9. Биохимические методы очистки сточных вод (основные положения, факторы, влияющие на скорость биохимического окисления, аппаратурное оформление).

Биохимический метод применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных СВ от многих растворенных орган. и некоторых неорган. (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности – орган. вещества для микроорганизмов являются источником углерода. Основные показатели. СВ, направляемые на биохимическую очистку, характеризуются величиной БПК – это биохим. потребность в кислороде, или количество кислорода, использованного при биохим. процессах окисления органических веществ за определенный промежуток времени, в мг О₂ на 1 мг вещества. ХПК – химическая потребность в кислороде, т. е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде. ХПК также выражают в мг О₂ на 1 мг вещества. Контактируя с орган. веществами, микроорганизмы(м/о) частично разрушают их, превращая в воду, СО₂, нитрит- и сульфат-ионы и др. Другая часть вещества идет на образование биомассы. Разрушение орган. веществ называют биохим.окислением. Известны аэробные и анаэробные методы биохим. очистки СВ. Аэробный метод основан на использовании аэробных групп организмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток О₂ и t=20-40 °С. При изменении кислородного и температурного режима состав и число м/о меняются. При аэробной очистке м/о культивируются в активном иле или биопленке. Анаэробные методы очистки протекают без доступа кислорода; их используют главным образом для обезвреживания осадков. Состав активного ила и биопленки. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены скоплениями бактерий, простейшими червями, плесневыми грибами, дрожжами, актиномицетами, а также водорослями и др. Сообщество всех живых организмов, населяющих ил, называют биоценозом. Скопления бактерий в активном иле окружены слизистым слоем (капсулами). Они способствуют улучшению структуры ила, его осаждению и уплотнению При очистке промышленных сточных вод преобладают аэробные микробы. Влияние различных факторов на скорость биохимического окисления. Скорость окисления зависит от концентрации орган. веществ, равномерности поступления СВ на очистку и от содержания в ней примесей. При заданной степени очистки основными факторами, влияющими на скорость биохимических реакций, являются концентрация потока, содержание кислорода в сточной воде, температура и рН среды, содержание биогенных элементов, а также тяжелых металлов и минеральных солей

Доза активного ила зависит от илового индекса. Чем меньше иловый индекс, тем большую дозу активного ила необходимо подавать на очистные сооружения Для очистки следует применять свежий активный ил, который хорошо оседает и более устойчив к колебаниям температуры и рН среды. повышением температуры СВ скорость биохимической реакции возрастает. Однако на практике ее поддерживают в пределах 20-30 °С. Превышение указанной температуры может привести к гибели м/о. При более низких температурах снижается скорость очистки, замедляется процесс адаптации м/о к новым видам загрязнений, ухудшаются процессы нитрификации, флокуляции и осаждения активного ила. Для окисления органических веществ м/о необходим О₂, но они могут использовать его только в растворенном в воде виде. соединений биогенных элементов и микроэлементов: N,S,Р,К,Mg,Ca,Na, и др.Среди этих элементов основными являются N,P и К. Недостаток азота тормозит окисление орган. загрязнителей и приводит к образованию труднооседающего ила. Недостаток фосфора приводит к развитию нитчатых бактерий, что является основной причиной вспуханий активного ила Очистка в природных условиях. Аэробные процессы биохим. очистки могут протекать в природных условиях и в искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Поля орошения. Это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очищения СВ и агрокультурных целей. Очистка СВ в этих условиях идет под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений. В почве полей орошения находятся бактерии, актиномицеты, дрожжи, грибы, водоросли, простейшие и беспозвоночные животные. СВ содержат в основном бактерии. Биологические пруды. Представляют собой каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает биологически очищенная СВ

Очистка в искусственных сооружениях. Очистку проводят в аэротенках или биофильтрах. Очистка в аэротенках. Процесс очистки в аэротенке идет по мере протекания через него аэрированной смеси СВ и активного ила. Аэрация необходима для насыщения воды О₂ и поддержания ила во взвешенном состоянии. Аэротенк представляет собой открытый бассейн, оборудованный устройствами для принудительной аэрации. В аэротенках-вытеснителях воду и ил подают в начало сооружения, а смесь отводят в конце его. Аэротенк имеет 1-4 коридора. В аэротенках-смесителях воду и ил вводят равномерно вдоль длинных сторон коридора аэротенка. Полное смешение в них СВ с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростей процесса биохим. окисления. Биофильтры – это сооружения, в корпусе которых размещается кусковая насадка (загрузка) и предусмотрены распределительные устройства для СВ и воздуха. В биофильтрах СВ фильтруется через слой загрузки, покрытый пленкой из микроорганизмов. М/о биопленки окисляют орган. вещества, используя их как источники питания и энергии. Анаэробные методы обезвреживания используют для сбраживания осадков, образующихся при биохим. очистке СВ, которые разрушаются анаэробными бактериями в процессах брожения. Реакция метанообразования (Н₂А — органическое вещество, содержащее водород):СО₂+4Н₂А → CH₄+4A+2H₂O.