Quali sono i vantaggi del trattamento biologico delle acque reflue?

Il livello dell'industria moderna determina la massima intensificazione di tutti i processi tecnologici e i relativi risparmi.

Schema di trattamento biologico delle acque reflue domestiche.

Al fine di ridurre i costi di produzione, la maggior parte delle imprese progressiste pratica la produzione senza sprechi, garantendo l'uso più razionale di tutte le risorse.

Una delle caratteristiche principali di questa tecnologia, che ne predetermina l'essenza, è il riciclaggio delle acque reflue. Per poter riutilizzare le acque reflue, è necessario pulirle e disinfettarle.

1 scopo dei metodi biologici di depurazione delle acque

Oggi, la massima filtrazione dell'acqua è possibile solo quando si combinano i metodi di pulizia disponibili - nessun metodo singolo può garantire una sufficiente efficienza.

Mentre l'organizzazione di un processo graduale, quando ogni metodo di pulizia è responsabile della rimozione di alcuni inquinanti, offre l'opportunità di ottenere il risultato desiderato.

Il metodo chiave per il trattamento delle acque reflue è la purificazione microbiologica dell'acqua, si basa sui modelli naturali di auto-purificazione biochimica dei corpi idrici naturali, che vengono simulati utilizzando tecnologie industriali.

Oltre al trattamento delle acque reflue delle imprese industriali, i metodi biologici di trattamento delle acque mostrano un'eccellente efficienza nel trattamento delle acque reflue municipali.

In questo caso, uno dei principali vantaggi di questo metodo è rivelato: la purificazione biochimica dell'acqua consente di utilizzarla ulteriormente in agricoltura come fertilizzante. Il metodo di pulizia biochimica è considerato uno dei più popolari e richiesti in quest'area.

In generale, dopo aver analizzato le applicazioni del trattamento biologico delle acque reflue, possiamo concludere che questo metodo si applica a quasi tutte le aree dell'industria:

  • Industria farmaceutica;
  • Industria alimentare;
  • Industria chimica;
  • Produzione di polpa e carta;
  • Servizi sanitari;
  • Settore agricolo;
  • Industria della raffinazione del petrolio

Grandi impianti di trattamento delle acque reflue per il trattamento delle acque reflue biochimiche.

La flora biologica naturale identica, che contiene biofiltri moderni, consente di ottenere una depurazione di alta qualità delle acque reflue domestiche e industriali.

E già, successivamente, possono essere riutilizzati in processi tecnologici, o smaltiti in modo sicuro, senza esercitare, allo stesso tempo, un impatto negativo non sull'ambiente.
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2 vantaggi e svantaggi

Il metodo di trattamento biologico è che l'ossidazione, la scissione e la successiva distruzione di contaminanti organici del liquido di scarto sono il risultato del processo vitale dei microrganismi più semplici.

Questi microrganismi sono artificialmente coltivati ​​in dispositivi speciali (biofiltri, serbatoi aerodinamici, ecc.) Attraverso i quali passa l'acqua trattata.

L'intera serie di metodi di elaborazione biologica è convenzionalmente suddivisa in due gruppi, che dipendono dal tipo di microrganismi utilizzati:

  • Metodo aerobico: i batteri vengono utilizzati per purificare l'acqua, la cui attività vitale è possibile solo con un accesso illimitato all'ossigeno;
  • Metodo anaerobico: l'uso di microrganismi che non hanno bisogno di ossigeno.

Serbatoio vuoto per il trattamento biologico delle acque reflue in condizioni domestiche.

Inoltre, a volte viene rilasciato un altro - il gruppo azoto, questi sono batteri che hanno bisogno di un mezzo saturo di azoto per tutta la vita.

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2.1 Trattamento biologico aerobico

Il metodo aerobico di depurazione delle acque domestiche e industriali è inoltre suddiviso in categorie, che sono determinate dal tipo di serbatoi utilizzati, dove viene eseguito il trattamento delle acque reflue.

Questi possono essere: biofiltri, bacini biologici, campi di filtrazione o serbatoi aerodinamici. In generale, direttamente sull'essenza stessa del metodo di pulizia, il tipo di serbatoio non ha alcun effetto - tutti hanno lo stesso metodo di mineralizzazione degli inquinanti.

La principale sostanza biologica per il trattamento aerobico è il "fango attivo", che a volte viene chiamato biofilm. In ogni impresa, a seconda della composizione delle acque reflue, la struttura del fango attivo sarà diversa.

Di per sé, il fango attivo esiste sotto forma di scaglie di un colore marrone scuro, la cui dimensione non supera i duecento micrometri. Il fango medio è costituito da particelle inorganiche solide al 30% e dal 70% dei microrganismi viventi che nel processo di vita utilizzano particelle solide come habitat.

La parte principale dei batteri nei fanghi attivi è costituita da organismi della famiglia Pseudomonas, tuttavia, la diversa composizione dell'effluente determinerà il gruppo predominante di microrganismi.

La caratteristica principale dei fanghi attivi, che predetermina la sua capacità di purificazione, è la capacità dei batteri di utilizzare gli inquinanti organici come mezzo di nutrizione. Tali batteri assorbono inquinanti all'interno delle loro cellule, che subiscono un cambiamento nella struttura biochimica.

In generale, il completo trattamento biologico aerobico delle acque reflue domestiche e industriali, se tutti i requisiti tecnologici sono soddisfatti, è in grado di rimuovere circa il 90% di tutti gli inquinanti ossidabili contenuti nell'acqua.

Ad oggi, la tecnologia del trattamento aerobico richiede un'accelerazione artificiale del processo, poiché il suo corso naturale richiede molto tempo. Il trattamento biologico aerobico naturale viene effettuato su speciali campi di filtrazione, questo metodo, oltre a un lungo periodo di flusso, è anche caratterizzato da una debole efficienza, che non supera il 50% per la maggior parte degli inquinanti più comuni.

Al fine di accelerare il metodo aerobico in condizioni industriali, vengono utilizzati contenitori speciali, durante il loro soggiorno in cui l'acqua di scarico viene saturata artificialmente con ossigeno. Tali serbatoi sul fondo hanno contenitori porosi di materiale polimerico in cui sono colonizzate colonie di microrganismi.

Sotto i contenitori sono posizionati gli aeratori - tubi con piccoli fori che riempiono l'acqua di ossigeno. Anche il fattore catalizzante è la temperatura del liquido, che deve essere mantenuta al livello richiesto.

A proposito, i microrganismi stessi producono una certa regolazione dell'habitat - nel processo di ossidazione e decomposizione dell'inquinamento organico viene rilasciata una quantità significativa di energia, che aumenta significativamente la temperatura del liquido.

Tali dispositivi per il trattamento biologico dell'acqua, oltre agli impianti di trattamento delle acque reflue industriali, sono ampiamente utilizzati in condizioni domestiche - i biofiltri sono spesso usati nella costruzione di fosse settiche. O piccole costruzioni fognarie di uso individuale in case di campagna e case di campagna.
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2.2 Trattamento biologico anaerobico

Un metodo di purificazione anaerobico comporta la trasformazione di inquinanti organici dopo il passaggio di tutte le reazioni sotto forma di biogas - metano, che viene utilizzato in ulteriori processi tecnologici per la combustione.

I microrganismi, per convertire un inquinante in metano, devono eseguire 4 fasi di decomposizione:

  1. Trasformazione di sostanze organiche in composti monomerici.
  2. I monomeri nel processo di decomposizione enzimatica passano sotto forma di acidi a catena corta.
  3. Gli acidi sono ossidati in acido acetico.
  4. Inoltre, si verifica la formazione di metano, insieme con il quale viene emessa anidride carbonica.

La composizione del biogas che verrà rilasciato e la concentrazione di metano in esso, dipende dalla composizione degli inquinanti dell'effluente.

Il metodo anaerobico di purificazione è il principale metodo di trattamento biologico delle acque nell'industria chimica e alimentare, nonché nei sistemi di filtrazione delle acque reflue domestiche.

Tali biofiltri non perdono la loro efficacia con un aumento della concentrazione di inquinanti in un liquido, inoltre, la questione dello smaltimento di una quantità eccessiva di fango attivo perde la sua urgenza.

