Anaerobní čištění odpadních vod

Anaerobní čištění je anaerobní (v nepřítomnosti kyslíku) dvoustupňový proces biochemické transformace organického znečištění odpadních vod na metan a oxid uhličitý. Zpočátku, při působení bakterií, jsou organické látky fermentovány na jednoduché organické kyseliny (kyselá fáze) a ve druhém stupni tyto kyseliny již slouží jako zdroj výživy bakterií tvořících metan (alkalická fáze).

Hlavní reakce tvorby methanu:

kde je H2A - organické látky obsahující H2.

Metan může vznikat v důsledku rozkladu kyseliny octové:

Za určitých podmínek může být konečným produktem amoniak.

Metanové bakterie jsou velmi citlivé na kolísání vnějších faktorů. Tato okolnost způsobuje menší flexibilitu a stabilitu anaerobního procesu než aerobní a vyžaduje přísné řízení a nastavení vstupních parametrů odtoku. V zařízení jsou optimální: teplota 30-35 ° C, pH 6,8-7,2, RV potenciál média ≈ -0,25.

Anaerobní ošetření může být dostatečně koncentrovaná odpadní voda z BSK5 nejméně 500-1000 g / m 3. Anaerobní přístroje jsou ve stavebnictví komplikovanější než letecké nádrže a dražší ve stavebnictví.

Anaerobní zařízení se obvykle používá k fermentaci sedimentů primárních sedimentačních nádrží a přebytečného aktivovaného kalu aerobních biochemických systémů pro úpravu odpadních vod z domácností a jejich směsí s průmyslovým odpadem.

Stupeň rozkladu organických sloučenin je 40-50%.

Jedno- a dvoustupňové čisticí systémy a různé typy reaktorů jsou navrženy a používány.

Ve dvoustupňovém systému (Obr.) První struktura - to bioustanovka kontinuální úplné promíchání, druhá struktura může být použita pro separaci a koncentraci pevných látek (tato funkce může také provádět usazovací nádrže, odstředivky, atd).

Obr. Dvoustupňový systém anaerobního rozkladu (a): 1 - vstup odpadu;

2 - výstup plynu; 3 - směs kalů; 4 - kapalný odtok; 5 - zavěšení; 6 - vratný kal;

7 - zařízení pro míchání; 8 - tryska (podklad)

V takových systémech je možné návrat (recyklaci) části sedimentu z druhého stupně do prvního stupně zvýšit dávku biologicky aktivních mikroorganismů v něm a zesílit proces. Použití konvenčních septiků v druhém stupni je však možné pouze za předběžného odplynění proudu prvního stupně, protože vývoj plynu zabraňuje usazování. Proto se dvoustupňové systémy používají hlavně k částečnému oddělení dvou stupňů anaerobní úpravy: produkce těkavých organických kyselin a fermentace metanu.

Anaerobní zařízení se používá hlavně digestory - struktury, které pracují na principu reaktoru s úplným mísením.

Obr. Methentank: 1 - plynový uzávěr pro shromažďování plynu; 2 - plynovod plynovodu; 3 - vrtulové míchadlo; 4 - potrubí pro nakládání (např. Surový kal a aktivovaný kal); 5 - potrubí pro odstraňování kalové vody nebo vypouštění fermentovaného sedimentu z různých úrovní; 6 - vstřikovač pro napájení páry pro ohřev obsahu digestru a míchání; 7 - vyložení potrubí suspenze fermentačních produktů na pevné fázi (například fermentovaný kal); 8 - cirkulační potrubí; 9 - potrubí pro vyprázdnění digestoru

Rozlišujte mezi digestory otevřených a uzavřených typů (druhá - s tvrdou nebo plovoucí podlahou).

Konstrukce pevné tuhé překrytí (obr.) Úroveň fermentované hmoty je nesen nad spodní části krku, protože v tomto případě je hmotnost zrcadla je malý, výboj s vysokou intenzitou plynu a netvoří kůru. Pro zrychlení procesu se hmotu míchá a zahřeje na 30-40 ° C (s mezofilním trávením) s nízkoteplotní akutní párou (0,2-0,46 MPa). Hlavní oběh v digestu se provádí vrtulovým míchadlem.

Typické digestory mají užitečný objem jedné nádrže 1000-3000 m 3. Obvykle, tento objem je rozdělen do čtyř částí s různými funkcemi: (. Až 60 dnů), svazek pro vytvoření plovoucí kryt, objem kalu do objemu vody pro správné fermentační objem pro těsnění a další stabilizaci kalu v průběhu skladování.

Maximální denní úvodní dávka (v m3 / den na 1 m 3 přístroje) je určena k tomu, že zvýšení dávky by způsobilo přebytek odstranění se odpadní vody ze zařízení aktivní bakteriální buňky na jejich růst a po určitou dobu v systému zůstane dostatečný počet aktivních organismů.

Nevýhody anaerobních systémů: nízká míra růstu mikrobů, vysoká doba pobytu biologicky aktivních látek ve strukturách (2-6 dní).

Výhody metody: minimální tvorba biologicky aktivních pevných látek, výroba užitečných produktů (spalitelný plyn 65% metan a 33% oxid uhličitý, fermentovaný kal).

