Аеробна біологічна очистка стічних вод. Основні характеристики стічних вод

Відео: ЛОС 15 Технічні характеристики Пристрій Переваги

Основні характеристики стічних вод

Зрозуміло, що природа і концентрація забруднюючих речовин у стічних водах залежать від їх джерела. Існують два основних види стічних вод - промислові та побутові. Останні забруднені головним чином вуличним сміттям, миючими засобами та екскрементами.

Побутові стічні води зазвичай містять більше 99% води, близько 300 млн-1 (мг / л) суспендованих твердих речовин, а також близько 500 мг / л летючих речовин. Велика частина суспендованих твердих речовин має целюлозний природу, а інші забруднюючі органічні речовини включають (в порядку убування концентрації) жирні кислоти, вуглеводи і білки. Як ми вже згадували під час обговорення процесів псування харчових продуктів, неприємний запах побутових стічних вод обумовлений розкладанням білків в анаеробних умовах.

Якщо врахувати походження побутових стічних вод, то не повинен викликати подиву той факт, що в них містяться різні види ґрунтових і кишкових мікроорганізмів, у тому числі аеробні організми, облігатні і факультативні анаероби, бактерії, дріжджі, цвілі і гриби. Оскільки в побутових стічних водах часто присутні також патогенні організми і різні віруси, надзвичайно важлива повна ізоляція джерел і трубопроводів для подачі питної води від забруднення стічними водами.

Популяції мікроорганізмів у стічних водах служать постійним змішаним посівним матеріалом для процесів біологічної очистки та, крім того, джерелом метаболічної активності в стандартних методах визначення ступеня забруднення стічних вод.

Найбільш поширеним критерієм концентрації забруднюючих речовин в побутових стічних водах є показник біохімічної потреби в кисні (БПК), що дорівнює кількості розчиненого кисню, що поглинається одиницею об`єму стічних вод за певний час при 20 ° С. Тривалість періоду інкубації зазвичай вказують у вигляді підрядкового індексації так, якщо БПК визначають за результатами інкубування протягом п`яти діб (один з прийнятих періодів), то відповідний показник позначають символом БСК5.

Кількість розчиненого кисню, що поглинається в ході інкубації аж до припинення біологічного окислення органічних речовин, називають граничною (або повної) БПК (БПКп). Цей тест, розроблений ще в 1898 р Британської Королівської комісією з ліквідації відходів, повинен був моделювати умови в водних потоках і забезпечувати щодо пряме визначення одного з найбільш шкідливих і небезпечних наслідків скидання стічних вод - виснаження розчиненого кисню у водних басейнах, куди скидаються відходи.

Зниження концентрації розчиненого кисню швидко призводить до загибелі безлічі аеробних організмів, а також тварин-кінцевим результатом виснаження розчиненого кисню буде брудна, неприємно пахне річка, заражена патогенними мікроорганізмами.

Іншим критерієм потенційного зниження загальної концентрації розчиненого кисню у водоймах, в які надходять стічні води, служить хімічна потреба в кисні (ХПК), що дорівнює числу міліграмів кисню, що поглинається одним літром проби (стічних вод) з гарячого підкисленого розчину біхромату калію. У загальному випадку хімічному окисленню піддається більше речовин, ніж біологічної деградації, і, отже, величина ГПК повинна бути більше величини БПК для одного і того ж зразка.

Вимірювання ГПК пов`язано з можливим ступенем забруднення природних водойм стічними водами не настільки безпосередньо, як визначення БПК- з іншого боку, ГПК можна визначити за допомогою доступної простий апаратури за 2 години, а за допомогою складних приладів - за кілька хвилин. БПК і ХПК є загальними і найгрубішими індикаторами складу стічних вод.

Проте вони дають корисну інформацію про ступінь небезпеки, яку представляють стічні води для навколишнього середовища. Іншою перевагою показників БПК і ХПК є можливість їх визначення з мінімальною кількістю нескладної апаратури, причому виконання відповідних аналізів вимагає лише короткочасного навчання персоналу.

Щоб охарактеризувати якість води, часто застосовують і інші параметри, в тому числі концентрації фосфоровмісних речовин (загального фосфору), азотовмісних речовин (загального азоту) і суспендованих нерозчинних речовин.

Склад промислових стічних вод визначається їх походженням. Стоки промислових підприємств часто забруднені в набагато більшому ступені, ніж побутові стічні води. У стоках промислових підприємств, пов`язаних з переробкою матеріалів вуглеводної природи, часто містяться і отруйні речовини, наприклад: формальдегід, аміак або ціаніди.

Тут виникають дві взаємопов`язані проблеми: по-перше, ці стоки надзвичайно небезпечні для живих організмів в водоймах, куди вони скидаються, по-друге, вони можуть вбивати мікроорганізми, які беруть участь в аеробних і анаеробних процесах переробки відходів. Ефективні і досить економічні методи знешкодження подібних токсичних речовин поки ще не розроблені.

Процеси за участю активного мулу

У процесах за участю активного мулу основним типом обладнання є проточний аерований біологічний реактор. Як показано на рис. 6.3, цей аеробний реактор (аеротенк) пов`язаний з відстійником, в якому вода освітлюється. Частина мулу, що збирається в відстійнику, зазвичай знову надходить в біологічний реактор, в результаті чого забезпечується постійна інокуляція мулом.

Крім того, рециркуляція збільшує середній час перебування мулу в системі, даючи таким чином можливість присутнім в ньому мікроорганізмів адаптуватися до наявних поживних речовин. Іл повинен залишатися в аеробному біореакторі досить довго і для того, щоб окислились все адсорбовані органічні речовини.


Одним з найбільш типових для активного мулу організмів є бактерія Zoogloea ramigera. Можливо, найбільш важливою характеристикою як цього організму, так і багатьох інших видів, що існують в активному мулі, є здатність синтезувати і секретується-вать в середу полісахаридних гель. Саме наявність гелю обумовлює агрегацію мікроорганізмів і утворення хлопьевідний скупчень (флокул), званих активним мулом.

Активний мул характеризується високою спорідненістю до суспендованих твердих речовин, включаючи колоїдальні частки. Саме ця обставина є причиною того, що першою стадією руйнування суспендованих твердих частинок в стічних водах є їх приєднання до флокули. Потім, як це показано на рис. 6.4, здатні до біодеградації компоненти адсорбованих частинок зазнають окислення організмами флокули.

Для того щоб вигідніше використовувати високу адсорбційну здатність активного мулу, розроблений варіант звичайного процесу, званий контактної стабілізацією. Як показано на схемі (рис. 6.5), в цьому процесі рециркулюючий обложений мул піддається повторної аерації перш, ніж він вступить в контакт з відходами, які надходять в аерований резервуар.

В останньому органічні речовини зв`язуються з флокули практично виключно за рахунок фізичних сил. Біологічна утилізація пов`язаних органічних речовин відбувається в основному в процесі повторної аерації рециркулюючого іла- одночасно відновлюється адсорбційна здатність флокул мулу.

Інші модифікації процесу за участю активного мулу відрізняються від базового варіанту головним чином способом буде здійснюватися контакт стічних вод, мулу і повітря в аерованих реакторі.

Звичайний аеротенк з активним мулом є вузький довгий канал (коридор), який за своїми характеристиками наближається до трубчастого реактора з незначною дисперсією. Розподіл надходить потоку по довжині реактора змінює характеристики системи таким чином, що коридорний реактор за своєю поведінкою наближається до ємкісному реактору з повним перемішуванням.


Ще ближче до реактора з повним перемішуванням басейн круглої форми, вміст якого інтенсивно аерується з метою забезпечення масопереносу і перемішування. У такій системі градієнти концентрацій розчиненого кисню і поживних речовин мінімальні, а розвивається популяція організмів активного мулу часто краще переносить флуктуації навантаження або різкі підвищення концентрацій токсичних речовин.

Крім барботажа з перемішуванням, який зазвичай використовується в мікробіологічних процесах, тут можливо барботирование повітря через дифузори, розташовані на дні або в стінках резервуара. В іншому варіанті на поверхні басейну обертається мішалка з лопатями, що створює турбулентні течії і сприяє поглинанню газу. Третій варіант передбачає перемішування і аерацію за допомогою конуса, який забирає рідину з дна басейну і розбризкує її на стінки резервуара.

У всіх випадках основним завданням системи аерації і перемішування є постачання киснем мікроорганізмів, суспендування і перемішування мулу та інших нерозчинних компонентів системи, а також видалення летких продуктів метаболізму організмів мулу, наприклад С02.


Крім високої адсорбційної і метаболічної активності хороший мул повинен також швидко осідати. Наприклад, в циліндрі через 30 хв обсяг осів активного мулу повинен бути приблизно в 40 разів більше обсягу суспендованих твердих компонентів. Якщо цей показник набагато вищий і обсяг осів мулу перевищує обсяг суспендованих твердих частинок, наприклад, в 200 разів, то такий мул не задовольняє пропонованим до нього вимогам, оскільки він буде витікати з відстійника разом з очищеними стічними водами. Такий стан називають об`ємною перегрузкой- в цьому випадку оброблені стічні води не відповідатимуть відповідним стандартам.

Хоча причини, що викликають об`ємне перевантаження, і механізм цього явища поки що не з`ясовані, вивчення незадовільного мулу часто показує, що в ньому містяться филаментозному бактерії і жгутикові найпростіші.

Навпаки, хороший мул зазвичай не містить численних популяцій филаментозному організмів, а з найпростіших в ньому присутні головним чином стебельчатие війчасті види. В процесі очищення води ці найпростіші виконують корисну функцію, захоплюючи вільні, т. Е. Не включені в флокули, бактерії і таким чином висвітлюючи оброблені стічні води.

У нормальних умовах експлуатації очисних станцій филам-тозние бактерії і гриби не можуть конкурувати з гетеротрофних бактеріями, присутніми в хорошому мулі. Різкі зміни концентрацій забруднюючих речовин в стічних водах або грубе порушення режиму експлуатації системи водоочищення можуть, однак, привести до умов, несприятливих для зростання корисних популяцій, що, в свою чергу, дозволить іншим видам мікроорганізмів зайняти домінуюче становище в системі.

Звідси випливає, що результати як об`ємної перевантаження, так і нормального режиму роботи системи водоочищення є прояви принципів конкуренції видів в змішаних популяціях.

Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик