Аэробная биологическая очистка сточных вод. Аэробная обработка ила

Видео: "Эйкос Балт" Биологические очистные сооружения "БИЛОС 8"

Аэробная обработка ила

Активный ил с большим содержанием биопродуктов, образующийся в рассмотренных выше процессах, часто подвергают еще одной операции аэробной обработки- фактически она повторяет описанную в предыдущих разделах, но в отсутствие поступления свежих сточных вод.

В таких условиях биомасса в результате эндогенного дыхания утилизирует свои же источники углерода, так что в конечном счете содержание твердых компонентов уменьшается обычно на 50 %. В этой операции рециркуляцию биомассы не применяют, а время пребывания последней в реакторе составляет от 15-ти до 25-ти суток. Основной целью этой операции является уменьшение общей массы ила, подлежащего перевозке (сухопутным или речным транспортом) и уничтожению.

Нитрификация
В обычных процессах обработки отходов с аэрацией в числе подвергающихся биологическому окислению субстратов имеются и азотсодержащие органические вещества. Из последних при биологическом окислении обычно сначала образуется аммиак, который затем необходимо окислить до нитрита и, наконец, до нитрата- только в этом случае очищенная вода будет обладать достаточно низкой БПК.

Для оценки концентраций аммиака и нитрита в сточных водах, прошедших обработку в системе водоочистки с активным илом (эффективность работы которой оценивают по снижению величины БПК до заданного уровня), за основу можно взять уравнения материальных балансов по популяциям Nitrosomonas и Nitrobacter. Ниже приведен пример такого расчета. Если время пребывания биомассы в системе с активным илом слишком мало, то для завершения процесса нитрификации можно использовать второй аэрируемый биореактор.

Вторичная очистка сточных вод с помощью капельных биологических фильтров

В довольно распространенном варианте очистки сточных вод с участием активного ила применяют так называемые капельные, или перколяционные, биологические фильтры. В биологическом фильтре популяции микроорганизмов существуют в виде пленки или слизистого слоя на поверхности твердой насадки, неплотно заполняющей резервуар (доля пустот составляет около 0,5)- в таких условиях воздух легко поступает в нижние слои насадки.

Использование термина «фильтр» для описания этой системы водоочистки во многих отношениях неудачно, поскольку механизм обезвреживания примесей здесь связан не с их механическим удерживанием, а с теми же самыми последовательными процессами связывания и биологического окисления, которые реализуются в системах с активным илом.

Подлежащие очистке сточные воды контактируют прежде всего с верхней частью неподвижного слоя, толщина которого составляет обычно от одного до трех м- сточные воды подают непрерывно через расположенные над неподвижным слоем насадки сопла или периодически с помощью вращающегося разбрызгивателя, подобного изображенному на рис. 6.6. И в том и в другом случае скорость потока сточных вод должна быть достаточно низкой, чтобы слой насадки не оказался под водой.


Для обеспечения нужной скорости переноса кислорода поступающие в систему сточные воды должны обтекать покрытую слизью насадку достаточно тонким слоем, не препятствующим дыханию аэробных организмов, находящихся на наружной поверхности пленки микроорганизмов.

В отличие от процессов с участием активного ила, обычно требующих принудительной аэрации, через биологический фильтр воздух циркулирует благодаря естественной конвекции. Движущей силой конвекции является разность температур, создающаяся в фильтре за счет биологического окисления загрязняющих веществ, присутствующих в сточных водах- отверстия для поступления воздуха и связанные с ними вентиляционные трубопроводы (расположенные внутри фильтра) обеспечивают поступление воздуха в нижние и промежуточные слои насадки.

Возникновение и развитие анаэробных областей в толще пленки микроорганизмов приведут к формированию газовых пузырьков, которые, в свою очередь, вызовут частичное отделение пленки от носителя. Образовавшиеся таким путем и унесенные из биологического фильтра потоком воды организмы часто называют гумусом- последний необходимо отделять в отстойнике, установленном непосредственно после биологического фильтра.



С другой стороны, в результате этого процесса регулируется толщина пленки микроорганизмов, среднее значение которой зависит от множества факторов. В правильно эксплуатируемом биологическом фильтре толщина пленки микроорганизмов обычно составляет около 0,35 мм.

Недостатком высоконагружаемых биологических фильтров является вымывание большого количества гумуса, который необходимо отделять в отстойнике.

Для того чтобы понять принцип работы биологического фильтра, полезно проследить за происходящими в фильтре превращениями в пространстве и времени. Предположим, что мы перемещаемся внутри фильтра сверху вниз вместе с каплей жидкости. По мере движения через неподвижный слой насадки состав жидкости изменяется во времени, что обусловлено поглощением разных компонентов различными микроорганизмами. По мере изменения состава жидкой среды в ней поочередно развиваются преимущественно определенные виды микроорганизмов, что, в свою очередь, приводит к изменению ее состава и затем к замене одной доминирующей популяции другой.

Теперь перенесем наблюдения в фиксированную в пространстве систему координат. То, что раньше представлялось нам как изменения в капле во времени, теперь будет иметь характер распределения в рабочем пространстве фильтра, эксплуатируемого в стационарном состоянии. Организмы, наиболее приспособленные к утилизации питательных веществ сточных вод, доминируют в верхней части слоя насадки- здесь же изобилуют прочно связанные с насадкой грибы и свободно плавающие ресничные. В нижней части фильтра преобладают стебельчатые ресничные и нитрифицирующие бактерии.

Среди обитателей биологических фильтров можно обнаружить и высших животных, из которых наиболее многочисленны популяции червей и личинок насекомых. Эти животные питаются организмами слизистого слоя, растущими на насадке фильтра- регулирование численности их популяций является важным фактором при управлении работой фильтра.

Разделение организмов в пространстве биологического фильтра позволяет каждому виду полностью адаптироваться к соответствующему окружению. По этой причине, в частности, низко нагружаемые биологические фильтры обычно обеспечивают большую прозрачность и большую степень нитрификации очищенной воды, чем системы с активным илом.

Кроме того, опыт эксплуатации водоочистных станций показал, что по сравнению с системами с активным илом биологические фильтры менее чувствительны к пиковым нагрузкам токсичных веществ. В то же время, как показано в табл. 6.1, в некоторых отношениях системы с активным илом превосходят биологические фильтры. Предпочтение той или иной системе водоочистки можно отдать. Только после тщательного изучения характеристик сточных вод.


Основой другого метода очистки сточных вод являются так называемые биологические пруды- этот метод очистки намного проще, чем водоочистка с помощью активного ила или биологических фильтров. В биологических окислительных прудах, напоминающих естественные водные экосистемы, в процессе фотосинтеза водоросли выделяют кислород- тем самым поддерживается аэробный режим, который необходим для бактерий, утилизирующих органические загрязняющие вещества.

Для предотвращения образования анаэробных зон окислительные пруды обычно делают неглубокими, от 0,6 до 1,2 м глубиной. Напротив, в стабилизирующих прудах для обработки сточных вод, содержащих осаждающиеся примеси, поддерживается анаэробный режим или чередование во времени аэробного и анаэробного режимов.

Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик