Trattamento anaerobico delle acque reflue

La purificazione anaerobica è un processo in due fasi anaerobico (in assenza di ossigeno) di trasformazione biochimica dell'inquinamento organico delle acque reflue in metano e anidride carbonica. Inizialmente, sotto l'azione dei batteri, le sostanze organiche vengono fermentate in acidi organici semplici (fase acida), e nel secondo stadio questi acidi servono già come fonte di nutrimento per i batteri che formano metano (fase alcalina).

La principale reazione della formazione di metano:

dov'è H2A - materia organica contenente H2.

Il metano può essere formato a seguito della rottura dell'acido acetico:

In determinate condizioni, l'ammoniaca può anche essere il prodotto finale.

I batteri del metano sono molto sensibili alle fluttuazioni dei fattori esterni. Questa circostanza causa meno flessibilità e stabilità del processo anaerobico rispetto a quella aerobica e richiede un controllo e una regolazione rigorosi dei parametri di input dell'effluente. Quanto segue è considerato ottimale nell'apparecchio: temperatura 30-35 0 С, pH 6.8-7.2, potenziale RV del terreno ≈-0.25.

Il trattamento anaerobico può essere una quantità sufficiente di acque reflue concentrate dal BOD5 non meno di 500-1000 g / m 3. I dispositivi anaerobici sono più complicati nella costruzione dei serbatoi aerodinamici e più costosi nella costruzione.

Solitamente, l'attrezzatura anaerobica viene utilizzata per la fermentazione di sedimenti di vasche di sedimentazione primaria e di fango attivo in eccesso di sistemi biochimici aerobici per il trattamento delle acque reflue domestiche e delle loro miscele con rifiuti industriali.

Il grado di decomposizione dei composti organici è del 40-50%.

Vengono proposti e utilizzati sistemi di purificazione a uno e due stadi e diversi tipi di reattori.

In un sistema a due stadi (fig.), La prima struttura è una biostazione continua a flusso continuo con miscelazione completa, la seconda struttura può essere utilizzata per separare e concentrare i solidi (anche le fosse settiche, le centrifughe, ecc. Possono svolgere questa funzione).

Fig. Sistema di decomposizione anaerobica a due stadi (a): 1 - ingresso rifiuti;

2 - uscita del gas; 3 - miscela di fanghi; 4 - deflusso liquido; 5 - sospensione; 6 - ritorno del fango;

7 - dispositivo per la miscelazione; 8 - ugello (substrato)

In tali sistemi, è possibile ritornare (ricircolare) parte del sedimento dal secondo stadio al primo stadio al fine di aumentare la dose di microrganismi biologicamente attivi in ​​esso e intensificare il processo. Tuttavia, l'uso di fosse settiche convenzionali nel secondo stadio è possibile solo nella condizione di degassamento preliminare della corrente del primo stadio, poiché l'evoluzione del gas impedisce la sedimentazione. Pertanto, i sistemi a due stadi vengono principalmente utilizzati per la separazione parziale di due stadi del trattamento anaerobico: la produzione di acidi organici volatili e la fermentazione del metano.

L'apparato anaerobico viene utilizzato principalmente dai digestori - strutture che operano sul principio di un reattore con miscelazione completa.

Fig. Methentank: 1 - tappo del gas per la raccolta del gas; 2 - gasdotto dal tappo del gas; 3 - agitatore ad elica; 4 - condotta per il carico (ad esempio fanghi grezzi e fanghi attivi); 5 - condotte per la rimozione dell'acqua di fango o lo scarico di sedimenti fermentati da livelli diversi; 6 - iniettore di alimentazione del vapore per il riscaldamento del contenuto del digestore e la miscelazione; 7 - scarico della conduttura di prodotti di fermentazione in fase solida (ad esempio, fanghi fermentati); 8 - tubo di circolazione; 9 - condotta per lo svuotamento del digestore

Distinguere tra digestori di tipo aperto e chiuso (quest'ultimo - con un pavimento duro o galleggiante).

In una struttura con una sovrapposizione rigida fissa (fig.), Il livello della massa di fermentazione viene mantenuto sopra la base del collo, poiché in questo caso lo specchio di massa è piccolo, l'intensità dei gas di scarico è grande e non si forma la crosta. Per accelerare il processo, la massa viene agitata e riscaldata a 30-40 ° C (con digestione mesofila) con vapore vivo a bassa intensità (0,2-0,46 MPa). La circolazione principale nel digestore viene effettuata da un agitatore ad elica.

I digestori tipici hanno un volume utile di un serbatoio 1000-3000 m 3. Convenzionalmente, questo volume è diviso in quattro parti con funzioni diverse: il volume per la formazione di una crosta fluttuante, il volume per l'acqua dei fanghi, il volume per la fermentazione effettiva, il volume per la compattazione e la stabilizzazione aggiuntiva del sedimento durante lo stoccaggio (fino a 60 giorni).

La dose massima giornaliera possibile di carico (in m 3 / giorno per 1 m 3 di apparecchio) è determinata dal fatto che un aumento di questa dose causerà un eccesso di scarico con deflusso dalla costruzione di cellule batteriche attive durante la loro crescita e dopo un certo tempo non ci saranno abbastanza organismi attivi nel sistema.

Svantaggi dei sistemi anaerobici: basso tasso di crescita dei microbi, elevata durata della permanenza di sostanze biologicamente attive nelle strutture (2-6 giorni).

Vantaggi del metodo: formazione minima di solidi biologicamente attivi, produzione di prodotti utili (gas combustibile 65% metano e 33% di anidride carbonica, fango fermentato).

