Класификация на методите за биологично пречистване - екология
1.3.2 Класификация на биологични методи на пречистване
Биологични методи за пречистване, използвани за пречистване на битови и промишлени отпадъчни води от много разтворени органични и някои неорганични съединения (сероводород, сулфиди, амоняк, нитрати, и т.н.). Процесът на пречистване се базира на способността на микроорганизмите да се използват тези средства за хранене. Връзка микроорганизми с органични вещества частично ги унищожат, превръщайки се в вода, въглехидрати диоксид, нитрит, sulfationy и сътр. Органични вещества за микроорганизмите са въглероден източник. Унищожаването на органични вещества от микроорганизми наречен биохимичен окисляване [13].
Всички използвани методи за пречистване на отпадъчни води с органични замърсители и неокислени минерални съединения, използващи микроорганизми са разделени в аеробни и анаеробни.
Анаеробни процеси микробни минерализация се извършват както на разтваря органични и твърди вещества отпадъчна вода. Анаеробни процеси се появят по-бавно движение, са без достъп на кислород, се използват главно за утайки храносмилането. Аеробни метод за пречистване на базата на използване на групи от аеробни микроорганизми за живота, което изисква постоянен поток от кислород и температурата на 20-40 ° С При промяна на кислород и температурни условия на състава и количеството на микроорганизмите се променя. процеси Аеробни лечение са за предпочитане използвани за минерализация на органични вещества, разтворени в течната фаза на отпадъчни води. Някои органични вещества са лесно биологично окисляване, и някои от тях са много трудно да се окисли или не окислява при всички. За да се установи възможно предлагането на промишлени отпадъчни води, съоръжения за биологично пречистване са инсталирани максимална концентрация на органични вещества, които не оказват влияние върху биологичните процеси и окисляването на пречиствателни станции.
Наличие на биологичното окисляване вещество може да бъде определена като биохимични индикатор, който се определя съотношението на пълния BOD (БПК) и COD. Биохимични индекс е параметър, необходима за изчисляване и поддръжка на промишлени съоръжения за биологично пречистване на отпадъчните води. Когато биохимичен стойност индикатор, равна на или по-голяма от 0,5, биохимични вещества податливи на окисление. Biochemical размер индекс варира широко за различни групи на отпадъчни води. Промишлени отпадъчни води имат нисък индекс (0.05 - 0.3), битови отпадъчни води - повече от 0,5.
1.3.3 закони биохимичен окисляване на органични вещества,
Активни ингредиенти от биологични пречиствателни станции е изкуствено създадени активен ил представляващ частици от органични вещества, микроорганизми, сгради различни групи - аероби и факултативни анаероби. Аерирането на вода помага за създаване на оптимални условия за тяхната активност и засили окисляване на органични вещества. Освен това, смесване на въздуха помага за поддържане на активната утайка в суспензия.
Микроорганизмите на активната утайка
Активна утайка е структурирана колоидна система с висока сорбционен капацитет, както и местообитание за много почвените и водните микроорганизми. Съставът на активната утайка се определя от естеството на органични примеси и следователно може да варира в количествено и качествено. Живите организми са представени в активната утайка натрупвания на бактерии, протозойни организми, единични бактерии, червеи, гъби, дрожди, актиномицети и по-малко водорасли, ларви на насекоми, ракообразни и други. Въпреки значителните различия в отпадни води, началното химичния състав на активната утайка е достатъчно близо. Например, химическия състав на активираната утайка система лечение на производството на кокс съответства bruttoformule C97 H199 O53 N28 S2; предприятия на азотни торове - C90 H167 O52 N24 S2; битови отпадъчни води - C54 H212 O82 N8 S7 [10]. В активирани микроорганизми утайки са различни групи. За екологични групи организми са разделени в аеробни и анаеробни бактерии, термофили и мезофилни, halophiles и galofobov. В активната утайка и биофилма са представители на четирите вида протозои: sarkodovyh (Sarcodina), КАМШИЧЕСТИ ресничести (Камшичести), мигли инфузории (Ciliata) и смучене ресничести (Suctoria). Най-простият микроорганизмите, присъстващи във водата на реки, езера, океани, в отпадъчните води, почви, прах, в пречиствателни станции. Те участват активно в минерализацията на органичните вещества в природните и отпадъчни води в естествено и в изкуствени условия. Най-простият абсорбира големи количества бактерии и по този начин се поддържа тяхното оптимално количество на утайките. Тези микроорганизми допринасят за отлагане на утайки и отпадъчни води пояснение. В активната утайка в определени съотношения, съдържаща всички тези групи от бактерии, но в зависимост от състава на отпадъчните води доминира една от групите, докато други я съпровождат. Само голяма група от бактерии, участващи в отпадъчните води на процеса и свързаните групи получен среда за наличието на микроорганизми от основната група, тя осигурява с хранителни вещества и да се разпорежда на окислителни продукти. Но най-простите в активната утайка настоящето по-големи и по-сложни, организирани животни - ротатория и кръгли червеи. Многобройни наблюдения на население от възможно активна утайка да идентифицират редица организми, от присъствието и дейността на които може да се види за хода на лечението и състоянието на съоръженията. Наличието на голям брой малки амеби, ресничести смучене показва претоварване на активната утайка с органични вещества, както и липса на кислород. При почистване в биобасейните на промишлени отпадъчни води, замърсени с въглеводороди, има прекъсване на процеса на почистване, поради подуване на активната утайка. Индикация на качеството на активна утайка е неговата скорост на отлагане при липса на аерация. Способността да се утаи утайка се характеризира с индекс на утайката. За индекс утайка се приема обем в милилитри на 1 г утайка след 30 минути след това. индекс Thick ил утайка е 40-60 мл / г, с кал индекс на 200-300 мл / г, подуване случи. Такова слабо ил утаява във вторичната ямката и се извършва с пречистена вода.
От разграждането на органични вещества,
Преди процеса започва биохимично окисление на органичните вещества, съдържащи се в отпадъчните води, те трябва да проникне микробни клетки. Към повърхността на вещество поради клетката получава конвекция и молекулярна дифузия и вътре в клетките - цитоплазмен дифузията през полупропускливата мембрана, която възниква в резултат на разликата в концентрации в клетката, така и извън него.
Основната роля вещества за третиране на отпадъчни води играе процеси връщане срещащи се в микробните клетки. Тези процеси са склонни да приключи окисляване на вещество с освобождаването на енергия и синтез на нови вещества с разход на енергия. В клетките на микроорганизма е непрекъснат и сложен набор от химични реакции. Клетките в последователност голям брой реакции протича при висока скорост. скорост на реакция и тяхната последователност зависи от наличието на ензими, които действат като катализатори. Отличителна черта на ензими е, че всеки от тях засяга само някои химично съединение и катализира една от многото трансформации преминали от даден химично съединение. При промяна на състава и концентрацията на веществата варира и ензимите. По този начин, всяка реакция съответния ензим катализира една. По този начин продуктът от реакцията е един субстрат за следващия. Скоростта на образуване и гниене на ензими зависи от растежа на микроорганизми и условия, определени скорост допускане в клетъчни вещества, инхибиращи и активиращи биохимични процеси. Клетките от всеки вид микроорганизми имат определен набор от ензими. Някои от тях независимо от субстрата е постоянно наличен в микробните клетки. Такива ензими се наричат конститутивни. Други ензими се синтезират в клетките, дължащи се на промени в околната среда. Например, промяна на състава или концентрацията на замърсяване канализация. Тези ензими позволяват периода на микроорганизмите да се адаптират към промените в околната среда, така наречените адаптивни. адаптиране на времето различен и се простират от няколко часа до няколко десетки и стотици дни [10]. Ако отпадъчната вода съдържа няколко вещества, окислението ще зависи от количеството и структурата на разтворените органични вещества. Първият ще се окисляват вещества, които са необходими, за да се създаде клетъчен материал. Процедура за окисляване на материалите ще повлияе продължителността на третирането на отпадъчни води. За унищожаване на сложна смес от органични вещества трябва да е 80 - 100 различни ензими. Общата реакция на биохимично окисление при аеробни условия могат да бъдат схематично представена както следва:
където Cx Ну Оз N - всички органични вещества на отпадъчни води, С5 H7 NO2 - средно съотношение на основни елементи в клетъчния материал на бактерии.
Реакция (1) съответства на окисляването на вещества на енергийните нужди на клетката, реакцията (2) - синтеза на клетъчен материал. Разходите за кислород за тези реакции представляват БПК отпадни води. Ако процесът на окисляване се извършва допълнително, той започва трансформацията на клетъчен материал:
Общо потребление на кислород от четири реакции е приблизително два пъти повече от реакцията (1) и (2).
Както се вижда от реакционни уравнения са необходими химични промени на източника на енергия на микроорганизми.
Ефектът на различни фактори върху скоростта на биохимичен окисляване
Турбуленцията на отпадъчни води в пречиствателна станция активна утайка насърчава разпадане на по-малки люспи и бързото възстановяване на интерфейса увеличава скоростта на хранителни вещества и кислород входове на микроорганизми и по този начин да се увеличи скоростта на почистване. Турбуленцията на потока се постига чрез енергично разбъркване, при което активното ил nahoditsyavo суспендирани, което осигурява равномерно неговото разпределение в изтичащия поток.
Дозата на активната утайка зависи от индекса на утайка. по-малко Индексът на утайките, по-голяма доза от активна утайка се подава до пречиствателната станция. Следното съотношение е препоръчително да се поддържа.
индекс на утайката в мл / g00000
Доза ил, г / л 3,5,5
За пречистване трябва да се използва прясно активирана утайка, която се утаява добре и по-толерантни към измененията на температурата и рН. Установено е, че с повишаване на температурата на биохимични увеличава скоростта реакция отпадъчни води. Въпреки това, на практика тя се поддържа в границите от 20 - 30 ° C, тъй като по-нататъшно повишаване на температурата може да доведе до смъртта на микроорганизми. При по-ниски температури намалената ставка пречистване забавя микробен процес аклиматизация към новите видове замърсяване, процесите на нитрификация се развалят, флокулация и утаяване на активната утайка. С промяната на температурата на отпадъчни води варира разтворимост кислород. Чрез повишаване на температурата на разтворимостта на отпадъчни води на кислород намалява, така че да се поддържа желаната концентрация във вода той изисква по-интензивна аерация.
Абсорбция и кислород консумация
За окислението на органичните вещества от микроорганизми трябва кислород, разтворен във вода. За насищане с кислород процес отпадъчни води аерация се извършва чрез счупване на въздушния поток в мехурчета, които са разпределени равномерно, колкото е възможно в отпадъчните води. Кислород на въздушните мехурчета се абсорбира от вода и след това се прехвърля на микроорганизми. По този начин, по време на процеса на пречистване два потока - поглъщане на кислород и консумация на отпадъчни води чрез микроорганизми.
Фиг. 5. Диаграма на преноса на кислород от газови мехурчета с микроорганизми:
А - балон газ Б - натрупване на микроорганизми, 1 - граница дифузия слой от страната на газ, 2 - повърхността на участъка 3 - граничната дифузия слой от течността, 4 - прехвърляне на кислород от балон на микроорганизми 5 - граница дифузия слой от течността микроорганизми, 6 - кислород преход в клетките, 7 - реакцията между кислородните молекули и ензими.
Количеството кислород абсорбира може да бъде изчислена от уравнението на трансфер маса:
,
където М - количество абсорбира кислород, кг / сек; # 946 об - обемния коефициент на маса, 1 / и; V - обем на отпадъчните води, м 3; Ср С - концентрация на равновесие и концентрацията на кислород в течно състояние, кг / м3.
Въз основа на уравнението на масопредаване, че количеството на кислород абсорбира може да се увеличи поради увеличаване на коефициента на трансфер на маса или движеща сила.
Физични свойства на течни отпадъци имат значително въздействие върху процеса на усвояване на кислород. Вискозитет и повърхностно напрежение влияе на размера на газовите мехурчета, като по този начин се променя повърхността на масов трансфер.
микроорганизми разход на кислород не може да превишава скоростта на абсорбция, в противен случай се влошава метаболизъм и намаляване на скоростта на окисляване замърсители.
Липса на азот забавя окислението на органичните замърсители и спомага за образуването на утайка trudnoosedayuschego. фосфор дефицит води до развитието на филаментозни бактерии, което е основна причина подуване на активната утайка, лошо утаяване и отстраняването на това от пречиствателни станции, растеж утайка и продължително намаляване на скоростта на окисление. Хранителните вещества са най-добре се абсорбира под формата на съединения, в които те се намират в микробните клетки. Азот - под формата на NH4 +. и фосфор под формата на соли на фосфорна киселина.
Размерът на хранителни вещества зависи от състава на отпадъчните води и трябва да се установи експериментално. За приблизително преброяване, можете да използвате следната формула BPKp. N. P = 100. 50. 1. Това съотношение се прилага правилно само през първите три дни. По-голяма продължителност на лечението води до нисък добив на активната утайка и изискват по-малки количества азот и фосфор.
При липса на азот, фосфор и калий в канализацията допринесе различни азотни, фосфорни и калиеви соли. С съвместно пречистване на промишлени и битови отпадъчни води добавят хранителни вещества не са необходими, тъй като в битови отпадъчни води съдържа азот, фосфор и калий в достатъчни количества.
Информация за работата на "Биохимични канализационни рафинерии"
Категория: Околна среда
Брой знаци с интервалите: 132098
Брой на маси: 16
Брой снимки: 18