Биохимические методы переработки техногенных отходов Часть 1. Биологи

Вопросы для самоконтроля

1.Что понимают под термином «предочистка» промышленных сточных вод и для чего она необходима?

2.Перечислите методы водоподготовки промышленных сточных вод, применяемые перед подачей их в биореактор.

3.Дайте классификацию аэротенков, назовите их типы и основные признаки.

4.Перечислите отличительные признаки конструкции различных видов аэротенков, назовите их преимущества и недостатки.

5.В каких случаях, с какой целью и на какой стадии в системе очистки промышленных сточных вод рекомендовано применять микробиологический метод? Назовите его преимущества.

6.Охарактеризуйте состав промышленных сточных вод, поступающих в аэротенк на очистку.

71

72

Модуль III ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ

БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Приведены подготовительные стадии процесса очистки, степень пригодности и скорости деструкции некоторых органических веществ.

Описан процесс наращивания и способы получения активного ила, его характеристика.

Рассмотрена технология биохимической очистки сточных вод, стадии процесса деструкции органических веществ в аэротенке и санитарно-химические показатели биохимической очистки на примере сточных вод химического завода, химический и микробиологический составы активного ила.

Глава 4 ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ СТАДИИ ПРОЦЕССА

БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

4.1. Определение возможности биохимической деструкции органических соединений, содержащихся

в промышленных сточных водах

Очистка производственных сточных вод представляет собой отдельное биотехнологическое производство, имеющее свои стадии: подготовительные, биотехнологическую, отстаивание биомассы активного ила, дополнительной очистки сточных вод, переработка осадка.

Практические исследования показали, что применяемые методы локальной обработки промышленных сточных вод недостаточны для их очистки и биохимическая очистка является неизбежным ее этапом. Эффективность очистки, выбор методов предочистки, оптимального режима работы БОС (биохимических очистных сооружений) являются определяющими в деятельности научно-исследовательских и технологических подразделений, работающих в области охраны окружающей среды, в частности очистки промышленных сточных вод.

В связи с этим перед поступлением промышленных сточных вод на биохимическую очистку представляется необходимым провести следующие предварительные исследования:

1.Уточнить состав пускового потока промышленных сточных вод, направляемых на БОС.

2.Определить параметры биохимической очистки пускового потока промышленных сточных вод.

3.Определить скорость биохимического окисления и ПДК органических веществ, содержащихся в сточных водах, направляемых на биохимическую очистку.

4.Отработать режим наращивания активного ила. Подготовительные стадии необходимы для обеспечения

нормальной работы БОС и эффективности процесса биохимиче-

75

ского окисления органических соединений, присутствующих в промышленных сточных водах.

Скорость биохимической деструкции органических веществ зависит от степени пригодности их для биохимической очистки. Показатели биохимического окисления некоторых органических соединенийразличнойприродыи их ПДКпредставлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Степень пригодности некоторых органических веществ для биохимического окисления

В табл. 4.1 приведены показатели биохимического окисления органических соединений различного химического состава и ПДК их в промышленных сточных водах, направляемых на биохимическую очистку.

Средняя скорость биохимического окисления органических веществ R в сточных водах определяется по формуле

R rsp u,

где rsp – удельная скорость биохимического окисления органических веществ в 1 мг на 1 г активного ила в 1 ч; u – доза активного ила в иловой смеси, г/дм3.

Соединения, содержащие гидроксильные, карбонильные

икарбоксильные группы, окисляются микрофлорой с высокой скоростью. Скорость окисления азотсодержащих соединений значительно выше по сравнению с углеводородами. Интенсивность биохимического окисления органических соединений, содержащих серу, неодинакова и возрастает с увеличением длины цепи (от метилдо октилмеркаптана). Биохимический показатель сточных вод, содержащих меркаптаны не превышает 0,05.

Смеси углеводородов, нитрилов, ароматических амидов окисляются микроорганизмами с большей интенсивностью по сравнению с индивидуальными соединениями. Например, скорость биохимического окисления смеси альдегидов составила 30 мг/(г·ч), а отдельных компонентов – 15 мг/(г·ч). Такая закономерность связана с избирательностью различных групп микроорганизмов к определенным химическим веществам. Смесь химических веществ наиболее полно удовлетворяет трофическую потребность микрофлоры, чем отдельные ее компоненты.

Скорость биохимического окисления органических соединений сточных вод изменяется в зависимости от их концентрации

иравномерности поступления на очистные сооружения. ПДК для биохимической очистки характеризует предельно допустимые концентрации органических веществ различных классов органических веществ, при которых прекращается или замедляется процесс биохимической очистки.

77

При поступлении в водный объект органических веществ различных классов после их биохимической очистки необходимо учитывать ПДК вредных веществ в воде водного объекта, а также степень снижения концентраций веществ в процессе биохимической очистки.

Величина ПДК каждого соединения, входящего в комплекс, должна быть уменьшена во столько раз, сколько соединений с одинаковыми лимитирующими показателями предполагается к спуску со сточными водами или содержится в водоеме.

Нормирование веществ по одному признаку вредности должно соответствовать отношению его концентрации к ПДК, полученное значение которого не должно превышать единицу, т.е. учитывать эффект суммации.

Подготовительные этапы разработки технологии биохимической очистки заключаются в проведении научных исследований, итогом которых является лабораторная технология, определяющая принципиальную возможность деструкции органических веществ, содержащихся в промышленных сточных водах. С этой целью используются лабораторные установки небольшого масштаба. Итоговым документом этого этапа работ является лабора-

торный регламент.

Следующий этап работы предполагает создание опытнопромышленной установки, на которой осуществляется дальнейшая отработка бихимической очистки сточных вод, итогом кото-

рой является опытно-промышленный регламент. Этот регламент составляет основу для создания исходных данных на проектирование аэротенка для биохимической очистки сточных вод.

После того как строительство и монтаж оборудования промышленного аэротенка закончены, отрабатывается процесс очистки сточных вод и создается пусковой регламент, действующий до тех пор, пока в промышленных условиях не будут получены показатели очистки сточных вод, предусмотренные в исходных данных, при достижении которых составляется постоянный производственный регламент, действующий в течение всего времени существования данного производства.

78

4.2. Наращивание активного ила для биохимической очистки промышленных сточных вод

Пуск аэротенков с целью биохимической очистки промышленных сточных вод зависит от создания соответствующего комплекса аэробной микрофлоры активного ила, способного деструктировать органические соединения в этих водах. Для получения активного ила используют различные способы.

1. В качестве источника микрофлоры для наращивания ак-

= 150 мг/дм3 в контактных условиях. После того как хлопья активного ила увеличатся примерно до 200–300 мг/дм3 по сухому весу, образовавшийся активный ил можно перекачивать из вторичного отстойника через 2–3 суток в аэротенк и переводить сооружение на проток. Постепенно при увеличении концентрации активного ила повышают количество производственной сточной воды в очищаемых сточных водах. При наращивании активного ила не следует стремиться к полной очистке сточной воды, достаточно снижения бихроматной окисляемости до 50 %. Скорость накопления активного ила зависит от состава сточной жидкости и ее температуры. В летний период для получения адаптированного к сточным водам активного ила требуется от трех недель до двух месяцев.

2. При недостаточном количестве хозяйственно-бытовых сточных вод для наращивания активного ила используют поверхностный слой донных отложений из имеющегося незначительно загрязненного водоема. Из загрязненного водоема иловые отложения необходимо вначале подвергнуть регенерации, т.е. аэрировать без добавления органических веществ, предварительно проверив наличие аммонийного азота и фосфора, при отсутствии последних их необходимо добавить в виде минеральных солей. После регенерации ила, на очистное сооружение следует подавать

очищаемую сточную воду с БПКполн не выше 150 мг/дм3. При получении устойчивых результатов очистки и прироста активного

79

ила концентрацию очищаемых органических веществ необходимо увеличивать.

3.Для получения активного ила возможно использование тонких иловых частиц огородной земли методом их отмывания (отмучивания), содержащих большое количество различной микрофлоры. Полученный активный ил вносится в аэротенк так же, как описано во втором способе.

4.Наращивание активного ила путем постепенной адаптации микроорганизмов. Вначале на этот ил должна подаваться сточная

вода с БПКполн от 150 до 200 мг/дм3. При получении устойчивых показателей очистки и прироста активного ила концентрация

сточных вод увеличивается.

5. Наращивание активного ила производится без специальной инокуляции (заражения) с использованием спонтанной микрофлоры жидкости, поступающей из водного источника для разбавления производственных сточных вод, а также бактерий, попадающих из воздуха.

При использовании этого способа наращивания активного ила аэротенк заполняют на одну треть объема производственной

сточной воды с нагрузкой по БПКполн от 100 до 150 мг/дм3, содержанием азота 10–15 мг/дм3, фосфора 2–3 мг/дм3, реакции среды

рН 7,5–8,0. Период аэрации составляет 3–5 суток, пока не образуются небольшие хлопья активного ила. Аэротенк заполняется до полного объема постепенно в течение 7–10 суток. За 10 суток концентрация активного ила должна достигать 0,2–0,3 г/дм3 по сухому весу. Дальнейшее наращивание производится на протоке.

Концентрация активного ила должна быть не менее 2 г/дм3 по беззольному веществу. С повышением концентрации сточных вод необходимо увеличивать период аэрации. В некоторых случаях наблюдается в этот период очистки убыль активного ила, но по мере адаптации активного ила начинается его прирост.

Процессы адаптации и наращивания активного ила для биохимической очистки смесевого потока сточных вод химического завода в пусковой период изучены по данным исследований кафедры ООС ПНИПУ. Для биохимической очистки в аэротенке

80