Біологічне очищення міських стічних вод.

Біологічне очищення стічних вод засновані на здатності мікроорганізмів використати розчинені й колоїдні органічні забруднення як джерело харчування в процесі своєї життєдіяльності . Біологічне очищення може здійснюватися в естествен-ных умовах (поля зрошення , поля фільтрації , біологічні ставки ) і в штучних умовах (аэротенки , біофільтри) . У штучних умовах мікроорганізмам створюються сприятливі умови (склад живильного , середовища надлишок розчиненого кисню , температура ), які прискорюють біологічне очищення , хоча й вимагають додаткових витрат .

Біологічне очищення в аеробних умовах здійснюються в одну фазу й характеризується рівняннями, які протікають одночасно :

Органічна речовина (БПК , ХПК , ООУ ) + ПРО₂ + N₂ + Р З₂ + Н₂ОБ + органічну речовину, що не розпалася, + енергія + мікроорганізми .

Микроорганизмы + ПРО₂ + N₂ + Р = клітинна речовина, що не розпалася .

Біологічне очищення в штучних умовах.

Може здійснюватися зваженим шаром пластівців мулу , називаного активним , через який протікає стічна вода .

Такий процес здійснюється в азротенках , коли активний іл перебуває у свободноплава-ющем стані , або прикріплений до завантаження з йоржів .

Другий варіант , коли стічна вода фільтрується через грубозернистий матеріал , покритий биопленкой , утвореної колоніями мікроорганізмів . Цей процес здійснюється в біофільтрах .

Біоценоз активного мулу й биопленки при очищення однієї й тієї ж води ідентичні , але кількісне співвідношення різних видів мікроорганізмів по-різному .

Активний іл і биопленка - це складне співтовариство різних груп : бактерій , найпростіших, грибів , водоростей , вірусів , деяких вищих організмів (коловертки , хробаки, кліщі ) . До 30% біомаси плівки становлять гриби (сопроплесневые , дріжджові й т.д. ) . Розвиток грибів в активному мулі незначне , у чому найбільш істотне розходження в мікрофлорі илов аэротенков і біофільтрів . У биопленке розвиваються так само вищі водні організми : кліщі , мушки , але їхня роль в очищенні незначне .

Активний мул і його властивості.

Основна роль у біологічному очищенні належить бактеріям , число яких становить 10⁸...10¹⁴ клітин на г сухої речовини . Мул має розвинену поверхню до 100 м² на 1 м сухої речовини . Розмір клітин від 0,1 до 3 мм й > , рн = 4...9 , заряд на 80% негативний .

В основному склад бактеріальної мікрофлори залежить від :

складу стічних вод ;

умов роботи споруджень ;

кількості розчиненого кисню ;

температури , рн ;

навантаження на іл ;

співвідношення забруднень і мікроорганізмів ;

гідродинаміки потоків і т.д.

Властивості активного мулу .

Важливою властивістю активного мулу є його здатність до хлопьеобразованию й седиментації , що відбуваються в результаті взаємодії високомолекулярних позаклітинних полімерів (полисахаридов , білків , РНК , ДНК ) , що акумулюються на оболонці клітини в стадії ендогенної фази розвитку культури . Флокуляцію можна підсилити додаванням неорганічних речовин (каолін , кремнезем , сульфат амонію) . На флокуляцію впливають : перемішування , температура , дозування флокулянта , рн .

Активний іл підданий “спуханню” , викликаному розвитком нитчатых бактерій . Причинами , що викликають спухання є :

зменшення концентрації розчиненого кисню ;

надлишкова кількість вуглеводів у вихідній воді ;

недолік азоту , фосфору ;

різкі зміни навантажень на іл і т.д.

Розпухлий іл володіє надзвичайно розвитий поверхнею , має дуже високу очисну здатність . Але його неможливо відокремити від води , тому нормальна робота очисних споруджень із розпухлим мулом неможлива .

Здатність до омолоджування . В активному мулі практично завжди розвиваються найпростіші мікроорганізми . Найпростіші харчуються бактеріями , підтримуючи бактеріальну рівновагу в активному мулі . Поїдаючи старі малорухомі клітини , найпростіші сприяють омолодженню мулу . Засвоюючи ще й забруднення , найпростіші забезпечують додаткове посвітління води . Найпростіші є показником роботи споруджень біологічного очищення . (Наприклад при недоліку ПРО₂ вони стають прозорими , набухають і лопаються ).

Показники характеризующие активний іл.

Стан активного мулу можна оцінити величиною його окисної потужності (ОМ) , тобто здатністю забезпечити окислювання органічних речовин біомасою активного мулу, що перебуває в 1 м³ обсягу аэротенка в плині однієї години (г БПК/м³година). Звичайно аэротенки міських очисних станцій мають ОМ на рівні 25 - 60 м БПК/м³година . За допомогою прикріплених мікроорганізмів можна довести ОМ до 250 м БПК/м³година .

ОМ = .

Іншим показником мулу є його вік (В) . Вік дорівнює В = (наприклад: концентрація активного мулу= 2,5 г/л ; приріст Пр = 0,25 г/л ) В = 10 доби . Бажано мати вік = 7 - 15 доби . Чим менше вік мулу , тим вище його ОМ , але молодий іл погано руйнує трудноокисляемые речовини . Старий іл , як правило, містить більше нитрификаторов , тобто здатний окисляти азотсодержащие речовини , але має низьку ОМ , тому що має низьку швидкість окислювання забруднень () . В аэротенках продовженої аерації величина В = 18 - 25 доби . Такий іл забезпечує й нітрифікацію , і здатний здійснювати аеробну стабілізацію мікроорганізмів .

Важливим показником аэротенков є навантаження на іл () . Чим більше навантаження на іл тим менше в мулі найпростіших і дрібних тварин (тобто більшу частину мулу становлять бактерії ) . Высоконагруженный іл має високий иловый індекс гірше осідає . Доцільно навантаження на активний іл не перевищувати 600 г/кг доба . У той же час , якщо оцінити навантаження переходячи від ОМ до навантаження , то одержимо := 600 гО₂/кг доба ; =гО₂/кг година = 25 гО₂/кг година ; якщо в 1 м³ обсягу аэротенка втримується 2 кг мули , ОМ і вік взаємозалежні , те не можна перевантажувати аэротенки ні по забрудненнях органічного характеру , ні по зважених речовинах , тому що відразу погіршується якість очищення . Можна чекати збереження високої якості очищення при збільшенні подачі суспензій на био-реакторы лише при наявності прикріплених мікроорганізмів , оскільки їхній вік не залежить від приросту , а седиментационные властивості мулу не впливають на кількість біомаси в биореакторе .

Иловый індекс (J ) - обсяг активного мулу в мол послу 30 хвилин відстоювання , віднесений до 1гр. сухої речовини .

Добре осідаючий іл - J=100...120 мол/г ;

Глибоко минерализованный -J= 60...90 мол/г ;

“Розпухлий “ -J> 150...200 мол/м.