Біологічне очищення стічних вод

Біологічна обробка чудова в наступних областях:

• Очищення побутових стічних вод
• (Попереднє) очищення промислових стічних вод (харчова промисловість, певні хімічні, фармацевтичні галузі)

Біологічне лікування зазвичай можна розуміти як частину багатоетапного процесу очищення:

1. сходи: Механічна попередня чистка: видалення фізично відокремлюваних компонентів та захист обладнання та конструкцій від механічних забруднень.
2. Крок 2: Біологічне очищення: видалення біологічно розкладаються компонентів шляхом метаболізму мікроорганізмами.
3. сходи: Хімічне (хімічне) очищення: видалення небіологічно або лише частково знімних компонентів або дезінфекція.
4. Крок 2: Подальші етапи очищення або перспективи очищення стічних вод: антропогенні забруднювачі, які присутні в стічних водах у дуже малих кількостях, але можуть накопичуватися в макророзмірних організмах через їх повільну деградацію.

Крок 1: Механічна попередня чистка

Механічна попередня обробка видаляє компоненти (осад, зважені тверді речовини), які легко фізично відокремлюються у стічних водах. Основною метою фізичного попереднього очищення є захист обладнання та конструкцій від механічних забруднень.

Механічні компоненти попереднього очищення:

• Сітка: її функція полягає у видаленні грубих, великих грудчастих забруднень. Вилучений смітник можна утилізувати на звалищі.
• Пісколовка: його завдання полягає у відстоюванні осідаючих (більший розмір частинок, D> 0,2 мм) грубих суспензійних речовин, а також у збиранні та видаленні забруднень супернатанту (мастил, маслянистих забруднень, піни). Відстояний пісок може бути використаний для звалища або за певних умов.
• Попередня седиментація: її завдання полягає у відстоюванні зважених речовин, які можна видалити відстоюванням у стічних водах. Попередня седиментація може зменшити навантаження на станцію очищення стічних вод, а фаза осілого осаду (так званий первинний мул), змішана з надлишком мулу, збільшує ефективність анаеробного перетравлення. Однак на менших очисних спорудах для спрощення очищення часто опускають попередню седиментацію.

Крок 2: Біологічне очищення

На біологічній стадії біологічно розкладаються компоненти виводяться шляхом метаболізму мікроорганізмами (скорочено MO: бактерії, гриби, радіаційні гриби).

Діяльність мікроорганізмів в основному можна розділити на дві частини:

A/Прямий розподіл: bпростіші молекули із складних, складних молекул ("мінералізація")

B/Стільникова конструкція: Молекули також включаються мікроорганізмами у власні клітини, які також покривають і примножують їх життєві процеси. Під час росту ріст MO повинен постійно видалятися (наприклад, шляхом осідання) → система залишається в рівновазі. Кожен консорціум мікроорганізмів вимагає різних умов.

2/Аеробне прибирання

Так звані в аеробних процесах очищення мікробіологічні процеси потребують кисню. Аеробний басейн повинен бути провітрюваним; це зазвичай робиться шляхом дрібного пухирчастого продування повітрям, з мембранами.

В аерованому басейні окислювально-відновний потенціал зазвичай становить ≥ +0,8 В.

У аерованих басейнах відбуваються такі процеси:

Окислення органічних речовин

Забруднювачами, відповідальними за колір, помутніння і частково за запах стічних вод, є в основному органічні сполуки вуглецю, більшість з яких біологічно розкладаються (забруднювачі, що характеризуються так званим показником БПК).,

Органічний C + O2 + MO → CO2 ↑ + H2O + MO + новий MO (гетеротрофні мікроорганізми)

Окислення амонійних форм до нітратів

Амонійні та органічні форми азоту (наприклад, сечовина, сечова кислота) потрапляють у побутові стічні води переважно через сечу. Швидкий гідроліз колишньої сполуки відбувається практично вже в каналізаційній мережі:

Деградація амонію є двоступеневим процесом, що виконується двома типами автотрофних метаболічних мікробних «консорціумів»:

Нітритування: NH4 + + 1,5 O2 → 2H + + H2O + NO2 - (Nitrosomonas sp.)

Нітрування: NO2 - + 0,5 O2 → NO3 - (Nitrobacter sp.)

