Биохимические методы очистки сточных вод
Лекция № 15
Основные принципы биохимической очистки
1 Общие закономерности биохимической очистки сточных вод
Метод биохимической очистки (БХО) получил широкое распространение для очистки сточных вод различных предприятий и хозяйственно-бытовых сточных вод от растворимых органических и некоторых неорганических веществ (H2S, сульфидов, аммиака, нитратов). Метод БХО также широко применяется для доочистки сточных вод , очищенных различными методами.
Сущность метода биохимической очистки заключается в способности микроорганизмов использовать в качестве питательного субстрата органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах.
Контактируя с органическими веществами, микроорганизмы разрушают их, превращая в Н2О, СО2, нитрит- и сульфат-ионы - безвредные продукты. Другая часть органических веществ идет на образование биомассы – активного ила или биопленки.
Процесс разрушения органических веществ микроорганизмами называют биохимическим (биологическим) окислением. Эффективность биохимического окисления может быть различна, однако практически не существует органических веществ, которые не усваивались бы микроорганизмами. Протекание процессов биохимической очистки в большой степени зависят от состава сточных вод, наличия каких-либо примесей, исключающих возможность биохимического окисления.
Для определения возможности подачи промышленных сточных вод на биохимические очистные сооружения устанавливают максимальные концентрации веществ, которые не оказывают отрицательного влияния на процессы биохимического окисления (МКб) и на работу очистных сооружений (МКб.о.с.). Эти величины устанавливают как для органических, так и неорганических веществ, растворенных или находящихся в коллоидном состоянии.
В общем случае биоразлагаемость примесей сточных вод характеризуется биохимическим показателем.
Биохимический показатель (БХП) – это отношение величины БПКП очищаемой воды к величине ее ХПК:
БХП = БПКП / ХПК.
Биохимический показатель выражают в % и долях единицы. Эта величина является параметром, необходимым для оценки работы и эксплуатации сооружений для очистки сточных вод. Его значения колеблются в широких пределах в зависимости от содержания в очищаемой воде растворенных примесей, т.е. в зависимости от типа промышленного производства, где образуются сточные воды.
Согласно величине биохимического показателя выделяют 4 основных групп сточных вод.
Первая группа: БХП имеет значение больше 0,2 (БХП > 0,2). К этой группе относят сточные воды предприятий пищевой промышленности (дрожжевые, крахмальные, сахарные, пивоваренные заводы), заводов прямой перегонки нефти, белково-витаминных концентратов и др. Органические загрязнения этой группы сточных вод не токсичны для микробов и легко подвергаются биохимическому окислению..
Вторая группа: значение БХП лежит в интервале 0,1 - 0,01. Эта группа включает сточные воды коксохимических, азотнотуковых, содовых заводов. Сточные воды второй группы можно подвергать биохимической очистке после предварительной механической очистки.
Третья группа: значение БХП составляет 0,01 - 0,001. К этой группе относят сточные воды процессов сульфирования, хлорирования, производства масел и ПАВ, сернокислотных заводов, предприятий черной металлургии, тяжелого машиностроения. Эти воды могут быть направлены на БХО после механической и локальной физико-химической очистки (флотация, ионный обмен, обратный осмос и т. п.).
Четвертая группа: величина БПХ < 0,001. К этой группе относят сточные воды, содержащие в основном взвешенные частицы. Это стоки угле – и рудообогатительных фабрик и т. п. Для очистки этих сточных вод используют механические методы (процеживание, отстаивание, фильтрование и т. п.), биохимические методы можно использовать лишь для доочистки.
Метод биохимического окисления примесей сточных вод находит широкое применение для очистки как бытовых сточных вод, так и сточных вод различных предприятий. Это обусловлено следующими его достоинствами:
возможностью удалять из сточных вод различные органические примеси;
простотой аппаратурного оформления;
невысокими эксплуатационными расходами.
Однако этот метод имеет и определенные недостатки:
высокие капитальные затраты;
необходимость строгого соблюдения технологического режима;
необходимость разбавления высококонцентрированных сточных вод;
- Токсичное действие на микроорганизмы некоторых органических и неорганических соединений (ПАВ), ионы тяжелых металлов.
Биохимическое окисление осуществляют аэробными и анаэробными методами.
Аэробные методы основаны на разрушении органических веществ аэробными микроорганизмами, для жизнедеятельности которых необходимо присутствие в воде свободного кислорода и температура 20-400С.
Если процесс протекает при температуре 20-300С, то говорят о мезофильном окислении; если при температуре 30-400С – термофильном окислении.
При аэробных методах очистки микроорганизмы культивируются в активном иле или в слое биопленки.
При анаэробных методах (сбраживание) процесс протекает без доступа кислорода воздуха, органические соединения разрушаются анаэробными микроорганизмами в слое осадка.
Наиболее широко для очистки сточных вод применяются аэробные методы. Анаэробные методы применяют для обезвреживания (сбраживания) осадков и для предварительной обработки высококонцентрированных сточных вод с последующей очисткой в аэробных условиях.
Принцип действия аппаратов и сооружений биохимический очистки сточных вод основан на методах непрерывного культивирования микроорганизмов в активном иле (в этом случае процесс проводят в аэротенках) или в биопленке (если процесс осуществляется в биофильтрах).
Наиболее широко применяют аэротенки. На рисунке 1 приведена принципиальная схема биохимической очистке сточных в аэробных условиях с использованием аэротенков.