Per la lavorazione e la fermentazione dei fanghi grezzi vengono utilizzati tre tipi di strutture: 1) fosse settiche (fosse settiche); 2) serbatoi di sedimentazione a castello (Emscher); 3) digestori.

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Benvenuto! Praticamente tutti i tipi di acque reflue subiscono il biorisanamento. Per questo tipo di filtrazione, vengono create condizioni speciali in cui speciali microrganismi si degradano e processano varie sostanze organiche che inquinano l'acqua.

Uno dei metodi più popolari di tale trattamento è il processo anaerobico, cioè la pulizia senza aria. Questa pulizia viene effettuata in speciali fosse settiche chiamate fosse settiche.

Il trattamento anaerobico nelle fosse settiche è principalmente utilizzato per rimuovere fanghi, fanghi e altri contaminanti dalle acque reflue, nonché per il trattamento di altri tipi di fanghi e rifiuti solidi. Le fosse settiche stesse sono vasche orizzontali orizzontali sigillate sigillate, nella parte inferiore delle quali si forma un precipitato, costituito da particelle solide. Successivamente, marcirà e si decompone con microrganismi anaerobici.

Il compito principale della fossa settica è quello di separare le particelle solubili nel liquido da contaminazione insolubile e decomporre da batteri anaerobici. Il vantaggio indiscutibile del trattamento anaerobico nelle fosse settiche è la leggera formazione di biomassa di vari microbi dannosi. Questo tipo di trattamento anaerobico è più ragionevole da utilizzare a un livello sufficientemente basso di acque sotterranee.

La pulizia anaerobica nelle fosse settiche consiste in due fasi di fermentazione delle acque reflue. Questa è fermentazione acida e alcalina.

La fermentazione acida avviene nel serbatoio settico durante il suo riempimento iniziale, quando le acque reflue non sono contaminate da fango fermentato. Questo stadio è caratterizzato dalla formazione di gas odore sgradevoli. La rimozione dei fanghi è accompagnata da depositi di colore giallo-grigio, che non si asciugano bene all'aria. Il fango galleggia più spesso in superficie con il gas.
I gas rilasciati durante il processo di fermentazione acida spostano l'ossigeno e riempiono gradualmente la fossa settica, a seguito della quale i batteri anaerobici iniziano a svilupparsi attivamente. Ciò suggerisce che è iniziata la seconda fase della purificazione: fermentazione alcalina.

La fermentazione alcalina viene anche chiamata metano, poiché la parte principale dei prodotti di generazione del gas nella fossa settica è il metano. Durante la fermentazione alcalina, la formazione di gas fetidi è assente, inoltre, questo processo è caratterizzato da un decorso piuttosto rapido e il volume dei fanghi diminuisce significativamente. Allo stesso tempo, il limo ha un colore scuro e si asciuga rapidamente nell'aria.

Per una decomposizione più completa dei fanghi, vengono utilizzati tipi speciali di ceppi di batteri anaerobici. Ciò consente la completa disintegrazione di tutti i contaminanti. Inoltre, durante la fermentazione anaerobica, il decantare dei microrganismi patogeni procede a un ritmo più elevato, in conseguenza del quale viene prodotto un precipitato di qualità superiore, che viene attivamente utilizzato in agricoltura come fertilizzante organico.

Il volume delle fosse settiche dipende direttamente dalla quantità di consumo di acqua. Ad esempio, se il consumo di acqua è di 250 litri al giorno, il volume minimo della fossa settica dovrebbe essere pari a circa 3 metri cubi. Tradizionalmente, i serbatoi settici sono fatti di pietra, mattoni rossi o anelli di cemento con uno spessore della parete di almeno 12 centimetri. E oggi i contenitori in plastica, in polietilene, in polipropilene e in fibra di vetro composito stanno diventando sempre più popolari. Il materiale è selezionato sulla base di tutte le sue caratteristiche tecniche: resistenza meccanica alla pressione, suscettibilità alla corrosione, rigidità e resistenza. La forma della fossa settica può essere diversa, ma comunque la forma migliore è la circonferenza, poiché le pareti rotonde distribuiscono in modo più uniforme la pressione del terreno.

Vale anche la pena notare che, nonostante tutti i vantaggi della purificazione anaerobica, questo metodo ha ancora i suoi piccoli inconvenienti. Questi includono bassi tassi di fermentazione e riciclaggio, pericolo di rilascio di metano, particolare sensibilità ai metalli pesanti e anche arricchimento di effluenti con azoto ammonico.

Va detto che oggi è possibile pulire senza sostanze nutritive e sono state create tutte le condizioni per ridurre il volume dei rifiuti. Il metodo anaerobico di purificazione dell'acqua nelle fosse settiche è il più produttivo e promettente, poiché la sua implementazione richiede una quantità minima di attrezzature in funzione e non ci sono problemi con lo smaltimento dei rifiuti. Ciò a sua volta offre innegabili vantaggi economici e alti tassi di pulizia.

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 anaerobico delle acque reflue

Le compagnie chimiche consumano molta acqua di scarico, scaricando successivamente una grande quantità di liquidi altamente contaminati. Pertanto, il compito di un uso razionale e integrato delle risorse idriche oggi è particolarmente acuto ed è un importante problema tecnico, economico e tecnologico. Uno dei metodi di trattamento delle acque reflue anaerobiche.

Perché le acque reflue devono essere pulite?

