Аеробний метод

Методи біохімічного очищення стічних вод поділяються на аеробні та анаеробні.

Аеробний метод оснований на використанні аеробних груп організмів, для життєдіяльності яких необхідне постійне постачання кисню і температура 20- 40°С.

Анаеробні методи очищення перебігають без доступу кисню, їх використовують, в основному, для знешкодження осадів.

Активний мул складається з живих організмів і твердого субстрату. Всі живі організми (скупчення бактерій, найпростіші черв'яки, плісняві гриби, дріжджі, актиноміцети, водорості), що населяють мул, називаються біоценозом. Активний мул являє собою амфотерну колоїдну систему, що має рН = 4-9 і негативний заряд. Суха речовина активного мулу містить 70-90% органічних і 30-10% неорганічних речовин.

Субстрат являє собою тверду відмерлу частину водоростей і різних твердих залишків, до неї прикріплюються організми активного мулу. Субстрат становить до 40% від активного мулу.

В активному мулі знаходяться мікроорганізми різних груп. Згідно екологічних груп мікроорганізми поділяються на аеробів та анаеробів (згідно використання кисню), термофілів і мезофілів (згідно температурного режиму), галофілів і галлофобів (згідно УФ-випромінювання). Якість мулу визначається швидкістю його осадження і ступенем очищення рідини. Стан мулу характеризує «муловий індекс», який являє собою відношення об’єму осадженої частини активного мулу до маси висушеного осаду (у грамах) після відстоювання протягом 30 хв. Чим повільніше осідає мул, тим вищий «муловий індекс» він має.

Біоплівка зростає на поверхні наповнювача біофільтра, вона має вигляд слизових обростань товщиною 1-3 мм і більше. Біоплівка складається з бактерій, грибів, дріжджів та інших організмів. Кількість мікроорганізмів у біоплівці менше, ніж в активному мулі.

Приріст біомаси відбувається у процесі очищення стічних вод.

Для того, щоб відбувався процес біохімічного окиснення органічних речовин, що знаходяться у стічних водах, вони повинні потрапити до клітин мікроорганізмів. До поверхні клітин речовини надходять за рахунок конвективної та молекулярної дифузії, а всередину клітин - дифузією через напівпроникні цитоплазматичні мембрани. Але більша частина речовини потрапляє всередину клітин за допомогою специфічного білка-переносника. Розчинний комплекс «речовина-переносник», що утворився, дифундує через мембрану у клітину, де він розпадається, і білок-переносник включається до нового циклу перенесення речовини.

Основну роль у процесі очищення стічних вод відіграють процеси перетворення речовини, що перебігають всередині клітин мікроорганізмів. Ці процеси закінчуються окисненням речовини з виділенням енергії та синтезом нових речовин з витратою енергії. Процеси біохімічного очищення здійснюють у спеціальних апаратах аеротенках (рис. 3.17).

Швидкість біохімічних реакцій визначається активністю ферментів, яка залежить від температури, рН та присутності у стічній воді різних речовин.

Ферменти, що представляють собою складні білкові сполуки, виконують роль прискорюючих каталізаторів. З підвищенням температури швидкість ферментативних процесів підвищується, але до певної межі. Для кожного ферменту існує оптимальна температура, вище якої швидкість реакції знижується.

1- аеротенк; 2 - вторинний відстійник;

3 - система аерації

Рисунок 3.17 - Система очищення стічних вод у

аеротенках

До речовин-активаторів, що підвищують активність ферментів, відносяться вітаміни і катіони Са²⁺, Мg²⁺, Мп²⁺. Солі важких металів, синильна кислота, антибіотики є інгібіторами, тобто знижують активність ферментів.

Для окиснення органічних речовин мікроорганізмами необхідний кисень, але вони можуть його використовувати лише у розчиненому у воді вигляді. Для насичення стічної води киснем здійснюють процес аерації, розбиваючи повітряний потік на бульбашки, рівномірно розподіляючи їх у стічній воді. З пухирців повітря кисень абсорбується водою, а потім переноситься до мікроорганізмів. Кількість абсорбованого кисню може бути обчислена за рівнянням масовіддачі

Кількість абсорбованого кисню може бути збільшена за рахунок зростання коефіцієнта масовіддачі або рушійної сили. На швидкість біохімічного окиснення впливає турбулізація стічних вод на очисних спорудах, що сприяє розпаданню пластівців активного мулу на більш дрібні і збільшує швидкість надходження поживних речовин і кисню до мікроорганізмів. Турбулізація потоку досягається інтенсивним перемішуванням, при якому активний мул знаходиться у зваженому стані, що забезпечує рівномірний розподіл його у стічній воді.

Концентрація активного мулу залежить від мулового індексу, що показує його здатність до осадження протягом певного часу. У аеротенках муловий індекс складає 50-90 см³/г, такий показник відповідає високому ступені очищення і ефективному відстоюванню у вторинних відстійниках. Чим вище «муловий індекс», тим більшу кількість активного мулу необхідно подавати на

очисні споруди. Для очищення слід застосовувати свіжий активний мул, який ефективно осаджується і є стійким до коливань температури і рН середовища.

Найбільш оптимальна температура для здійснення біохімічного очищення складає 20-30°С, підвищення температури може призвести до загибелі мікроорганізмів. При більш низьких температурах знижується швидкість очищення, сповільнюється процес адаптації мікроорганізмів до нових видів забруднень, погіршуються процеси флокуляції та осадження активного мулу.

мають назву метантенки (рис. 3.18).

2 з

1 - резервуар метантенка; 2 - газовий ковпак;

3 - камера вивантаження осаду;

4 - інжекторна; 5 - трубопроводи вивантаження осаду; 6 - випускання збродженого осаду; 7 - трубопровід завантаження осаду

Рисунок 3.18 - Схема метантенка