Un importante vantaggio del metodo anaerobico è una riduzione del costo delle attrezzature e dei relativi costi operativi, poiché il flusso del trattamento anaerobico non richiede l'aerazione artificiale dell'acqua.

In generale, l'efficacia del trattamento biologico delle acque di scarico delle imprese domestiche e industriali dipende dai seguenti fattori:

  • Le acque reflue non devono contenere sostanze tossiche aggressive (possono causare la morte di microrganismi);
  • Mantenere condizioni di temperatura ottimali;
  • Conformità con la concentrazione limite ammissibile di inquinamento delle acque reflue, è importante considerare il carico sul fango, per il numero di inquinanti;
  • Tempo di reazione;
  • Il livello richiesto di aerazione;
  • Caratteristiche di progettazione dell'impianto di trattamento delle acque reflue.

Dovrebbe essere chiaro che qualsiasi metodo di trattamento biologico è solo uno dei passi necessari per il trattamento completo delle acque reflue industriali e domestiche.

Affinché le acque reflue possano reinserirsi in processi tecnologici o essere smaltite in modo sicuro, devono passare attraverso almeno 3 fasi di pulizia: meccanica, biologica e disinfezione.
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3 Elenco delle attrezzature richieste

Il liquido purificato con un metodo biologico passa l'ultima fase del processo.

I metodi biologici di trattamento delle acque reflue richiedono l'uso di apparecchiature classificate nei seguenti gruppi.

Strutture per il trattamento delle acque reflue naturali:

  • Campi di filtrazione (suddivisi in campi di filtrazione esterna e sotterranea);
  • Pozzi filtranti (principalmente utilizzati in condizioni domestiche);
  • Filtri per sabbia e ghiaia;
  • Canali di ossidazione di circolazione;
  • Serbatoi biologici con aerazione naturale.

Dispositivi per la purificazione artificiale dell'acqua biologica:

  • Biofiltri che caricano il vetro espanso;
  • Biofiltri a disco;
  • Biofiltratory;
  • Bioreattore per il trattamento delle acque reflue;
  • Biofiltri resistenti allagati;
  • Installazioni dell'aerazione estesa - serbatoi aerodinamici (metodo di completa ossidazione);
  • Installazioni per l'aerazione con la stabilizzazione della quantità in eccesso di fango attivo.

Il dispositivo più comune, sia in ambito industriale, sia per la pulizia delle acque reflue domestiche, sono i serbatoi di aerazione. Tali biofiltri sono principalmente realizzati sotto forma di serbatoi rettangolari con una profondità di 1-2 metri e dotati di sistemi artificiali per il riempimento di acqua con ossigeno.

Si tratta di biofiltri piuttosto compatti, caratterizzati da un'elevata efficienza del trattamento delle acque, che svolgono l'ossidazione trifase dell'inquinamento organico.

Durante la prima fase, vi è un aumento continuo della quantità di fanghi attivi a causa della materia organica presente nell'effluente, nella seconda fase - la maggior parte degli inquinanti organici sono "mangiati" dai fanghi e il loro tasso di crescita è diminuito.

Nella terza fase, i microrganismi mancano di nutrienti, costringendoli a mangiare batteri morti, il che porta all'autoregolazione dell'intero sistema.
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Metodo biologico di depurazione delle acque

In paesi come l'antico Egitto, la Grecia e Roma, i cittadini utilizzavano sistemi fognari. I sistemi di scarico di animali e persone si muovevano lungo tali sistemi. Sono stati trasportati nei fiumi del lago e del mare. A Roma, prima di scaricare i rifiuti nel fiume, si sono accumulati e sono stati tenuti in uno stagno di accumulo speciale chiamato il pozzo nero. Nel Medioevo, questo metodo è stato dimenticato. Pertanto, i rifiuti sono stati gettati direttamente sulla strada, e dopo un po 'sono stati portati via. Un nuovo metodo di smaltimento dei rifiuti ha contribuito all'inquinamento delle strade cittadine e delle fonti di acqua potabile. È per questo che si diffondono le malattie del colera, del tifo, della dissenteria e simili. All'inizio del diciannovesimo secolo, in Gran Bretagna fu inventato un bagno, che aveva uno scarico d'acqua. Pertanto, è diventato necessario creare canali di acque reflue e impedire agli escrementi umani di entrare nell'acqua potabile. Le acque reflue sono state raccolte in un unico luogo e tenute in apposite vasche, il precipitato risultante è stato utilizzato come fertilizzante.

