствие на атмосферен кислород отпадъчни течни органични вещества. Най-пълно изследване на ролята и взаимодействието на основните фактори, които определят хода на окислителните процеси в резервоарите за аериране, направени от съветски учени Н. G. Stroganov, К. Н. Korolkovym, NA Bazyakinoy. Предложените методи за изчисляване на биобасейните, които се използват в националните практики.

Фиг. 2. аерация резервоар (план): 1 - притока на отпадъчни води; 2 - аерирана подаване на вода към вторични утаители на; 3 - filtrososy; 4 - подаване на въздух от компресора; 5 - приток контролер (стрелките показват посоката на движение вода, стрелка надясно в долната - движението на въздуха).

Биобасейните предназначени дълбочина от 3 до 6 м, ширина от около 8 м и няколко десетки метра дължина. За компактност вместо директно дълъг коридор сегменти са успоредни на бариерите, не достигне противоположната кратко стената и водата тече прав път, като няколко завъртания (фиг. 2). Аерация не само насища водата с кислород, но не даде уреждане активирани люспи утайки, в резултат на което цялата маса на водата в контакт с тях.

Б. о. отпадъчната вода в резервоара за аерация 4 е във фаза. I фаза - органични вещества биосорбция активни люспи утайка. Фаза II - биохимичен окисление на лесно окисляващи въглеродни органични материали на отпадъчни води до въглероден диоксид и вода. В тази фаза се освобождава енергия, микроорганизми, използвани за синтеза на клетъчната материал на активната утайка. Фаза III - синтеза на клетъчен материал активна утайка от органичните вещества останалите отпадъчни води се дължи на енергията, освободена през втората фаза.

Синтез на клетъчен материал се придружава с увеличаване на съдържанието на азот в клетката. Фаза IV - окисление на клетъчен материал активна утайка. След това идва нитрификация на амониеви соли, окисляващи се освобождава от активна утайка. Образувани с нитрити частично изложени денитрификация включващи денитрификация за синтез на нова клетка материал или на освобождаването на свободен атмосфера на азот.

Познаването на фази почистване позволено да предлагат редица разновидности на аерация, която е доминирана от една от тези фази. По този начин, използването само на първата фаза пречистване доведе аерация за създаване на непълна пречистване и аериране с процес контакт стабилизация.

Използването на първите три фази, които водят до създаването на различни структури на проветряване основно почистване. Накрая, използването на всички четири фази, водещи до създаването на инсталации с пълно окисление на отпадъчни води. Схема на резервоара за аерация пълен с BS. Тя може да бъде представена по следния начин. Избистреният отпадъчната вода се влива в дългосрочен бетон резервоара напълнена със смес от отпадъчни води и активна утайка и се движат, газобетон в продължение на 5 - 7 часа. След приключване на биохимичните процеси на окисляване на органични вещества сместа на активната утайка и отпадъчни води се замества с нови порции отпадни води, и влиза вторичните утаители за отделяне на активната утайка. Избистрената вода в шахти след дезинфекция обикновено заустват в резервоара, и активната утайка в резервоара за аерация се изпраща отново. В резултат на такава рециркулация и аеробни микроорганизми активирана утайка маса размножаване повишава през цялото време, и следователно излишък активната утайка трябва да се отстрани на слой или в тинята храносмилането резервоари за дезинфекция.

Понякога пътят между вторичните пречистващите и биобасейните на постави друга сграда, наречена регенератор. Регенератор - това аерация резервоар, чрез което само активното ил интензивно издухан въздух. Цел на регенератора се състои в окисление на органичните вещества, адсорбирани от активната утайка, както и способността за възстановяване да участват в процеса на почистване. Това е особено важно в случаите, когато биобасейните работят по почистване на непълно работно време.

Б. Ефект на. отпадъчни води в биобасейни работа при частично пречистване е 50% от БПК и пълно почистване крайния БПК на третираните течни отпадъци не трябва да надвишава 15 мг / л. Максимална аериране съвременните технически възможности за пълно окисление, така че е възможно да се получи пречистена отпадна течност BOD с 4-6 мг / л. В процеса на Б .. аериране резервоари в течни отпадъци се освобождава при 95-99% от патогени на чревни инфекции, ентеро-вируси, яйца от хелминти. Въпреки това, дори и при висока (до 99%) като абсолютното количество на почистващ ефект санитарен илюстративен и патогени могат да достигнат до няколко хиляди до 1 мл. Следователно, отпадъчните води се пречиства в басейна за аериране, винаги опасен в епидемиологичните условия и изисква дезинфекция преди да бъдат изхвърлени в езерото, и активната утайка се адсорбира върху патогенна микрофлора, - дезинфекция на утайка легла или биореактори.

Библиография: Goncharuk EI изграждане на подземен филтриране на отпадъчните води, Киев, 1967, литератури. А г-л и в около - Доказване на б р ovolsky СИ. Б. Kulskiy L. А. и Nakorchev-а да се VF химия и микробиология на вода (основно химично и биологично пречистване на вода), Киев, 1971; Lapshin МВР и С т р о р а н о SN по химия и микробиология питейна вода и отпадъчни води, М. 1938; Пречистване на отпадъчните води в биологични езера, изд. PV-Ost санкции, Минск, 1961; G. Stroganov, N. и Korolkov К. Н. биологичното пречистване на води, Москва, Ленинград 1934 док. Cherkinskiy S. Н. освобождаване канализация вода във водни обекти, М. 1971 Eckenfelder W. W. и. O'Connor D. J. лечение биологични отпадъци, N. Y. 1961, bibliogr. McKinney R. Е. Biokatalysts и изхвърляне на отпадъци, канализация а. про. отпадъци, с. 25, стр. 1064, 1268, 1953; Sawyer N. В. Бактериална хранене и синтез, в книгата. Biol, пречистване на отпадъчни води на. про. отпадъци, изд. от В. J. Me Cabe а. W. W. Eckenfelder, кн. 1, стр. 3, N. Y. 1956; Simpson J. R. Biochemical намаляване на отпадъците, Метод Biochem. с. 5, стр. 47, 1970.