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I processi di purificazione biochimica aerobica possono avvenire in condizioni naturali e in strutture artificiali. In condizioni naturali, la pulizia avviene in campi di irrigazione, campi di filtrazione e stagni biologici. Le strutture artificiali sono aerotank e biofiltri di vari disegni. La scelta del tipo di strutture viene effettuata tenendo conto della posizione della pianta, delle condizioni climatiche, della fonte di approvvigionamento idrico, del volume delle acque reflue industriali e domestiche, della composizione e della concentrazione dell'inquinamento. Nelle strutture artificiali, i processi di purificazione procedono con maggiore velocità rispetto alle condizioni naturali.

I campi di irrigazione sono appezzamenti di terreno appositamente preparati utilizzati simultaneamente per la depurazione delle acque reflue e per scopi agricoli. Il trattamento delle acque reflue nei campi di irrigazione viene effettuato sotto l'azione della microflora del suolo, del sole, dell'aria e dell'attività vegetale. I campi di irrigazione agricoli dopo il trattamento biologico delle acque reflue, l'umidificazione e il fertilizzante vengono utilizzati per la coltivazione di cereali e colture di insilati, erbe, verdure e per piantare alberi e arbusti.

Gli stagni biologici sono 3... cascata in cascata di 5 stagni, attraverso i quali l'acqua di scarico chiarificata o pretrattata scorre a bassa velocità. Sono più spesso destinati al trattamento biologico finale e alla purificazione aggiuntiva dei liquami in combinazione con altre strutture di trattamento.

Ci sono stagni con aerazione naturale e artificiale. Gli stagni con aerazione naturale hanno una piccola profondità (0,5... 1 m), sono ben riscaldati dal sole e popolati da organismi acquatici. Per aumentare il tasso di dissoluzione dell'ossigeno, e quindi il tasso di ossidazione, costruire stagni aerati. L'aerazione viene eseguita meccanicamente o pneumaticamente. Ciò consente di aumentare il carico di inquinamento di 3... 3,5 volte aumentando la profondità dello stagno a 3,5 m.

Fig. 1.26. Schema di installazione per il trattamento biologico:

1 - vasca di sedimentazione primaria; 2 - preaeratore; 3 - aerotank; 4 - rigeneratore; 5 - vasca di sedimentazione secondaria

Pulizia in serbatoi di aerazione

Aerotank ha chiamato carri armati aerati rinforzati. Il processo di pulizia nel serbatoio di aerazione procede mentre la miscela aerata di acque reflue e fango attivo scorre attraverso di essa (Fig. 1.26). L'aerazione è necessaria per saturare l'acqua con l'ossigeno e per mantenere sospeso il fango.

L'acqua di scarico viene inviata al pozzetto 1, dove vengono rimosse le particelle sospese. Per migliorare la sedimentazione, può essere fornita una parte del fango in eccesso (bio-coagulazione). Quindi l'acqua chiarificata entra nel pre-aeratore-medio 2. Una parte del fango in eccesso (fango attivato a circolazione) viene inviata dal chiarificatore secondario nella stessa direzione. Qui, l'acqua di scarico viene preriscaldata con aria per 16-20 minuti. Se necessario, additivi neutralizzanti e sostanze nutritive possono essere aggiunti al pre-aeratore.

Dal mediatore, l'acqua di scarico viene fornita al serbatoio di aerazione attraverso il quale viene fatto circolare il fango attivo. I processi biochimici che si verificano nell'aerotank possono essere suddivisi in due fasi:

1) adsorbimento di sostanze organiche sulla superficie del fango attivo e mineralizzazione di sostanze facilmente ossidabili con intenso consumo di ossigeno;

2) ulteriore ossidazione delle sostanze organiche a ossidazione lenta, rigenerazione dei fanghi attivi. In questa fase, l'ossigeno viene consumato più lentamente.

Di norma, il serbatoio aerodinamico è diviso in due parti: il rigeneratore (25... 30% del volume totale) e il serbatoio aerodinamico stesso, in cui si svolge il processo di purificazione principale. La presenza del rigeneratore consente di purificare acque reflue più concentrate e aumentare la produttività dell'unità.

Prima del serbatoio di aerazione il liquido di scarico non deve contenere più di 150 mg / l di particelle sospese e non più di 25 mg / l di prodotti petroliferi. La temperatura delle acque reflue trattate non deve essere inferiore a 6 ° C e superiore a 30 ° C, e il pH dovrebbe essere compreso tra 6,5 ​​e 9.

Dopo il serbatoio di aerazione, le acque reflue con fango entrano nel serbatoio di decantazione secondario, dove il fango viene separato dall'acqua. La maggior parte del fango viene restituito al serbatoio di aerazione (fango attivato circolante) e il suo eccesso (eccesso di fango attivato) viene inviato al pre-aeratore e per il riciclaggio.

Gli aerotank sono una piscina all'aperto dotata di dispositivi per l'aerazione forzata. Sono due, tre e quattro corridoi. Profondità dei serbatoi aerodinamici 2... 5 m.

Aerotank sono suddivisi nelle seguenti caratteristiche principali:

1) in modalità idrodinamica - propellenti, miscelatori e tipo intermedio (con ingresso disperso delle acque reflue);

2) secondo il metodo di rigenerazione del fango attivo - con rigenerazione separata e senza rigenerazione separata;

3) sul carico sui fanghi attivi - a carico elevato (per pulizia parziale), a carico normale e basso (con aerazione prolungata):

4) per il numero di passaggi - su uno, due e multistadio;

5) secondo il modo di aspirazione delle acque reflue - su fluente, semifluido, con livello di lavoro e contatto variabili;

6) dalle caratteristiche del design.

Il corridoio più comune è aerotank, funziona come dislocatori, miscelatori e con modalità combinate.

Fig. 1.27. Serbatoio di sedimentazione aerotank a due camere:

1 - aeratore girante; 2 - zona di pre-arricchimento; 3 - partizione; 4 - aeratore rotante; 5 - zona di fermentazione; 6 - zona di chiarificazione

Nei serbatoi di aerazione di miscelazione completa (Fig. 1.27), l'acqua di scarico in ingresso viene immediatamente miscelata con l'intera massa di liquami e fanghi attivi. Ciò consente di distribuire uniformemente l'inquinamento organico e l'ossigeno e di eseguire il processo a carichi costantemente elevati. Tuttavia, la concentrazione residua di contaminanti nell'acqua trattata è maggiore di quella dei serbatoi di aerazione di tipo a pressione, che è il principale svantaggio di questo progetto.

Con l'aerazione, alcune decine di metri cubi d'aria vengono immessi in 1 m 3 di acque reflue trattate. In questo caso, deve essere fornita una grande superficie di contatto tra l'aria, l'acqua di scarico e il fango, condizione necessaria per una pulizia efficace. In pratica, vengono utilizzati metodi pneumatici, meccanici e pneumatici per l'aerazione delle acque reflue negli aerotank. La scelta del metodo di aerazione dipende dal tipo di serbatoio di aerazione e dall'intensità richiesta di aerazione.

Pulizia in biofiltri

Un biofiltro è una struttura, nel caso in cui sia collocato un ugello (a piastre, pellicola, ecc.) (Carico) e siano forniti dispositivi di distribuzione per la fornitura intermittente di acque reflue e aria. Nei biofiltri, le acque reflue vengono filtrate attraverso uno strato di carico coperto da un film di microrganismi. I biofilm dei microrganismi ossidano la materia organica, usandoli come fonti di cibo ed energia. Pertanto, la materia organica viene rimossa dalle acque reflue e la massa del biofilm attivo viene aumentata.

Il biofilm esaurito (morto) viene lavato via facendo scorrere l'acqua di scarico e rimosso dal biofiltro.

Vari materiali con elevata porosità, bassa densità e superficie specifica elevata sono utilizzati come carico: pietrisco, ghiaia, scorie, argilla espansa, anelli in ceramica e plastica, cubi, sfere, cilindri, blocchi esagonali, metallo, tessuto e griglie di plastica, arrotolati in rotoli.

Attualmente, viene utilizzato un gran numero di disegni di biofiltri, che sono suddivisi in biofiltri: lavorare con un trattamento biologico completo e incompleto; con aria naturale e artificiale; con e senza riciclaggio; monostadio e bistadio, gocciolatoio e alto carico.

Il biofilm svolge le stesse funzioni del fango attivo. Assorbe ed elabora la materia organica presente nelle acque reflue. Il potere ossidante dei biofiltri è inferiore alla potenza dei serbatoi di aerazione. I biofiltri sono utilizzati nel trattamento delle acque reflue con una portata fino a 50mila m 3 / giorno. Nelle regioni fredde, si trovano in spazi chiusi.

L'uso di ossigeno per l'aerazione delle acque reflue

Con l'aerazione pneumatica, viene utilizzato ossigeno tecnico al posto dell'aria. A volte questo processo è chiamato "bio-deposizione". Viene eseguito in dispositivi chiusi, chiamati Oxytoes.

L'uso di ossigeno invece dell'aria per aerare le acque reflue ha diversi vantaggi:

1) l'efficienza dell'uso di ossigeno aumenta da 8... 9 a 90... 95%;

2) la capacità ossidativa degli ossigeni è 5... 6 volte la potenza dei serbatoi di aerazione;

3) per garantire la stessa concentrazione di ossigeno nell'acqua di scarico, è necessaria una velocità di miscelazione inferiore, migliorando così le caratteristiche di sedimentazione del fango attivo. È costituito da scaglie grandi e dense, facilmente precipitate e filtrate, che consente di aumentare la concentrazione a 10 g / l senza aumentare le dimensioni complessive dei chiarificatori secondari;

4) la composizione batterica del fango attivo è migliorata. Con un'alta concentrazione di O2 i batteri filamentosi non si sviluppano;

5) più ossigeno purificato rimane nell'acqua purificata, che contribuisce alla sua ulteriore purificazione;

6) non c'è alcun problema di combattere l'odore, poiché il processo è eseguito in unità ermeticamente sigillate;

7) i costi di capitale sono inferiori.

Tuttavia, il metodo di pulizia con ossigeno è più costoso della pulizia con aria, poiché richiede costi significativi per la produzione di ossigeno. Pertanto, è consigliabile utilizzarlo solo nei casi in cui l'ossigeno è un prodotto di scarto. In ossitoti a causa di una maggiore concentrazione di CO2, rispetto ai serbatoi di aerazione, il pH dell'acqua è significativamente ridotto. Una diminuzione del tempo di permanenza delle acque reflue in ossitali rispetto alla purificazione nei serbatoi di aerazione comporta un deterioramento del processo di nitrificazione. Allo stesso tempo, un aumento della concentrazione di CO2, Questo è probabilmente il motivo della diminuzione del tasso di crescita dei fanghi attivi da 0,6-1,2 per gli aerotank a 0,4-0,6 per gli ossitoti. Non ci sono differenze nella cinetica dei processi di purificazione durante l'aerazione con ossigeno e aria. Sviluppato diversi disegni oksitenkov.

Acque reflue

Negli ultimi anni, il tema della protezione ambientale è diventato più urgente che mai. Una delle questioni importanti in questo argomento è il trattamento delle acque reflue prima di scaricarle nei corpi idrici vicini. Un modo per risolvere questo problema può essere un trattamento biologico delle acque reflue. L'essenza di tale purificazione è la scissione di composti organici con l'aiuto di microrganismi per i prodotti finali, ovvero acqua, anidride carbonica, solfatazione di nitriti, ecc.

Il trattamento più completo di acque reflue industriali contenenti sostanze organiche allo stato di dissoluzione viene ottenuto con un metodo biologico. In questo caso, gli stessi processi sono usati come nella purificazione dell'acqua per uso domestico aerobico e anaerobico.

Per la pulizia aerobica vengono utilizzati aerotank di varie modifiche strutturali, ossicini, serbatoi del filtro, serbatoi di flottazione, biodischi e minerali biologici.

Nel processo anaerobico per acque reflue altamente concentrate utilizzate come primo stadio del trattamento biologico, i digestori fungono da struttura principale.

Metodo aerobico basato sull'uso di gruppi aerobici di organismi per la vita dei quali richiede un flusso costante di O2 e una temperatura di 20-40 C. I microrganismi vengono coltivati ​​in fanghi attivi o biofilm.

Il fango attivo è costituito da organismi viventi e da un substrato solido. Gli organismi viventi sono rappresentati da accumuli di batteri, vermi protozoi, muffe, funghi e raramente - le larve di insetti, crostacei e alghe. Il biofilm si sviluppa su filler di biofiltro, ha l'aspetto di incrostazioni mucose con uno spessore di 1-3 mm e oltre. I processi di trattamento aerobico delle acque reflue vanno alle strutture chiamate vasche di aerazione.

Fig.1. Modello di lavoro aerotank

Modello di lavoro aerotank

1 - fango attivo circolante; 2 - eccesso di fango attivo;

3 - stazione di pompaggio; 4 - vasca di decantazione secondaria;

5 - serbatoio aerodinamico; 6 - chiarificatore primario

I serbatoi aerodinamici sono carri armati piuttosto profondi (da 3 a 6 m) dotati di dispositivi per l'aerazione. Qui vivono colonie di microrganismi (su strutture flocculanti di fango attivo), scindendo materia organica. Dopo le vasche di aerazione, l'acqua depurata entra nelle fosse settiche, dove avviene la sedimentazione del fango attivo per il successivo ritorno parziale al serbatoio di aerazione. Inoltre, in tali strutture, sono disposti serbatoi speciali in cui il limo "riposa" (viene rigenerato).

Una caratteristica importante dell'operazione aerotank è il carico sul fango attivo N, che è definito come il rapporto tra la massa di contaminanti che entrano nel reattore al giorno e la biomassa assolutamente secca o priva di ceneri del fango attivo nel reattore. In base al carico sui fanghi attivi, i sistemi di purificazione aerobica sono suddivisi in:

sistemi di trattamento delle acque reflue aerobiche ad alto carico con N> 0,5 kg BOD (indicatore del consumo di ossigeno biochimico) 5 al giorno per 1 kg di fanghi;

sistemi di trattamento delle acque di scarico aerobici a medio carico a 0,2 18

Trattamento delle acque reflue in condizioni aerobiche

Sono noti metodi aerobici e anaerobici per il trattamento delle acque reflue biochimiche. Il metodo aerobico si basa sull'uso di gruppi aerobici di organismi per i quali l'attività vitale richiede un flusso costante di ossigeno e una temperatura di 20. 40 ° C. Durante il trattamento aerobico, i microrganismi vengono coltivati ​​nel fango attivo o nel biofilm. Il processo di trattamento biologico avviene in vasche di aerazione, in cui vengono fornite acque reflue e fanghi attivi (Fig. 13.1).