All'inizio del XX secolo è stato sviluppato un sistema per la pulizia delle acque inquinate domestiche. Comprendeva la pulizia dei campi irrigati. L'acqua è stata purificata e filtrata attraverso il suolo. Come filtri sono stati utilizzati filtri Jet con detriti e sabbia. Dopo che l'acqua è caduta nel serbatoio, che è stato chiamato il serbatoio di aerazione.

Tale serbatoio è il nodo principale dei moderni impianti di trattamento delle acque reflue urbane. Il primo obiettivo del trattamento era quello di pulire le acque reflue dalla contaminazione. Molto più tardi, l'umanità ha capito quanto sia importante proteggere i corpi idrici naturali. Nel nuovo secolo, il problema principale era la depurazione delle acque. Al fine di preservare i siti di assunzione di acqua potabile, è necessaria una purificazione di alta qualità dell'acqua inquinata. La produzione di tali acque in Russia è di cinquecento litri al giorno per persona urbana. Allo stato attuale, sono state sviluppate moderne tecnologie di trattamento delle acque reflue. Di grande interesse è il metodo biologico di purificazione dell'acqua. È economico. Questo metodo è un'intensificazione dei processi naturali di decomposizione di composti organici di microrganismi in condizioni aerobiche.

La purificazione dell'acqua in cui vengono utilizzati i batteri è un processo naturale. Un tale processo ha avuto origine miliardi di anni fa. Al giorno d'oggi, viene utilizzato lo stesso metodo di pulizia, ma è molto più complicato.

Una caratteristica di questo tipo di pulizia è il fatto che non ci sono praticamente rifiuti, dal momento che la maggior parte degli inquinanti vengono trasformati in uno stato gassoso. La contaminazione rimanente viene utilizzata come fertilizzante. Un gas come il metano viene bruciato, con conseguente acqua calda ed energia elettrica. Il diossido di idrogeno si dissolve perfettamente in uno stagno, dopodiché l'acqua viene utilizzata per annaffiare le piante.

Il trattamento biologico non ha bisogno di reagenti, aumento dei costi energetici, così come un gran numero di personale tecnico che ha bisogno di pagare gli stipendi.

Il costo del trattamento biologico delle acque è più economico rispetto ad altri tipi di trattamento delle acque. Questo è l'unico metodo di pulizia che ti consente di creare un ciclo di utilizzo naturale rispettoso dell'ambiente.

Al giorno d'oggi, il metodo meccanico, biologico e chimico è considerato il metodo principale di purificazione dell'acqua. Il metodo di purificazione meccanica consiste nel contenere un'impurità inorganica e il metodo chimico consiste nell'utilizzare un reagente speciale. Il metodo biologico di pulizia dei canali dei rifiuti domestici si basa sull'uso di batteri che decompongono i rifiuti contenuti nelle acque reflue. Il trattamento biologico delle acque reflue è il più versatile. Grazie a questo metodo, il livello di pulizia raggiunge il massimo.

I composti organici sono suddivisi in due tipi di batteri:

  1. Batteri aerobici che si sviluppano in un ambiente saturo di ossigeno.
  2. Batteri anaerobici che si riproducono senza ossigeno.

Il trattamento biologico delle acque reflue è costituito da quanto segue:

  1. Le acque reflue provenienti da un edificio residenziale sono fermentate e parzialmente depositate in un serbatoio speciale. Non c'è ossigeno in un tale serbatoio.
  2. Dopodiché, lo scarico chiarificato viene inviato al sistema di filtrazione del terreno per eseguire una pulizia aggiuntiva.
  3. Con l'aiuto del fango attivo, che è contenuto in un ambiente con ossigeno, si verifica la fase successiva del trattamento delle acque reflue. Il compressore fornisce ossigeno extra.