Pro zpracování a fermentaci surového kalu se používají tři typy konstrukcí: 1) septiky (septiky); 2) sedimentační nádrže (Emscher); 3) digestory.

Hlavní nabídka

Dobrý den! Prakticky všechny typy odpadních vod podléhají bioremediaci. Pro tento druh filtrace se vytvářejí zvláštní podmínky, při kterých se speciální mikroorganismy rozkládají a zpracovávají různé organické látky, které znečišťují vodu.

Jedním z nejoblíbenějších způsobů léčby je anaerobní proces, tedy čištění bez vzduchu. Toto čištění se provádí ve speciálních septičkách nazývaných septiky.

Anaerobní ošetření v septických nádržích se používá hlavně k odstraňování kalů, kalů a dalších nečistot z odpadních vod, stejně jako pro zpracování jiných druhů kalů a odpadů z pevných forem. Samotné septiky jsou utěsněné vodorovně vodotěsné vodotěsné nádrže, jejichž spodní část tvoří sraženina, která se skládá z pevných částic. Následně se hnije a rozloží se anaerobními mikroorganismy.

Hlavním úkolem septiku je oddělit rozpustné částice v kapalině od nerozpustného a rozloženého kontaminace anaerobními bakteriemi. Nespornou výhodou anaerobního ošetření v septických nádržích je malá tvorba biomasy různých škodlivých mikrobů. Tento typ anaerobního ošetření je vhodnější použít při dostatečně nízké úrovni podzemních vod.

Anaerobní čištění v septických nádržích se skládá ze dvou fází fermentace odpadních vod. Toto je kysané a alkalické fermentace.

Kyselé fermentace probíhá v septiku během jeho prvního plnění, kdy odpadní voda není kontaminována fermentovaným kalem. Tato fáze se vyznačuje tvorbou nepříjemných zápachových plynů. Odstranění kalu je doprovázeno žluto-šedými usazeninami, které se ve vzduchu dostatečně nevysušují. Kal se nejčastěji vznáší na hladinu plynem.
Plyny uvolňované během fermentace kyselinou nahrazují kyslík a postupně vyplňují septik, což vede k tomu, že se aktivně rozvíjejí anaerobní bakterie. To naznačuje, že začala druhá fáze čištění - alkalická fermentace.

Alkalická fermentace se také nazývá metan, neboť hlavní součástí produktů pro výrobu plynu v septiku je metan. Během alkalické fermentace chybí tvorba fetidních plynů, navíc se tento proces vyznačuje poměrně rychlým průběhem a objem kalu se významně snižuje. Zároveň má tmavošedá barva a rychle se vysype ve vzduchu.

Pro úplnější rozklad kalu se používají speciální typy kmenů anaerobních bakterií. To umožňuje úplnou dezintegraci všech kontaminantů. Kromě toho, v průběhu anaerobní fermentace zánik patogenních mikroorganismů prochází při vyšší rychlosti, čímž se vyrábí sraženina kvalitnější, která je aktivně používá v zemědělství jako organické hnojivo.

Objem septiků závisí přímo na spotřebě vody. Pokud je například spotřeba vody 250 litrů denně, minimální objem septiku by měl být přibližně 3 m3. Tradiční septiky jsou vyrobeny z kamenných, červených cihel nebo betonových prstenců o tloušťce stěny nejméně 12 centimetrů. A dnes jsou plastové, polyethylenové, polypropylenové a kompozitní sklolaminátové kontejnery stále oblíbenější. Materiál je vybrán na základě všech jeho technických vlastností: mechanická odolnost vůči tlaku, náchylnost k korozi, tuhost a pevnost. Tvar septiku může být jiný, ale nejlépe tvar je obvod, protože kruhové stěny rovnoměrně rozdělují tlak půdy.

Je třeba také poznamenat, že navzdory všem výhodám anaerobního čištění má tato metoda stále své drobné nedostatky. Jedná se o nízký stupeň fermentace a recyklace, nebezpečí uvolňování methanu, zvláštní citlivost vůči těžkým kovům a také obohacování odpadních vod s amoniakem dusíkem.

Je třeba říci, že dnes je možné čištění bez živin a byly vytvořeny všechny podmínky pro snížení objemu odpadu. Anaerobní způsob čištění vody v septických nádržích je nejproduktivnější a slibnější, protože jeho realizace vyžaduje minimální množství zařízení v provozu a nejsou zde žádné problémy s likvidací odpadního odpadu. To zase dává nepopiratelné ekonomické výhody a vysokou míru čištění.

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

Anaerobní čištění odpadních vod

Chemické společnosti spotřebovávají spoustu odpadních vod, následně vypouštějí velké množství vysoce kontaminovaných tekutin. Úloha racionálního integrovaného využívání vodních zdrojů je proto obzvláště akutní a je důležitým technickým, ekonomickým a technologickým problémem. Jedna z metod anaerobní čištění odpadních vod.

Proč je třeba čistit odpadní vody?

Kanalizace obsahuje různé nečistoty, koloidní a hrubé částice, minerální, organické, biologické látky. Aby odpadní voda neměla negativní dopad na životní prostředí a znečišťovala životní prostředí, je nezbytné, aby byl před vyprázdněním vyčištěn, jehož hlavním úkolem je dezinfekce, vyčištění, odplyňování, destilace a změkčení. Odpadní vody znečištěné různými chemikáliemi jsou ošetřovány různými způsoby. Nejpopulárnější z nich jsou mechanické, chemické, fyzikálně chemické a biologické.

Co je biologická úprava odpadních vod?

Biologická úprava se provádí za použití organických látek. Tato technika je založena na schopnosti mikroorganismů využívat organické látky rozpuštěné v odpadních vodách. Organická spotřeba nastává v přítomnosti a nepřítomnosti kyslíku.

Metody biologické léčby

Metody biologického zpracování - aerobní a anaerobní. Anaerobní se provádí bez kontaktu s kyslíkem. Vzhledem k cenově dostupným nákladům a vysoké účinnosti je tato technika v nejširší možné poptávce v moderním průmyslu.

Metody aerobní úpravy odpadních vod: jak jsou kanalizace ošetřovány za aerobních podmínek

Proces dezinfekce znečištěných odpadních vod za účasti aerobních mikroorganismů probíhá v podmínkách kontinuálního přístupu kyslíku (to je kyslík, který určuje životně důležitou aktivitu organických látek). Vlastní čištění probíhá v bioreaktoru nebo v provzdušňovací nádrži (speciální nádoba z plastu, kovu nebo betonu). V nádrži v malé vzdálenosti od dna jsou síty a kartáče - slouží jako základ pro umístění kolonií aerobních bakterií.

Pro zajištění konstantního přístupu kyslíku jsou na spodní straně nádrží instalovány provzdušňovače, speciální trubky s otvory. Vzduch, který prochází jím, saturace odtoků kyslíkem a vytváří tak podmínky nezbytné pro život a růst aerobních. Jelikož procesy oxidace organických látek jsou doprovázeny uvolněním velkého množství energie, může se výrazně zvýšit pracovní teplota uvnitř provzdušňovací nádrže.

U běžných systémů tohoto typu je zapotřebí komplexní elektronický systém. Pomáhá udržovat podmínky nezbytné pro životně důležitou činnost aerobních bakterií.

Charakteristika procesů biologického čištění anaerobní cestou

Anaerobní ošetření se používá především k odstranění kalů, kalů a jiných nečistot. Používá se také pro zpracování jiných typů srážek, tuhého odpadu. Septiky jsou podzemní, hermeticky uzavřené vodorovné nádrže, na jejichž spodní části tvoří pevná sraženina. Následně se rozkládá a rozkládá. Tyto procesy se objevují právě kvůli účinkům anaerobních mikroorganismů.

Hlavním úkolem septiku anaerobní rostliny je oddělení rozpustných částic tekutiny od nerozpustného a rozkladu znečišťujících látek působením anaerobních mikroorganismů. Výhodou systémů anaerobního zpracování odpadů je nízká biomasa škodlivých mikroorganismů. Doporučujeme použít metodu při nízké hladině podzemní vody.

Anaerobní metody léčby. Anaerobní biologické čištění odpadních vod

Anaerobní procesy čištění vody se vyskytují v digestorech a bioreaktorech (tato zařízení jsou utěsněna). Materiály pro výrobu nádob - kovové, plastové, betonové. Vzhledem k tomu, že kyslík není zapotřebí pro činnost mikroorganismů, všechny procesy čištění probíhají bez uvolňování energie a teplota se nezvyšuje. Při rozkladu organických složek ve vodě zůstává počet kolonií bakterií téměř nezměněn. Vzhledem k tomu, že v tomto případě není vyžadován komplexní systém kontroly okolních podmínek, je cena metody relativně nízká.

Hlavní nevýhodou anaerobní úpravy je tvorba hořlavého metanového plynu v důsledku aktivity anaerob. Konstrukce proto mohou být instalovány pouze na plochých, dobře vyfukovaných plochách, plynové analyzátory musí být umístěny po obvodu a připojeny k požární signalizaci. Mimochodem, anaerobní čištění ve většině případů slouží k obsluze venkovských domů a chalup v LOS.

Schéma čistírny odpadních vod a zařízení IT (teplo) budov

Anaerobní ošetření není kompletní schéma, ale pouze samostatný krok v komplexním systému čištění odpadních vod z různých nečistot. Schéma úpravy vody v čistírně je následující:

  1. Odtoky obsahující organickou hmotu a anorganiku, velké částice (kameny, písek), syntetické inkluze spadají do první komory (nazývá se septikem). V jímce je mechanické čištění odpadních vod pod vlivem gravitace. Hlavní těžké komponenty se usadí na dně nádrže.
  2. Po předúpravě odpadní voda vstupuje do druhé komory, kde je nasycena kyslíkem. Velké organické inkluze jsou zde rozdrceny na malé částice. V některých instalacích v těchto komorách jsou jedle a kartáče z oceli, které uchovávají nedegradovatelné komponenty, jako je polyetylén, syntetická vlákna a další materiály, které jsou prakticky nezničitelné.
  3. Nasávaná kyslíková odpadní voda proudí do bioreaktoru nádrže, kde se organická hmota rozkládá.
  4. Poslední závěrečné čištění se provádí v poslední komoře. V dolní části tohoto oddělení je vápencová kostra, která váže chemicky aktivní prvky.

Samostatné filtrační zařízení může být navíc instalováno na výstupu z čistírny odpadních vod. Zaručuje maximální stupeň čištění - až 99%. Po uvedení do provozu fungují stanice biologického čištění zcela autonomně.

Všechny transformační procesy jsou úzce propojeny a v předepsaném způsobu probíhají v kapacitě anaerobního bioreaktoru. Jakékoli technologické porušení vede k selhání všech procesů. Návrh čistíren odpadních vod by proto měl být co nejpřesnější - stejně jako jejich přizpůsobení příslušné odpadní vodě.

V závislosti na převládající třídě organických látek (tj. Množství odpadních vod) se změní složení bioplynu, stejně jako procento methanu v něm. Sacharidy se snadno rozkládají, ale poskytují menší podíl methanu. S rozkladem olejů a tuků se vytváří velké množství bioplynu s významným obsahem methanu. Postupy rozkladu postupují pomalu. Mastné kyseliny - v tomto případě vedlejší produkty rozkladu olejů a tuků - se často stávají další překážkou normálního průběhu rozkladu.

Nejmodernější a sofistikovanější struktury používané k fermentaci sedimentů jsou metathenika. Díky jejich použití je doba fermentace výrazně snížena - umělé ohřev výrazně snižuje objem zařízení. Dnes se metathenki běžně používají v zahraniční a domácí praxi. Vizuálně jsou to nádrže - železobetonové, válcové tvarové, s kuželovitým dnem, hermetickým překrytím. V horní části nádrže je víko pro sběr a odstraňování plynových hmot. Metatinki jsou vybaveny vrtulovým míchadlem instalovaným ve válcovém potrubí a poháněným elektromotorem, výměníkem tepla ve tvaru trubkového systému a odbočnými trubkami.

Pro vykládku fermentovaných hmot se používá speciální zařízení - zařízení se svislou trubkou, odtokovou trubkou a zajišťovacím zařízením. Směs čerstvého (surového) sedimentu, který se nachází v primárních usazovacích nádržích, stejně jako aktivovaný kal (vstupuje do sekundární usazovací nádrže po provzdušňovací nádrži) je přiváděn uvnitř metathengu. Dalším krokem pracovního postupu je fermentace. Je termofilní a mezofilní (provádí se při teplotě 50-55 a 30-35 stupňů Celsia). Při termofilní fermentaci probíhají procesy rozkladu mnohem rychleji, ale již fermentovaný sediment se zhoršuje. Směs plynů, které se uvolňují během fermentace, sestává z methanu a oxidu uhličitého v poměru 7 k 3.

Aerobní a anaerobní metody čištění odpadních vod: výhody

Hlavní výhody metod biologické úpravy odpadních vod:

  1. Cenově dostupná cena - náklady na čištění kubického metru odpadu pomocí chemické a mechanické metody jsou vyšší než při použití biologické metody.
  2. Snadnost použití, spolehlivost - ihned po spuštění biopurifikační stanice začíná pracovat zcela autonomně. Nákup spotřebního materiálu se nevyžaduje.
  3. Šetrnost k životnímu prostředí - vyčištěná odpadní voda může být bezpečně vypouštěna do země bez obav o stav životního prostředí. Po provozu stanice nejsou zbývající reagencie, které musí být správně zlikvidovány. Troska, která se usazuje na dně komory, je vynikající hnojivo.

Stupeň čistění je 99%, to znamená, že je teoreticky možné vypít čistou vodu biologickým způsobem, ale v praxi je lepší nechat to udělat. Vzhledem k tomu, že bakteriální kolonie mají schopnost samy se množit, stačí je nahradit jednou za pět let.

Přírodní biologické ošetření

V přírodě dochází k jejímu biologickému procesu čištění vody, ale to trvá roky. Pokud znečištěné odpadní vody vstupují do půdy, jsou okamžitě absorbovány do půdy, kde jsou zpracovávány speciálními mikroorganismy. Když kapalina vstoupí do jílovité půdy, vytvoří se biopond - v ní se odpadní voda postupně odlehčí pod vlivem gravitačního procesu a na dně se tvoří organické usazeniny. Tyto procesy však zabírají spoustu času - a zatímco samotná příroda čistí vodu před znečištěním, ekologická situace se rychle zhoršuje.

Závěr

Anaerobní metoda čištění odpadních vod má své výhody a nevýhody. Na jedné straně se během čisticího procesu nevytváří velké množství aktivovaného kalu, což znamená, že se nemusí odstraňovat. Na druhou stranu, metoda může být aplikována pouze při nízkých koncentracích substrátu. Asi 89% energie je vynaloženo na výrobu metanu, rychlost růstu biomasy je nízká. Účinnost čištění zvažované metody je vysoká, avšak v některých případech je odpadní voda stále čištěna.

Biologické čištění vody: aerobní a anaerobní procesy

Biologická úprava zahrnuje degradaci organických složek odpadních vod mikroorganismy (bakterie a protozoá). V této fázi dochází k mineralizaci odpadních vod, odstranění organického dusíku a fosforu, hlavním cílem je snížit BSK5 (biochemická spotřeba kyslíku po dobu 5 dnů nezbytná pro oxidaci organických sloučenin ve vodě). Podle stávajících norem by obsah organických látek v přečištěné vodě neměl překročit 10 mg / l.

Aerobní i anaerobní organismy mohou být použity v bioremediaci.

Degradace organických látek mikroorganismy v aerobních a anaerobních podmínkách se provádí s různými energetickými bilancemi celkových reakcí. Zvažte a porovnejte tyto procesy.

Při aerobní biooxidaci glukózy je 59% energie obsažené v této látce vynaloženo na růst biomasy a 41% na tepelné ztráty. Je to způsobeno aktivním růstem aerobních mikroorganismů. Čím vyšší je koncentrace organických látek v ošetřených odpadních vodách, tím silnější je vytápění, tím vyšší je rychlost růstu mikrobiální biomasy a akumulace přebytečného aktivovaného kalu.

C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + mikrobiální biomasa + teplo

Při anaerobní degradaci glukózy s tvorbou methanu je pouze 8% energie spotřebováno na růst biomasy, 3% jsou ztráty tepla a 89% je převedeno na metan. Anaerobní mikroorganismy rostou pomalu a vyžadují vysokou koncentraci substrátu.

C6H12O6 -> 3CH4 + 3CO2 + mikrobiální biomasa + teplo

Aerobní mikrobiální komunita je reprezentována řadou mikroorganismů, především bakterií, které oxidují různé organické látky ve většině případů nezávisle na sobě navzdory tomu, že oxidace některých látek se provádí pomocí kooxidace (kometabolismus). Aerobní mikrobiální komunita aktivovaných kalových systémů pro aerobní čištění vody představuje výjimečná biodiverzita. V posledních letech se s novými mokulyarno biologických technik, zejména specifických vzorcích rRNA, v aktivovaném kalu indikuje přítomnost bakteriální rody Paracoccus, Caulobacter, Hyphomicrobium, Nitrobacter, Acinetobacter, Sphaerotilus, Aeromonas, Pseudomonas, Cytophaga, Flavobacterium, Flexibacter, Halisomenobacter, Artrobacter, Corynebacterium, Microtrix, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus. Předpokládá se však, že dosud nebylo zjištěno více než 5% mikroorganismů, které se podílejí na úpravě aerobní vody.

Je třeba poznamenat, že mnoho aerobních bakterií jsou fakultativní anaerobní látky. Mohou růst za nepřítomnosti kyslíku na úkor jiných akceptorů elektronů (anaerobní respirace) nebo fermentace (fosforylace substrátu). Výrobky z jejich činnosti jsou oxid uhličitý, vodík, organické kyseliny a alkoholy.

Anaerobní degradace organických látek během metanogeneze se provádí jako vícestupňový proces, ve kterém musí být zapojeny nejméně čtyři skupiny mikroorganismů: hydrolytika, fermentory, acetogeny a methanogeny. V anaerobní komunitě mezi mikroorganismy existují úzké a složité vztahy, které mají analogii v mnohobuněčných organismech, protože vzhledem k substrátové specifitě methanogenů je jejich vývoj nemožný bez trofického vztahu s bakteriemi předchozích stupňů. Na druhé straně metan archaea, který používá látky vyráběné primárními anaerobami, určuje rychlost reakcí prováděných těmito bakteriemi. Methanosarcina, Methanosaeta, Methanomicrobium a další hrají klíčovou roli v anaerobní degradaci organických látek na metan. Při jejich nepřítomnosti nebo nedostatku anaerobního rozkladu končí ve stádiu kyselé a acetogenní fermentace, která vede k akumulaci těkavých mastných kyselin, zejména oleje, propionové a kyseliny octové, dochází ke snížení pH a zastaví proces.

Výhodou aerobního ošetření je vysoká rychlost a použití látek v nízkých koncentracích. Významnými nevýhodami, zejména při zpracování koncentrovaných odpadních vod, je vysoká spotřeba energie pro provzdušňování a problémy spojené s úpravou a likvidací velkého množství přebytečného kalu. Aerobní proces se používá při čištění odpadních vod v domácnostech, některých průmyslových a prasečích odpadních vodách s CHSK ne vyšší než 2000. Odstranění těchto nedostatků aerobních technologií může být předběžné anaerobní zpracování koncentrovaných odpadních vod metanem, které nevyžaduje energii pro provzdušňování a je dokonce spojeno s tvorbou cenného nosiče energie - metan.

Výhodou anaerobního procesu je také poměrně malá forma mikrobiální biomasy. Nevýhody zahrnují neschopnost odstranit organické znečišťující látky v nízkých koncentracích. Pro hlubokou úpravu koncentrovaných odpadních vod by však měla být anaerobní léčba použita v kombinaci s následným aerobním stupněm (obr. 1).

Obr. 1. Porovnání materiálové a energetické rovnováhy metod aerobní a anaerobní čištění odpadních vod

Volba technologie a charakteristiky čištění odpadních vod závisí na obsahu organického znečištění v nich.

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.

Anaerobní metoda

Anaerobní metody čištění se objevují bez přístupu O2 (fermentační proces), slouží k neutralizaci sedimentů. Anaerobní procesy se vyskytují v tzv. Digestorech.

Methantank (metan + anglická tanková nádrž)

fermentační zařízení

tvorba odpadních vod

uzavřená nádrž vybavená zařízením k ohřevu v důsledku spalování uvolněného methanu.

Anaerobní metoda čištění může být považována za jednu z nejslibnějších v případě vysoké koncentrace odpadních vod organické hmoty nebo pro úpravu odpadních vod z domácností.

• Výhodou aerobních metod je prudké snížení provozních nákladů (u anaerobních mikroorganismů, bez dalšího provzdušňování vody) a při absenci problémů spojených s likvidací přebytečné biomasy.

• Další výhodou anaerobních reaktorů je minimální

množství potřebného vybavení pro normální provoz reaktoru.

Zároveň však anaerobní rostliny vyprodukují životně důležitou aktivitu mikroorganismů - metanu, takže je třeba neustále sledovat jeho koncentraci ve vzduchu.

Všechny výše uvedené metody se používají pouze do určité koncentrace znečišťujících látek v odpadních vodách. Před vyprázdněním odpadní vody do nádrže musí projít 3-4 stupně čištění. Navíc, někdy navíc k biologickému ošetření vyžaduje ionizaci nebo ultrafialové záření.

Obr.3. Rozložení schématu schématu

Při anaerobním přeměně organických substrátů na metan pod vlivem mikroorganismů by měly být trvale prováděny 4 fáze rozkladu. Samostatné skupiny organických polutantů (uhlohydráty, proteiny, lipidy / tuky) v procesu hydrolýzy se nejprve převedou na odpovídající monomery (cukry, aminokyseliny, mastné kyseliny). Dále se tyto monomery během enzymatického rozkladu (acytogeneze) převádějí na organické kyseliny s krátkým řetězcem, alkoholy a aldehydy, které se dále oxidují na kyselinu octovou, která je spojena s produkcí vodíku. Teprve po tomto nastane obrat k tvorbě metanu ve stádiu metanogeneze. Spolu s metanem se jako vedlejší produkt vytváří oxid uhličitý.

Přebytečný aktivovaný kal, jak již bylo zmíněno, lze zpracovat dvěma způsoby: po sušení, jako hnojivo nebo do anaerobního systému čištění. Stejné metody čištění se používají při fermentaci vysoce koncentrované odpadní vody obsahující velké množství organické hmoty. Fermentační procesy probíhají ve speciálních zařízeních - metatické.

Rozklad organické hmoty se skládá ze tří fází:

• rozpouštění a hydrolýza organických sloučenin;

V první fázi komplexní organické látky se převádějí na kyselinu máselnou, propionovou a mléčnou. Ve druhé fázi tyto organické kyseliny se převádějí na kyselinu uranovou, vodík, oxid uhličitý. Ve třetí fázi bakterie vytvářející metan snižují oxid uhličitý na metan s absorpcí vodíku. Podle druhového složení je metakenózní biocenóza mnohem horší než aerobní biocenosy.

Anaerobní reaktory jsou obvykle železobetonové nebo kovové nádrže, které obsahují minimální, v porovnání s aerobními čistícími reaktory, zařízení. Avšak životně důležitá aktivita anaerobních bakterií je spojena s uvolňováním metanu, což často vyžaduje organizaci zvláštního systému pozorování jeho koncentrace ve vzduchu.

Obr. Schéma práce digestru

Strukturálně je digestoř válcovou nebo méně obyčejnou obdélníkovou nádrží, která může být zcela nebo částečně zapuštěna do země. Spodní část digestru má výrazné zkreslení směrem ke středu. Střecha digestoru může být pevná nebo plovoucí. U plavebních stropních stropů je nebezpečí zvýšení tlaku ve vnitřním objemu sníženo.

Stěny a spodní část digestoru jsou zpravidla vyrobeny z železobetonu.

Kal a aktivovaný kal vstupují do digestivní trubky shora. Pro zrychlení procesu fermentace se digestory zahřívají a obsah se mísí. Ohřev je prováděn s vodním nebo parním radiátorem. Při absenci kyslíku z organických látek (tuků, bílkovin apod.) Se vytvářejí mastné kyseliny, z nichž se během další fermentace vytváří metan a oxid uhličitý.

Fermentovaný kal s vysokou vlhkostí je odstraněn ze spodní části digestoru a poslán k sušení (například kaly z kalu). Výsledný plyn je vypouštěn potrubím ve střeše digestoru. Z jednoho kubického metru sedimentu v digestu je 12-16 m3 plynu, ve kterém asi 70% je metan.

Anaerobní čištění odpadních vod má určité výhody a nevýhody:

• proces nevytváří příliš přebytečný aktivovaný kal, proto s jeho likvidací nejsou žádné problémy;

• 89% energie pochází z výroby methanu;

• takový způsob čištění je možný pouze při nízkých koncentracích substrátu;

• poměrně nízká míra růstu biomasy;

• jednodušší zařízení ve srovnání s aerobním čištěním.

Výše uvedená metoda je použitelná, pokud koncentrace některých znečišťujících látek nepřekračuje přípustnou úroveň. Ve většině případů je nutné provést tři nebo čtyři stupně předběžné úpravy odpadních vod za účelem dosažení požadovaného obsahu určitých látek. Kromě toho, aby se odpadní voda, která již byla zpracována do zásobníku po zařízeních pro biologickou úpravu, je často nutné další čištění (například ozonizací nebo UV zářením).

Výhodou aerobního ošetření je vysoká rychlost a použití látek v nízkých koncentracích. Významnými nevýhodami, zejména při zpracování koncentrovaných odpadních vod, je vysoká spotřeba energie pro provzdušňování a problémy spojené s úpravou a likvidací velkého množství přebytečného kalu. Aerobní proces se používá při čištění odpadních vod v domácnostech, některých průmyslových a prasečích odpadních vodách s CHSK ne vyšší než 2000. Odstranění těchto nedostatků aerobních technologií může být předběžné anaerobní zpracování koncentrovaných odpadních vod metanem, které nevyžaduje energii pro provzdušňování a je dokonce spojeno s tvorbou cenného nosiče energie - metan.

Výhodou anaerobního procesu je také poměrně malá forma mikrobiální biomasy. Nevýhody zahrnují neschopnost odstranit organické znečišťující látky v nízkých koncentracích. Pro hluboké čištění koncentrované odpadní vody by anaerobní léčba měla být použita v kombinaci s následným aerobním stupněm. Výběr technologie a charakteristik čištění odpadních vod je dán obsahem organického znečištění v nich.

Anaerobní čištění odpadních vod

Ve venkovském domě pro čištění komunálních odpadních vod lze použít jednu ze dvou metod - anaerobní nebo aerobní. Obě metody jsou biologické, neboť speciální mikroorganismy se podílejí na úpravě odpadních vod, přirozeně žijí v přírodě a organické znečištění jsou zdrojem potravin pro ně. Proč jsou biologické čisticí metody účinné? Faktem je, že domácí odpadní voda obsahuje přibližně 70% organických nečistot a 30% minerálních nečistot. Anaerobní čištění odpadních vod probíhá v prostředí bez kyslíku. Při aerobním vyčištění odpadních vod za účelem účinného rozkladu organických a chemických sloučenin vyžaduje konstantní tok kyslíku.

Existuje velké množství různých typů anaerobních bakterií, které v nasycené organické hmotě organizují něco jako po sobě jdoucí fáze zpracování, rozkladu a asimilace různých látek a sloučenin. Pokud je nedostatečná koncentrace jakéhokoli typu anaerobních bakterií, rozklad bez kyslíku se zpomalí a dokonce se může zastavit. Důvodem se obvykle stávají různé chemické sloučeniny a biologické objekty, které spadají do dřezu a inhibují mikroflóru.

biochemických procesů v anaerobních podmínkách

Jaké látky a předměty nelze házet a odvádět do anaerobní septiky, aby nedošlo k narušení práce autonomních odpadních vod? Následující typy potravin, rostlin a jejich plodů, hub, léků, pesticidů, různých chemických čisticích prostředků na bázi chloru, rozpouštědel, kyselin, zásad, tekutin obsahujících alkohol, prací vody po regeneraci filtrů by se velké části neměly dostat do systému čištění odpadních vod jakéhokoli druhu. kov a plast, plastové fólie a vlákna, srst zvířat.

Dodržování těchto pravidel je velmi důležité. To, co se nám zdá být neškodné, může být smrtelným jedem pro malé bytosti. Když tyto látky a pevné předměty vstupují do čistírny odpadních vod, je potlačena životně důležitá aktivita anaerobních a aerobních bakterií, narušuje se komplexní posloupnost chemických transformací a zastaví se čištění odpadních vod. Septiková nádrž, stejně jako hlubinná čistící stanice, se změní v zásobní nádrž, to znamená do obyčejné žumpy.

že nemůžete vložit do septiku a aerobní čistírny odpadních vod

Přeplnění usazovací nádrže v septiku by mělo být zabráněno. Kvůli přetečení se narušuje zavedená sekvence purifikačních kroků, čímž se snižuje koncentrace anaerobních bakterií a jejich účinnost se snižuje. Ze stejného důvodu nelze odpadní vody z dešťové vody a kanalizačního systému odeslat do čistírny odpadních vod. Silný proud vody po dešti snadno naruší komplexní, vícestupňový provoz různých typů bakterií.

Přetečení septiku může nastat kvůli velkému vypouštění odpadních vod, nebo kvůli nadměrné akumulaci hustého sedimentu na dně komory. Maximální objem vypouštění je uveden v datovém listu produktu. Z důvodu nedostatečné účinnosti anaerobní čištění odpadních vod úplně nerozkládá pevnou složku. Výsledkem je, že docela velká část není zpracována bakteriemi, ale jednoduše klesá na dno, což snižuje pracovní objem přijímací komory. Z tohoto důvodu je nutné odstraňovat usazeniny ze septiku každé 1-3 roky. V opačném případě bude sediment nejen snižovat pracovní objem, ale bude také zhutněn tak, že bude velmi obtížné jej odčerpat hadicí sběrného kola. Je nutné nejdříve promýt zhutněnou hmotu proudem vody pod vysokým tlakem.

čerpání pevného sedimentu z anaerobní septiky

Co je assenizatorskaya stroj? Za prvé, sediment tvoří hodně a potřebuje přepravu, aby jej dopravil; za druhé, nedostatečná účinnost anaerobního čištění nezničí většinu patogenních mikroorganizmů, a proto sediment ze septiku nemůže být použit jako hnojivo pro zahradu. Shromážděný sediment by měl být odstraněn na speciální skládky, kde bude zlikvidován. Škodlivé mikroorganismy pro lidské zdraví jsou extrémně rozmanité. Mohou to být viry, bakterie, plísňové houby, některé z nich jsou příčinnými činiteli nebezpečných onemocnění. Zařízení na čerpání sedimentu ze septiku bude vyžadovat volnou jízdu na místě. Vezměte to v úvahu při plánování území a umístění budov.

Při výběru autonomní kanalizace založené na anaerobní technologii dbejte na ochranu všech obyvatel a sousedů před možným kontaktem s nedostatečně vyčištěnými kanály. Mějte na paměti, že voda uvolněná ze septiku nemůže být vyčištěna více než 60-70%. Podle hygienických norem je taková voda považována za znečištěnou a nelze ji vypustit do příkopu nebo do země - je nutné organizovat další ošetření. Dodatečné čištění se provádí v půdě, kde přirozeně žijí jak anaerobní, tak aerobní bakterie. Pokud je pozemek na místě písečný - považujte se za šťastný. Stačí, když vytvoříte poměrně kompaktní absorpční vrt (jen válec bez dna), kdy jednou ze septiku bude voda filtrována do země.

filtrační pole pro jílové půdy

Pokud je půda hlína, budete muset vytvořit filtrační pole. Obtížnost spočívá v tom, že je spíše velká a složitá struktura, umělá konstrukce se vstupními perforovanými trubkami, větrací systém, geofabric a silná vrstva filtračního materiálu (štěrk, drcený kámen, písek). Každé několik let musí být filtrační pole aktualizováno, protože ztrácí své vlastnosti v důsledku stlačování. Není-li možné umístit filtrační pole pod bod vypouštění vody ze septiku, voda se nejdříve stáhne do zásobní nádrže, odkud je dodáváno ponorným odtokovým čerpadlem na místo čištění půdy. Zároveň anaerobní septik ztrácí svou nestálost, protože čerpadlo vyžaduje připojení k elektrické zásuvce. Vyberte umístění umístění anaerobní septiku co nejdále od vodních bodů. Zvláště od malých, jako je studna, dobře jehla, písečná studna.

Pro srovnání: v zařízeních s hlubokým biologickým čištěním za použití aerobní metody se vytváří velmi málo sedimentu. Není nutné zavolat na odpadní vozík. Malé množství usazenin odstraní sám majitel domu pomocí vestavěné airlift. Aerobní bakterie v podmínkách konstantního provzdušňování velmi efektivně čistí kanály. Výsledkem je nejen rozdělení téměř všech hustých kontaminantů, ale obsah patogenních mikroorganismů v sedimentech nepřesahuje sanitární normy a sediment lze použít jako zahradní hnojivo.

Anaerobní čištění odpadních vod se používá nejen v soukromém sektoru, ale i v průmyslu. V procesu zásadní aktivity anaerobních bakterií ve výtoku jsou sloučeniny uhlíku oxidovány a podrobeny fermentačnímu procesu v prostředí bez kyslíku. Výsledkem jsou oxidy uhlíku a metanový plyn. Vzhledem k velkým objemům průmyslových odpadních vod a velikosti čistírny odpadů, absence potřeby nuceného provzdušňování zjednodušuje a snižuje náklady na proces úpravy. Na druhé straně nízká účinnost zpracování anaerobního odpadu činí tuto metodu ne všestrannou. V některých případech je v závislosti na složení odpadních vod nebo na jejich objemu nutné použít účinnější aerobní metodu s nuceným provzdušňováním.

anaerobní reaktor používaný v potravinářském průmyslu

Anaerobní průmyslové reaktory obsahují kolonie bakterií bez kyslíku, které jsou fixovány na různých nosičích, takže nejsou vypláchnuty proudem procházející kapaliny. Zvláštní biofilmy, trubicové prvky z keramiky nebo plastů, štěrk apod. Se používají jako nosiče pro upevnění bakterií.

Moderní technologie umožňují nejen čistit odpadní produkty, vracet vodu do pracovního cyklu, ale také extrahovat užitečné chemické sloučeniny z odpadních vod. Například provozem průmyslového anaerobního reaktoru způsobuje v procesu rozdělení organických látek oxid uhličitý a metan. Metan se může shromažďovat a používat jako zdroj energie.

V jakých oblastech průmyslu se používá anaerobní čištění odpadních vod? Celulóza a papír, farmaceutika, výroba cukru, potraviny, zařízení na zpracování masa, pivovarství. V některých případech může být anaerobní čištění odpadních vod v závislosti na složení kapalného průmyslového odpadu zdrojem tvorby hodnotných organických hnojiv nebo surovin pro další zpracování. Například k získání bílkovin a biologicky účinných látek.

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.