Поєднане загальне рівняння двох стадій (нітрифікація): NH4 + + 2 O2 → NO3 - + H2O + 2 H +

Нітрифікація "делікатна" до умов:

1. Достатня кількість кисню
   Хороша ефективність нітрифікації вимагає високих рівнів розчиненого кисню (DO ≥ 2 мгІл) Наслідок: За відсутності належної аерації процес дуже сильно уповільнюється!
2. значення рН
   Оптимальний рН процесу становить від 7,2 до 8,5.
   Оскільки рН знижується нижче рН 7,2, процес починає сповільнюватися. Близько рН = 5 процес вже зупиняється.
   Контроль процесу ускладнюється тим, що a сам процес виробляє кислоту.
   Наслідок: рН може перекинутися, Необхідний моніторинг рН та, за необхідності, контроль (дозування лугу)!
3. Температура
   Зі зниженням температури швидкість нітрифікації також значно сповільнюється.
   Наслідок: Під час зимової експлуатації може бути дефіцит нітрифікації!
4. Наявність інгібіторів

• метали: цинк, мідь, ціанід, ртуть, миш'як (III);
• оксо-аніони: певні хромати, ціанати;
• сполуки вуглецю, органічні речовини: ацетон, анілін, фенол, сірковуглець;
• інші хімічні речовини: похідні нафти, засоби захисту рослин, засоби побутової хімії;
• вільний аміак.

2/Б Аноксичні процеси

У аноксичному басейні немає атмосферного кисню, але є кисень у формі нітрату або сульфату, який може бути використаний біологічними організмами з альтернативними формами дихання (необов’язково анаеробними) як акцептори електронів для біологічного окислення.

Оптимальний окислювально-відновний потенціал денітрифікації зазвичай становить від 0 ... + 0,4 В.

Формування аноксичного простору на станції очищення стічних вод необхідне тим фактом, що окислення до нітратів не вирішує проблему видалення азоту, азот залишається у водній фазі, що може спричинити евтрофікацію у приймаючому водоймі. Однак нітрат можна видалити лише в безкислотних умовах.

В аноксичному басейні відбувається відновлення нітрату до газоподібного азоту - денітрифікація, де види денітрифікуючих організмів використовують кисень нітрату для окислення.

Рівняння денитрифікації: органічний C + NO3 - + H + → N2 ↑ + CO2 ↑ + H2O + енергія

Наприклад, у випадку легко розкладається субстрату (ацетату): 5 CH3COOH + 8 NO3 - → 4 N2 ↑ + 10 CO2 ↑ + 6 H2O + 8 OH -

Процес денітрифікації іноді видно через барботування через утворений газ азоту.

Денітрифікуючі організми - це гетеротрофні мікроорганізми, які а Pseudomonas, Alcaligenes, Acinetobacter, Hyphomikrobium, Thiobacillus належать до родів.

Нітрат, органічний субстрат, що розкладається, повинен бути присутнім одночасно, щоб відбулася денітрифікація. Це може бути технічно вирішено у випадку прямолінійних систем шляхом рециркуляції часткового потоку стічних вод з аеробного басейну, що вже містить нітрифікований амоній (так звана внутрішня рециркуляція: Rb).

2/С Анаеробні процеси

Кисню немає в жодному вигляді в анаеробному пулі, окислювально-відновний потенціал зазвичай становить ≤ +0,2 В.

Анаеробний басейн необхідний для біологічного видалення фосфору. Вміст фосфору у стічних водах може бути добре зменшений за рахунок накопичення фосфору гетеротрофних мікроорганізмів (ПАУ). Такі організми, потрапляючи в циклічно анаеробні та оксидні умови, здатні зберігати ортофосфат у своїй формі у формі поліфосфату. Таким чином надлишок мулу може видалити значну частину фосфору. Видалення біофосфору також описано для прямоточних систем.

Бактерії ПАУ вивільняють фосфат в анаеробному реакторному просторі і зберігають ацетат або інші поживні речовини. В аеробному просторі пізніше фосфор поглинається і «зберігається» зі стічних вод у формі згаданого поліфосфату. Чим вище виділення фосфату в анаеробній зоні, а отже, і зберігання поживних речовин, тим ефективніше видалення фосфору в аеробній зоні. Обов’язковою умовою ефективного видалення фосфору є адекватний, простий у використанні запас поживних речовин в анаеробній зоні. Для прямоточних систем це можна технічно вирішити, маючи анаеробну зону на самому початку технологічної лінії та аеробну зону в самому кінці. Частина мулу, видаленого під час післяосідання після аеробного етапу, повертається в анаеробний реактор на самому початку лінії очищення (рециркуляція шламу: Ri). Системи SBR також не потребують рециркуляції; циклічні аеробні/анаеробні умови в реакторному просторі створюються шляхом відповідного вибору способу подачі стічних вод та програми аерації аерації.