Un'altra qualità positiva del trattamento biologico è la completa assenza di odori sgradevoli. Con altri metodi di pulizia ci sono diversi odori. Ad esempio, nel metodo chimico, c'è un odore di elementi chimici che sono stati utilizzati durante la purificazione dell'acqua. Con il metodo fisico, rimane un leggero odore di spreco.

Trattamento biologico delle acque reflue

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Metodi di trattamento delle acque reflue

I metodi di trattamento delle acque reflue possono essere suddivisi in metodi meccanici, metodi chimici, metodi fisico-chimici e metodi biologici. Le combinazioni più comunemente utilizzate di questi metodi. L'applicazione di un particolare metodo di trattamento delle acque reflue in ciascun caso è determinata dalla natura dell'inquinamento e dai requisiti per l'acqua depurata.

Varie definizioni e termini relativi al trattamento delle acque reflue

Il trattamento delle acque reflue è il trattamento delle acque reflue al fine di distruggere o rimuovere gli inquinanti da esso. Durante il processo di purificazione si formano acqua e rifiuti purificati, contenenti sostanze inquinanti in alte concentrazioni. Di norma, è già un rifiuto solido adatto per lo smaltimento o lo smaltimento.

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Breve trattamento biologico delle acque reflue.

Il trattamento biologico delle acque reflue, basato sulla capacità dei microrganismi di utilizzare l'inquinamento organico disciolto e colloidale come fonte di nutrimento e mineralizzarli nei loro processi vitali, è progettato per ridurre l'inquinamento delle acque reflue industriali e municipali e la lavorazione dei rifiuti secondari risultanti: sedimenti e fanghi attivi. Tra i metodi biologici di protezione ambientale, i metodi biologici di trattamento delle acque reflue sono stati storicamente i primi a svilupparsi e sono attualmente i più usati. In termini di volume dei flussi in corso di elaborazione, il trattamento biologico delle acque reflue è la tecnologia a maggiore capacità e viene utilizzato nella grande maggioranza degli impianti di trattamento delle acque reflue: industriali e municipali, locali, locali, ecc.

Trattamento biologico delle acque reflue

Il metodo di purificazione biologica si basa sulla capacità dei microrganismi di utilizzare vari composti che costituiscono le acque reflue come substrati di crescita. I vantaggi di questo metodo sono la capacità di rimuovere dalle acque reflue una vasta gamma di sostanze organiche e inorganiche, facilità di strumentazione e processi, costi operativi relativamente bassi. Tuttavia, per il successo dell'attuazione del metodo sono necessari ingenti investimenti di capitale per la costruzione di impianti di trattamento delle acque reflue. Durante il processo di pulizia, è necessario osservare rigorosamente il regime tecnologico e tenere conto della sensibilità dei microrganismi alle alte concentrazioni di inquinanti. Pertanto, molto spesso prima del trattamento biologico delle acque reflue devono essere diluiti.

Per il trattamento biologico delle acque reflue vengono utilizzati due tipi di processi: aerobico, in cui i microrganismi utilizzano l'ossigeno per l'ossidazione delle sostanze e anaerobico, in cui i microrganismi non hanno accesso né all'ossigeno disciolto libero né agli accettori di elettroni preferiti del tipo di ioni nitrato. In questi processi, i microrganismi possono utilizzare il carbonio da sostanze organiche contenute nelle acque reflue come accettori di elettroni. Quando si sceglie tra i processi aerobici e anaerobici, la preferenza viene solitamente data per prima. I sistemi aerobici sono più affidabili, stabili; sono anche più esplorati.

Anche i processi anaerobici, significativamente inferiori a quelli aerobici nella velocità del processo di pulizia, presentano numerosi vantaggi:

- la massa di fanghi attivi al loro interno è quasi di un ordine di grandezza inferiore (0,1-0,2) rispetto ai processi aerobici (1,0-1,5 kg / kg di BOD remoto);

- hanno un consumo energetico significativamente inferiore per la miscelazione;

- energia formata addizionalmente sotto forma di biogas.

Allo stesso tempo, i processi di purificazione anaerobica sono meno studiati, a causa delle basse portate, richiedono costosi impianti di trattamento delle acque reflue su larga scala.

