§ 3. Анаэробные процессы лереработкм отходов

Анаэробные способы очистки применяются, как правило, для сбраживания высококонцентрированных стоков и осадков, со­держащих большое количество органических веществ. Процессы брожения осуществляются в специальных аппаратах — метан- тенках.

Для описания процесса распада органических веществ ис­пользуется схема, предложенная Баркером. По этой схеме про­цесс брожения состоит из двух стадий — кислой¹ и метановой. Каждая из этих стадий осуществляется определенной группой микроорганизмов, кислая — органотрофами, метановая — лито- трофами. Обе эти группы присутствуют в метантенке одновре­менно, поэтому кислото- и газообразование протекают парал­лельно. В нормально работающем метантенке появляющиеся при кислом брожении продукты успевают переработаться бак­териями второй фазы, и в целом процесс протекает в щелочной среде.

Формирование микрофлоры метантенка происходит за счет микроорганизмов, попавших вместе со сточными водами или осадком. По видовому составу биоценоз метантенков значительно беднее аэробных биоценозов, из них выделено лишь около 50 ви­дов бактерий, способных осуществлять первую стадию расщеп­ления загрязнений — стадию кислотообразования. Среди них присутствуют представители бацилл (Вас. сегеиз. Вас. те@а1е- пит, Вас. шЬНЫв), псевдомонад (Рз, аегафпоза, Зашпа). Наряду с облигатными анаэробами в метантенке могут встре­чаться и факультативные анаэробы. Общее количество бактерий в осадке колеблется от 1 до 15 млг/мл. Конечным продуктом про­цесса брожения этой группы микроорганизмов являются низшие жирные кислоты, диоксид углерода, ионы аммония, сероводород.

цине, приводить к тому, что максимальное удельное количество микрофлоры будет в тех почвах, размер частиц которых меньше. На практике это не так, уменьшение размера частиц почвы за­трудняет диффузию кислорода из воздуха, а других способов обогащения среды кислородом нет. Проникновение кислорода в поеду ограничивается 20—30 см, поэтому самая интенсивная минерализация органических соединений наблюдается только в поверхностных слоях.

Существенную роль в процессах очистки сточных вод на по­лях фильтрации и орошения играют нитрифицирующие бактерии. В летний период на 1 га площади образуется до 70 кг нитратов, которые с током жидкости поступают в нижние горизонты, где господствуют анаэробные условия. Кислород нитратов у денитри­фицирующих бактерий идет на окисление сохранившихся # воде органических соединений. Хотя дефицит площадей не позволяет в настоящем и будущем широко использовать поля орошения и фильтрации, этот экстенсивный способ очистки сточных вод еще находит применение из-за своей простоты.

§ 3. Анаэробные процессы переработки отходов

Анаэробные способы очистки применяются, как правило, для сбраживания высококонцентрированных стоков и осадков, со­держащих большое количество органических веществ. Процессы брожения осуществляются в специальных аппаратах — метан- тенках.

Для описания процесса распада органических веществ ис­пользуется схема, предложенная Баркером. По этой схеме про­цесс брожения состоит из двух стадий — кислой¹ и метановой. Каждая из этих стадий осуществляется определенной группой микроорганизмов, кислая — органотрофами, метановая — лито- трофами. Обе эти группы присутствуют в метантенке одновре­менно, поэтому кислото- и газообразование протекают парал­лельно. В нормально работающем метантенке появляющиеся при кислом брожении продукты успевают переработаться бак­териями второй фазы, и в целом процесс протекает в щелочной среде.

Формирование микрофлоры метантенка происходит за счет микроорганизмов, попавших вместе со сточными водами или осадком. По видовому составу биоценоз метантенков значительно беднее аэробных биоценозов, из них выделено лишь около 50 ви­дов бактерий, способных осуществлять первую стадию расщеп­ления загрязнений — стадию кислотообразования. Среди них присутствуют представители бацилл (Вас. сегеиз, Вас. те§аЛе- гшт, Вас. зиЫШз), псевдомонад (Рз. аегадмоза, Загста). Наряду с облигатными анаэробами в метантенке могут встре­чаться и факультативные анаэробы. Общее количество бактерий в осадке колеблется от I до 15 млг/мл. Конечным продуктом про­цесса брожения этой группы микроорганизмов являются низшие жирные кислоты, диоксид углерода, ионы аммония, сероводород.Образовавшиеся на первой стадии продукты брожения под­вергаются дальнейшим превращениям, в результате которых в значительном количестве образуются метан и диоксид углерода. Основная’ роль во второй стадии брожения принадлежит метан- образующим бактериям, которые относятся к строгим анаэробам. Морфологически метанобразующие бактерии весьма разнообраз­ны, среди них есть кокки, сарцины, палочки (МеНшпососсиз, МеОгаНовагс'та, Ме1капоЪас1ег1ит). Процесс образования мета­на необходим бактериям для получения энергии» другие способы получения энергии у них неизвестны.

В результате жизнедеятельности биоценоза метантенка происходит снижение концентрации органических загрязнений в отходах или сточных водах с одновременным образованием биогаза. В состав биогаза входят метан и диоксид углерода, общее количество и процентное соотношение компонентов био­газа во многом определяется исходным составом сбраживаемой среды. Так, при распаде 1 г жироподобных веществ в среднем образуется 1200 мл газа состава (в %): СН₄ — 68, СОг — 32. При распаде углеводоподобных соединений образуется около 800 мл газа из одного грамма, состав газа при этом (в %): СН4 — 50, СОг—50. Различным является и предел сбраживания различных органических соединений, например жироподобные вещества сбраживаются на 70, а углеводоподобные на 62,5 %. Предел сбраживания был найден экспериментально, по-видимо­му, если дальнейшее разложение органического вещества и имеет место, то оно не приводит к образованию газа.

Как и при проведении процессов аэробной очистки сточных вод, содержание многих компонентов в среде метантенка не должно превышать определенных концентраций, выше которых происходит ингибирование процессов брожения. Предельно до­пустимые значения концентраций токсичных веществ приведены ниже (мг/л):