2/D Фазовий поділ та рециркуляція

Після біологічної стадії вода очищується, тобто більша частина розчинених забруднень розкладається, але пластівці мікроорганізмів залишаються у воді.

Потрібно додаткове поділ фаз, оскільки

• очищена вода повинна бути практично не помутніла,
• щоб уникнути вимивання активного мулу, пластівці мулу повинні повертатися в реактор (и).

Поділ фаз можна досягти за допомогою поселенців Дорра.

Годування відбувається посередині, споживання мулу також відбувається посередині, внизу. На похилому дні мул направляється посередині за допомогою конструкції екскаватора. На поверхні також є земляний міст для збору будь-якої надосадової піни, яка може з’явитися на поверхні.

Знятий мул зазвичай поміщають у шламову яму, частина якої переробляється назад до початку ділянки активного мулу.

Інша частина видаляється у вигляді шламу та додатково обробляється a

• стиснення або
• анаеробне (необов’язкове) та/або аеробне лікування.

Очищена вода ведеться до похилих країв, утворених у верхній частині відстійника.

Таким чином, під час біологічного очищення стічних вод відбуваються такі процеси:

Зона Тип метаболізму Мікроорганізми, що виникають Використане джерело вуглецю Донор електрону Акцептор електрона Продукт

Аеробні	Гетеротрофний	Гетеротрофні мікроорганізми	органічний С	органічний С	O2	CO2, H2O
Автотроф	Нітрифікатори: окислювачі амонію (Nitrosomonas sp.) нітритні окислювачі (Nitrobacter sp.)	CO2	NH4 +, NO2 -	O2	NO2 -, NO3 -
Аноксичний	Гетеротрофний	Денитрифікатори (редуктори нітратів)	органічний С	органічний С	NO3 -, NO2 -	N2, N2O
Анаеробний	Гетеротрофний	Анаеробні бактерії Ацетогенні бактерії Метаногенні бактерії	органічний С	органічний С	CO2, HCO3 -	CH3COOH, CH4

“Дефектом” біологічного очищення стічних вод є набухання мулу

Неприємною несправністю біологічного очищення стічних вод може бути явище, коли змінюється компактна, пухнаста структура пластівців мулу, і натомість довгі, ниткоподібні виступи, т.зв. на ньому утворюються нитки. Тому в літературі це явище називається різьбленням. Нитки вирощуються мікроорганізмами для доступу до поживних речовин. Таким чином, прядіння може бути спричинене недостатнім надходженням поживних речовин (наприклад, навантаження не досягає відстійника відповідно до розмірів, або у випадку прямоточних систем одна з рециркуляцій встановлена ​​неправильно тощо). Деякий ступінь зйомки може також відбуватися у «здорових» шламових пластівцях (у деяких випадках це, як правило, поки не є проблемою), однак, якщо ниткоподібні форми зустрічаються вище певного співвідношення, ефективність постседиментації значно погіршується. Це пояснюється тим, що властивості ущільнення ниткоподібних форм набагато слабкіші, ніж у компактних пластівців, тому ці пластівці також з’являються у верхній частині відстійника, що містить очищену воду (таку як стічна вода), що спричиняє різке погіршення стану в якості очищеної води.

Для того, щоб своєчасно виявити явище та вчасно вжити необхідних заходів, регулярно контролюється седиментація мулу на очисних спорудах (зазвичай 30-хвилинний тест на седиментацію, достатньо однієї склянки для дослідження). На основі седиментації визначається індекс мулу (індекс Мольмана), з якого можна визначити, чи є початок зйомок в активованому мулі. Через погану седиментацію мулу термін "набухання мулу" також широко використовується для явища нитчастого.

Через характер системи очищення проблема набухання мулу зачіпає прямоточні системи. Різьбонарізання не є типовим для переривчастого SBR або рухомого шару та інших систем біоплівки, тому ці типи реакторів явно вигідніші в цьому відношенні. Якщо мікроорганізми відокремлюються мембраною, а не після седиментації, можливе набухання шламу, оскільки поділ не є гравітаційним, становить меншу проблему.

Крок 3: Хімчистка

Хімічна стадія може знадобитися для видалення деяких небіологічно або лише частково знімних компонентів (залежно від вимог до очищення), а також для дезінфекції після біологічного очищення.

3/Видалення фосфору

Ефективність вже згаданого біологічного видалення фосфору може бути покращена за рахунок опадів, які можуть мати місце

• до біологічного очищення (перед опаданням) або
• після цього (після вилучення), або
• одночасно з біологічним очищенням (одночасне випадання опадів).

Під час осадження фосфору з ортофосфатних аніонів за допомогою солей металів (солі заліза, алюмінію та кальцію) утворюється нерозчинний фосфатний осад, який можна видалити відстоюванням. Рівняння хімічних опадів для осаджувача сульфату заліза:

3/Б Дезінфекція

Метою дезінфекції є зменшення кількості мікроорганізмів нижче певної межі, що в основному виправдано причинами охорони здоров'я.

Під час дезінфекції до стічних вод додають дезінфікуючий засіб, напр. гіпо (NaOCl) або хлорне вапно (CaCl2). У минулому також використовували елементарний хлор (газоподібний хлор), але зараз це пов'язано зі складною технологією, відповідно. з міркувань безпеки.

У секції дезінфекції створюється басейн з лабіринтом для забезпечення гарного перемішування та належного часу перебування, в який хімічна речовина зазвичай додається безпосередньо. Очищену та дезінфіковану воду можна злити безпосередньо в приймач після басейну.

Більше інформації про хімічні процедури очищення води можна знайти ТУТ.

Крок 4: Подальші етапи очищення або перспективи очищення стічних вод

В останнє десятиліття вони почали мати справу з антропогенними забруднюючими компонентами, які, хоча і містяться у дуже малих кількостях у стічних водах (так звані мікрозабруднювачі), можуть накопичуватися в навколишньому середовищі, особливо в живих водних макророзмірних організмах, через їх повільна біодеградація. Думки щодо шкідливості цих речовин і сьогодні розділені, але все більше експериментів показують, що не слід недооцінювати їх значення. Серед цих речовин велике екологічне значення можуть мати препарати, які переважно виводяться з організму людини (наприклад, диклофенак загалом), гормоносодержащіе препарати (анальгетики на основі стероїдів, контрацептиви) та пестициди.

Ці речовини залишаються практично в незмінних концентраціях під час біологічного очищення стічних вод і потрапляють у живі води. Їх видалення в даний час є інтенсивно досліджуваною темою в галузі очищення стічних вод.

В даний час циклодекстрини (CD), полісахарид, демонструють перспективний потенціал для виявлення невеликих кількостей ксенобіотиків. Циклодекстрини - це молекули з порожнистою структурою, які зв’язуються з внутрішньою частиною порожнини зв’язками другого порядку, ефективно “захоплюючи” органічні компоненти, що підлягають видаленню. Існує кілька типів циклодекстринів, які можуть захоплювати молекули забруднювачів різних молекулярних розмірів. Вони позначаються грецькими літерами ABC (α, β, γ). Тема все ще досліджується, її практичне застосування очікується пізніше.

Іншим варіантом щоквартальної обробки є мембранна обробка (нанофільтрація та зворотний осмос), яка може бути використана для отримання практично чистої питної води (також придатної для споживання людиною!) Зі стічних вод. Очікується, що він буде використовуватися в основному в районах з дефіцитом води (наприклад, в пустельному кліматі), в даний час вже працює менше обладнання.

Серед мембранних методів ультрафільтрація також може бути вигідно застосована при поділі фаз, що проходить після біологічного етапу, як альтернатива постседиментації. Під час ультрафільтрації пластівці активного мулу можна видалити з дуже хорошою ефективністю, очищена вода практично каламутна, а значення ХПК і БПК, а також вміст зважених твердих речовин можуть бути знижені нижче межі виявлення.

• Біологічна очистка стічних вод дисперсна, пухнаста, плівчаста
• Біологічна причина зайвої ваги впливає на багатьох - вона також впливає на почуття голоду
• Крапельне очищення стічних вод
• Перевірені рішення захисту рослин у зернових - Агро Щоденник - Портал новин сільського господарства
• Розрахунок біологічного віку Ceragem Center Буда