Nei processi di purificazione aerobica, una parte delle sostanze organiche ossidate dai microrganismi viene utilizzata nei processi di biosintesi, l'altra viene convertita in prodotti innocui - H2Oh, CO2, ecc. Il principio di azione dei sistemi di biorimedio aerobico si basa sui metodi di coltivazione a flusso continuo.

Il processo di rimozione delle impurità organiche consiste in diverse fasi: trasferimento di massa di sostanze organiche e ossigeno dal liquido alla superficie cellulare, diffusione di sostanze e ossigeno nelle cellule attraverso la membrana, oltre al metabolismo, durante il quale avviene la crescita della biomassa microbica con il rilascio di energia e anidride carbonica. L'intensità e la profondità del trattamento biologico sono determinate dal tasso di riproduzione dei microrganismi.

Quando non c'è praticamente materia organica nelle acque reflue trattate, inizia la seconda fase della purificazione: la nitrificazione. Durante questo processo, le sostanze contenenti azoto dalle acque reflue vengono ossidate a nitriti e quindi a nitrati. Pertanto, il trattamento biologico aerobico consiste in due fasi: mineralizzazione - ossidazione di composti contenenti carbonio - e nitrificazione. La comparsa di nitrati e nitriti nelle acque reflue trattate indica un grado profondo di purificazione. La maggior parte dei nutrienti necessari per lo sviluppo di microrganismi (carbonio, ossigeno, zolfo, oligoelementi) sono contenuti nelle acque reflue. Con una carenza di singoli elementi (azoto, potassio, fosforo) sotto forma di sali, vengono aggiunti all'effluente da pulire.

Un'associazione biologica complessa composta da batteri, organismi unicellulari (funghi acquatici), protozoi (amebe, flagellati e infusori ciliari), animali microscopici (rotiferi, nematodi, nematodi, ecc.) Partecipa ai processi di depurazione biologica. nel processo di trattamento biologico si forma sotto forma di fango attivo o biofilm.

Il fango attivato è un fiocco marrone-giallo di dimensioni 3-150 micron, sospeso in acqua e formato da colonie di microrganismi, compresi i batteri. Quest'ultima forma capsule mucose - zoogle. Il biofilm è un fouling mucoso del materiale dello strato filtrante degli impianti di depurazione con microrganismi vivi, di 1-3 mm di spessore.

Il trattamento aerobico biologico delle acque reflue viene effettuato in varie strutture di costruzione - biofiltri e serbatoi di aerazione.

I biofiltri sono strutture rettangolari o rotonde con pareti solide e un doppio fondo: la parte superiore a forma di griglia e il fondo - solido (figura 7.8).

Fig. 7.8 Diagramma del biofiltro del dispositivo

Il fondo di drenaggio del biofiltro è costituito da lastre di cemento armato con un'area di apertura di almeno il 5-7% della superficie totale del filtro. Il materiale filtrante è solitamente pietrisco, ciottoli di roccia, argilla espansa, scorie. Lo strato di supporto inferiore in tutti i tipi di biofiltri dovrebbe contenere particelle più grandi di materiale filtrante (dimensioni 60-100 mm). I biofilters in pietrisco hanno un'altezza dello strato di 1,5-2,5 me possono essere rotondi con un diametro fino a 40 me rettangolari con una dimensione di 75x4 m 2. Il flusso di ingresso delle acque reflue pretrattate con l'aiuto di un dispositivo di distribuzione dell'acqua periodicamente e in modo uniforme irriga la superficie del biofiltro. Durante l'infiltrazione di acque reflue attraverso il materiale dello strato filtrante, si verificano una serie di processi successivi:

- contatto con il biofilm che si sviluppa sulla superficie delle particelle del materiale filtrante;

- assorbimento di sostanze organiche dalla superficie delle cellule microbiche;

- ossidazione delle sostanze delle acque reflue nei processi di metabolismo microbico.

L'aria viene soffiata attraverso il fondo del biofiltro con un controcorrente di liquido. Durante la pausa tra i cicli di irrigazione, viene ripristinata la capacità di assorbimento del biofilm. Il biofilm che si forma sulla superficie dello strato filtrante del biofiltro è un sistema ecologico complesso (Fig. 7.9).