Le acque reflue contengono varie impurità, particelle colloidali e grossolane, sostanze minerali, organiche e biologiche. Affinché le acque reflue non abbiano un impatto negativo sull'ambiente, inquinando l'ambiente, è imperativo che venga pulito prima che venga scaricato, il cui compito principale è la disinfezione, la chiarificazione, il degasaggio, la distillazione e l'addolcimento. Le acque reflue contaminate con vari prodotti chimici sono trattate in modi diversi. I più popolari tra loro sono meccanici, chimici, fisico-chimici e biologici.

Che cos'è un trattamento biologico delle acque reflue?

Il trattamento biologico viene eseguito utilizzando sostanze organiche. Questa tecnica si basa sulla capacità dei microrganismi di utilizzare la materia organica disciolta nelle acque reflue. Il consumo organico si verifica in presenza e assenza di ossigeno.

Metodi di trattamento biologico

Metodi di trattamento biologico - aerobico e anaerobico. Anaerobico viene eseguito in assenza di contatto con l'ossigeno. Grazie al suo costo accessibile e all'elevata efficienza, questa tecnica è la più ampia richiesta nell'industria moderna.

Metodi di trattamento delle acque reflue aerobiche: come vengono trattate le acque reflue in condizioni aerobiche

Il processo di disinfezione delle acque reflue inquinate con la partecipazione di microrganismi aerobici avviene nella condizione di accesso continuo all'ossigeno (è l'ossigeno che determina l'attività vitale delle sostanze organiche). Il processo di pulizia si svolge in un bioreattore o serbatoio di aerazione (contenitore speciale in plastica, metallo o cemento). Nel serbatoio a una piccola distanza dal fondo ci sono setacci e spazzole - servono come base per il posizionamento di colonie di batteri aerobici.

Per garantire un accesso costante all'ossigeno, aeratori, tubi speciali con fori, sono installati sul fondo dei serbatoi. L'aria che li attraversa, satura gli scarichi con l'ossigeno e crea così le condizioni necessarie per la vita e la crescita degli aerobi. Poiché i processi di ossidazione delle sostanze organiche sono accompagnati dal rilascio di grandi quantità di energia, la temperatura di lavoro all'interno del bacino di aerazione può aumentare notevolmente.

Per i normali sistemi di questo tipo, è necessario un sistema elettronico complesso. Aiuta a mantenere le condizioni necessarie per l'attività vitale dei batteri aerobici.

Caratteristiche dei processi di purificazione biologica via anaerobica

Il trattamento anaerobico viene utilizzato principalmente per rimuovere i fanghi, i fanghi e altri contaminanti delle acque reflue. Viene anche utilizzato per la lavorazione di altri tipi di precipitazione, rifiuti solidi. I serbatoi settici sono serbatoi sotterranei, chiusi ermeticamente, sul fondo dei quali si forma un precipitato solido. Successivamente, marcisce e si decompone. Questi processi si verificano proprio a causa degli effetti dei microrganismi anaerobici.

Il compito principale della fossa settica della pianta anaerobica è la separazione delle particelle solubili del fluido da quelle insolubili e la decomposizione degli inquinanti mediante trattamento con microrganismi anaerobici. Il vantaggio dei sistemi di trattamento dei rifiuti anaerobici è la bassa biomassa di microrganismi dannosi. Si consiglia di utilizzare il metodo a un livello basso di acque sotterranee.

Metodi di trattamento anaerobici. Trattamento biologico delle acque reflue anaerobiche

I processi di purificazione dell'acqua anaerobici avvengono nei digestori e nei bioreattori (queste installazioni sono sigillate). Materiali per la fabbricazione di contenitori - metallo, plastica, cemento. Poiché l'ossigeno non è necessario per l'attività dei microrganismi, tutti i processi di purificazione procedono senza rilascio di energia e la temperatura non aumenta. Con la decomposizione di componenti organici presenti nell'acqua, il numero di colonie di batteri rimane pressoché invariato. Poiché in questo caso non è richiesto un complesso sistema di controllo sulle condizioni ambientali, il costo del metodo è relativamente basso.

Lo svantaggio principale del trattamento anaerobico è la formazione di gas metano combustibile a seguito dell'attività di anaerobi. Pertanto, le strutture possono essere installate solo su superfici piane e soffiate, gli analizzatori di gas devono essere installati lungo il loro perimetro e quindi collegati a un sistema di allarme antincendio. A proposito, la pulizia anaerobica nella maggior parte dei casi viene utilizzata per servire case di campagna e cottage in LOS.

Schema di impianto di depurazione e dispositivo itp (punti di calore) degli edifici

Il trattamento anaerobico non è uno schema completo, ma solo un passaggio separato in un sistema complesso per la pulizia delle acque reflue da vari contaminanti. Lo schema di trattamento delle acque nell'impianto di trattamento è il seguente:

  1. L'effluente contenente materia organica e inorganici, particelle di grandi dimensioni (pietre, sabbia), inclusioni sintetiche cadono nella prima camera (è chiamato un serbatoio settico). Nel pozzetto vi è un trattamento meccanico delle acque reflue sotto l'influenza della gravità. I componenti pesanti principali si depositano sul fondo del serbatoio.
  2. Dopo il pre-trattamento, l'effluente sta già entrando nella seconda camera, dove è saturo di ossigeno. Le grandi inclusioni organiche qui sono schiacciate in piccole particelle. In alcune installazioni di queste camere sono presenti abeti e spazzole in acciaio, che trattengono componenti non degradabili come il polietilene, le fibre sintetiche e altri materiali praticamente indistruttibili.
  3. L'acqua di scarico saturata di ossigeni fluisce nel bioreattore del serbatoio, dove la materia organica si decompone.
  4. La pulizia finale della gravità viene eseguita nell'ultima camera. In fondo a questo compartimento c'è una spina dorsale calcarea che lega elementi chimicamente attivi.

Un dispositivo di filtraggio separato può essere inoltre installato all'uscita dell'impianto di trattamento delle acque reflue. Garantisce il massimo grado di purificazione - fino al 99%. Dopo l'avvio, le stazioni di trattamento biologico operano in completa autonomia.

Tutti i processi di trasformazione sono strettamente interconnessi e procedono nella capacità del bioreattore anaerobico nel modo prescritto. Qualsiasi violazione tecnologica porta al fallimento di tutti i processi. Pertanto, la progettazione degli impianti di trattamento delle acque reflue dovrebbe essere il più accurata possibile e il loro adeguamento alle acque reflue appropriate.

A seconda della classe predominante di sostanze organiche (ovvero le masse di acque reflue), la composizione del biogas cambia, così come la percentuale di metano presente in esso. I carboidrati si decompongono facilmente, ma danno una percentuale minore di metano. Con la decomposizione di oli e grassi si forma una grande quantità di biogas con un contenuto significativo di metano. I processi di decomposizione procedono lentamente. Gli acidi grassi - in questo caso i sottoprodotti della decomposizione di oli e grassi - spesso diventano un ulteriore ostacolo al normale decorso del processo di decomposizione.

Le strutture più moderne e sofisticate utilizzate per fermentare i sedimenti sono metatesi. Grazie al loro utilizzo, il tempo di fermentazione è notevolmente ridotto - dopo tutto, il riscaldamento artificiale riduce significativamente il volume delle strutture. Oggi, i metathenki sono comunemente usati nella pratica straniera e domestica. Visivamente, sono serbatoi - cemento armato, di forma cilindrica, con fondo conico, sovrapposizione ermetica. Nella parte superiore del serbatoio c'è un tappo per raccogliere e rimuovere le masse di gas. Metatinki è dotato di un agitatore ad elica installato in un tubo cilindrico e alimentato da un motore elettrico, uno scambiatore di calore che ha la forma di un sistema di tubi e tubi di derivazione.

Per lo scarico delle masse fermentate viene utilizzato un dispositivo speciale: un dispositivo con un tubo verticale, un tubo di scarico e un dispositivo di bloccaggio. Una miscela di sedimento fresco (grezzo) che si trova nei serbatoi di decantazione primari, così come il fango attivo (entra nel serbatoio di decantazione secondario dopo il serbatoio di aerazione) viene alimentato all'interno del metatheng. La fase successiva del flusso di lavoro è la fermentazione. È termofilo e mesofilo (eseguito a una temperatura di 50-55 e 30-35 gradi Celsius). Nella fermentazione termofila i processi di decomposizione procedono molto più velocemente, ma il sedimento già fermentato cede peggio. La miscela di gas che vengono rilasciati durante la fermentazione consiste in metano e anidride carbonica nel rapporto tra 7 e 3.

Metodi aerobici e anaerobici per il trattamento delle acque reflue: vantaggi

I principali vantaggi dei metodi di trattamento biologico delle acque reflue:

  1. Prezzo accessibile: il costo della pulizia di un metro cubo di rifiuti utilizzando il metodo chimico e meccanico è superiore rispetto all'utilizzo del metodo biologico.
  2. Facilità d'uso, affidabilità: subito dopo l'avvio della stazione di biopurificazione, inizia a funzionare in modo completamente autonomo. L'acquisto di materiali di consumo non è richiesto.
  3. Rispetto per l'ambiente: le acque reflue che sono state pulite possono essere scaricate senza pericolo nel terreno senza temere per lo stato dell'ambiente. Dopo il funzionamento della stazione, non sono rimasti reagenti che devono essere smaltiti correttamente. Il limo che si deposita sul fondo della camera è un fertilizzante eccellente.

Il grado di purificazione è del 99%, cioè è teoricamente possibile bere acqua purificata in modo biologico, ma in pratica è meglio non farlo. Poiché le colonie batteriche hanno la capacità di riprodursi, è sufficiente sostituirle una volta ogni cinque anni.

Trattamento biologico naturale

In natura, i suoi processi di depurazione delle acque biologici avvengono, ma ci vogliono anni. Se gli effluenti inquinati entrano nel terreno, vengono immediatamente assorbiti nel terreno, dove vengono lavorati da microrganismi speciali. Quando il liquido entra nel terreno argilloso, si forma un biopond - in esso, l'acqua di scarico viene gradualmente alleggerita sotto l'influenza del processo gravitazionale e sul fondo si formano sedimenti organici. Ma questi processi richiedono molto tempo - e mentre la natura stessa purifica l'acqua dall'inquinamento, la situazione ecologica sta rapidamente peggiorando.

conclusione

Il metodo anaerobico del trattamento delle acque reflue ha i suoi vantaggi e svantaggi. Da un lato, nel processo di pulizia non si forma una grande quantità di fango attivo, il che significa che non è necessario smaltirlo. D'altra parte, il metodo può essere applicato solo a basse concentrazioni del substrato. Circa l'89% dell'energia viene spesa per la produzione di metano, il tasso di crescita della biomassa è basso. L'efficienza di pulizia del metodo in esame è elevata, ma in alcuni casi l'effluente è ancora purificato.

Depurazione biologica dell'acqua: processi aerobici e anaerobici

Il trattamento biologico comporta la degradazione della componente organica delle acque reflue da parte di microrganismi (batteri e protozoi). In questa fase, avviene la mineralizzazione delle acque reflue, la rimozione dell'azoto organico e del fosforo, l'obiettivo principale è ridurre il BOD5 (richiesta biochimica di ossigeno per 5 giorni, necessaria per l'ossidazione dei composti organici nell'acqua). Secondo gli standard esistenti, il contenuto di sostanze organiche in acqua depurata non deve superare 10 mg / l.

Sia gli organismi aerobici che quelli anaerobici possono essere utilizzati nel biorisanamento.

La degradazione di sostanze organiche da parte di microrganismi in condizioni aerobiche e anaerobiche viene effettuata con diversi bilanci energetici delle reazioni totali. Considera e confronta questi processi.

Con la bioossidazione aerobica del glucosio, il 59% dell'energia contenuta in esso viene spesa per la crescita della biomassa e il 41% per la perdita di calore. Ciò è dovuto alla crescita attiva di microrganismi aerobici. Maggiore è la concentrazione di sostanze organiche negli effluenti trattati, maggiore è il riscaldamento, maggiore è il tasso di crescita della biomassa microbica e l'accumulo di eccesso di fango attivo.

C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + biomassa microbica + calore

Con la degradazione anaerobica del glucosio con la formazione di metano, solo l'8% dell'energia viene spesa per la crescita della biomassa, il 3% per la perdita di calore e l'89% per la conversione a metano. I microrganismi anaerobici crescono lentamente e hanno bisogno di un'alta concentrazione di substrato.

C6H12O6 -> 3CH4 + 3CO2 + biomassa microbica + calore

comunità microbica aerobica presentato vari microrganismi, principalmente batteri, diverso materiale organico ossidante nella maggioranza dei casi indipendentemente l'uno dall'altro, anche se l'ossidazione di alcune sostanze trasportate da cooxidation (kometabolizm). La comunità microbica aerobica dei sistemi a fanghi attivi per la depurazione delle acque aerobiche è rappresentata da un'eccezionale biodiversità. Negli ultimi anni, con nuove tecniche mokulyarno biologia, in particolare gli specifici campioni rRNA, nei fanghi attivi indicato la presenza di generi batterica Paracoccus, Caulobacter, Hyphomicrobium, Nitrobacter, Acinetobacter, Sphaerotilus, Aeromonas, Pseudomonas, Cytophaga, Flavobacterium, Flexibacter, Halisomenobacter, Artrobacter, Corynebacterium, Microtrix, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus. Si ritiene, tuttavia, che fino ad oggi non sia stato identificato più del 5% dei microrganismi coinvolti nel trattamento con acqua aerobica.

Va notato che molti batteri aerobici sono anaerobi facoltativi. Possono crescere in assenza di ossigeno a spese di altri accettori di elettroni (respirazione anaerobica) o fermentazione (fosforilazione del substrato). I prodotti della loro attività sono anidride carbonica, idrogeno, acidi organici e alcoli.

La degradazione anaerobica delle sostanze organiche avviene sia sotto metanogenesi procedimento a più stadi, in cui la parte deve essere almeno quattro gruppi di microrganismi: gidrolitikov, brodilschikov, acetogeni e metanogenici. I microrganismi anaerobici esistono tra comunità stretta e collegamenti complessi aventi analogie organismi multicellulari, poiché a causa della specificità di substrato della methanogens, lo sviluppo senza trofica causa di batteri stadi precedenti. A loro volta, il metano archaea, utilizzando sostanze prodotte da anaerobi primari, determina il tasso di reazioni effettuate da questi batteri. Un ruolo chiave nella degradazione anaerobica della sostanza organica per giocare il metano metano Archaea generi Methanosarcina, Methanosaeta (Methanothrix), Methanomicrobium, e altri. In loro assenza o mancanza di decomposizione anaerobica termina allo stadio di fermentazione acida e acetogenica, che porta all'accumulo di acidi grassi volatili, principalmente a olio, propionico e acetico, a pH inferiore e interrompe il processo.

Il vantaggio del trattamento aerobico è l'alta velocità e l'uso di sostanze a basse concentrazioni. Significativi svantaggi, specialmente nel trattamento delle acque reflue concentrate, sono l'elevato consumo di energia per l'aerazione e i problemi associati al trattamento e allo smaltimento di grandi quantità di fango in eccesso. Il processo aerobico viene utilizzato nella depurazione delle acque reflue maiale urbani, industriali e alcuni con COD non superiore a 2000. Eliminare i suddetti inconvenienti possono aerobico tecnologie trattamento anaerobico preliminare del metodo di fermentazione liquami metano concentrato che non richiede il consumo di energia per l'aerazione ed inoltre coniugato per formare un valore energetico - metano.

Il vantaggio del processo anaerobico è anche una formazione relativamente minore di biomassa microbica. Gli svantaggi includono l'incapacità di rimuovere gli inquinanti organici a basse concentrazioni. Ma per il trattamento approfondito delle acque reflue concentrate, il trattamento anaerobico dovrebbe essere usato in combinazione con il successivo stadio aerobico (Fig. 1.).

Fig. 1. Confronto dei bilanci materiali ed energetici dei metodi di trattamento delle acque reflue aerobiche e anaerobiche

La scelta della tecnologia e delle caratteristiche del trattamento delle acque reflue sono determinate dal contenuto dell'inquinamento organico in esse.

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.

Metodo anaerobico

I metodi anaerobici di purificazione si verificano senza accesso O2 (processo di fermentazione), sono utilizzati per neutralizzare i sedimenti. Processi anaerobici si verificano nei cosiddetti digestori.

Methantank (metano + cisterna inglese)

impianto di fermentazione

acque reflue che costituiscono

serbatoio chiuso dotato di un dispositivo per il riscaldamento dovuto alla combustione del metano rilasciato.

Il metodo di purificazione anaerobico può essere considerato uno dei più promettenti in presenza di un'alta concentrazione nelle acque reflue di materiale organico o per il trattamento delle acque reflue domestiche.

• Il suo vantaggio rispetto ai metodi aerobici è una netta riduzione dei costi operativi (per i microrganismi anaerobici, non è necessaria un'aerazione aggiuntiva di acqua) e l'assenza di problemi associati allo smaltimento della biomassa in eccesso.

• Un altro vantaggio dei reattori anaerobici è minimo

la quantità di attrezzatura richiesta per il normale funzionamento del reattore.

Ma allo stesso tempo, le piante anaerobiche emettono il prodotto dell'attività vitale dei microrganismi - il metano, quindi è necessario monitorare costantemente la sua concentrazione nell'aria.

Tutti i metodi sopra indicati sono utilizzati solo fino a un certo livello di concentrazione di inquinanti nelle acque reflue. Prima di scaricare le acque reflue nel serbatoio, è necessario passare attraverso 3-4 fasi di pulizia. Inoltre, a volte oltre al trattamento biologico richiede la ionizzazione o la radiazione ultravioletta.

Figura 3. Scomposizione dello schema

Quando si convertono anaerobicamente substrati organici in metano sotto l'influenza di microrganismi, è necessario implementare in modo coerente 4 fasi di decomposizione. Gruppi separati di inquinanti organici (carboidrati, proteine, lipidi / grassi) nel processo di idrolisi vengono prima convertiti nei corrispondenti monomeri (zuccheri, amminoacidi, acidi grassi). Inoltre, questi monomeri vengono convertiti in acidi organici a catena corta, alcoli e aldeidi durante la decomposizione enzimatica (acitogenesi), che vengono poi ossidati ulteriormente in acido acetico, che è associato alla produzione di idrogeno. Solo dopo viene la volta della formazione del metano allo stadio della metanogenesi. Insieme al metano, anche l'anidride carbonica si forma come sottoprodotto.

L'eccesso di fango attivo, come già accennato, può essere trattato in due modi: dopo l'essiccazione, come fertilizzante o in un sistema di purificazione anaerobico. Gli stessi metodi di pulizia sono utilizzati nella fermentazione di acque reflue altamente concentrate contenenti una grande quantità di materia organica. I processi di fermentazione sono effettuati in dispositivi speciali - metatics.

La decomposizione della materia organica consiste di tre fasi:

• dissoluzione e idrolisi di composti organici;

Nella prima fase le sostanze organiche complesse vengono convertite in acidi butirrico, propionico e lattico. Nella seconda fase questi acidi organici vengono convertiti in acido uranico, idrogeno, anidride carbonica. Nella terza fase i batteri che generano metano riducono il biossido di carbonio a metano con assorbimento di idrogeno. Secondo la composizione della specie, la biocenosi da metacenosi è molto più povera delle biocenosi aerobiche.

I reattori anaerobici sono solitamente serbatoi in cemento armato o metallo che contengono un minimo, rispetto ai reattori per la pulizia aerobica, apparecchiature. Tuttavia, l'attività vitale dei batteri anaerobici è associata al rilascio di metano, che spesso richiede l'organizzazione di un sistema speciale di osservazioni della sua concentrazione nell'aria.

Figura 4. Schema di lavoro del digestore

Strutturalmente, il digestore è un serbatoio cilindrico o meno comunemente rettangolare che può essere completamente o parzialmente affondato nel terreno. Il fondo del digestore ha una tendenza significativa verso il centro. Il tetto del digestore può essere rigido o flottante. Nei digestori a tetto flottante, si riduce il pericolo di un aumento della pressione nel volume interno.

Le pareti e il fondo del digestore sono, di norma, in cemento armato.

Il fango e il fango attivo penetrano nel tubo di digestione dall'alto. Per accelerare il processo di fermentazione, i digestori vengono riscaldati e il contenuto viene miscelato. Il riscaldamento viene effettuato con un radiatore ad acqua o a vapore. In assenza di ossigeno da sostanze organiche (grassi, proteine, ecc.) Si formano acidi grassi, di cui si formano metano e anidride carbonica durante l'ulteriore fermentazione.

Il fango fermentato di alta umidità viene rimosso dal fondo del digestore e inviato per l'essiccazione (ad esempio i letti dei fanghi). Il gas risultante viene scaricato attraverso i tubi nel tetto del digestore. Da un metro cubo di sedimento nel digestore 12-16 metri cubici di gas, in cui circa il 70% è metano.

Il trattamento anaerobico delle acque reflue presenta alcuni vantaggi e svantaggi:

• il processo non produce molto fango attivo in eccesso, quindi non ci sono problemi con il suo smaltimento;

• L'89% dell'energia del processo è destinata alla produzione di metano;

• tale metodo di pulizia è possibile solo a basse concentrazioni del substrato;

• tasso relativamente basso di crescita della biomassa;

• attrezzature più semplici rispetto alla pulizia aerobica.

