БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД

Наиболее широко распространенным способом очистки сточных вод является биологический, который известен уже более 100 лет. В современных способах биологической очистки использованы, по существу, все известные метаболические особенности микроорганизмов.

После механической и, возможно, физико-химической очистки воду смешивают с активным илом, представляющим собой сложное сообщество микроорганизмов различных систематических групп: бактерий, актиномицетов, простейших, грибов, водорослей и др. Смешение осуществляют в специальных сооружениях — аэротенках, представляющих собой открытые емкости достаточно большого объема с расположенными в них аэраторами барботажного, механического, струйного или другого типа (рис. 9.1).

В результате достаточно длительного контактирования (в течение примерно 10—36 ч) микроорганизмов с водой в условиях аэрации воздухом происходит биоразложение органических примесей, не удаленных на предыдущих стадиях очистки.

Общий вид аэротенка

Рис. 9.1. Общий вид аэротенка

Кратко рассмотрим особенности биохимического окисления некоторых веществ, в частности, углеводородов, спиртов, альдегидов и кетонов.

Первичные спирты до С10 окисляются достаточно легко, при числе углеродных атомов, равном 16, окисление незначительно, а при С|8 почти невозможно. Сравнение степени окисления спиртов с соответствующими алканами показывает, что введение ОН-группы увеличивает способность к окислению. Вторичные спирты окисляются в меньшей степени, чем первичные, а расположение ОН- группы у третьего и четвертого атома углерода дает почти тот же эффект, что и у второго.

Спирты окисляются множеством бактерий с преобладанием в активных илах, как правило, псевдомонад.

Окисление спиртов может протекать разными путями, например:

• первичный спирт — альдегид — кислота — С02 + Н20

или

• вторичный спирт — кетон — кислота — С02 + Н20.

Альдегиды окисляются легко, но несколько хуже, чем соответствующие первичные спирты. Наиболее легко происходит окисление альдегидов С2—С5, при дальнейшем увеличении числа атомов углерода степень окисления снижается. Формальдегид токсичен, но при адаптации культуры может быть окислен. Разветвление углеродной цепи снижает способность альдегидов к биоокислению.

Кетоны более устойчивы к окислению, чем альдегиды, что обусловливается характером присоединения карбонильной группы. Отмечено, что введение второй карбонильной группы делает вещество токсичным для микроорганизмов, а введение гидроксильной группы повышает степень биоокисления.

Следует подчеркнуть, что разработка теории взаимосвязи химической структуры органических веществ и их биологического окисления только начинается и проходит стадию накопления достоверных результатов теоретических и экспериментальных исследований. Сложность решения проблемы объясняется тем, что закономерности, отражающие биохимический распад различных органических веществ, обусловлены не только химическим строением вещества, но и другими факторами, в том числе физико-химическими и биологическими.

Биологически очищенную воду направляют далее в отстойники для отделения активного ила от воды. При этом количество микробной биомассы активного ила увеличивается. Избыточный активный ил из отстойников поступает в технологическую линию утилизации, а остальная часть ила возвращается в аэротенк.

При биологической очистке сточных вод важно создать аэробные условия для функционирования микроорганизмов активного ила. В этом плане флотация для отделения микроорганизмов активного ила имеет существенное преимущество перед другими способами, например отстаиванием. При отделении биомассы активного ила от воды флотацией микроорганизмы продолжают находиться в аэробных условиях. При этом происходят биохимические процессы, способствующие доутилизации субстрата, потребленного из сточных вод микроорганизмами активного ила. Известно, что процесс флотационного уплотнения продолжается 1,5—3 ч, иногда и дольше. В течение этого периода происходит по крайней мере частичная до- утилизация субстрата. Для интенсификации биохимических процессов в клетках микроорганизмов сфлотированного активного ила в слой пены вводят дополнительное количество воздуха. В результате не только подводится дополнительное количество кислорода, но и происходит коалесценция пузырьков воздуха, способствующая изменению кратности пены. В конечном счете это уменьшает ее объем и утоньшает прослойки жидкости между пузырьками воздуха, находящимися в пенном слое.

Проведение регенерации активного ила в условиях пенного слоя особенно эффективно при флотации озоном или воздушной смесью, обогащенной кислородом. В этом случае увеличивается движущая сила массопередачи, что также позволяет интенсифицировать доути- лизацию субстрата, поглощенного клетками микроорганизмов активного ила.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >