1.1.Аеробние: аеротенк (біотенках), біофільтр, грунтові методи, біопрудах.
Суть методу біохімічної очистки
Біологічний (або біохімічний) метод очищення стічних вод застосовується для очищення виробничих і побутових стічних вод від органічних і неорганічних забруднювачів. Даний процес заснований на здатності деяких мікроорганізмів використовувати забруднюючі стічні води речовини для харчування в процесі своєї життєдіяльності.
Основний процес, що протікає при біологічному очищенні стічних вод, - це біологічне окислення. Даний процес здійснюється співтовариством мікроорганізмів (біоценозом), що складається з безлічі різних бактерій, найпростіших водоростей, грибів та ін. Пов'язаних між собою в єдиний комплекс складними взаємовідносинами (метабіозу, симбіозу і антагонізму).
Чільна роль у цій спільноті належить бактеріям.
Очищення стічних вод розглядаються методом проводять в аеробних (т. Е. В присутності розчиненого у воді кисню) і в анаеробних (за відсутності розчиненого у воді кисню) умовах.
Очищення стічних вод в природних умовах
Аеробні процеси біохімічної очистки можуть протікати в природних умовах і в штучних спорудах. У природних умовах очищення відбувається на полях зрошення, полях фільтрації і біологічних ставках. Штучними спорудами є аеротенки і біофільтри різної конструкції. Тип споруд вибирають з урахуванням місця розташування заводу, кліматичних умов, джерела водопостачання, обсягу промислових і побутових стічних вод, складу і концентрації забруднень. У штучних спорудах процеси очищення протікають з більшою швидкістю, ніж в природних умовах.
поля зрошення
Це спеціально підготовлені земельні ділянки, які використовуються одночасно для очищення стічних вод і агрокультурних цілей. Очищення стічних вод в цих умовах йде під дією грунтової мікрофлори, сонця, повітря і під впливом життєдіяльності рослин.
У грунті полів зрошування знаходяться бактерії, актиноміцети, дріжджі, гриби, водорості, найпростіші і безхребетні тварини. Стічні води містять в основному бактерії. У змішаних біоценозах активного шару грунту виникають складні взаємодії мікроорганізмів симбіотичного і конкурентного порядку.
У процесі біологічного очищення стічні води проходять через фільтруючий шар грунту, в якому затримуються зважені і колоїдні частинки, утворюючи в порах грунту мікробіальних плівку. Потім утворилася плівка адсорбує колоїдні частинки і розчинені в стічних водах речовини. Здатний проникати з повітря в пори кисень окисляє органічні речовини, перетворюючи їх в мінеральні сполуки. У глибокі шари грунту проникання кисню утруднено, тому найбільш інтенсивне окислення відбувається в верхніх шарах грунту (0,2-0,4 м). При нестачі кисню в ставках починають переважати анаеробні процеси.
біологічні ставки
Являють собою каскад ставків, що складається з 3-5 ступенів, через які з невеликою швидкістю протікає освітлена або біологічно очищена стічна вода. Ставки призначені для біологічного очищення і для доочищення стічних вод в комплексі з іншими очисними спорудами. Розрізняють ставки з природною або штучною аерацією. Ставки з природною аерацією мають невелику глибину (0,5-1 м), добре прогріваються сонцем і заселені водними організмами. Час перебування води в ставках з природним аерацією становить від 7 до 60 діб. Разом зі стічними водами з вторинних відстійників виноситься активний мул, який є посівним матеріалом.
Біотенках - біофільтр є корпус, в якому укладені елементи завантаження, розташовані в шаховому порядку. Ці елементи виконані у вигляді полуцилиндров, зрошуються зверху водою, яка, наповнюючи елементи завантаження стікає через краю вниз. На зовнішніх поверхнях елементів утворюється біоплівка, в елементах - біомаса, що нагадує активний мул. Конструкція забезпечує високу продуктивність і ефективність очищення.
За принципом надходження повітря в товщу аеріруемой завантаження фільтри можуть бути з природною і примусовою аерацією. При надходженні стічних вод з БПКп> 300 мг / л щоб уникнути частого замулювання поверхні біофільтра передбачається рециркуляція - повернення частини очищеної води для розведення наслідками точної води.
Застосування біофільтрів обмежується можливістю їх замулювання, зниженням окислювальної потужності в процесі експлуатації, появою неприємних запахів, трудністю рівномірного нарощування плівки.
Очищення в аеротенках
Аеробна біологічна очистка великих обсягів вод здійснюється в аеротенках - прямокутних в плані залізобетонних спорудах з вільно плаваючим в обсязі оброблюваної води активним мулом, біонаселеніе якого використовує забруднення стічних вод для своєї життєдіяльності.
Основні технологічні схеми очистки в аеротенках наведені на малюнку 52.
Система аерації є комплексом споруд та спеціального обладнання, що забезпечує постачання рідини киснем, підтримання мулу у зваженій стані і постійне перемішування стічної води з мулом. Для більшості типів аеротенків система аерації забезпечує одночасне виконання цих функцій. За способом диспергування повітря в воді на практиці застосовуються три системи аерації: пневматична, механічна і комбінована.
Оксітенкі
Оксітенкі - це споруди біологічної очистки, в яких замість повітря використовується технічний кисень або повітря, збагачене киснем.
Основною відмінністю оксітенка від аеротенках, що працює на атмосферному повітрі, є підвищена концентрація мулу. Це пов'язано зі збільшеним масообмінних кисню між газовою і рідкою фазами.
Він являє собою резервуар, круглої в плані форми з циліндричної перегородкою, яка відокремлює зону аерації від зони ілоотделенія.
1.2.Анаеробная біологічна очистка стічних вод.
Анаеробний метод очищення може розглядатися в якості одного з найбільш перспективних при наявності високої концентрації в стічних водах органічних речовин або для очищення побутових стоків. Його перевага перед аеробними методами полягає в різкому зниженні експлуатаційних витрат (для анаеробних мікроорганізмів не потрібно додаткової аерації води) і відсутності проблем, пов'язаних з утилізацією надлишкової біомаси.
Анаеробна деградація органічних речовин, здійснюється як багатоступінчастий процес, в якому необхідна участь, щонайменше чотирьох груп мікроорганізмів:
При анаеробному перетворенні органічних субстратів в метан під впливом мікроорганізмів повинні бути послідовно реалізовані 4 стадії розкладання. Окремі групи органічних забруднень (вуглеводи, протеїни, ліпіди / жири) в процесі гідролізу перетворюються спочатку в відповідні мономери (цукру, амінокислоти, жирні кислоти). Далі ці мономери в ході ферментативного розкладання (ацітогенеза) перетворюються в коротколанцюгові органічні кислоти, спирти і альдегіди, які потім окислюються далі в оцтову кислоту, що пов'язано з отриманням водню. Тільки після цього доходить черга до утворення метану на етапі метаногенеза. В якості побічного продукту поряд з метаном утворюється також і вуглекислий газ.
Всі процеси перетворення тісно взаємопов'язані між собою і повинні протікати в ємності анаеробного реактора в строго встановленому порядку, тому що будь-яке порушення одного з проміжних етапів призводить до порушення всього процесу. Тому потрібне точне проектування очисних споруд та їх налаштування на відповідну стічну воду.
Малюнок 1: Етапи розкладання анаеробного перетворення