21. Сущность биологического метода очистки. Роль активного ила и его состав.

Биологическая очистка сточных вод – перевод коллоидных и растворенных органических веществ в минеральные соединения за счет жизнедеятельности бактерий.

 Биологическая очистка сточных вод - один из самых распространенных способов обезвреживания сточных вод при подготовке их к спуску в водоемы, основанный на микробиальных (под воздействием микробов) процессах распада  и минерализации органических веществ по аналогичной схеме.Процессы биологической очистки во многом аналогичны процессам самоочищения  в природных водоемах, интенсифицированных применением систем инженерных сооружений, таких, как: аэротенки, биологические фильтры, биологические пруды, поля орошения, поля аэрации.

Активный ил – вещество, образующееся при очистке биологическим методом, в котором скапливается множество микроорганизмов, окисляющих органические вещества. Активный ил характеризуется повышенным содержанием в нем биогенных элементов, чаще всего после утилизации, его используют как удобрение. Перед применением проводится специальная обработка, которая уничтожает патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов.

Для удаления влаги из активного ила применяют метод - термическая сушка. Для получения незагнивающего минерального удобрения в виде гранул, удобного для транспортировки и внесения в почву, перед термической сушкой, применяют центрифуги, барабанные вакуумные фильтры.

Избыточный активный ил получаемый при очистке стоков, имеет массу преимуществ по содержанию в нем полезных элементов, но следует учитывать некоторые отрицательные факторы, такие, как возможность наличия в его составе ядов, солей тяжелых металлов, различного рода химикатов. Поэтому необходимо обеспечивать контроль за содержанием в нем вредных химических соединений. Извлекая вредные химические примеси и ионы тяжелых металлов из сточных вод, гарантируется получение безвредного вещества, которое можно применять как кормовую добавку или минеральное удобрение. Существует достаточно много эффективных способов извлечения вредных веществ из осадков бытовых стоков.

Одним из способов его утилизации является сжигание, получая в результате заменители нефти и каменного угля. Полученное топливо очень хорошо хранится длительный период времени. Проведенные исследования показали возможность его использования в роли флокулянта в сгущении суспензий, получения адсорбента из угля в качестве сырья для производства строительных материалов. Прирост получения составляет несколько миллионов тонн ежегодно, что вызывает необходимость разработки новых способов его утилизации.

Часто встречающиеся виды микроорганизмов в составе активного ила:

Бактериальный состав микрофлоры прежде всего зависит от состава поступающих стоков, от питательной среды, находящейся в стоках.  Кроме бактерии, в биомассе могут присутствовать простейшие, микроскопические грибы, амебы, инфузории, коловратки. Простейшие поедают бактерии, это способствует омолаживанию популяции активного ила.

Существует 9 групп микроорганизмов:

1.    Alkaligenes – achromobacter 2.    Pseudomonas 3.    Enterobacteriaceae 4.    Arthrobacter – bacillus 5.    Cytophaja – flavobacterium 6.    Pseudomonas – vibrio acromonas 7.    Achromobacter 8,9.  Смешанные

Соотношение групп бактерий в активном иле зависит от времени года.

Состав  активного ила в условиях низкой нагрузки на ил.

№ группы	Содержание бактерий от общего числа в %
	зима	весна	лето	осень	всего
1	80	0	0	20	100
2	31	20,7	20,7	27,6	100
3	100	0	0	0	100
4	27,6	17	36,2	19,1	100
5	34,6	23	26,9	16,4	100
6	50	0	50	0	100
7	51,6	6,9	24,2	17,3	100
8	28,6	0	28,6	43	100
9	33,3	16,6	16,6	33	100

 

Химический состав активного ила обусловлен составом клеточного вещества микроорганизмов. Сухое вещество активного ила состоит из органической (беззольной) части и золы и представляет собой примеси, присутствовавшие в исходной сточной воде и трансформированные в биомассу, а также вещества, адсорбированные хлопьями активного ила. Элементный состав беззольной части активного ила (как и состав клеточного вещества) определяется основными органогенами: углеродом, кислородом, водородом, азотом. Соотношение этих элементов в беззольном веществе активного ила зависит от состава обрабатываемых сточных вод, технологического режима очистки и может существенно изменяться. В среднем на долю углерода приходится 50—52%, кислорода 29—33%, водорода 6—8%, азота 8—12%, беззольного вещества активного ила. Соотношение элементов в активном иле определено в 1952 и представлено в виде "формулы" клеточного вещества C₅P₇NO₂. Эта формула используется для всех расчетов, связанных с кинетикой биохимических процессов очистки воды и синтезом клеточного вещества, точность ее для практических целей оказывается достаточной. Значение удельной ХПК активного ила с таким соотношением основных органогенов составляет 1,42 мг/мг.  Примерно 75—80% беззольного вещества активного ила приходится на долю белков, жиров и углеводов, остальные 20—-25% составляет негидролизуемый остаток. Более всего в активном иле белков, содержание которых колеблется в среднем от 40 до 60% (в расчете на беззольное вещество). Количество белков в активном иле не постоянно и зависит от его видового состава - и возраста. Углеводы составляют 3—20%, жиры 10—30%. Зольность активного ила колеблется в очень широких пределах — от 10 до 40%, для активного ила городских очистных станций она обычно составляет 25—30%. В зольной части активного ила обнаруживаются все элементы, присущие клеткам организмов (Р, S, К, Na, Ca, Mg, Fe и т.д.). Однако в активном иле по сравнению с клеточным веществом значительно возрастает содержание железа и кремния. При биологической очистке жесткой воды в хлопке активного ила обнаруживается нерастворимый фосфат кальция, увеличивающий плотность хлопьев.