Fig. 13.1. Schema di installazione per il trattamento biologico delle acque reflue: 1 - chiarificatore primario; 2 - pre-aeratore; 3 - aerotank; 4 - rigeneratore di fanghi attivi; 5 - vasca di sedimentazione secondaria

Il fango attivo è costituito da organismi viventi e da un substrato solido. La comunità di tutti gli organismi viventi (accumuli di batteri, protozoi, vermi, muffe, lieviti, actinomiceti, alghe) che abitano il limo è chiamata biocenosi.

Il fango attivo è un sistema colloidale anfotero, con una carica negativa di pH 4 di 4. 9. La sostanza secca dei fanghi attivi contiene 70. 90% di sostanze organiche e 30. 10% di sostanze inorganiche. Substrato fino al 40% del fango attivo è una parte dura e morta di residui di alghe e vari residui solidi; gli organismi di fango attivo sono collegati ad esso. Nel fango attivo ci sono microrganismi di vari gruppi ecologici: aerobi e anaerobi, termofili e mesofili, alofili e alofobie.

La proprietà più importante del fango attivo è la capacità di stabilirsi. Lo stato del fango è caratterizzato da un indice di fango, che è un volume in millilitri occupato da 1 g di fango nel suo stato naturale dopo essersi stabilizzato per 30 minuti. Più il liquame si deposita, maggiore è l'indice di fango che ha. I fanghi con un indice fino a 120 ml / g si depositano bene, con un indice di 120. 150 ml / g è soddisfacente, e se l'indice è superiore a 150 ml / g, è cattivo.

Il biofilm cresce su un riempitivo di biofiltro, ha l'aspetto di incrostazioni mucose con uno spessore di 1,3 mm e oltre. Consiste di batteri, funghi, lieviti e altri organismi. Il numero di microrganismi nel biofilm è inferiore rispetto al fango attivo.

Il meccanismo di ossidazione biologica in condizioni aerobiche da parte di batteri eterotrofi può essere rappresentato dallo schema seguente:

Reazione (13.1) simboleggia l'ossidazione dell'inquinamento organico iniziale delle acque reflue e la formazione di nuova biomassa. Nelle acque reflue trattate rimangono sostanze biologicamente ossidabili, principalmente allo stato disciolto, poiché le sostanze colloidali e non disciolte vengono rimosse dalle acque reflue con il metodo dell'assorbimento.

Il processo di ossidazione endogena della sostanza cellulare, che si verifica dopo l'utilizzo di una fonte di alimentazione esterna, descrive la reazione (13.2).

Un esempio di ossidazione autotrofa può essere il processo di nitrificazione.

dove C5H7NO2 - simbolo della composizione della materia organica produce cellule di microrganismi.

Se il processo di denitrificazione viene effettuato con acqua biologicamente purificata, praticamente priva delle sostanze organiche originali, viene utilizzato come mangime di carbonio l'alcool metilico relativamente poco costoso. In questo caso, la reazione di denitrificazione totale può essere scritta come segue:

Tutte le reazioni enzimatiche mostrate qui vengono eseguite all'interno della cellula, per cui le batterie necessarie devono entrare nel suo corpo attraverso il guscio. Molte delle impurità organiche originarie potrebbero essere particelle di dimensioni troppo grandi rispetto alle dimensioni della cellula. A questo proposito, un ruolo significativo nel processo di ossidazione globale è assegnato alla scissione idrolitica enzimatica di grandi molecole e particelle che fluiscono all'esterno della cellula in dimensioni più piccole, commisurate alle dimensioni della cellula.

Nei sistemi biologici aerobici, l'apporto di aria (così come ossigeno puro o aria arricchita con ossigeno) deve garantire che la presenza di ossigeno disciolto nella miscela non sia inferiore a 2 mg / l.

L'ossidazione nelle strutture non va sempre fino alla fine, cioè prima della formazione di CO2 e H2A. Nell'acqua dopo il trattamento biologico, possono apparire prodotti intermedi che non si trovavano nell'acqua di scarico originale, a volte ancora meno desiderabili per il serbatoio rispetto alla contaminazione iniziale.

Acque reflue e metodi di trattamento specifici

Il problema dello smaltimento delle acque reflue è particolarmente acuto per l'uomo moderno. Il fatto è che per creare condizioni di vita confortevoli per una persona, sono necessarie quantità significative di acqua pulita per uso domestico e per bere. Se 300 anni fa i liquami potrebbero essere scaricati in bacini dove sarebbero puliti in modo naturale, allora un tale comportamento umano è inaccettabile, perché la struttura delle acque reflue è cambiata e ora le acque reflue contengono una massa di sostanze tossiche che possono distruggere la flora e la fauna dei bacini e del suolo.

Per la completa depurazione delle acque è necessario applicare un complesso di misure di purificazione, che includono metodi di pulizia biologica, fisica e chimica.

Lo schema tecnologico di base del trattamento delle acque reflue.

Nonostante il fatto che anche ora una quantità significativa di acque reflue entra nei corpi idrici, tuttavia la maggior parte delle acque reflue viene accuratamente pulita prima di tornare in natura. Se ciò non fosse accaduto, tutti i serbatoi si sarebbero trasformati in veri pozzi neri in pochi mesi. Le acque reflue moderne hanno una gamma di elementi troppo ricca combinata, ci sono elementi di origine minerale, composti organici in decomposizione, un gran numero di agenti patogeni, tutti i tipi di sostanze chimiche.

I minerali che entrano nelle acque reflue includono alcali, argilla, sabbia, sali e simili. I componenti organici dell'effluente comprendono vari residui di origine vegetale e animale, che vengono spesso gettati nel sistema fognario. Il numero e la varietà di sostanze chimiche che entrano nel sistema fognario è semplicemente sorprendente, e questa varietà non è limitata ai prodotti chimici domestici, perché alcuni vengono scaricati nelle fogne e in prodotti chimici più seri, come i residui di solventi e l'olio essiccato.

I moderni metodi di trattamento delle acque reflue sono piuttosto efficaci e possono essere suddivisi in tre categorie: meccanica, biologica, chimica.

Va immediatamente notato che nelle stazioni di smaltimento delle acque reflue urbane, l'acqua attraversa tutte e tre le fasi di purificazione, mentre l'uso di uno o due è sufficiente per formare un sistema di fognatura individuale.

Metodo meccanico di trattamento delle acque reflue

Fosse settiche: a - orizzontale: 1 - vassoio di alimentazione, 2 - camera di sedimentazione, 3 - vassoio di uscita, 4 - pozzo; b - verticale: 1 - parte cilindrica, 2 - tubo centrale, 3 - trogolo, 4 - parte conica; â - radiale: 1 - alloggiamento, 2 - scivolo, 3 - dispositivo di distribuzione, 4 - camera di calma, 5 - meccanismo raschiatore; g - tubolare; d - con piastre inclinate: 1 - corpo, 2 - piastre, 3 - ricevitori di liquami

La pulizia meccanica è considerata un metodo piuttosto primitivo di smaltimento delle acque reflue. Attualmente, questo metodo di purificazione viene utilizzato esclusivamente come trattamento preliminare delle acque nelle stazioni di smaltimento delle acque reflue urbane. In effetti, questo metodo è finalizzato alla rimozione di particelle solide non dissolte di diversa origine.

Un gran numero di tali particelle entra nel sistema fognario della città, e questo può essere qualsiasi cosa, dai pezzi di stoffa ai cadaveri di piccoli animali. Durante il metodo meccanico di smaltimento della contaminazione dalle acque reflue, viene dapprima passato attraverso una serie di filtri a setaccio. Inoltre, l'acqua parzialmente sgomberata da elementi di grandi dimensioni viene depositata per un certo tempo e attraversata da filtri di sabbia e ghiaia. Dopo aver attraversato tutte le fasi di filtrazione, l'acqua smaltisce completamente gli elementi solidi presenti nell'acqua di scarico. Questo metodo di trattamento delle acque reflue presenta numerosi inconvenienti significativi. In primo luogo, i composti organici disciolti non vengono rimossi dall'acqua durante tale purificazione e l'acqua è semplicemente infestata da batteri patogeni. In secondo luogo, tale metodo di pulizia non consente la rimozione di elementi chimici disciolti in esso dall'acqua.

Secondo i moderni requisiti per il trattamento dell'acqua, questa opzione è attualmente utilizzata esclusivamente come fase preliminare di smaltimento delle acque reflue. Inoltre, per un tale metodo di smaltimento delle acque reflue è necessario molto spazio per l'installazione di tutte le attrezzature necessarie, pertanto questo metodo di smaltimento non viene utilizzato per sistemi fognari autonomi. Per la purificazione meccanica dell'acqua occorrerà una rete a maglie larghe, una maglia a maglia media e una maglia a maglie fini, un setaccio tecnico, trappole di sabbia e pozzetti.

Metodo di trattamento delle acque reflue chimiche

Schema di galleggiamento sotto vuoto.

Il metodo chimico di smaltimento delle acque reflue non è molto diffuso ed è attualmente utilizzato principalmente negli impianti di trattamento delle acque reflue di varie industrie e solo in alcuni casi per la depurazione delle acque reflue domestiche. Il principio di funzionamento di questa variante di depurazione delle acque reflue è di aggiungere reagenti chimici alle acque reflue, che contribuiscono al legame delle sostanze organiche e chimiche contenute nell'acqua, che porta alla loro sedimentazione sotto forma di fango.

Inoltre, il metodo di purificazione chimica include una variante in cui vengono aggiunti gli assorbenti alle acque reflue, che assorbono letteralmente le sostanze chimiche, che alla fine portano al loro affondamento verso il basso.

Il metodo chimico ha i suoi svantaggi.

In primo luogo, anche se tale metodo viene utilizzato per le acque di scarico ordinarie, la depurazione delle acque richiederà un considerevole periodo di tempo, specialmente se la reazione avviene in un ambiente freddo. In secondo luogo, i reagenti per lo smaltimento delle acque reflue sono molto costosi. In terzo luogo, è necessario dotare di grandi serbatoi per la sedimentazione dell'acqua.

Il principale aspetto positivo dell'utilizzo di questo metodo è la capacità di filtrare le sostanze chimiche contenute nell'acqua. Attualmente, questo metodo di smaltimento delle acque reflue viene utilizzato nei grandi impianti di trattamento delle acque reflue urbane e solo molto raramente come ulteriore stadio di depurazione delle acque reflue per sistemi di fognatura autonomi.

Metodi biologici di trattamento delle acque reflue

Sistema di trattamento delle acque reflue biologico delle acque reflue locali.

Il metodo di trattamento biologico delle acque reflue è attualmente considerato il modo più efficace per rimuovere una varietà di sostanze organiche e inorganiche dalle acque reflue. La depurazione dell'acqua viene effettuata da speciali batteri che si nutrono di prodotti di scarto umano. L'uso di batteri per la depurazione dell'acqua è utilizzato anche negli impianti di trattamento delle acque reflue urbane ed è parte integrante del trattamento delle acque reflue nei sistemi di fognatura autonomi. La maggior parte delle fosse settiche sono progettate in modo che i batteri possano vivere in questi aggregati durante tutto l'anno.

Bisogna dire subito che le fosse settiche moderne di altissima qualità, chiamate anche impianti di trattamento delle acque reflue biologiche, possono purificare le acque reflue del 95%, il che rende possibile l'uso di acqua depurata per irrigare il terreno e semplicemente per drenare il liquame. coloro che hanno subito un trattamento biologico, nei corpi idrici vicini o nel terreno. A seconda del tipo di fosse settiche o dell'impianto di trattamento delle acque reflue, possono essere utilizzati sia batteri aerobi che microrganismi anaerobici.

Nonostante il fatto che tali metodi di pulizia abbiano molti vantaggi e siano considerati i più ottimali da un punto di vista ambientale, questo metodo presenta ancora alcuni inconvenienti. Il principale svantaggio di tali sistemi è la suscettibilità dei batteri ai composti chimici. Al fine di mantenere il numero richiesto di batteri nelle fosse settiche, è necessario rifornire periodicamente la popolazione sciacquando i batteri nella toilette. Ogni opzione di smaltimento dei rifiuti biologici presenta sia vantaggi che svantaggi, pertanto il principio del loro funzionamento dovrebbe essere considerato in modo più dettagliato.

Trattamento delle acque reflue anaerobico e aerobico

Trattamento anaerobico delle acque reflue.

Il metodo anaerobico di smaltimento delle acque reflue si trova nell'uso di microrganismi che non hanno bisogno di ossigeno per la loro attività vitale. Questi organismi respirano il metano e una sovrabbondanza nell'impianto di trattamento dell'ossigeno può persino portare alla morte. I batteri anaerobici sono in grado di pulire solo il 60-70% dei contaminanti, quindi tali impianti dovrebbero essere dotati di ulteriori raccoglitori di grasso e campi per ulteriore depurazione dell'acqua, o avere fosse settiche separate.

Designazione della zona di trattamento delle acque reflue - Piazze: 1 - Camera settica. 2 - Bioreattore anaerobico. 3 - Aerotenk. 4 - Vasca di sedimentazione secondaria. 5 - Bioreattore aerobico. 6 - Chiarificatore terziario - serbatoio di contatto.
La designazione degli elementi dell'installazione - cerchi: 1 - Corpo. 2 - Aeratori dei serbatoi di aerazione. 3 - Aeratori di bioreattori aerobici. 4 ugello Ershovaya. 5 - Fango in eccesso del ponte aereo. 6 - Caricamento dell'argilla espanso. 7 - Caricamento da macerie di dolomite. 8 - Portelli per accesso e manutenzione. 9 - Compressore. 10 -Dozator-float. 11 - Bozza del ponte aereo. 12 - Pompa di trasferimento dei fanghi. 13 - Ugello da alghe artificiali.

Il trattamento anaerobico non consente il trattamento delle acque reflue nella misura in cui possono essere scaricate nel suolo o nei corpi idrici. Inoltre, una quantità significativa di rifiuti che non sono stati trattati dai batteri deve essere pompata fuori dalla fossa settica con l'aiuto di una macchina di separazione.

Il metodo aerobico di depurazione delle acque è considerato il modo più efficace per smaltire le acque reflue oggi, poiché è con questo trattamento dell'acqua che viene pulito il 95% dell'acqua. La pulizia è effettuata a causa dell'attività vitale degli organismi che respirano ossigeno. Affinché i microrganismi possano vivere, speciali profumi o pompe di iniezione d'aria sono installati in fosse settiche.

Quando l'acqua viene purificata da tali organismi, i fanghi si formano inevitabilmente sul fondo della fossa settica, che rappresenta i resti dei prodotti di scarto dei batteri. Di tanto in tanto è necessario pompare questo sedimento, ma non è necessario pompare il sedimento raramente. Il sedimento rimasto nella fossa settica con tecnologia di smaltimento aerobico può essere utilizzato come fertilizzante.

Alcuni moderni impianti di trattamento autonomi hanno un design che consente l'uso di entrambe le versioni di microrganismi. Tali fosse settiche sono due serbatoi collegati da un filtro o mediante un tubo. I batteri anaerobici vivono nel primo serbatoio, in cui scorre effettivamente il liquame. Qui, l'accesso all'ossigeno è limitato e l'acqua passa attraverso un pretrattamento prima di entrare nel secondo serbatoio. Nel secondo serbatoio vivono batteri che usano ossigeno - aerobes.

Le acque reflue pretrattate dal primo serbatoio entrano nel secondo serbatoio, dove è il post-trattamento. Un tale sistema di pulizia è molto efficace, così molti esperti in termini di ecologia lo raccomandano.

Trattamento delle acque reflue aerobiche

Trattamento delle acque reflue aerobiche in condizioni artificiali

Questo tipo di trattamento biologico viene effettuato utilizzando il fango attivo. Consiste di batteri (ossidanti, nitrificanti, denitrificanti), protozoi (ciliati, flagellati, sarcodi) e animali microscopici (rotiferi).

Il processo di ossidazione biologica può essere suddiviso in due fasi: assorbimento dell'inquinamento organico delle acque reflue sulla superficie del fango attivo; ossidazione della sostanza assorbita, accompagnata dal ripristino della capacità di assorbimento della microflora.

A seconda del grado di ossidazione delle impurità nelle acque reflue, esiste un trattamento biologico completo e incompleto. L'acqua completamente purificata ha un BOD. = 10-15 mg O2 / l. Per le acque reflue che hanno subito un trattamento incompleto, BODpol. = 60-80 mg O2 / l. [1]

Il processo di attività biologica è influenzato dalla composizione delle acque reflue per inquinamento, dalla presenza di elementi biogenici, dall'ampiezza del carico sui fanghi attivati ​​dall'inquinamento, dal pH delle acque reflue, dalla loro temperatura, dalla concentrazione di ossigeno disciolto nelle acque reflue. La composizione delle acque reflue è uno dei principali fattori che influenzano l'efficacia del trattamento biologico. La presenza di sostanze tossiche nelle acque reflue rende difficile il funzionamento dei fanghi attivi. Gli effetti tossici sui processi biologici possono avere sia sostanze organiche che inorganiche. Gli effetti tossici possono essere microbiostatici (ritardare la crescita dei fanghi) e microbicidi (uccidere il fango attivo). La maggior parte delle sostanze chimiche mostrano un qualche tipo di azione a seconda della loro concentrazione nell'acqua che viene pulita. Va notato che alcuni elementi che sono organogeni della cellula, ad alte concentrazioni, diventano anch'essi tossici. Pertanto, quando si esegue un trattamento biologico, è necessario conoscere l'MPC per le singole sostanze chimiche presenti nelle acque reflue. Per il valore di MPCbos prendere la concentrazione massima di una sostanza tossica nell'acqua e non avere un notevole effetto negativo sul lavoro degli impianti di trattamento delle acque reflue biologiche (MPCbos)

Sostanze nutritive. Per la normale esistenza di microrganismi e, di conseguenza, per un efficace processo di purificazione dell'acqua, deve esserci una concentrazione sufficientemente alta di tutti i principali nutrienti del carbonio organico nel mezzo, la cui quantità è stimata dalla quantità di BOD, acque reflue, fosforo e azoto.

Oltre a questi elementi, per il funzionamento dei microrganismi, sono necessari anche altri elementi in quantità insignificanti: Mn, Cu, Xn, Mo, Se, Mg, Co, Ca, Na, K, Fe, ecc.

Il contenuto di questi elementi nelle acque naturali da cui si formano le acque reflue è sufficiente per soddisfare pienamente i requisiti dello scambio batterico.

L'azoto e il fosforo negli effluenti industriali di solito non sono sufficienti e vengono aggiunti artificialmente sotto forma di superfosfato, acido ortofosforico, fosfato di ammonio, solfato, nitrato o cloruro di ammonio, urea, ecc.

L'adeguatezza dei nutrienti per i batteri nelle acque reflue è determinata dal rapporto di BOD: N: P. Per la vita normale dei microrganismi: N: P = 100: 5: 1. Per le acque reflue domestiche questo rapporto è 100: 20: 2,5. A tale proposito, raccomandano la pulizia congiunta delle acque reflue domestiche e industriali.

Il carico sull'inquinamento dei fanghi attivi. È calcolato su 1 m 3 di impianto di trattamento delle acque reflue o più spesso su 1 g di biomassa secca. Spesso, usano i valori di carico del BOD, ma in alcuni casi calcolano il valore del carico per il singolo inquinante.

In base al grado di carico sui fanghi attivi, i sistemi di aerazione sono suddivisi per inquinamento in carichi elevati, classici e a basso carico. Nei sistemi ad alto carico (con un carico di oltre 400 mg di BOD per 1 g di fango di sostanza priva di ceneri al giorno) rispetto ad altri sistemi, l'aumento dei fanghi è il più alto, il grado di purificazione è il più piccolo e il fango contiene un piccolo numero di protozoi.

I sistemi classici (con un carico di 150-400 mg di BOD completi per g di fango di sostanza priva di ceneri al giorno) forniscono un grado molto elevato di purificazione del BOD, a volte parziale nitrificazione. Hanno fango ben ventilato abitato da un gran numero di microrganismi di diversi gruppi. L'aumento dei fanghi in tali sistemi è inferiore al massimo a causa dei processi piuttosto profondi di ossidazione endogena. I sistemi a basso carico (con un carico inferiore a 150 mg di BOD completano 1 g di sostanza di fango senza ceneri al giorno) hanno un grado di purificazione BOD fluttuante, ma più spesso uno elevato. In questi sistemi, il processo di nitrificazione è profondamente sviluppato, la crescita dei fanghi è minima, la popolazione microbiologica dei fanghi è molto varia.

Acque reflue del PH. La concentrazione di ioni idrogeno (pH) nelle acque reflue influenza in modo significativo lo sviluppo di microrganismi. Una percentuale significativa di batteri si sviluppa in un ambiente neutro o quasi neutro. Il trattamento biologico è più efficace se il pH non supera i limiti da 5,5 a 5,8. La deviazione da questo intervallo porta ad una diminuzione del tasso di ossidazione dovuto al rallentamento dei processi metabolici nella cellula, alterata permeabilità della sua membrana citoplasmatica, ecc. Se il valore pH non supera i valori ammissibili, è necessario correggere questi parametri nelle acque reflue che entrano nell'impianto di trattamento biologico.

Temperatura dell'acqua di scarico La temperatura ottimale per i processi aerobici che si verificano nell'impianto di trattamento delle acque reflue è di 20-30 ° C, mentre la biocenosi, in altre condizioni favorevoli, è rappresentata dai microrganismi più diversi.

Se il regime di temperatura non corrisponde a quello ottimale, allora la crescita della coltura, così come i processi metabolici nella cellula, diminuiscono sensibilmente.

L'impatto più negativo sullo sviluppo della cultura ha un brusco cambiamento di temperatura. Con la pulizia aerobica, l'effetto della temperatura è esacerbato da un corrispondente cambiamento nella solubilità dell'ossigeno. I batteri sono molto sensibili a temperatura, i nitrofilators, la loro attività alta è osservata a una temperatura non più in basso che 25 ° С. Nei calcoli tecnici, le formule fornite nei documenti normativi pertinenti vengono utilizzate per stimare l'effetto della temperatura sulla velocità dei processi.

Modalità di ossigeno. Nei sistemi biologici aerobici, l'alimentazione d'aria deve garantire la presenza continua di ossigeno solubile nella miscela (almeno 8 mg / l). Lo stesso sistema aerobico può funzionare con un livello di ossigeno inferiore (fino a 1 mg / l). Non c'è diminuzione del tasso di utilizzo di sostanze organiche e del tasso di processi di nitrificazione. Tuttavia, a causa del fatto che durante la separazione dei fanghi dall'acqua nei chiarificatori secondari fino a 1-2 mg / l di ossigeno solubile viene persa, il livello minimo di ossigeno disciolto è impostato a 2 mg / l. Questo valore consente di escludere la permanenza prolungata dei fanghi in condizioni aerobiche. Oltre ai suddetti fattori, l'età biologica e la qualità dei fanghi, che è stimata dall'indice dei fanghi, influenzano il trattamento aerobico biologico.

L'età del fango B, giorni, è chiamata la durata della sua permanenza nei serbatoi di aerazione ed è determinata dalla formula:

dov'è il volume dell'aerotank, m 3;

- concentrazione dei fanghi negli aerotank, mg / l;

- crescita dei fanghi, mg / l;

- il volume di acque reflue trattate al giorno, m 3 / giorno.

Per una pulizia soddisfacente, l'età dei fanghi non deve superare i 6-7 giorni. Un indicatore della qualità del fango attivo è la sua capacità di precipitare, che è stimata dal valore dell'indice di fango. Sotto l'indice del limo comprendere il volume di 1 g di fango (sostanza secca) dopo 30 minuti di assestamento. Il trattamento biologico aerobico in condizioni artificiali può essere effettuato in: vasche di aerazione; biofiltri. [1]

Aerotank sono serbatoi in cemento armato, dotati di dispositivo di aerazione. Il processo di pulizia nel serbatoio di aerazione viene effettuato con aerazione continua della miscela di acqua depurata e fango attivo che scorre attraverso di esso. L'aerazione viene effettuata per fornire la miscela con ossigeno e per mantenere sospeso il fango. La miscela di acque reflue e fango attivo viene aerata per 6-12 ore, dopo di che viene inviata a serbatoi di sedimentazione secondaria, dove si deposita il fango. Il fango attivato viene restituito al serbatoio aerodinamico e miscelato con nuove porzioni di acqua non trattata. Come risultato della continua riproduzione di microrganismi, la quantità di fango aumenta costantemente. Il fango in eccesso viene rimosso dal sistema aerobico, compattato in un compattatore di fanghi e inviato per ulteriori elaborazioni. A seconda delle condizioni di lavoro idrodinamiche del serbatoio aerodinamico, sono suddivisi in serbatoi aerodinamici - propellenti, serbatoi aerodinamici - miscelatori e serbatoi aerodinamici di tipo intermedio con un ingresso d'acqua disperso; dal numero di corridoi nei serbatoi di aerazione - da uno - e multi-corridoio; dalla presenza di un rigeneratore - con un rigeneratore e senza un rigeneratore; secondo il metodo di alimentazione d'aria - a serbatoi aerodinamici con aerazione pneumatica, meccanica e mista. Il calcolo degli aerotank comprende la determinazione di: il volume totale dell'aerotank, m 3; la durata dell'aerazione, h; consumo di ossigeno o aria per l'intero aerotank, kg / kg; il numero richiesto di aeratori; calcolo di condotti d'aria e selezione delle attrezzature; calcolo di serbatoi di sedimentazione secondaria. I filtri biologici sono strutture in cui le acque reflue vengono pulite filtrando attraverso uno strato di carico grossolano, la cui superficie è ricoperta da un film biologico formato da organismi aerobi.

Tutti i tipi di materie prime utilizzate nei biofiltri possono essere suddivisi in grandi quantità e planari. L'aerazione del biofiltro può essere naturale - dall'aria proveniente dalla superficie e dal fondo attraverso il drenaggio, e artificiale - introducendola nello strato di carico. Per prestazioni, i biofiltri sono suddivisi in gocciolatoio e carico elevato. Quando si pulisce l'effluente altamente inquinato con un BOD elevato, per intensificare il lavaggio del filtro, utilizzare la modalità di ricircolo, ad es. tornare alla parte del filtro dell'acqua depurata. Il calcolo dei biofiltri consiste nel determinare il volume della materia prima, le dimensioni degli elementi dei sistemi di distribuzione dell'acqua e dei dispositivi di drenaggio e il calcolo delle vasche di decantazione secondarie. I biofiltri a goccia (percolatori) sono caratterizzati da un carico d'acqua non superiore a 0,5 - 1 m 3 per 1 m 3 di filtro, l'altezza del filtro non supera i 2 m Le dimensioni della frazione dello strato di carico di lavoro vanno da 12 a 25 mm. aerazione naturale. I biofiltri antigoccia devono essere utilizzati per la pulizia delle acque reflue in quantità non superiore a 1000 m 3 / giorno. Nella pratica domestica, gli aerofilters sono chiamati ad alto carico, lavorando con un aumento più volte rispetto al carico di gocce d'acqua. Di conseguenza, viene migliorata la rimozione di contaminanti e particelle appena ossidabili del film morente dal biofiltro e l'ossigeno è più ampiamente utilizzato per ossidare i contaminanti rimanenti. L'altezza degli aerofiltri è solitamente di 3-4 m, mentre i filtri più alti (9-18 m) sono chiamati filtri a torre. L'uso di aria artificiale aumenta i processi ossidativi in ​​un biofiltro ad alto carico. Gli schemi di trattamento biologico aerobico sono mostrati nella Figura 1.1. La scelta di uno schema di purificazione viene effettuata secondo la Tabella 1. A seconda delle condizioni specifiche, insieme a schemi tipici, è possibile utilizzare soluzioni tecnologiche originali, incluso un approccio differenziato alla purificazione dei flussi di acque reflue di un'impresa.

Tabella 1 - Concetti raccomandati sul trattamento biologico delle acque di scarico [1]

L'effetto della pulizia su BOD5. %

Numeri degli schemi applicati secondo la figura 1 del BOD5 acque reflue che entrano nel trattamento, g / m 3

PROCESSI DI DEPURAZIONE DELL'ACQUA AEROBICA

In condizioni aerobiche, la fase liquida delle acque reflue viene depurata, questi processi vengono effettuati in aerotank, biofiltri di vari progetti, campi di irrigazione e campi di filtrazione. Queste strutture sono diverse nella loro progettazione tecnica, ma sono tutte progettate per utilizzare il processo aerobico ossidativo.

FILTRI BIOLOGICI - è una struttura composta dal loro corpo, dispositivi di carico e distribuzione per acque reflue e aria.

In essi, l'acqua di scarico viene filtrata attraverso uno strato di carico, coperto da una pellicola di microrganismi, che viene coltivata sul caricamento del filtro durante il periodo iniziale. I componenti principali del biofilm è la popolazione microbica. Le biocenosi del film comprendono alghe, protozoi, larve di insetti, insetti, vermi, funghi e batteri.

Tutti i microrganismi sono coinvolti nel trattamento delle acque reflue. I batteri mineralizzano la materia organica, usandoli come fonte di nutrimento ed energia, i protozoi si nutrono di batteri, le alghe emettono ossigeno e la produzione volatile. I vermi rompono i passaggi tra le particelle di carico. allentare il film biologico e quindi facilitare l'accesso all'ossigeno. Inoltre, i vermi, mangiando sostanze organiche, digeriscono e decompongono un certo numero di composti persistenti - chitina e fibra. Pertanto, la materia organica viene rimossa dalle acque reflue e la massa del biofilm attivo viene aumentata. Il biofilm speso viene lavato via dal liquido di scarico che scorre e rimosso dal biofiltro.

Poiché i biofiltri di caricamento utilizzano materiali con elevata porosità, bassa densità e una superficie specifica di grandi dimensioni (scorie, pietrisco, ciottoli).

Non è stata eseguita una pulizia completa sui biofiltri.

AEROTENKS - serbatoi rettangolari rinforzati, profondi 3-6 metri.

Quando un aerotank è in funzione, un liquido di rifiuto in fase di aerazione miscelato con fango attivo costituito da una raccolta di microrganismi scorre lentamente attraverso di esso. L'alimentazione d'aria viene effettuata da macchine soffianti d'aria. L'aerazione favorisce un maggiore contatto dei fanghi attivi con acque reflue contaminate.

L'ossidazione biologica nell'aerotank procede in due fasi. Il primo è l'assorbimento dell'inquinamento, il secondo è l'ossidazione diretta dell'inquinamento delle acque reflue.

La biocenosi dei fanghi attivi si sviluppa in condizioni di pronunciati processi aerobici ossidativi. Oltre ai batteri unicellulari, i batteri filamentosi, lievito e funghi si sviluppano nel fango attivo. La microfauna è rappresentata da protozoi, rotiferi, nematodi, animali unicellulari. Durante il normale funzionamento dell'equilibrio aerotank viene stabilito tra tutti i membri della microflora e della microfauna. La violazione di questo equilibrio indica il deterioramento delle strutture di trattamento, poiché il cambiamento nella composizione numerica della popolazione microbica nei fanghi attivi è associato a una variazione delle proprietà fisico-chimiche del liquido di rifiuto trattato. Le ragioni per l'interruzione dell'aerotank. sono: sovraccarico di impianti di trattamento delle acque reflue con sostanze organiche, formazione di zone anaerobiche, mancanza di elementi biogenici, un brusco cambiamento di temperatura o pH, ingestione di sostanze tossiche nell'acqua trattata.

Le seguenti modifiche si verificano nel liquido di scarico pulito negli aerotank:

1. una diminuzione della concentrazione di contaminanti dovuta alla diluizione con un fango attivo che trasporta liquido

2. adsorbimento dell'inquinamento sui fanghi attivi (prima fase dell'ossidazione)

3. diminuzione graduale del contenuto di sostanze organiche disciolte in acqua e adsorbite su fango attivo (seconda fase di ossidazione)

I principali mineralizzatori di materia organica negli aerotank sono i batteri. Sarkodovye, nutrendosi di particelle di limo, traduce un numero di sostanze complesse in più semplici. Infusoria e altri protozoi svolgono il ruolo di regolatori dello sviluppo dei batteri e creano quindi condizioni favorevoli per il processo di mineralizzazione.

Prima di scaricare le acque reflue trattate nello stagno, devono essere disinfettati, dal momento che Gli aerotank non possono garantire la completa eliminazione degli agenti patogeni.

I metodi aerobici di trattamento biologico possono anche avvenire in condizioni naturali - negli stagni biologici, nei campi di irrigazione e nei campi di filtrazione.

Trattamento delle acque reflue aerobiche

Il metodo aerobico si basa sull'uso di microrganismi aerobici, per i quali l'attività vitale richiede un flusso costante di ossigeno e una temperatura nell'intervallo di 20-40 ° C. Durante il trattamento aerobico, i microrganismi vengono coltivati ​​in fanghi attivi o nella forma di un biofilm. Il fango attivo è costituito da organismi viventi e da un substrato solido. Gli organismi viventi sono rappresentati da batteri, protozoi, funghi e alghe. Il biofilm cresce su un filler di biofiltro e ha l'aspetto di incrostazioni mucose con uno spessore di 1-3 mm e oltre. Un biofilm è costituito da batteri, funghi protozoi, lievito e altri organismi.

La pulizia aerobica avviene sia in condizioni naturali che in strutture artificiali.

La pulizia in condizioni naturali avviene in campi irrigati, campi di filtrazione e stagni biologici. I campi di irrigazione sono aree appositamente preparate per il trattamento delle acque reflue e per scopi agricoli. La pulizia avviene sotto l'azione della microflora del suolo, del sole, dell'aria e sotto l'influenza delle piante. Nel terreno dei campi di irrigazione troviamo batteri, lieviti, alghe, protozoi. Le acque reflue contengono principalmente batteri. Nelle biocenosi miste dello strato di suolo attivo, sorgono interazioni complesse di microrganismi, in conseguenza delle quali l'acqua di scarico viene liberata dai batteri contenuti in esso. Se le colture non vengono coltivate nei campi e sono destinate esclusivamente al trattamento biologico delle acque reflue, vengono chiamate campi di filtrazione. Gli stagni biologici sono una cascata di stagni composti da 3... 5 gradini attraverso i quali fluiscono acque reflue depurate o biologicamente purificate a bassa velocità. Tali bacini sono progettati per il trattamento biologico delle acque reflue o la depurazione delle acque reflue in combinazione con altri impianti di trattamento delle acque reflue.

Le principali strutture del trattamento biologico aerobico artificiale con fango attivo sono gli aerotank. Aerotank lavora in una coppia con un serbatoio di decantazione secondario, in cui la separazione delle acque reflue trattate avviene all'uscita dell'aerotank e alla sospensione del fango attivo. In questo caso, parte del fango viene rimosso dal sistema e la parte viene restituita al serbatoio di aerazione per aumentare la sua produttività e ridurre la quantità di fango in eccesso. A seconda del grado di contaminazione e del volume delle acque reflue, della composizione dei contaminanti e delle condizioni di purificazione, vengono utilizzate varie modalità idrodinamiche di organizzazione del flusso dell'acqua, la sua circolazione, la fornitura di fango attivo restituibile e l'aerazione. Le concentrazioni di lavoro dei fanghi attivi negli aerotank sono 1-5 g / l (sostanza secca) con un tempo di permanenza delle acque reflue nel sistema da diverse ore a diversi giorni. Per la pulizia nel serbatoio di aerazione è spesso necessario nutrire ulteriormente i nutrienti, principalmente azoto e fosforo. Con una mancanza della loro efficienza di pulizia è ridotta.

Gli impianti di purificazione biologica con fango attivo comprendono anche ossitosi (con aerazione con aria arricchita con ossigeno o ossigeno puro), serbatoi filtranti (con separazione dei fanghi attivi e acque reflue mediante filtrazione), canali di ossidazione (con circolazione di acque reflue e sistemi di aerazione superficiale), apparati di miniera ( sotto forma di alberi o colonne per aumentare la pressione dell'acqua).

Dai sistemi di pulizia aerobica con biofilm, i biofiltri vengono spesso utilizzati - strutture con un carico, sulla superficie di cui si sviluppa il biofilm di microrganismi. Il biofiltro più semplice è uno strato di materiale filtrante (carico), versato a un angolo di riposo, irrigato con acque reflue. Il carico può essere realizzato sotto forma di blocchi rimovibili separati di materiali plastici rigidi o flessibili, di gole rigide, ecc. A differenza dei serbatoi di aerazione, i biofiltri funzionano senza serbatoi di decantazione secondari.

Una posizione interstiziale tra le strutture con fango attivo e con un biofilm è occupata da biotermici, combinando i vantaggi di entrambi i serbatoi aerodinamici e dei biofiltri. In biotank con aerazione del liquido, con fango attivato e caricamento di vari materiali, il liquido con il fango circola e aera negli spazi tra il carico. Come risultato della formazione di biofilm sulla superficie di carico, la concentrazione media della miscela di fanghi supera la concentrazione nei serbatoi di aerazione.

In un biotissor di bio-adsorbimento moderno, l'assorbimento di contaminanti sulla superficie della carica, ad esempio, basato su carboni attivi, è combinato con la bio-pulizia. Quando si pulisce l'inquinamento - le sostanze tossiche sono adsorbite dal carbone, mentre nel sistema, da un lato, l'effetto inibitorio delle sostanze tossiche sulla biocenosi diminuisce e dall'altra, a basse concentrazioni di substrati nelle acque reflue nello strato adiacente alla superficie del carbone attivo, le concentrazioni locali aumentano e accelerano decomposizione del substrato. Allo stesso tempo, il carbone viene rigenerato biologicamente. La pulizia con bio-adsorbimento può essere utilizzata per rimuovere le impurità organiche e per rimuovere metalli pesanti e radionuclidi dalle acque reflue.

Un'altra modifica della biotank è un reattore a letto fluidizzato (con uno strato sospeso), in cui la pulizia è intensificata a causa della grande superficie specifica del supporto su cui sono attaccati i microrganismi e l'alto tasso di trasferimento di ossigeno. La concentrazione di biomassa nel reattore raggiunge i 40 g / l, la produttività è 5-10 volte superiore rispetto ai serbatoi di aerazione, il processo è più stabile durante i sovraccarichi e meno sensibile all'inquinamento tossico delle acque reflue.

L'eccesso di fanghi attivi e il biofilm provenienti da strutture di trattamento biologico o da acque reflue non trattate possono essere dirottati su letti di fanghi (mappe dei fanghi), campi di irrigazione e campi di filtrazione. I letti dei fanghi sono progettati per lo stoccaggio e la lavorazione dei fanghi attivi e del biofilm dagli impianti di trattamento delle acque reflue.

Metodo di purificazione biochimica aerobica

Sono noti metodi aerobici e anaerobici per la purificazione biochimica delle emissioni di gas, acque reflue, rifiuti liquidi e solidi.

Il metodo aerobico si basa sull'uso di gruppi aerobici di organismi per i quali l'attività vitale richiede un flusso costante di ossigeno e una temperatura di 20. 40 ° C. Nel trattamento aerobico, i microrganismi vengono coltivati ​​nel biofilm o nel fango attivo.

Il fango attivo è un sistema colloidico anfotero costituito da organismi viventi e un substrato solido e con una carica negativa a pH = 4...9.

Nel fango attivo sono microrganismi di vari gruppi. Secondo i gruppi ecologici, i microrganismi sono suddivisi in aerobi e anaerobi, termofili e mesofili, alofili e alofobici. La comunità di tutti gli organismi viventi (accumuli di batteri, vermi protozoi, muffe, lieviti, actinomiceti, alghe) che abitano il limo è chiamata biocenosi. La sostanza secca dei fanghi attivi contiene 70. 90% di sostanze organiche e 30. 10% di sostanze inorganiche.

Il substrato è una parte morta solida di residui di alghe e vari residui solidi; gli organismi di fango attivo sono collegati ad esso. Substrato fino al 40% in fango attivo.

La qualità del fango è determinata dalla velocità della sua sedimentazione e dal grado di purificazione del liquido. La condizione di fango caratterizza l '"indice dei fanghi", che è il rapporto tra il volume della parte depositata del fango attivo e la massa del fango essiccato (in grammi) dopo la stabilizzazione per 30 minuti. Quanto peggiore si deposita il liquame, tanto maggiore è l'indice di "fango" che ha.

La temperatura ottimale per il trattamento delle acque reflue biochimiche è mantenuta intorno ai 20 ° C. Temperature eccessive possono portare alla morte di microrganismi. A temperature più basse, il tasso di pulizia diminuisce, il processo di adattamento microbico a nuovi tipi di inquinamento viene rallentato e la flocculazione e la sedimentazione dei fanghi attivi si deteriorano.

Il biofilm cresce su un riempitivo di biofiltro, ha l'aspetto di incrostazioni mucose con uno spessore di 1,3 mm e oltre. Un biofilm è costituito da batteri, funghi, lieviti e altri organismi. Il numero di microrganismi nel biofilm è inferiore rispetto al fango attivo.

La dissimilazione aerobica del substrato - carboidrati, proteine, grassi - ha il carattere di un processo a più stadi, compresa la divisione iniziale di una complessa sostanza contenente carbonio in subunità più semplici, che a loro volta subiscono un'ulteriore trasformazione. Nelle condizioni del metabolismo aerobico, circa il 90% dell'ossigeno consumato viene utilizzato per la via respiratoria di ottenere energia dalle cellule di microrganismi.

Il meccanismo di ossidazione biologica in condizioni aerobiche da parte di batteri eterotrofi può essere rappresentato dallo schema seguente:

La reazione (7.6) mostra l'ossidazione dell'inquinamento organico iniziale delle acque reflue e la formazione di nuova biomassa. Nelle acque di scarico depurate rimangono sostanze biologicamente non ossidabili, principalmente allo stato di dissoluzione, poiché le sostanze colloidali e non disciolte vengono rimosse dalle acque reflue mediante il metodo di assorbimento.

Reaction (7.7) descrive il processo di ossidazione endogena della materia cellulare che si verifica dopo l'utilizzo di una fonte di alimentazione esterna.

La purificazione in condizioni aerobiche avviene in presenza di ossigeno disciolto in acqua, che rappresenta una modificazione del processo naturale di auto-purificazione dei corpi idrici che si verificano in natura.

Perché i microrganismi ossidino le sostanze organiche nelle acque reflue, è necessario l'ossigeno, ma possono essere utilizzati solo in forma disciolta in acqua. Per saturare l'acqua di scarico con l'ossigeno, si esegue il processo di aerazione, rompendo il flusso d'aria in bolle, distribuendole uniformemente nell'acqua di scarico. Dalle bolle d'aria, l'ossigeno viene assorbito dall'acqua e quindi trasportato verso i microrganismi (figura 7.1).

Fig. 7.1. Schema del trasferimento di ossigeno dalle bolle di gas ai microrganismi:

A è una bolla di gas; B - l'accumulo di microrganismi;

1 - strato di diffusione limite sul lato del gas; 2 - interfaccia;

3 - strato di diffusione limite sul lato liquido;

4 - trasferimento di ossigeno dalla bolla ai microrganismi;

5 - strato di diffusione limite sul lato liquido di microrganismi;

6 - trasferimento di ossigeno nelle cellule; 7 - zona di reazione tra molecole di ossigeno con enzimi

La quantità di ossigeno assorbito può essere calcolata dall'equazione

dove M è la quantità di ossigeno assorbito, kg / s; Pa - rapporto di volume

rinculo, s "1; V è il volume di acque reflue nella struttura, m 3; C * e C è la concentrazione di equilibrio e la concentrazione di ossigeno nella massa di liquido, kg / m 3.

La quantità di ossigeno assorbito può essere aumentata aumentando il coefficiente di trasferimento di massa o la forza trainante. Il tasso di ossidazione biochimica è influenzato dalla turbolizzazione delle acque reflue negli impianti di trattamento delle acque reflue, che contribuisce alla decomposizione dei fiocchi di fango attivo in quelli più piccoli e aumenta il tasso di apporto di nutrienti e ossigeno ai microrganismi. La turbolizzazione del flusso è ottenuta mediante miscelazione intensiva, in cui il fango attivo è sospeso, che assicura la sua distribuzione uniforme nelle acque reflue.