§ 1. Общие показатели загрязненности сточныж вод 1

§ 2. Аэробные процессы биохимической очистки сточных вод 1

Существенную роль при проведении метанового брожения играет и температурный режим; различают мезофильный (30—35°С) и термофильный (50—60°С) режимы сбраживания.В последнем случае скорость распада органических соединений увеличивается и, как следствие, возрастает доза суточной загруз- ки в метантенк. Трудность технологического осуществления процесса получения биогаза определяется, в первую очередь, тем, что метановое брожение, как и всякий анаэробный процесс, практически неуправляем и идет с очень низкой скоростью, а расход энергии, потребляемой клеткой на биосинтез, практи­чески постоянен как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

Конструктивное оформление метантенков весьма разнообраз­но; в общем случае это строго герметичный ферментер объемом до нескольких кубических метров с перемешиванием и рубашкой для обогрева. Метантенк обязательно должен быть оборудован газоотделителями с противопламенными ловушками. Как прави­ло, метантенки работают в периодическом режиме загрузки отхо­дов или сточных вод с постоянным отбором биогаза и выгрузкой твердого осадка по мере завершения процесса. С осадком из метантенка удаляется и часть имеющихся в нем микроорганиз­мов. Это приводит к увеличению времени сбраживания следую­щей порции. Обеспечение задержки клеток в объеме аппарата при его разгрузке позволяет значительно интенсифицировать процесс и увеличить выход газа. Для этого используются спе­циальные конструкции метантенков, одна из которых показана на рис. 7.

Рядом работ показана целесообразность применения метан­тенков не только для сбраживания осадков и избыточного актив­ного ила, но и в качестве первой ступени очистки высококон­центрированных стоков, с последующей их аэробной доочисткой.

В целом, активное использование метаногенеза при сбражива­нии органических отходов является, по современным представле-. ниям, одним из наиболее перспективных путей совместного реше­ния экологических и энергетических проблем, который позволяет, например, агропромышленным комплексам переити на практиче­ски полностью самостоятельное энергоснабжение. Интенсифика­ция и оптимальное технологическое оформление процессов ме­таногенеза — одна из важных задач современной промышлен­ной биотехнологии

.Усложнение аппаратурного оформления процесса компенси­руется при этом резким сокращением площадей, занимаемых системой водоочистки, что является существенным преимущест­вом окситенков. В целом схема очистки стоков в окситенках практически не отличается от рассмотренной общей схемы аэробной очистки сточной воды.

Очистка сточной воды с использованием биофильтров. В от­личие от аэротенков в биофильтрах клетки микроорганизмов находятся в неподвижном состоянии, так как прикреплены к по­верхности пористого носителя. Образовавшуюся таким образом биопленку можно отнести к иммобилизованным клеткам. Хотя в этом случае иммобилизована не монокультура, а целый консор­циум, неповторимый по своему качественному и количественному составу и различающийся в зависимости от места его нахожде­ния на поверхности носителя. Это, главным образом, и обуслов­ливает те закономерности, по которым протекает процесс извле­чения загрязнений из сточной воды. Очищаемая вода контакти­рует с неподвижным носителем, на котором иммобилизованы клетки, и за счет их жизнедеятельности происходит снижение концентрации загрязнителя. Существенной проблемой при реали­зации процесса водоочистки с использованием биофильтров яв­ляется то, что проконтролировать содержание кислорода на каж­дом уровне биофильтра не представляется возможным, поэтому нельзя с определенностью говорить о строго аэробном способе очистки.

Преимущество применения биофильтров состоит в том, что формирование конкретного биоценоза приводит к практически полному удалению всех органических примесей. Недостатками этого метода можно считать: нереальность использования стоков с высоким содержанием органических примесей (начальное зна­чение по ХПК не должно превышать 500—550 млг/л, в против­ном случае возможно полное или частичное уничтожение актив­ной пленки); необходимость равномерного орошения поверхности биофильтра сточными водами, подаваемыми с постоянной ско­ростью; сточные воды перед подачей на биофильтры должны быть очищены от взвешенных частиц, в противном случае капил­лярные каналы биофильтра очень быстро забьются и произойдет заиливание.

В качестве загружаемого твердого материала можно исполь­зовать керамику, щебень, гравий, керамзит, металлический или полимерный материал с высокой пористостью. Классификация биофильтров производится в зависимости от способа и вида за­грузочного материала и от режима подачи жидкости.

Существенным признаком конструкции является и режим аэрации воды, по которому все биофильтры можно разделить на аппараты с принудительной и естественной циркуляцией. В обоих случаях в биофильтрах наблюдается режим противо­тока воды, которая поступает сверху вниз, и воздуха, который поступает снизу вверх. К сожалению, наличие такого режима не

Рис. 6. Биофильтр

способствует процессам очистки, так как наиболее интенсивно развивающиеся микроорганизмы» потребляющие легкоусвояемые субстрате, контактируют с воздухом, обедненным по кислороду и насыщенным СОг. Схема биофильтра показана на рис. 6.

Технологические схемы с использованием биофильтров мало отличаются от схем очистки с применением аэротенков, главное различие заключается в том, что оторвавшиеся частицы микроб­ной ияешш после отделения их во вторичном отстойнике не воз­вращаются обратно в биофильтр, а отводятся на иловые пло­щадки.

Принцип вытеснения жидкости с одновременной фиксацией клеток микроорганизмов в иммобилизованном состоянии наложен и в основу работы аэротенков-вытеснителеи с применением стек- лоершей. Стеклоерши погружают в аэрируемую сточную воду и на их поверхности происходит накопление биоценоза активного ила. Последний при этом так же, как и при работе с биофильт­рами, развивается на каждом участке ершей неодинаково и изме­няется в объеме как по количественному, так и качественному составу.

Существенным отличием системы с иммобилизованными на стеклоершах клетками от биофильтров является то, что в этом случае можно интенсифицировать процесс массопереноса кисло­рода. Предполагается, что такая система найдет широкое приме­нение в очистке локальных стоков, под которыми понимают стоки производств с узким спектром загрязнений. Их целесообразно очищать в самостоятельных биологических системах, не смеши­вая со стоками других производств. Это позволяет получать в биологических системах очистки биоценозы микрооорганизмов, адаптированные именно к данному узкому спектру загрязнений; при этом скорость очистки и ее эффективность резко возрастают.

Несмотря на очевидную необходимость создания интенсивных методов биологической очистки водных выбросов, до сих пор широко применяются и экстенсивные способы. К ним относятся биологические пруды, поля орошения, поля фильтрации.

Пруды, с искусственной или естественной аэрацией также относятся к сооружениям биологической очистки, в которых под воздействием биоценоза активного ила происходит окисле

-

Рис. 6. Биофильтр

способствует процессам очистки, так как наиболее интенсивно развивающиеся микроорганизмы» потребляющие легкоусвояемые субстраты, контактируют с воздухом, обедненным по кислороду и насыщенным СОг- Схема биофильтра показана на рис. 6.

Технологические схемы с использованием биофильтров мало отличаются от схем очистки с применением аэротенков, главное различие заключается в том, что оторвавшиеся частицы микроб- н@1 няешш после отделения их во вторичном отстойнике не воз­вращаются обратно в биофильтр, а отводятся на иловые пло­щадки.

Принцип вытеснения жидкости с одновременной фиксацией клеток микроорганизмов в иммобилизованном состоянии положен и в основу работы аэротенков-вытеснителеи с применением стек- лоершей. Стеклоерши погружают в аэрируемую сточную воду и на их поверхности происходит накопление биоценоза активного ила. Последний при этом так же, как и при работе с биофильт­рами, развивается на каждом участке ершей неодинаково и изме­няется в объеме как по количественному, так и качественному составу.

Существенным отличием системы с иммобилизованными на стеклоершах клетками от биофильтров является то, что в этом случае можно интенсифицировать процесс массопереноса кисло­рода. Предполагается, что такая система найдет широкое приме­нение в очистке локальных стоков, под которыми понимают стоки производств с узким спектром загрязнений. Их целесообразно очищать в самостоятельных биологических системах, не смеши­вая со стоками других производств. Это позволяет получать в биологических системах очистки биоценозы микрооорганизмов, адаптированные именно к данному узкому спектру загрязнений; при этом скорость очистки и ее эффективность резко возрастают.

Несмотря на очевидную необходимость создания интенсивных методов биологической очистки водных выбросов, до сих пор широко применяются и экстенсивные способы. К ним относятся биологические пруды, поля орошения, поля фильтрации.

Пруды с искусственной или естественной аэрацией также относятся к сооружениям биологической очистки, в которых под воздействием биоценоза активного ила происходит окисле-

1