Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
БХО1с исправл.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
101.89 Кб
Скачать
  1. Прирост биомассы

В процессе биохимического окисления примесей сточных вод происходит увеличение биомассы активного или биопленки, которое оценивается приростом биомассы.

Прирост биомассы (или так называемый экономический коэффициент) КЭ – это отношение массы органических соединений, используемой на построение клеточных структур Q к потребленной массе соединений Qn.

КЭ = %.

Величина КЭ для различных классов органических соединений различна:

для алифатических углеводородов КЭ = 2050, для ароматических - КЭ = 1035, для фенолов КЭ = 470, для альдегидов и кетонов КЭ = 4080.

Прирост биомассы зависит от следующих факторов:

  • химической природы загрязнений;

  • вида и возраста микроорганизмов;

  • БПК и ХПК очищаемой воды;

  • концентрации азота и фосфора в сточных водах;

  • температуры;

  • скорости размножения микроорганизмов.

Последняя величина является одним из определяющих факторов прироста биомассы и имеет сложную временную зависимость.

Графически для периодического процесса можно представить следующим образом:

Выделяют несколько фаз роста микроорганизмов (см.рис.2):

I – фаза приспособления (лаг-фаза); клетки увеличиваются в размерах, но число их не возрастает.

II – фаза экспоненциального рост; в этой фазе клетки делятся с максимальной скоростью.

III – фаза замедления роста, наблюдается истощение питательных веществ.

IV – фаза стационарного роста, численность микроорганизмов остается неизменной.

V – фаза отмирания – питательный субстрат исчез, вода очищена.

Угол наклона кривой, описывающей прирост биомассы во времени, характеризует скорость размножения микроорганизмов в различные промежутки времени.

Фаза II является периодом самого быстрого размножения микроорганизмов. Питательных веществ достаточно, и скорость роста не тормозится продуктами распада. Наблюдается линейная зависимость скорости прироста от времени.

Тангенс угла наклона этой прямой обозначают max и называют удельной экспоненциальной скоростью роста.

Данная зависимость приведена для периодического процесса. При условии непрерывного поступления свежего субстрата и вывода продуктов разложения веществ, возможно поддерживать высокую скорость размножения микроорганизмов и проводить непрерывно процесс очистки.

Следует отметить, что прирост биомассы для смеси культур биоценоза активного ила всегда выше, чем для монокультуры. В случае смеси веществ, содержащихся в сточных водах, прирост биомассы также выше чем для одного вещества.

  1. Биохимическое окисление различных классов органических соединений

Интенсивность и эффективность биологического окисления различных органических соединений зависит от многих факторов, например, от природы и структуры органического вещества, размера молекул, наличия функциональных групп, а также от видового состава биоценоза, длительности адаптации и др.

Можно выделить несколько закономерностей биохимического окисления:

  1. Окисление веществ, существующих в природе происходит быстро – период адаптации микроорганизмов составляет несколько часов. Окисление синтетических веществ происходит с трудом – длительность адаптации примерно пол года.

  2. Скорость окисления веществ в коллоидном состоянии значительно меньше, чем веществ, растворенных в воде.

  3. Степень биологического окисления уменьшается с увеличением молекулярной массы вещества (уменьшается проницаемость молекул через цитоплазматическую мембрану и стенку клетки).

  4. Наличие функциональных групп способствует биологическому окислению.

  5. Наличие разветвленных цепей повышает устойчивость соединений к биологическому окислению.

Углеводороды предельного ряда окисляются до СО2 и Н2О через ряд превращений:

Предельные  непредельные  спирты  кетосоединения  кислоты  СО2  Н2О

Спирты (одно, двух, трех атомные) и их производные, вторичные спирты окисляются хорошо, третичные спирты устойчивее к биохимическому окислению. Практически не разрушаются ди- и три-этиленгликоль.

Органические кислоты легко окисляются.

Очень часто в сточных водах содержатся ароматические соединения, в частности бензол.

Бензол разрушается микроорганизмами после их длительной адаптации. Производные С6Н6 характеризуются большой степенью биологического распада. Наличие функциональных групп увеличивает способность к биологическому разрушению. (в ряд –СН3, -ООСН3, -СН ,СН2ОН, -СN, -NH2, SO3Н).

Из фенолов наиболее легко разрушается фенол, двухатомные фенолы разрушаются после адаптации.

Амины окисляются до NH3, СО2 и Н2О и СН3СООН и масляной кислоты.

Хлор производные окисляются плохо, а некоторые совсем не окисляются (дихлорметан, хлороформ, хлорбензол, дихлорбензол и др.).

ПАВ – делятся на биологически “жесткие” (не поддающиеся окислению или трудноокисляющиеся) и биологически “мягкие” вещества. Н-р алкилсульфаты – мягкие, легко окисляются при биохимической очистке. В настоящее время стараются заменить “жесткие” ПАВ на биологически “мягкие”.

Многие микроорганизмы могут окислять различные вещества, но при наличии в сточных водах нескольких веществ, в первую очередь окисляются те вещества, которые лучше усваиваются этими микроорганизмами.

  1. Влияние различных факторов на процесс очистки сточных вод биохимическими методами

При проектировании сооружений БХО задаются определенной степенью очистки. При заданной степени очистки на протекание процессов окисления влияют различные факторы, на которых мы остановимся подробно.

1 Температура.

Температура сточных вод в зависимости от времени года и климатических условий может колебаться от 2-5 до 25-35 0С. повышение температуры выше на 350, т. е. за пределы физиологической нормы, приводит к гибели микроорганизмов, понижение температуры вызывает лишь снижение их активности. Медленное изменение температуры в интервале ниже 35 0С в меньшей мере снижает активность микроорганизмов или резкое уменьшение температуры.

При низких температурах примерно 6 0С уменьшается число микроорганизмов в активном иле, следовательно, снижается скорость процесса БХО, уменьшается степень очистки. При понижении температуры с 200 до 6 0С скорость процесса БХО уменьшается в 2 раза.

Повышение температуры сточных вод с 6 до 20 0С приводит к увеличению скорости БХО в 2-2,5 раза. Дальнейшее повышение температура также увеличивает скорость биохимического окисления, однако в этом случае нельзя превышать температуру 35 0С, чтобы не вызвать гибель микроорганизмов.

На практике поддерживают температуру в интервале 20-30 0С.

Для процессов аэробного биоокисления необходим кислород. Растворимость кислорода в воде с увеличением температуры сточных вод уменьшается, поэтому при повышении температуры необходимо увеличивать интенсивность аэрации. Учитывая все изложенное о влиянии температуры, в летнее время необходимо учитывать интенсивную аэрацию сточных вод, а в зимнее время (холодная вода) поддерживать более высокую концентрацию микроорганизмов в возвратном иле и увеличивать продолжительность очистки.