Elektronická knihovna

Aerobní biochemické procesy čištění mohou probíhat v přírodních podmínkách av umělých strukturách. V přírodních podmínkách probíhá čištění v zavlažovacích polích, filtračních polích a biologických rybnících. Umělé struktury jsou aerotanks a biofilters různých vzorů. Výběr typu konstrukcí se provádí s ohledem na umístění zařízení, klimatické podmínky, zdroj vody, objem průmyslových a domovních odpadních vod, složení a koncentrace znečištění. V umělých strukturách probíhají procesy čištění s vyšší rychlostí než v přírodních podmínkách.

Zavlažovací pole jsou speciálně upravené pozemky používané současně pro čištění odpadních vod a pro zemědělské účely. Čištění odpadních vod v polohách zavlažování probíhá za účasti půdní mikroflóry, slunečního záření, ovzduší a rostlin. Poľnohospodárské zavlažovací políčka po biologickém zpracování odpadních vod, zvlhčování a hnojení se používají pro pěstování obilovin a silážních plodin, bylin, zeleniny, stejně jako výsadbu stromů a keřů.

Biologické rybníky jsou 3... 5-ti stupňová kaskáda rybníků, díky nimž čistá nebo předčištěná odpadní voda proudí nízkou rychlostí. Nejčastěji jsou určeny pro konečnou biologickou úpravu a pro další čištění odpadních vod v kombinaci s jinými úpravami.

Jsou rybníky s přírodním a umělým provzdušňováním. Rybníky s přirozeným provzdušňováním mají malou hloubku (0,5... 1 m), jsou dobře ohřívány sluncem a osídleny vodními organismy. Pro zvýšení rychlosti rozpouštění kyslíku, a tím i rychlosti oxidace, vytvořte provzdušněné rybníky. Aerace se provádí mechanicky nebo pneumaticky. To umožňuje zvýšit zatížení znečištění o 3 až 3,5 násobek zvýšením hloubky jezera na 3,5 m.

Obr. 1.26. Schéma instalace pro biologické ošetření:

1 - primární usazovací nádrž; 2 - nadprůměrná; 3 - aerotank; 4 - regenerátor; 5 - sekundární usazovací nádrž

Čištění v provzdušňovacích nádržích

Aerotank volal zesílené provzdušněné nádrže. Proces čištění v provzdušňovací nádrži probíhá tak, jak do něj proudí provzdušněná směs odpadních vod a aktivovaný kal (obr. 1.26). Pro provzdušňování je nutné nasytit vodu kyslíkem a udržovat kal v klidu.

Odpadní voda je přiváděna do jímky 1, kde jsou odstraněny suspendované částice. Pro zlepšení sedimentace může být dodávána část přebytečného kalu (bio-koagulace). Potom vyčistěná voda vstupuje do předběžného aeratorního prostředku 2. Část přebytečného kalu (cirkulačně aktivovaný kal) je posílána ze sekundárního čisticího zařízení do stejného směru. Zde se odpadní voda předem provzdušňuje vzduchem po dobu 16... 20 minut. Je-li to nutné, mohou být do předběžného zařízení přidány neutralizační přísady a živiny.

Z průměru je odpadní voda přiváděna do provzdušňovací nádrže, přes kterou se aktivuje aktivovaný kal. Biochemické procesy, které se vyskytují v aerotankách, lze rozdělit do dvou fází:

1) adsorpce organických látek na povrch aktivovaného kalu a mineralizace snadno oxidovatelných látek s intenzivní spotřebou kyslíku;

2) dodatečná oxidace pomalu oxidujících organických látek, regenerace aktivovaného kalu. V tomto okamžiku se kyslík spotřebovává pomaleji.

Aerodynamická nádoba je zpravidla rozdělena na dvě části: regenerátor (25 až 30% celkového objemu) a samotný aerosol, v němž probíhá hlavní čištění. Přítomnost regenerátoru umožňuje čištění koncentrovanějších odpadních vod a zvýšení produktivity jednotky.

Před odvzdušňovací nádrží by odpadní kapalina neměla obsahovat více než 150 mg / l suspendovaných částic a ne více než 25 mg / l ropných produktů. Teplota zpracovávané odpadní vody by neměla být nižší než 6 ° C a vyšší než 30 ° C a pH by mělo být v rozmezí 6,5... 9.

Po provzdušňovací nádrži odpadní voda s kalem vstupuje do sekundární usazovací nádrže, kde se kal odděluje od vody. Většina kalu se vrací zpět do provzdušňovací nádrže (cirkulující aktivovaný kal) a jeho přebytek (nadbytečný aktivovaný kal) se přivádí do pre-aeratoru a recykluje.

Aerotanks jsou venkovní bazén vybavený zařízeními pro nucené provzdušňování. Jsou to dvě, tři a čtyři chodby. Hloubka leteckých tanků 2... 5 m.

Aerotank jsou rozděleny do následujících hlavních rysů:

1) v hydrodynamickém režimu - pohonné hmoty, směšovače a meziprodukty (s rozptýleným přívodem odpadních vod);

2) podle způsobu regenerace aktivovaného kalu - se samostatnou regenerací a bez samostatné regenerace;

3) na zatížení aktivovaného kalu - při vysokém zatížení (pro částečné čištění), při normálním a nízkém zatížení (s prodlouženým provzdušňováním):

4) počtem kroků - na jednom, dvou a více stupních;

5) podle způsobu přívodu odpadních vod - na tekoucí, polokapacitní, s variabilní pracovní úrovní a kontaktem;

6) podle konstrukčních prvků.

Nejčastější koridor aerotank, pracovat jako dislokátory, mixéry a kombinované režimy.

Obr. 1.27. Dvoukomorová usazovací nádrž:

1 - provzdušňovač oběžného kola; 2 - zóna před obohacením; 3 - oddíl; 4 - rotační provzdušňovač; 5 - fermentační zóna; 6 - zóna pro vyjasnění

V provzdušňovacích nádržích s úplným mícháním (obr. 1.27) se okamžitě smísí s odpadní vodou s celou hmotou kapaliny a aktivovaného kalu. To vám umožňuje rovnoměrně rozptýlit organické znečištění a kyslík a provádět proces při neustálém zatížení. Zbytková koncentrace kontaminantů v upravené vodě je však větší než koncentrace aerací nádrže typu tlaku, což je hlavní nevýhoda tohoto provedení.

Při provzdušňování se několik desítek kubických metrů vzduchu přivádí na 1 m3 zpracované odpadní vody. V takovém případě by měla být zajištěna velká kontaktní plocha mezi vzduchem, odpadní vodou a kalem, což je nezbytná podmínka pro účinné čištění. V praxi se používají pneumatické, mechanické a pneumomechanické metody provzdušňování odpadních vod v aerotankách. Výběr způsobu provzdušňování závisí na druhu provzdušňovací nádrže a na požadované intenzitě provzdušňování.

Čištění v biofiltrech

Biofilter je struktura, u které je umístěna tryska (zatížení) kus (deska, film atd.) A jsou uspořádány rozdělovací zařízení pro přerušované přívod odpadní vody a vzduchu. U biofilterů je odpadní voda filtrována přes ložnou vrstvu pokrytou filmem mikroorganismů. Mikroorganismy biofilmy oxidují organickou hmotu a využívají je jako zdroje potravin a energie. Takto se z odpadní vody odstraňuje organická hmota a zvyšuje se hmotnost aktivní biofilmy.

Využitý (mrtvý) biofilm se odmyje tekoucí odpadní vodou a odstraňuje z biofiltru.

Různé materiály s vysokou pórovitostí, nízkou hustotou a vysokou specifickou plochou se používají jako zatížení: drcený kámen, štěrk, struska, expandovaná hlína, keramické a plastové kroužky, kostky, kuličky, válce, šestihranné bloky, kovové, textilní a plastové mříže.

V současné době se používá velký počet návrhů biofilterů, které jsou rozděleny na biofiltry: práce s úplným a neúplným biologickým čištěním; s přírodním a umělým přívodem vzduchu; s recyklací a bez něj; jednostupňové a dvoustupňové, odkapávání a vysoká zátěž.

Biofilm provádí stejné funkce jako aktivovaný kal. Adsorbuje a zpracovává organické látky obsažené v odpadních vodách. Oxidační síla biofilterů je nižší, než je síla provzdušňovacích nádrží. Biofiltry se používají při čištění odpadních vod s průtokem do 50 tisíc m3 / den. V chladných oblastech jsou umístěny v uzavřených prostorech.

Použití kyslíku pro provzdušňování odpadních vod

Při pneumatickém provzdušňování se namísto vzduchu používá technický kyslík. Někdy se tento proces nazývá "bio-depozice". Provádí se v uzavřených zařízeních, které se nazývají oxytoes.

Použití kyslíku místo vzduchu k provzdušňování odpadních vod má několik výhod:

1) účinnost použití kyslíku se zvyšuje z 8... 9 na 90... 95%;

2) oxidativní kapacita kyslíku je 5 až 6 násobek výkonu provzdušňovacích nádrží;

3), aby byla zajištěna stejná koncentrace kyslíku v odpadní vodě, je zapotřebí nižší míra míchání, čímž se zlepší sedimentační charakteristiky aktivovaného kalu. Skládá se z velkých a hustých vloček, které se snadno vysráží a filtruje, což umožňuje zvýšit jejich koncentraci na 10 g / l bez zvýšení celkových rozměrů sekundárních čisticích prostředků;

4) se zlepší bakteriální složení aktivovaného kalu. S vysokou koncentrací O2 vláknité bakterie se nevyvíjejí;

5) přečištěný kyslík zůstává v čištěné vodě, což přispívá k jeho dalšímu čištění;

6) není problém s potlačením zápachu, protože proces se provádí v hermeticky uzavřených jednotkách;

7) kapitálové náklady jsou nižší.

Způsob čištění kyslíkem je však nákladnější než čištění vzduchem, protože vyžaduje značné náklady na výrobu kyslíku. Proto je vhodné jej používat pouze v případech, kdy je kyslík odpadním produktem. V oxytotech vzhledem k vyšší koncentraci CO2, než v provzdušňovacích nádržích, je pH vody výrazně sníženo. Snížení doby zdržení odpadních vod v oxytech v porovnání s čištěním v provzdušňovacích nádržích vede ke zhoršení procesu nitrifikace. Současně došlo ke zvýšení koncentrace CO2, To je pravděpodobně důvod pro snížení rychlosti růstu aktivovaného kalu z 0,6-1,2 pro aerotanks na 0,4-0,6 pro oxytoty. Neexistují žádné rozdíly v kinetice procesů čištění během provzdušňování kyslíkem a vzduchem. Vypracoval několik návrhů oksitenkov.

Odpadní voda

V posledních letech se téma ochrany životního prostředí stalo naléhavější než kdy jindy. Jedním z důležitých otázek v tomto tématu je čištění odpadních vod před tím, než je do nedalekých vodních útvarů vyhozených. Jedním ze způsobů řešení tohoto problému může být biologická čištění odpadních vod. Podstatou takového čištění je rozdělení organických sloučenin pomocí mikroorganismů na konečné produkty, a to vodu, oxid uhličitý, dusičnanové sulfáty atd.

Nejkomplexnější zpracování průmyslových odpadních vod obsahujících organické látky v rozpuštěném stavu je dosaženo biologickou metodou. V tomto případě se používají stejné postupy jako při čištění vodní aerobní a anaerobní vody.

Pro aerobní čištění se používají aerodynamické nádrže s různými konstrukčními úpravami, oxykaty, filtrační nádrže, flotační nádrže, biodisky a biologické rudy.

V anaerobním procesu pro vysoce koncentrované odpadní vody používané jako první stupeň biologického zpracování slouží digestory jako hlavní struktura.

Aerobní metoda založené na použití aerobních skupin organismů, jejichž životnost vyžaduje konstantní tok O2 a teplotu 20-40 ° C. Mikroorganismy se pěstují v aktivovaném kalu nebo biofilmu.

Aktivovaný kal se skládá z živých organismů a pevného substrátu. Živé organismy představují akumulace bakterií, červů prvoků, plísní, kvasnic a zřídka - larvy hmyzu, korýšů a řas. Biofilm roste na filtrech s biofiltrem, má vzhled sádrového znečištění o tloušťce 1-3 mm a více. Procesy aerobního čištění odpadních vod přicházejí do zařízení nazývaných aerotanks.

Obr. Aerotank work pattern

Aerotank work pattern

1 - cirkulující aktivovaný kal; 2 - přebytečný aktivovaný kal;

3 - čerpací stanice; 4 - sekundární usazovací nádrž;

5 - letecká nádrž; 6 - primární čistič

Aero tanky jsou poměrně hluboké (od 3 do 6 m) nádrže vybavené zařízeními pro provzdušňování. Zde žijí kolonie mikroorganismů (na vločkových strukturách aktivovaného kalu), dělení organické hmoty. Po provzdušňovacích nádržích přečištěná voda vstupuje do septiků, kde dochází k sedimentaci aktivovaného kalu pro následné částečné vracení do provzdušňovací nádrže. Navíc v takových zařízeních jsou uspořádány speciální nádrže, ve kterých se "opouští" (regeneruje se).

Důležitou charakteristickou vlastností aerotankového provozu je zatížení aktivního kalu N, který je definován jako poměr množství nečistot vstupujících do reaktoru za den k absolutně suché nebo bezpopelné biomase aktivovaného kalu v reaktoru. Podle zatížení aktivovaného kalu se aerobní čisticí systémy dělí na:

systémy s vysokým zatížením pro aerobní čistění odpadních vod s N> 0,5 kg BSK (indikátor biochemické spotřeby kyslíku) 5 za den na 1 kg kalu;

střední zatížení aerobních systémů na čištění odpadních vod 0,2 0,2

Čištění odpadních vod v aerobních podmínkách

Aerobní a anaerobní metody biochemické čištění odpadních vod jsou známé. Aerobní metoda je založena na použití aerobních skupin organismů, pro které životně důležitá aktivita vyžaduje konstantní tok kyslíku a teplotu 20 ° C až 40 ° C. Během aerobního ošetření se mikroorganismy kultivují v aktivovaném kalu nebo biofilmu. Proces biologického zpracování probíhá v provzdušňovacích nádržích, do kterých je dodávána odpadní voda a aktivovaný kal (obr. 13.1).