Il metodo di cui sopra è applicabile quando la concentrazione di determinati inquinanti non supera il livello ammissibile. Nella maggior parte dei casi, è necessario eseguire tre o quattro fasi di pretrattamento delle acque reflue al fine di ottenere il contenuto richiesto di determinate sostanze. Inoltre, per scaricare le acque reflue che sono già state trattate nel serbatoio dopo gli impianti di trattamento biologico, è spesso necessaria una purificazione aggiuntiva (ad esempio mediante ozonizzazione o irradiazione UV).

Il vantaggio del trattamento aerobico è l'alta velocità e l'uso di sostanze a basse concentrazioni. Significativi svantaggi, specialmente nel trattamento delle acque reflue concentrate, sono l'elevato consumo di energia per l'aerazione e i problemi associati al trattamento e allo smaltimento di grandi quantità di fango in eccesso. Il processo aerobico viene utilizzato nel trattamento delle acque reflue domestiche, alcune acque reflue industriali e suini con COD non superiore a 2000. Eliminare queste carenze di tecnologie aerobiche può essere un trattamento anaerobico preliminare delle acque reflue concentrate mediante digestione con metano, che non richiede energia per aerazione ed è anche associato alla formazione di prezioso vettore energetico - metano.

Il vantaggio del processo anaerobico è anche una formazione relativamente minore di biomassa microbica. Gli svantaggi includono l'incapacità di rimuovere gli inquinanti organici a basse concentrazioni. Per il trattamento approfondito delle acque reflue concentrate, il trattamento anaerobico deve essere usato in combinazione con il successivo stadio aerobico. La scelta della tecnologia e delle caratteristiche del trattamento delle acque reflue è determinata dal contenuto dell'inquinamento organico in esse.

Trattamento anaerobico delle acque reflue

In una casa di campagna per la pulizia delle acque reflue domestiche può essere utilizzato uno dei due metodi: anaerobico o aerobico. Entrambi i metodi sono biologici, dal momento che speciali microrganismi sono coinvolti nel trattamento degli effluenti, che vivono naturalmente in natura e l'inquinamento organico è una fonte di cibo per loro. Perché i metodi di pulizia biologica sono efficaci? Il fatto è che le acque reflue domestiche contengono circa il 70% delle impurità organiche e il 30% delle impurità minerali. Il trattamento anaerobico delle acque reflue avviene in un ambiente privo di ossigeno. Quando la chiarificazione aerobica delle acque reflue per la decomposizione efficace dei composti organici e chimici richiede un flusso costante di ossigeno.

Ci sono un gran numero di diversi tipi di batteri anaerobici che, in materia organica satura, organizzano qualcosa come fasi successive di lavorazione, decomposizione e assimilazione di varie sostanze e composti. Quando c'è una concentrazione insufficiente di qualsiasi tipo di batteri anaerobici, la decomposizione priva di ossigeno rallenta e può persino fermarsi. La ragione di solito diventa vari composti chimici e oggetti biologici che cadono nel lavandino e inibiscono la microflora.

processi biochimici in condizioni anaerobiche

Quali sostanze e oggetti non possono essere gettati e scaricati in una fossa settica anaerobica, in modo da non compromettere il lavoro di fognatura autonoma? I seguenti tipi di alimenti, piante e loro frutti, funghi, droghe, pesticidi, vari detergenti chimici a base di cloro, solventi, acidi, alcali, liquidi contenenti alcool, acqua di lavaggio dopo la rigenerazione del filtro, grandi frammenti non dovrebbero entrare nel sistema di trattamento delle acque reflue di alcun tipo. metallo e plastica, film plastici e fibre, peli di animali domestici.

Il rispetto di queste regole è molto importante. Ciò che sembra innocuo per noi può essere un veleno mortale per le piccole creature. Quando queste sostanze e oggetti solidi entrano nell'impianto di trattamento delle acque reflue, l'attività vitale dei batteri anaerobici e aerobi è inibita, la sequenza complessa delle trasformazioni chimiche viene disturbata e il trattamento degli effluenti si interrompe. La fossa settica, come la stazione di pulizia profonda, si trasforma in un serbatoio di stoccaggio, cioè in un pozzo nero ordinario.

che non si può gettare nella fossa settica e l'impianto di trattamento delle acque reflue aerobiche

Evitare di riempire eccessivamente il serbatoio di sedimentazione nella fossa settica. A causa del trabocco, la sequenza stabilita di passaggi di purificazione viene interrotta, la concentrazione di batteri anaerobici diminuisce, di conseguenza la loro efficienza diminuisce. Per lo stesso motivo, le acque reflue provenienti dall'acqua piovana e dal sistema di drenaggio non possono essere inviate al sistema di trattamento delle acque reflue. Un forte flusso d'acqua dopo la pioggia può facilmente interrompere la complessa operazione a più passaggi di vari tipi di batteri.

Il traboccamento di una fossa settica può verificarsi a causa di un grande scarico di scarico delle acque reflue o a causa di un eccessivo accumulo di sedimenti densi sul fondo della camera. Il volume massimo di scarica salvo è indicato nella scheda tecnica del prodotto. A causa della mancanza di efficacia, il trattamento con acque di scarico anaerobiche non decompone completamente il componente solido. Di conseguenza, una parte piuttosto grande non viene elaborata dai batteri, ma semplicemente affonda sul fondo, riducendo il volume di lavoro della camera di ricezione. Per questo motivo, è necessario rimuovere i sedimenti dalla fossa settica ogni 1-3 anni. In caso contrario, il sedimento non solo ridurrà il volume di lavoro, ma sarà anche compattato in modo che sarà molto difficile pomparlo via con il tubo della ruota di raccolta. È necessario prima lavare la massa compattata con un getto d'acqua ad alta pressione.

pompare sedimenti solidi da una fossa settica anaerobica

Qual è la macchina assenizatorskaya? Innanzitutto, il sedimento forma molto e ha bisogno di trasporto per trasportarlo; in secondo luogo, la mancanza di efficienza della purificazione anaerobica non distrugge la maggior parte dei microbi patogeni, quindi il sedimento da una fossa settica non può essere utilizzato come fertilizzante per un giardino. Il sedimento raccolto deve essere rimosso in apposite discariche, dove sarà smaltito. I microrganismi nocivi per la salute umana sono estremamente diversi. Può essere virus, batteri, muffe, alcuni di essi sono agenti causali di malattie pericolose. La macchina per pompare i sedimenti dalla fossa settica richiederà un giro gratuito al sito. Tenerne conto al momento di pianificare il territorio e il posizionamento degli edifici.

Quando si sceglie un sistema di fognatura autonomo basato sulla tecnologia anaerobica, fare attenzione a proteggere tutti i residenti e i vicini dal possibile contatto con scarichi non sufficientemente chiarificati. Tenere presente che l'acqua rilasciata dalla fossa settica può essere pulita non più del 60-70%. Secondo gli standard sanitari, tale acqua è considerata inquinata e non può essere drenata in un fosso o sul terreno - è necessario organizzare un trattamento aggiuntivo. La pulizia aggiuntiva viene effettuata nel terreno, dove vivono naturalmente sia i batteri anaerobici che quelli aerobici. Se il terreno sul sito è sabbioso, considerati fortunato. Basta fare un pozzo assorbente abbastanza compatto (solo un cilindro senza fondo), una volta che dalla fossa settica l'acqua verrà filtrata nel terreno.

campo di filtrazione per terreni argillosi

Se il terreno è argilloso, dovrai costruire un campo di filtrazione. La difficoltà è che è piuttosto grande per dimensioni e complessa nella struttura, una struttura artificiale con tubi forati di ingresso, un sistema di ventilazione, un geofabric e uno spesso strato di materiale filtrante (ghiaia, pietrisco, sabbia). Ogni pochi anni, il campo di filtrazione deve essere aggiornato, in quanto perde le sue proprietà a causa della siltizzazione. Se è impossibile posizionare il campo di filtrazione sotto il punto di drenaggio dell'acqua dalla fossa settica, l'acqua viene prima ritirata in un serbatoio di stoccaggio, da dove viene fornita da una pompa di drenaggio sommergibile al luogo di purificazione del suolo. Allo stesso tempo, il serbatoio settico anaerobico perde la sua non volatilità, poiché la pompa richiede il collegamento a una presa elettrica. Scegliere una posizione per la posizione della fossa settica anaerobica il più lontano possibile dai punti d'acqua. Soprattutto da quelli piccoli, come un pozzo, un ago ben fatto, un pozzo sabbioso.

Per confronto: in impianti di trattamento biologico profondo che utilizzano il metodo aerobico, si formano pochissimi sedimenti. Non è necessario chiamare il camion delle acque reflue. Una piccola quantità di sedimenti viene rimossa dal proprietario della casa stesso utilizzando il ponte aereo integrato. I batteri aerobici in condizioni di aerazione costante puliscono efficacemente gli scarichi. Di conseguenza, non solo la quasi totalità dei contaminanti densi è suddivisa, ma il contenuto di microrganismi patogeni nel sedimento non supera le norme sanitarie e il sedimento può essere utilizzato come fertilizzante da giardino.

Il trattamento anaerobico delle acque reflue viene utilizzato non solo nel settore privato, ma anche nell'industria. Nel processo di attività vitale dei batteri anaerobici nell'effluente, i composti di carbonio vengono ossidati e sottoposti a un processo di fermentazione in un ambiente privo di ossigeno. Il risultato sono ossidi di carbonio e gas metano. Dati i grandi volumi di acque reflue industriali e le dimensioni dell'impianto di trattamento, l'assenza della necessità di aerazione forzata semplifica e riduce il costo del processo di trattamento. D'altra parte, la scarsa efficienza del trattamento dei rifiuti anaerobici rende questo metodo non universale. In alcuni casi, a seconda della composizione del refluo o del suo volume, è necessario applicare un metodo aerobico più efficiente con aerazione forzata.

reattore anaerobico utilizzato nell'industria alimentare

Il reattore industriale anaerobico contiene colonie di batteri privi di ossigeno, che sono fissati su vari trasportatori in modo che non vengano lavati via da un flusso di liquido che passa. Biofilm speciali, elementi tubolari in ceramica o plastica, ghiaia, ecc. Vengono utilizzati come supporti per il fissaggio dei batteri.

Le moderne tecnologie consentono non solo di purificare i prodotti di scarto, restituendo l'acqua al ciclo di lavoro, ma anche di estrarre composti chimici utili dalle acque reflue. Ad esempio, operando un reattore anaerobico industriale, nel processo di scissione della materia organica vengono prodotti anidride carbonica e metano. Il metano può essere raccolto e utilizzato come fonte di energia.

In quali settori industriali viene utilizzato il trattamento delle acque reflue anaerobiche? Polpa e carta, prodotti farmaceutici, produzione di zucchero, cibo, impianti per la lavorazione della carne, produzione di birra. In alcuni casi, a seconda della composizione dei rifiuti liquidi industriali, il trattamento anaerobico delle acque reflue può essere una fonte di formazione di preziosi fertilizzanti organici o materie prime per un'ulteriore lavorazione. Ad esempio, per ottenere proteine ​​e sostanze biologicamente attive.

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.