Механикалық тазарту

Ағын суды механикалық тазарту бірінші сатыдағы тазарту болып саналады. Механикалық жолмен бөліп алуда, фильтрлеу, тұндыру, сүзу әдісін қолданып, ерімейтін ірі бөлшек қоспаларды бөліп алу болып саналады. Ағын судағы қоспаларды механикалық тор сүзгіден бөліп алады. Дән тәрізді минералды ластарды ауыр күштің әсерінен құм ұстағыш арнайы қондырғыда тұндырады. Майда бөлшектреді бөлуге дәнді материал қабат фильтрлер қолданылады, мысалы, құмды фильтр. Механикалық тазартуда ағын суды тазарту жүйесінің әр түрлі сатысы бекітілген, құрылысы әр түрлі тұндырғыштар қолданылады.

Физико-химиялық тазарту

Физико-химиялық тазарту ластанудың физикалық жағдайының өзгеруі негізінде ағын судағы ластарды жоюды жеңілдету. Тазарту әдісі әр түрлі: коагуляция, флотация, эвапорация және тағы басқалар. Соңғы кезде аз концентрациялы ион алмасу әдісі химиялық заттарды бөліп алуда кең қолданылады. Физико-химиялық тазарту әдісінің тиімділігі жоғары екендігі түсіндіріледі, қымбат реагенттерді қолдануына қарамастан, олар өндірістерде кеңінен қолданылуда.

Химиялық тазарту

Хмимялық тазарту ағын судағы заттардың еруіне реагнеттің химиялық әрекеттесуіне негізделген. Химиялық тазартуда конденсация, тотығу, нейтрализация раекциясы жүреді, нәтижесінде улы емес, патогенді емес заттар пайда болады, ағын су нейтрализацияланады, ағын суда ерігіш қосылыстар ерімеуге өтеді және тұнбаға түседі. Бұл химиялық тазарту әдісінде реагенттің үлкен шығыны болуына байланысты және келесідей басқа тазарту әдісін талап етеді.

Термиялық тазарту

Термиялық тазарту құрамында минералды, органикалық, улы заттары бар өндірістік ағын суды зиянсыздану болып саналад. Термиялық әдіспен ағын судағы қатты қалдықты және жанғаннан алынған улы емес өнімді жоғары температурада толығымен жою болып саналады. Кейбір жағдайда ағын суды булайды, ал ластанған концентрленген қоюланған ерітіндіні арнайы орындарға көму арқылы жояды. Термиялық жолмен тазарту әдісі су қоймасындағы тастандылар толығымен тазартылады, бірақ үлкен көлемдегі суды буландыруға энергияның үлкен шығыны қажет болады.

Биологиялық тазарту

Биологиялық тазартуда микроорганизмдердің қабілетін пайдалану негізделген, микроорганизмдердің қоректік субстратыретінде ағын судың құрамындағы көптеген органикалық және бейорганикалық қосылыстар, саналады.

Биологиялық тазарту әдісі өндірістердегі ағын суды тазартуда кеңінен таралған әдіс болып саналады, ал өнеркәсіптерде биотехнологиялық өндірістің негізгі әдісі болып саналады. Бұл әдістің артықшылығы болып ағын судың құрамындағы әр түрлі органикалық және бейорганикалық қосылыстардан соның ішіндегі улы заттарды жоюға мүмкіндігі бар екендігі саналады. Ағын суды биологиялық тазарту процесіндегі микроорганизмдермен тотығатын заттардың бір бөлігі қолданылып биомасса пайда болады, ал басқа бөлігі зиянды емес өнімнің тотығуына айналады: , , және т.б.

Ағын суды тазартуда аэробты және анаэробты микроорганизмдер қолданылуы мүмкін. Аэробты әдіс кең таралған, микроорганизмдерді үздіксіз культивирлеуде беттік немесе түптік әдіс негізделген.

Ағын суды биологиялық тазартудың технологиялық сызба-нұсқасы биотехнологиялық өндірісте типтік сызба-нұсқа болып саналады. Микроорганизмдердің қоректік ортасы ретінде қазіргі кезде ағын су қолданылады, оның құрамында барлық биогенді элементтер – көмірсу, сутегі, оттегі, күкірт және басқа да микроэлементтер болады. Жасушаның өсуіне жетіспейтін элементтер (азот, фосфор, калий) ағын суға тұз түрінде немесе тұрмыстық ағын суға міндетті түрде қосады.

Ағын судағы қоспаның концентрациясы жоғары болғандықтан оны сұйылтады, демек олай болса заттың белгілі концентрациясында микроорганизмдердің ферментативті активтілігінің жоғарылағаны байқалады.

Ағын суды биологиялық тазарту процесінде зарарсыздандыру қажет емес және ашық аппаратта зарарсызданбаған ауа беріл арқылы орындалады. Биологиялық жолмен беттік культивирлеу әдісімен ағын суды тазарту аппараттарда жүргізіледі, оны биологиялық фильтрлеу деп атайды, ал түптік әдіспен культивирлеу аэротенкада жүргізіледі.

Биофильтрде ағын суды тазарту. Ағын суды биофильтрде тазартуда иммобилизденген жасушаны қолдану процесін жатқызуға болады. Бұл процесте активті болып тірі микроорганизмдер саналады, (иммобилизденген) қатты тасымалдағыштың бетіне жабысқан сілекейлі биоқабықша түрінде болады. Биоқабықша ол әртүрлі жүйелі топтағы күрделі комплексті микроорганизмдер болып келеді. Биоқабықшада ең ірі микроорганизмдердің тобы – бактерия.

Тасымалдағыш немесе ертеректе қабылданғандай биофильтрдегі фильтрлеуші көлемі 25-50 мм шебень, ұсақ жұмыр тас,, шлак, кокс болып келетін дән тәрізді материал қолданылады, ал соңғы кезде - ұяшық пластинка қолданылады.

Биофильтрдің құрылысытік бұрышты немесе түбі екі қабат дөңгелек болып келеді (58 сурет). Торға фильтрлеуші материал саналады, ал төменгі ұстағыш қабат ірілеу дән тәрізді материал 60-100 мм болып келеді.

Биофильтрдің жоғарғы жағында фильтрлеуші материалдың астыңғы жағына суды реттеп таратушы қондырғы орнатылды. Биофильтрдің жұмыс істеу принципі келесідегідей. Су алдын ала механикалық қоспадан тазартылып су фильтрлеуші материал қабаты арқылы өткізіледі, біраз уақыт өткен соң материалдың бетін микроорганизмдер массасынан тұратын биологиялық сілекейлі қабат жабады. Микроорганизмдер ауа мен контактіде байланыста болып, ағын судағы органикалық заттарды эффективті тотықтыра бастайды. Ағын суды реттеп жіберуші қондырғы арқылы азырақ бөліктен аз-аздап жіберіп отырады.

Үзіліс кезінде биоқабаттың активтілігі қалпына келеді. Тотығу процесін ұстауда фильтрге төменнен ауа беріледі. Кішірек фильтрге ауа табиғи желдеткіштен түседі, ал өнімділігі үлкен фильтрге желдеткіш арқылы ауа беріледі. Ағын су фильтрлеуші материал арқылы өтеді де қоспалардан тазартылады және тордың саңылауы арқылы науаға жіберіледі.

Фильтрлеуші материалдың бетіне үздіксіз микроорганизмдердің өсу процесі және микроорганизмдердің өлу процесі болады. Өлген микроорганизмдер ағып жатқан сумен жуылып және биофильтрден ығыстырылып шығарылады. Тазартылған су сол жерден шығарылған бөлшектер биоқабықша тұнады, биофильтрден тұндырғышқа келіп түседі, содан кейін суды су қоймасына жіберуге болады.

Биофильтрде ағын суды тазарту тиімділігі жоғары және ОБТ 90% дейін жетеді. Кейде биофильтрдің көптеген кемшіліктері бар, процесті басқару қиындылығына байланысты. Сондықтан биофильтрдің қазіргі заманға сай құрылысы өңделіп, жоғарғы жылдамдықпен тазаланған су беріледі.

Ағын суды аэротенкада тазарту. Ағын суды аэротекада тазарту, аэробты микроорганизмдерді түптік культивирлеу процесі болып саналады. Микроорганизмдер биологиялық тазарту процесіне қатысады активті ил түрінде формаланады. Сары-қоңыр түсті майда қауашақ түрінде көлемі 3-150 мкм, активті ил суда өлшенген және тірі микроорганизмдер колоннасы түрінде болады. Көп санды микроорганизмдер тобы бактериялар болып саналады. Активті илден 100-ден астам бактерия штамдары бөліп алынған. Активті илде бактериядан басқа бір жасушалы ағзалар (су саңырауқұлақтары) қарапайым ағзалар (амеба, инфузориялар) микроскопиялық жануарлар (су кенесі)және тағы басқалар болады. Аэротенка темір бетоннан жасалған ыдыс тік бұрышты көлденең бөліктерге бөлінген бірнеше дәліздерден тұрады.

Аэротенка түбіне ауа беріліп тұратын аэратор орнатылған, немесе арасы кеуек плиталар немесе саңылауы бар керамикалық түтіктер орнатылған (59 сурет). Сығылған ауа аэраторға компрессордан беріледі.

Активті ил мен органикалық заттардың биохимиялық тотығуы аэротенкада іске асырылады. Құрғақ заттағы активті илдің концентрациясы 2-4 г/л (есеп бойынша құрғақ заттар). Ағын суды тазарту келесідей жүргізіледі. Тазарту процесінде ағын су алдымен екінші дәлізге келіп түседі, активті илмен араласып белгілі жылдамдықпен аэротенканың барлық дәліздеріне өтеді. Аэратор арқылы ауаны барлық дәліздердегі сұйықтықты отегімен қанықтырып қоймайды, сонымен қатар сумен активті илмен қарқынды араластыруға жіберіледі.

Суды тазартудың келесідей құрамы болады:

Оттегінің құрамы мг/л 2-4

Өлшенген бөлшектер көп емес 150

Минерал тұз көп емес 10

Аэротенкада болу уақыты, сағаты 8-12

Аэротенкадан су активті илмен бірге тұндырғышқа жіберіледі, сол жерде активті ил тұнады да, бір бөлігі оның аэротенкаға қайта келеді де, ал бір бөлігі жүйеден шығарылады. Тұндырғыштан оралған активті ил аэротенканың бірінші дәлізіне келеді, сол жерде үрлеген ауаның көмегімен активтіліг оның қалпына келеді. Тазартылған су қайта қолданылуға немесе су қоймасына жіберіледі.

Аэротенкада ағын суды тазарту процесін барлық уақытта бақылап және қадағалап отыру қажет. Активті илдің концентрациясы алынған биомасса мен аэрация режимімен, микроорганизмнің өсуіне жетіспейтін биогенді элементті берумен бақыланады.

Аэротенканың құрылысы және ағын суды биологиялық тазарту процесі үнемі жаңартылып отырады. Мысалы, ағын суды тазартуда окситенкте ауаның орнына таза оттегі мен активті илдің жоғарғы концентрация қолдана бастады. Окситенктегі судағы оттегінің концентрациясы 10-12мг/л жетеді. (аротенкада 2-4 мг/л орнына) ал активті ил 15 г/л (аэротенкада 2-4 г/л). Окситенктің тотықтыру өнімділігі аэртенкаға қарағанда 5-6 есе жо,ары, бірақ оттегі шығыны жоғарылағаны байқалады.

Аэротенкада ағын суды биологиялық тазартуда, өңделген активті илдің оң мөлшерң пайда болады. Илді тұнба буланудың және азырақ фильтрлеудің есебінен өздігінен кебетін арнайы орынға жіберіледі. Нәтижесінде тұнбаның көлемі 3-8 есеге кемиді. Анаэробты микроорганизмдердің көмегімен, метан пайда болғанша оргнаикалық затты ыдыратуға қабілеті бар аквтивті илді утилизациялау іске асырылады.

Метанның ашуы. Табиғатта кең таралған метан пайда болатын бактерияның өмір сүруі нәтижесінде, топырақта, су қоймасында, балшықта органикалық затты ыдыратып, метанның пайда болу процесі жүреді. өндіріс аппаратына мұндай микрорганизмді қолдану органикалық қалдықты ыдыратып қана қоймайды, сондай-ақ отын ретінде қолданылатын газ алынады.

Метан ашуы–анаэробты процесс екі фазада микроорганизмдердің күрделі ассоциациясымен іске асырылады. Бірінші фазада субстрат май қышқылына дейін ашиды, ал екінші фазада май қышқылынан метан және көміртегі диоксиді пайда болады. Бірінші ашу фазасына активті фермент жүйесі субстраттағы органикалық затты ыдырату үшін микроорганизм қатысады. Екінші фазада метанның ашуы метан пайда болатын бактерия Methanubacterium, Methanica тұқымдастан және тағы басқаларынан іске асырылады. Метанның ашуы арнайы аппарат – метантекті мезофильді (30-35⁰С) температурада және термофильді (50-55⁰С) температурадағы жағдайда жүреді. Термофильді жағдайда органикалық қосылыстарды қарқынды ыдыратады.

Метантенкті темірбетоннан жасалған түбі конусты резервуар, газ ұстағыш және газды шығаратын қондырғымен, сондай-ақ, қыздырғыш араластырғыш қондырғымен жабдықталған (60 сурет).

Ашу кезінде газ қоспасы (биогаз) бөлінеді, ашу кезінде метан негізінде болатын және азот қоспасымен көміртегі диоксиді, сутегі және сутекті күкірт бөлінеді. Органикалық заттың мөлшері ашудың нәтижесінде екі есеге кемиды. Ашудан кейінгі тұнбаның қалдығының құрылысы біркелкі дән тәрізді болғасын және өңдеу талабына сай өңделгеннен кейін тыңайтқыш ретінде пайдалауға жіберіледі.

Метан ашуы қосымша органикалық өнімді тазарту процесінде және ағын суды биологиялық тазарту кезінде пайда болған активті илді утилизациялауды қолданады. Ауылшаруашылық халықтарын утилизациялау үшін метан ашу процесін қолдану перспективті болып келеді. Көп елдерде өндірістік жағдайда анаэробты термофильді жағдайда малдың қиынан метан ашу процесін кеңінен қолдануда.

Өндіріс қалдығының анаэробты ашудағы бірқатар артықшылығы бар. Технологиясы қарапайым аэрирлеуші қондырғы қажет емес, экономика жағынан энергия үнемделеді. Анаэробты ферментацияда органикалық зат минерализацияланады және биомассаның азырақ мөлшері пайда болады.