Obr. 13.1. Schéma instalace pro biologické čištění odpadních vod: 1 - primární čistič; 2 - pre-aerator; 3 - aerotank; 4 - regenerátor aktivovaného kalu; 5 - sekundární usazovací nádrž

Aktivovaný kal se skládá z živých organismů a pevného substrátu. Komunita všech živých organismů (akumulace bakterií, prvoků, červů, plísní, kvasinek, aktinomycetů, řas) obývajících bahno je nazývána biocenózou.

Aktivovaný kal je amfoterní koloidní systém, který má hodnotu pH 4 ze 4. negativního náboje. Suchá hmota aktivovaného kalu obsahuje 70% 90% organických a 30% 10% anorganických látek. Podklad až 40% aktivovaného kalu je tvrdá, mrtvá část zbytků řas a různých pevných zbytků; jsou k němu připojeny organismy aktivovaného kalu. V aktivovaném kalu jsou mikroorganismy různých ekologických skupin: aerobní a anaerobní, termofilní a mezofilní, halofilní a halofóbní.

Nejdůležitější vlastností aktivovaného kalu je schopnost usadit se. Stav kalu je charakterizován indexem kalu, což je objem v mililitrech obsazený 1 g kalu v jeho přirozeném stavu po usazování po dobu 30 minut. Čím horší se usazuje kal, tím vyšší je index kalu. Kaly s indexem až 120 ml / g se usazují dobře s indexem 120. 150 ml / g je uspokojivý a pokud je index vyšší než 150 ml / g, je to špatné.

Biofilm roste na plniči biofiltru, má vzhled zanesení sliznice o tloušťce 1,3 mm a více. Skládá se z bakterií, hub, kvasinek a dalších organismů. Počet mikroorganismů v biofilmu je menší než v aktivovaném kalu.

Mechanismus biologické oxidace v aerobních podmínkách heterotrofními bakteriemi může být reprezentován následujícím schématem:

Reakce (13.1) symbolizuje oxidaci počátečního organického znečištění odpadních vod a tvorbu nové biomasy. V upravené odpadní vodě zůstávají biologicky oxidovatelné látky, zejména v rozpuštěném stavu, protože koloidní a nerozpuštěné látky se odstraňují z odpadní vody sorpční metodou.

Proces endogenní oxidace buněčné látky, který nastane po použití externího zdroje energie, popisuje reakci (13.2).

Příkladem autotrofické oxidace může být nitrifikační proces.

kde C5H7Ne2 - symbol složení organických látek produkoval buňky mikroorganismů.

Pokud se denitrifikační proces provádí s biologicky vyčištěnou vodou, která prakticky neobsahuje původní organické látky, pak se jako uhlíkatý přísad používá poměrně nenákladný methylalkohol. V tomto případě může být celková denitrifikační reakce zapsána následovně:

Všechny enzymatické reakce, které jsou zde ukázány, se provádějí uvnitř buňky, pro kterou musí být nezbytné baterie vloženy do těla skrze skořápku. Mnoho původních organických nečistot může být příliš velké velikosti částic ve srovnání s velikostí buňky. Z tohoto hlediska je významná úloha v celkovém oxidačním procesu přiřazena enzymatické hydrolytické štěpení velkých molekul a částic tekoucích mimo buňku na menší, úměrné velikosti buněk.

V aerobních biologických systémech musí dodávka vzduchu (stejně jako čistý kyslík nebo vzduch obohacený kyslíkem) zajistit, aby přítomnost rozpuštěného kyslíku ve směsi nebyla nižší než 2 mg / l.

Oxidace v strukturách ne vždy končí, tj. před vytvořením CO2 a H2A. Ve vodě po biologické úpravě se mohou objevit meziprodukty, které nebyly v původní odpadní vodě, někdy ještě méně žádoucí pro nádrž než původní kontaminace.

Odpadní vody a specifické metody zpracování

Problém likvidace odpadních vod je pro moderního člověka obzvláště akutní. Faktem je, že pro vytvoření příjemných životních podmínek pro člověka je zapotřebí značného množství čisté vody pro domácí použití a pro pití. Pokud by bylo možné před 300 lety vypouštět odpadní vody do nádrží, kde by byly čisté přirozeně, pak je takové lidské chování nepřijatelné, protože struktura odpadních vod se změnila a nyní odpadní voda obsahuje množství toxických látek, které mohou zničit flóru a faunu nádrží a půdy.

Pro úplné čištění vody je zapotřebí použít komplex čisticích opatření, které zahrnují metody biologického, fyzikálního a chemického čištění.

Základní technologický plán čištění odpadních vod.

Navzdory skutečnosti, že i dnes se do vodních toků dostává značné množství odpadních vod, nicméně většina odpadních vod je důkladně vyčištěna před návratem do přírody. Pokud by se tak nestalo, všechny nádrže by se během několika málo měsíců změnily na skutečné žumpy. Moderní odpadní voda má v sobě příliš bohatou paletu prvků, jsou zde prvky minerálního původu, rozkladné organické sloučeniny, velké množství patogenů, všechny druhy chemikálií.

Minerály, které vstupují do odpadních vod zahrnují alkálie, hlínu, písek, soli a podobně. Organické složky odtoku zahrnují různé zbytky rostlinného a živočišného původu, které se často vhánějí do kanalizačního systému. Počet a množství chemických látek vstupujících do kanalizace je prostě úžasný a tato odrůda se neomezuje pouze na domácí chemikálie, protože některé jsou zachycovány do kanalizace a vážnějších chemických produktů, jako jsou zbytky rozpouštědel a vysoušecí olej.

Moderní metody čištění odpadních vod jsou poměrně účinné a lze je rozdělit do tří kategorií: mechanické, biologické, chemické ošetření.

Mělo by být okamžitě poznamenáno, že na stanicích pro čištění městských odpadních vod voda prochází všemi třemi stupni čištění, zatímco použití jednoho nebo dvou stačí k vytvoření individuálního kanalizačního systému.

Mechanická metoda čištění odpadních vod

Septiky: a - horizontální: 1 - vstupní zásobník, 2 - vyrovnávací komora, 3 - výstupní zásobník, 4 - jámu; b - vertikální: 1 - válcová část, 2 - středová trubka, 3 - žlabová, 4 - kuželová část; v - radiální: 1 - pouzdro, 2 - žlab, 3 - rozdělovací zařízení, 4 - komůrka, 5 - škrabací mechanismus; g - tubulární; d - se šikmými deskami: 1 - tělo, 2 - desky, 3 - přijímače kalu

Mechanické čištění je považováno za spíše primitivní způsob čištění odpadních vod. V současné době se tento způsob čištění používá výlučně jako předběžná úprava vody u stanic pro čištění městských odpadních vod. Ve skutečnosti je tato metoda zaměřena na odstranění pevných nerozpuštěných částic různého původu.

Velké množství takových částic vstupuje do městského kanalizačního systému, a to může být něco od kusů látky až po mrtvoly malých zvířat. Při mechanickém způsobu zneškodňování kontaminace odpadními vodami nejdříve prochází sérií sítových filtrů. Dále se voda, která byla částečně vyčištěna z velkých prvků, usazuje po určitou dobu a prochází pískovými a štěrkovými filtry. Po procházení všech filtračních stupňů se voda zcela zbavuje tuhých prvků přítomných v odpadní vodě. Tato metoda čištění odpadních vod má řadu významných nedostatků. Za prvé, rozpuštěné organické sloučeniny nejsou během tohoto čištění odstraněny z vody a voda je prostě zamořena patogenními bakteriemi. Zadruhé, takový způsob čištění neumožňuje odstranění chemických prvků rozpuštěných ve vodě.

Podle moderních požadavků na úpravu vody je tato možnost v současné době používána pouze jako předběžná fáze nakládání s odpadními vodami. Navíc takový způsob likvidace odpadních vod vyžaduje spoustu prostoru pro instalaci veškerého potřebného vybavení, takže tento způsob likvidace odpadů se nepoužívá pro autonomní kanalizační systémy. Pro mechanické čištění vody budou potřeba síťoviny s velkými oky, středním okem a jemným okem, technické síto, pískové pasty a jímky.

Metoda chemické čištění odpadních vod

Vakuová flootační schéma.

Chemická metoda likvidace odpadních vod není rozšířená a v současné době se používá především v čistírnách odpadních vod různých průmyslových odvětví a pouze v některých případech při čištění odpadních vod z domácností. Principem fungování této varianty čištění odpadních vod je přidání chemických činidel do odpadních vod, které přispívají k vázání organických a chemických látek obsažených ve vodě, což vede k jejich sedimentaci ve formě kalu.

Kromě toho metoda chemické čištění zahrnuje variantu, ve které se do odpadní vody přidávají absorbenty, které doslova absorbují chemikálie, což nakonec vede k jejich potopení na dno.

Chemická metoda má své nevýhody.

Za prvé, i když se taková metoda používá pro obyčejnou odpadní vodu, čištění vody bude trvat značné časové období, zvláště pokud reakce probíhá v chladném prostředí. Za druhé, reagencie pro likvidaci odpadních vod jsou velmi drahé. Zatřetí je nutné vybavit velké nádrže pro usazování vody.

Hlavní pozitivní stránkou této metody je schopnost odfiltrovat chemikálie obsažené ve vodě. V současné době se tento způsob likvidace odpadních vod používá ve velkých čistírnách městských odpadních vod a jen velmi zřídka jako další stupeň čištění odpadních vod pro autonomní kanalizační systémy.

Biologické metody čištění odpadních vod

Místní čistírny biologických odpadních vod.

Biologická metoda čištění odpadních vod je v současnosti považována za nejefektivnější způsob odstranění různých organických a anorganických látek z odpadních vod. Čištění vody se provádí pomocí speciálních bakterií, které se živí lidskými odpadními produkty. Použití bakterií pro čištění vody se také používá v čistírnách městských odpadních vod a je nedílnou součástí čištění odpadních vod v autonomních kanalizacích. Většina septických nádrží je navržena tak, aby v těchto agregátech mohli žít v průběhu celého roku bakterie.

Ihned je třeba říci, že nejvyšší kvality moderní septiky, které se také nazývají biologické čištění odpadních vod stanice, umožňují čisté kanalizace vodu o 95%, díky čemuž je možné využít upravené vody pro zavlažování půdy, a jen nalít odpadních vod. kteří podstoupili biologickou úpravu, do okolních vodních útvarů nebo do půdy. V závislosti na typu septiku nebo čistírny odpadních vod lze použít jak aerobní bakterie, tak i anaerobní mikroorganismy.

Navzdory skutečnosti, že takové metody čištění mají mnoho výhod a jsou z hlediska životního prostředí považovány za nejoptimálnější, má tato metoda ještě určité nevýhody. Hlavní nevýhodou těchto systémů je citlivost bakterií na chemické sloučeniny. Aby se udrželo požadované množství bakterií v septických nádržích, je nutné pravidelně doplňovat jejich populaci proplachováním bakterií do toalety. Každá možnost biologického nakládání s odpady má jak vlastní výhody, tak i nevýhody, a proto by měla být podrobněji zvažována zásada jejich fungování.

Anaerobní a aerobní čištění odpadních vod

Anaerobní čištění odpadních vod.

Anaerobní metoda likvidace odpadních vod se nalézá při použití mikroorganismů, které pro svou životně důležitou činnost nepotřebují kyslík. Tyto organismy dýchají metan a nadbytek v zařízení na úpravu kyslíku může dokonce vést k jejich smrti. Anaerobní bakterie dokáží vyčistit pouze 60-70% kontaminantů, takže by tato zařízení měla být vybavena dalšími přísadami tuku a polí pro další čištění vody nebo mají samostatné septiky.

Označení zóny pro čištění odpadních vod - čtverce: 1 - septiková komora. 2 - Anaerobní bioreaktor. 3 - Aerotek. 4 - Sekundární sedimentační nádrž. 5 - Aerobní bioreaktor. 6 - Terciální čistič - kontaktní nádrž.
Označení prvků instalace - kruhy: 1 - tělo. 2 - Odvzdušňovací nádrže. 3 - Aerátory aerobních bioreaktorů. 4 -Ershovaya tryska. 5 - Přebytečný kal. 6 - Zatížená hlína. 7 - Nakládání z dolomitových sutin. 8 - Otvory pro přístup a údržbu. 9 - Kompresor. 10-Dispenser-float. 11 - Pohyb letecké dopravy. 12 - Čerpadlo pro přenos kalu. 13 - Tryska z umělých řas.

Anaerobní zpracování neumožňuje úpravu odpadních vod do té míry, do jaké mohou být vypouštěny do půdy nebo do vodních toků. Dále je třeba pomocí separačního stroje vyčerpat z septiku významné množství odpadu, které nebylo zpracováno bakteriemi.

Aerobní metoda čištění vody je dnes považována za nejefektivnější způsob likvidace odpadních vod dnes, protože s touto úpravou vody je vyčištěno 95% vody. Čištění je prováděno kvůli životně důležité činnosti organismů, které dýchají kyslík. Aby mohli mikroorganismy žít, jsou v septických nádržích instalovány speciální vonné látky nebo vstřikovací čerpadla.

Když je voda čisticí těmito organismy, kal se nevyhnutelně tvoří na dně septiku, což představuje zbytky odpadních produktů bakterií. Čas od času je nutné vyčerpat tento sediment, ale není nutné čerpadlo usazovat zřídka. Sediment, který zůstává v septiku s technikou aerobní likvidace, může být použit jako hnojivo.

Některé moderní autonomní čistírny mají design, který umožňuje použití obou verzí mikroorganismů. Takovými septiky jsou dvě nádrže propojené filtrem nebo potrubím. Anaerobní bakterie žijí v první nádrži, do které skutečně proudí odpadní vody. Zde je přístup kyslíku omezen a voda prochází předběžnou úpravou před vstupem do druhé nádrže. Ve druhém tanku žijí bakterie, které používají kyslík - aerobní látky.

Předem upravená odpadní voda z první nádrže vstupuje do druhé nádrže, kde je následná úprava. Takový čisticí systém je velmi účinný, proto to doporučuje mnoho odborníků z hlediska ekologie.

Aerobní čištění odpadních vod

Aerobní čištění odpadních vod za umělých podmínek

Tento typ biologického zpracování se provádí za použití aktivovaného kalu. Skládá se z bakterií (oxidační, nitrifikační, denitrifikační), protozoa (ciliates, flagellates, sarcodia) a mikroskopických zvířat (rotifers).

Proces biologické oxidace lze rozdělit na dvě fáze: sorpce organického znečištění odpadních vod na povrchu aktivovaného kalu; oxidace sorbované látky spolu s obnovou sorpční kapacity mikroflóry.

V závislosti na stupni oxidace nečistot v odpadních vodách dochází k úplnému a neúplnému biologickému zpracování. Úplně vyčištěná voda má BSK. = 10 až 15 mg O2 / l. U odpadní vody, která prošla neúplnou úpravou, BODpol. = 60-80 mg O2 / l. [1]

Proces biologické aktivity je ovlivněn složením odpadních vod znečištěním, přítomností biogenních prvků, velikostí zatížení aktivovaného kalu znečištěním, pH odpadních vod, jejich teplotou, koncentrací rozpuštěného kyslíku v odpadní vodě. Složení odpadních vod je jedním z hlavních faktorů ovlivňujících účinnost biologického ošetření. Přítomnost toxických látek v odpadních vodách činí problém aktivního kalu pracovat. Toxické účinky na biologické procesy mohou mít jak organické, tak i anorganické látky. Toxické účinky mohou být mikrobiostatické (zpomalující růst kalu) a mikrobicidní (zabíjející aktivní kal). Většina chemikálií vykazuje určitý druh působení v závislosti na koncentraci ve vyčištěné vodě. Je třeba poznamenat, že některé prvky, které jsou organogeny buňky ve vysokých koncentracích, jsou také toxické. Při provádění biologického zpracování je proto nutné znát MPC pro jednotlivé chemické látky přítomné v odpadní vodě. Pro hodnotu MPCbos je maximální koncentrace toxické látky ve vodě a nemá znatelný negativní vliv na práci biologických čističek odpadních vod (MPCbos)

Živiny. Pro normální existenci mikroorganismů a následně pro účinný proces čištění vody musí být v médiu dostatečně vysoká koncentrace všech hlavních živin organického uhlíku, jehož množství se odhaduje množstvím BSK, odpadní vody, fosforu a dusíku.

Kromě těchto prvků jsou pro fungování mikroorganismů potřebné i další prvky v nevýznamných množstvích: Mn, Cu, Xn, Mo, Se, Mg, Co, Ca, Na, K, Fe atd.

Obsah těchto prvků v přírodních vodách, z nichž se vytváří odpadní voda, postačuje k plnému splnění požadavků bakteriální výměny.

Dusík a fosfor v průmyslových odpadních vodách obvykle nestačí a jsou přidávány uměle ve formě superfosfátu, kyseliny ortofosforečné, fosforečnanu amonného, ​​síranu, dusičnanu nebo chloridu amonného, ​​močoviny apod.

Přiměřenost živin pro bakterie v odpadních vodách je určena poměrem BOD: N: P. Pro normální životnost mikroorganismů: N: P = 100: 5: 1. U domácích odpadních vod je tento poměr 100: 20: 2,5. V této souvislosti doporučují společné čištění domácích a průmyslových odpadních vod.

Zátěž znečištěného aktivovaného kalu. Vypočítává se na 1 m3 čistírny odpadních vod nebo častěji na 1 g suché biomasy. Často používají hodnoty zatížení BOD, ale v některých případech vypočítají hodnotu zatížení pro jednotlivé znečišťující látky.

Podle stupně zatížení aktivního kalu jsou provzdušňovací systémy vyděleny znečištěním na vysoké zatížení, klasické a nízké zatížení. V systémech s vysokým zatížením (se zatížením více než 400 mg BSK na 1 g kalu bez obsahu popela za den) ve srovnání s jinými systémy je zvýšení kalu nejvyšší, stupeň čištění je nejmenší a kal obsahuje malý počet prvoků.

Klasické systémy (se zatížením 150 až 400 mg BSK úplné na gram bezprašného kalu za den) poskytují velmi vysoký stupeň čištění BSK, někdy i částečné nitrifikace. Mají dobře nahromaděné kaly obývané velkým počtem mikroorganismů různých skupin. Zvýšení kalu v takových systémech je menší než maximální kvůli poměrně hlubokým procesům endogenní oxidace. Systémy s nízkým zatížením (s zatížením pod 150 mg BSK dokončily 1 g kalu bez popílku denně) mají kolísavý stupeň čištění BOD, ale častěji vysoký. V těchto systémech je proces nitrifikace hluboce rozvinutý, růst kalů je minimální, mikrobiologická populace kalů je velmi různorodá.

PH odpadní vody. Koncentrace iontů vodíku (pH) v odpadních vodách významně ovlivňuje vývoj mikroorganismů. Významná část bakterií se vyvíjí v neutrálním nebo téměř neutrálním prostředí. Biologické ošetření je nejúčinnější, pokud pH nepřesahuje meze od 5,5 do 5,8. Odchylka od tohoto intervalu vede ke snížení rychlosti oxidace vlivem zpomalení metabolických procesů v buňce, narušení propustnosti její cytoplazmatické membrány apod. Pokud hodnota pH nepřekročí přípustné hodnoty, je nutné tyto parametry opravit v odpadních vodách vstupujících do biologického čistírny.

Teplota odpadní vody Optimální teplota pro aerobní procesy probíhající v čistírně odpadních vod je 20-30 ° C, zatímco biocenóza za jiných příznivých podmínek je reprezentována nejrůznějšími mikroorganismy.

Pokud teplotní režim neodpovídá optimálnímu režimu, znatelně klesá růst kultury, stejně jako metabolické procesy v buňce.

Nejnepříznivější dopad na vývoj kultury má prudkou změnu teploty. Při aerobním čištění se teplotní účinek zhoršuje odpovídající změnou rozpustnosti kyslíku. Bakterie jsou velmi citlivé na teplotu, nitrofilátory, jejich vysoká aktivita je pozorována při teplotě nejméně 25 ° C. Při technických výpočtech jsou vzorce použité v příslušných regulačních dokumentech použity k odhadu vlivu teploty na rychlost procesů.

Režim kyslíku. V aerobních biologických systémech musí dodávka vzduchu zajistit trvalou přítomnost rozpustného kyslíku ve směsi (nejméně 8 mg / l). Aerobní systém sám může pracovat s nižší hladinou kyslíku (až do 1 mg / l). Nedochází k poklesu míry využití organických látek a rychlosti nitrifikačních procesů. Nicméně vzhledem k tomu, že při separaci kalu z vody v sekundárních čisticích zařízeních do 1-2 mg / l rozpustného kyslíku se ztrácí, je minimální úroveň rozpuštěného kyslíku nastavena na 2 mg / l. Tato hodnota umožňuje vyloučit dlouhodobý pobyt kalu v aerobních podmínkách. Kromě výše uvedených faktorů ovlivňuje biologický věk a kvalita kalu, který se odhaduje kalovým indexem, biologickou aerobní úpravou.

Věk kalu B, dny, se nazývá doba trvání pobytu v provzdušňovacích nádržích a je určena podle vzorce:

kde je objem aerotank, m 3;

- koncentrace kalu v aerotankách, mg / l;

- růst kalu, mg / l;

- množství odpadní vody zpracované denně, m3 / den.

Pro uspokojivé čištění by stáří kalu nemělo přesáhnout 6-7 dní. Indikátor kvality aktivovaného kalu je jeho schopnost srážet, což je odhadnuto hodnotou kalového indexu. Podle indexu bahna rozumí objemu 1 g kalu (sušiny) po 30 minutách usazování. Aerobní biologické zpracování v umělých podmínkách může být prováděno ve: provzdušňovacích nádržích; biofiltry. [1]

Aerotank jsou železobetonové nádrže vybavené provzdušňovacím zařízením. Proces čištění v provzdušňovací nádrži se provádí kontinuálním provzdušňováním směsi přečištěné vody a aktivovaného kalu, který protéká. Provedení provzdušňování zajišťuje směs kyslíkem a udržuje usazený kal. Směs odpadní vody a aktivovaného kalu je provzdušňována po dobu 6 až 12 hodin, poté je posílána do sekundárních sedimentačních nádrží, kde se usazuje kal. Aktivovaný kal se vrací do aerosolové nádoby a mísí se s novými dávkami neupravené vody. V důsledku kontinuální reprodukce mikroorganismů se množství kalu neustále zvyšuje. Nadbytečný kal je z aerobního systému odstraněn, zhutněn v kalovém zhutňovači a odeslán k dalšímu zpracování. V závislosti na hydrodynamických pracovních podmínkách aerosolové nádrže jsou rozděleny do aerosních tanků - pohonných hmot, leteckých tankerů - mixérů a aerosolů s meziproduktem s rozptýleným přívodem vody; počtem chodbiček v provzdušňovacích nádržích - jedním a více koridory; přítomností regenerátoru - s regenerátorem a bez regenerátoru; podle způsobu přívodu vzduchu - do leteckých tanků s pneumatickým, mechanickým a smíšeným provzdušňováním. Výpočet aerotanks zahrnuje stanovení: celkového objemu aerotank, m 3; doba trvání provzdušňování, h; spotřebu kyslíku nebo vzduchu pro celou aerotankou, kg / kg; požadovaný počet provzdušňovačů; výpočet vzduchových kanálů a výběr zařízení; výpočet sekundárních sedimentačních nádrží. Biologické filtry jsou struktury, ve kterých je čištěna odpadní voda filtrováním vrstvou hrubého zatížení, jejíž povrch je pokryt biologickým filmem tvořeným aerobními organismy.

Všechny druhy surovin použitých v biofiltrech lze rozdělit na hromadné a rovinné. Aerace biofilteru může být přirozená - vzduchem přicházejícím z povrchu a ze dna drenáží a umělým - tím, že se zavádí do ložné vrstvy. Díky výkonu jsou biofiltry rozděleny na kapání a vysokou zátěž. Při čištění vysoce znečištěného odpadu s vysokým BOD, pro intenzivní mytí filtru použijte recirkulační režim, tj. vrátit se do filtrační části čištěné vody. Výpočet biofiltrů spočívá v určení objemu vstupního materiálu, velikosti prvků systémů distribuce vody a odvodňovacích zařízení a výpočtu sekundárních usazovacích nádrží. Biofiltry na odkapávání (percolator) jsou charakterizovány zatížením vody nejvýše 0,5 - 1 m 3 na 1 m 3 filtru, výška filtru nepřesahuje 2 m. Velikost frakce pracovní vrstvy se pohybuje od 12 do 25 mm. přirozené provzdušňování. K čištění odpadních vod by neměly být použity kapalné biofiltry v množství větším než 1000 m 3 / den. V domácí praxi jsou aerofiltery nazývány vysokým zatížením, které se několikrát zvyšují ve srovnání s zatížením kapání vody. V důsledku toho se z biofilteru odstraňuje těžko oxidovatelné znečištění a částice ustáleného filmu a kyslík se plně využívá k oxidaci zbývajícího znečištění. Výška filtrů je obvykle 3-4 m. Ještě vyšší filtry (9-18 m) se nazývají věžové filtry. Použití umělého přívodu vzduchu zvyšuje oxidační procesy v biofiltru s vysokým zatížením. Schémata aerobního biologického ošetření jsou znázorněna na obrázku 1.1. Výběr schématu čištění se provádí podle tabulky 1. V závislosti na konkrétních podmínkách a typických schématech je možné použít originální technologická řešení, včetně diferencovaného přístupu k čištění jednotlivých toků odpadních vod podniku.

Tabulka 1 - Doporučené koncepce biologické úpravy odpadních vod [1]

Účinek čištění na BOD5. %

Počet použitých schémat podle obrázku 1 v BOD5 odpadní voda vstupující do úpravy, g / m 3

PROCESY ČIŠTĚNÍ VODY AEROBY

V aerobních podmínkách je kapalná fáze odpadních vod vyčištěna, tyto procesy se provádějí v aerotankách, biofiltrech různých provedení, zavlažovacích polích a filtračních polích. Tyto konstrukce jsou odlišné v technickém provedení, ale všechny jsou navrženy tak, aby používaly oxidační aerobní proces.

BIOLOGICKÉ FILTRY - je to struktura sestávající z jejich těla, zařízení pro nakládání a distribuci odpadních vod a vzduchu.

V nich je odpadní voda filtrována přes ložnou vrstvu, pokrytou fólií mikroorganismů, která se pěstuje na zatížení filtru během počátečního období. Hlavními složkami biofilmu je mikrobiální populace. Biocenózy filmu zahrnují řasy, prvoky, larvy hmyzu, chyby, červy, houby a bakterie.

Všechny mikroorganismy jsou zapojeny do čištění odpadních vod. Bakterie mineralizují organickou hmotu, využívají je jako zdroj výživy a energie, protozoa se živí bakteriemi, řasy produkují kyslík a těkavé produkce. Červi protínají průchody mezi částicemi zatížení. uvolnit biologickou fólii a tím usnadnit přístup kyslíku. Kromě toho červy, jíst organické látky tráví a rozkládají řadu přetrvávajících sloučenin - chitin a vlákninu. Takto se z odpadní vody odstraňuje organická hmota a zvyšuje se hmotnost aktivní biofilmy. Využitý biofilm se odvádí tekoucí odpadní kapalinou a odstraňuje z biofiltru.

Při plnění biofilterů se používají materiály s vysokou porézností, nízkou hustotou a velkým specifickým povrchem (struska, drcený kámen, oblázky).

Úplné čištění biofiltrů není dosaženo.

AEROTENKS - obdélníkové vyztužené nádrže o hloubce 3 až 6 metrů.

Když je aerotank je v provozu, odpadní kapalina pod provzdušňováním, smíchaná s aktivním kalem sestávajícím ze sbírky mikroorganismů, pomalu protéká. Přívod vzduchu se provádí vzduchem vyfukovanými stroji. Vetrání podporuje větší kontakt aktivovaného kalu s kontaminovanou odpadní vodou.

Biologická oxidace v aerotankách probíhá ve dvou fázích. První je sorpce znečištění, druhá je přímá oxidace znečištění odpadních vod.

Biocenza aktivovaného kalu se vyvíjí za podmínek výrazných oxidačních aerobních procesů. Kromě jednobuněčných bakterií se v aktivovaném kalu vyskytují vláknité bakterie, kvasinky a houby. Mikrofauna je reprezentována prvoky, rotiferemi, okrouhlými červy, jednobuněnými zvířaty. Během normálního provozu rovnováhy aerotank je stanovena mezi všemi členy mikroflóry a mikrofauna. Porušení této rovnováhy naznačuje zhoršování zpracovatelských zařízení, protože změna číselného složení mikrobiální populace v aktivovaném kalu je spojena se změnou fyzikálně-chemických vlastností zpracovávané odpadní tekutiny. Důvody pro přerušení letadla. jsou: přetížení čistíren odpadních vod organickými látkami, tvorba anaerobních zón, nedostatek biogenních prvků, prudká změna teploty nebo pH, požití toxických látek do upravené vody.

V odpadní kapalině vyčištěné v aerotankách dochází k následujícím změnám:

1. snížení koncentrace znečišťujících látek v důsledku zředění kapalinou přenášejícím aktivovaný kal

2. adsorpce znečištění na aktivovaném kalu (první fáze oxidace)

3. postupné snižování obsahu organických látek rozpuštěných ve vodě a adsorbovaných na aktivovaném kalu (druhá fáze oxidace)

Hlavní mineralizátory organické hmoty v aerotanks jsou bakterie. Sarkodovye, krmení na částice bahna, překládá řadu složitých látek do jednodušších. Infusoria a další protozoa plní roli regulátorů vývoje bakterií a tím vytvářejí příznivé podmínky pro proces mineralizace.

Před vypouštěním upravené odpadní vody do rybníka musí být dezinfikovány, protože Aerotonky nemohou zaručit úplné odstranění patogenů.

Aerobní metody biologického ošetření mohou také probíhat v přírodních podmínkách - v biologických jezírech, v zavlažovacích polích a filtračních polích.

Aerobní čištění odpadních vod

Aerobní metoda je založena na použití aerobních mikroorganismů, u nichž životně důležitá aktivita vyžaduje konstantní tok kyslíku a teplotu v rozmezí 20-40 ° C. Během aerobního ošetření se mikroorganismy kultivují v aktivovaném kalu nebo ve formě biofilmu. Aktivovaný kal se skládá z živých organismů a pevného substrátu. Živé organismy jsou zastoupeny bakteriemi, prvoky, houbami a řasami. Biofilm roste na plniči s biofiltrem a má vzhled sádrového znečištění o tloušťce 1-3 mm a více. Biofilm se skládá z bakterií, prvoků, kvasinek a dalších organismů.

Aerobní čištění probíhá jak v přírodních podmínkách, tak v umělých konstrukcích.

Čištění v přírodních podmínkách nastává v zavlažovaných polích, filtračních polích a biologických rybnících. Zavlažovací pole jsou oblasti speciálně upravené pro čištění odpadních vod a zemědělské účely. Čištění probíhá pod působením půdní mikroflóry, slunce, vzduchu a pod vlivem rostlin. V půdě zavlažovacích polí jsou bakterie, kvasnice, řasy, prvoky. Odpadní voda obsahuje převážně bakterie. Ve směsných biocenosích aktivní půdní vrstvy vznikají komplexní interakce mikroorganismů, v důsledku čehož se odpadní voda uvolňuje z bakterií obsažených v ní. Pokud se plodiny pěstují v polích a jsou určeny pouze pro biologické čištění odpadních vod, pak se nazývají filtrační pole. Biologické rybníky jsou kaskády rybníků skládajících se z 3... 5 kroků, kterými proudí vyčištěná nebo biologicky čištěná odpadní voda s nízkou rychlostí. Takové rybníky jsou určeny pro biologické čištění odpadních vod nebo čištění odpadních vod v kombinaci s jinými čistírnami odpadních vod.

Hlavní konstrukce umělého aerobního biologického zpracování aktivovaným kalem jsou aerotanks. Aerotank pracuje ve dvojici se sekundární usazovací nádrží, kde se odděluje zpracovávaná odpadní voda na výstupu z aerotankové nádrže a suspenzí aktivovaného kalu. V tomto případě je část kalu odstraněna ze systému a část je vrácena do provzdušňovací nádrže, aby se zvýšila produktivita a snížilo množství přebytečného kalu. V závislosti na stupni znečištění a objemu odpadních vod se používá složení kontaminantů a podmínky čištění, různé hydrodynamické způsoby uspořádání toku vody, jeho cirkulace, dodávka vratného aktivního kalu a provzdušňování. Pracovní koncentrace aktivovaného kalu v aerotankách jsou 1-5 g / l (sušina) s dobou zdržení odpadní vody v systému od několika hodin do několika dnů. Pro čištění v provzdušňovací nádrži je často nutné doplňovat živiny, především dusík a fosfor. Při nedostatečném čištění je účinnost snížena.

Biologické čisticí zařízení s aktivovaným kalu také zahrnují oxytopy (s provzdušněním vzduchu obohaceným kyslíkem nebo čistým kyslíkem), filtrační nádrže (s oddělením aktivovaného kalu a odpadní vody filtrací), oxidační kanály (s cirkulací odpadních vod a povrchových provzdušňovacích systémů) ve formě šachet nebo sloupů pro zvýšení tlaku vody).

Z aerobních čisticích systémů s biofilmem se nejčastěji používají biofiltry - struktury s náplní, na jejichž povrchu se vyvíjí biofilm mikroorganismů. Nejjednodušším biofiltrem je vrstva filtračního materiálu (zatížení), nalije se v úhlu odpočinku a zavlažuje se odpadní vodou. Zatížení může být provedeno ve formě oddělitelných odnímatelných bloků z plastických tuhých nebo ohebných materiálů, tuhých rukávů apod. Na rozdíl od provzdušňovacích nádrží fungují biofiltry bez sekundárních usazovacích nádrží.

Intersticiální poloha mezi strukturami s aktivním kalem a biofilmem je obsazena biotentiály, které kombinují výhody obou leteckých tanků a biofilterů. V biotankách s provzdušněním kapaliny, aktivovaným kalem a naplněním různých materiálů kapalina s kalem cirkuluje a provzdušňuje v mezerách mezi zatížením. V důsledku tvorby biofilmu na ložné ploše překračuje průměrná koncentrace kalové směsi koncentraci v provzdušňovacích nádržích.

U moderního bio-adsorbentového biotizoru je sorpce kontaminantů na povrchu náboje, například na bázi aktivních uhlíků, kombinována s bio-čištěním. Při čištění znečišťujících látek jsou toxické látky adsorbovány uhlím, zatímco v systému na jedné straně dochází ke snižování inhibičního účinku toxických látek na biocenosní látky a na druhé straně při nízké koncentraci substrátů v odpadní vodě ve vrstvě přilehlé k povrchu aktivního uhlí se lokální koncentrace zvyšují a zrychlují rozklad substrátu. Současně je uhlí regenerováno biologicky. Bio-adsorpční čištění může být použito k odstranění organických nečistot, stejně jako k odstraňování těžkých kovů a radionuklidů z odpadních vod.

Další modifikací biotankou je reaktor s fluidním ložem (se zavěšenou vrstvou), při kterém se zvětšuje čisticí proces díky velkému specifickému povrchu nosiče, na kterém jsou mikroorganismy připojeny, a vysokou rychlostí přenosu kyslíku. Koncentrace biomasy v reaktoru dosahuje 40 g / l, produktivita je 5 až 10krát vyšší než u aerací nádrže, proces je stabilnější během přetížení a méně citlivý na toxické znečištění odpadních vod.

Přebytečný aktivovaný kal a biofilm z biologických úprav nebo neupravených odpadních vod lze přesměrovat do kalových lůžek (mapy kalů), zavlažovacích polí a filtračních polí. Kaly jsou určeny pro skladování a zpracování aktivovaného kalu a biofilmu z čistíren odpadních vod.

Aerobní biochemická metoda čištění

Aerobní a anaerobní metody biochemického čištění plynných emisí, odpadních vod, kapalných a pevných odpadů jsou známy.

Aerobní metoda je založena na použití aerobních skupin organismů, pro které životně důležitá aktivita vyžaduje konstantní tok kyslíku a teplotu 20 ° C až 40 ° C. Při aerobním ošetření se mikroorganismy kultivují v biofilmu nebo aktivovaném kalu.

Aktivovaný kal je amfoterní koloidní systém, který se skládá z živých organismů a pevného substrátu a má negativní náboj při pH = 4,9.

V aktivovaném kalu jsou mikroorganismy různých skupin. Podle ekologických skupin jsou mikroorganismy rozděleny na aerobní a anaerobní, termofilní a mezofilní, halofilní a halofobní. Komunita všech živých organizmů (akumulace bakterií, červů prvoků, plísní plísní, kvasinek, aktinomycetů, řas) obývajících bahno je nazývána biocenózou. Suchá hmota aktivovaného kalu obsahuje 70% 90% organických a 30% 10% anorganických látek.

Substrát je pevná mrtvá část zbytků řas a různých pevných zbytků; jsou k němu připojeny organismy aktivovaného kalu. Podklad do 40% v aktivním kalu.

Kvalita kalu je určena rychlostí sedimentace a stupněm čištění kapaliny. Stav kalu charakterizuje "index kalu", což je poměr objemu uložené části aktivovaného kalu k hmotnosti sušeného kalu (v gramech) po usazování po dobu 30 minut. Čím horší se usazuje kal, tím vyšší je "index kalu".

Optimální teplota pro úpravu biochemických odpadních vod je udržována na úrovni kolem 20-30 ° C. Nadměrné teploty mohou vést ke smrti mikroorganismů. Při nižších teplotách se rychlost čištění snižuje, proces mikrobiální adaptace na nové typy znečištění se zpomaluje a flokulace a sedimentace aktivovaného kalu se zhoršují.

Biofilm roste na plniči biofiltru, má vzhled sádrového znečištění o tloušťce 1,3 mm a více. Biofilm se skládá z bakterií, hub, kvasinek a dalších organismů. Počet mikroorganismů v biofilmu je menší než v aktivovaném kalu.

Aerobní disimilace substrátu - uhlohydráty, bílkoviny, tuky - má charakter vícestupňového procesu, včetně počátečního rozdělení komplexní látky obsahující uhlík na jednodušší podjednotky, které následně procházejí další transformací. V podmínkách aerobního metabolismu se asi 90% spotřebovaného kyslíku používá pro cestu dýchání pro získání energie buňkami mikroorganismů.

Mechanismus biologické oxidace v aerobních podmínkách heterotrofními bakteriemi může být reprezentován následujícím schématem:

Reakce (7.6) ukazuje oxidaci počátečního organického znečištění odpadních vod a tvorbu nové biomasy. V čisté odpadní vodě zůstávají biologicky neoxidovatelné látky, zejména v rozpuštěném stavu, protože koloidní a nerozpuštěné látky se odstraňují z odpadních vod metodou sorpce.

Reakce (7.7) popisuje proces endogenní oxidace buněčné hmoty, ke kterému dochází po použití externího zdroje energie.

Purifikace za aerobních podmínek nastává v přítomnosti kyslíku rozpuštěného ve vodě, což představuje modifikaci přirozeného procesu samočistícího ukládání vodních těles v přírodě.

Pro mikroorganismy, které oxidují organické látky v odpadní vodě, je zapotřebí kyslík, ale mohou být použity pouze v rozpuštěné formě. Aby se odpadní voda nasávala kyslíkem, provádí se provzdušňovací proces, který přenáší proud vzduchu do bublin a rovnoměrně je rozdělí do odpadní vody. Ze vzduchových bublin je kyslík absorbován vodou a pak transportován do mikroorganismů (obr. 7.1).

Obr. 7.1. Schéma přenosu kyslíku z plynových bublin na mikroorganismy:

A je plynová bublina; B - akumulace mikroorganismů;

1 - hraniční difúzní vrstva na straně plynu; 2 - rozhraní;

3 - hraniční difúzní vrstva na straně kapaliny;

4 - přenos kyslíku z bublinky na mikroorganismy;

5 - hraniční difúzní vrstva na kapalné straně mikroorganismů;

6 - přenos kyslíku do buněk; 7 - reakční zóna mezi molekulami kyslíku a enzymy

Množství absorbovaného kyslíku lze vypočítat rovnicí

kde M je množství absorbovaného kyslíku, kg / s; Rna - objemový poměr

V je objem odpadní vody ve struktuře, m 3, C * a C je rovnovážná koncentrace a koncentrace kyslíku v hmotnosti kapaliny, kg / m3.

Množství absorbovaného kyslíku lze zvýšit zvýšením součinitele přenosu hmotnosti nebo hnací síly. Rychlost biochemické oxidace je ovlivněna turbulizací odpadních vod v čistírnách odpadních vod, což přispívá k rozkladu aktivních kalových vloček na menší a zvyšuje rychlost dodávání živin a kyslíku mikroorganismům. Průtoková turbalizace se dosahuje intenzivním mícháním, při kterém je aktivovaný kal zavěšen, což zajišťuje rovnoměrné rozložení odpadní vody.