Figura 7.9. Piramide trofica in biofilm gocciolato biofiltro

Batteri e funghi formano un livello trofico inferiore. Insieme ai microrganismi del carbonio, si sviluppano nella parte superiore del biofiltro. I nitrificatori si trovano nella zona inferiore dello strato filtrante, dove i processi di competizione per il substrato nutritivo e l'ossigeno sono meno pronunciati. I più semplici rotiferi e nematodi che si nutrono della componente batterica di un ecosistema di biofilm servono da cibo per le specie più elevate (larve di insetti).

Il biofiltro è un continuo aumento e morte del biofilm. Il biofilm morto viene lavato via dalla corrente dell'acqua trattata e rimosso dal biofiltro. L'acqua depurata entra nella fossa settica, in cui viene liberata dalle particelle di biofilm e quindi scaricata nel serbatoio.

Il processo di ossidazione delle sostanze organiche è accompagnato dal rilascio di calore, quindi i biofiltri non richiedono un riscaldamento aggiuntivo. Grandi installazioni, dotate di uno strato di materiale isolante, sono in grado di funzionare a temperature esterne negative. Tuttavia, la temperatura all'interno dello strato filtrante non deve essere inferiore a 6 °.

La principale modalità di funzionamento dei biofilters a pietrisco è un singolo passaggio di acque reflue. Mentre il carico sulla sostanza organica sul filtro è 0,06-0,12 kg BOD / m 3 al giorno. Per aumentare il carico senza aumentare l'area del biofiltro, viene utilizzata una modalità di purificazione con ricircolo delle acque reflue o una doppia modalità di filtrazione.

Il tasso di riciclaggio delle acque reflue contaminate da materia organica difficilmente ossidabile può essere 1: 1 - 1: 2. Il carico di sostanza organica può raggiungere 0,09-0,15 kg di BOD / m 3 al giorno. La doppia filtrazione variabile consiste nell'utilizzare due direzioni di filtrazione e due chiarificatori secondari. La sequenza dei fili varia con un intervallo di 1-2 settimane. Ciò causa la rapida crescita del biofilm e consente di aumentare il carico a 0,15-0,26 kg di BOD / m 3 al giorno.

I biofilters a pietrisco, con una bassa densità apparente, possono raggiungere un'altezza fino a 8-10 m. Questo tipo di bioreattore con un modo veloce di filtrazione delle acque reflue fornisce un grado di rimozione del 50-60% di BOD. Per un più alto grado di purificazione si usano i biofiltri a cascata.

Dall'inizio degli anni '80, i materiali minerali nei biofiltri sono stati sostituiti da materie plastiche, che forniscono un'elevata porosità e migliori proprietà idrodinamiche dello strato ad alti valori della superficie specifica dello strato filtrante. Questo ci ha permesso di costruire alti, non occupando molto spazio sui bioreattori e purificare le acque reflue industriali con un'alta concentrazione di sostanze inquinanti. La superficie specifica degli ugelli di plastica utilizzati per la filtrazione rapida è superiore a quella dei biofilters a pietrisco.

Un tipo più avanzato di bioreattore con un biofilm fisso è un reattore a letto fluidizzato, caratterizzato dalla presenza di un vettore rivestito con una pellicola microbica, sufficiente a creare un letto fluidizzato di flusso del fluido verso l'alto. Il reattore ha un sistema di alimentazione di ossigeno e un dispositivo che fornisce una distribuzione quasi orizzontale del flusso di fluido nello strato portante. Come vettore in tali bioreattori, si può usare la sabbia attraverso la quale viene passato ossigeno (il sistema "Oxytron"). Vengono utilizzati anche cuscinetti porosi fibrosi con un sistema di alimentazione dell'ossigeno nell'apparecchio stesso (l'installazione "Keptor").

Una condizione importante per l'efficace funzionamento dei biofiltri è un accurato trattamento preliminare delle acque reflue provenienti da particelle sospese che possono ostruire il quadro. Un momento sfavorevole nel funzionamento dei biofiltri è la probabilità di allagamento, la riproduzione di mosche sulla superficie, un odore sgradevole, come conseguenza dell'eccessiva formazione di biomassa microbica.

Un biofiltro a goccia è il tipo più comune di bioreattore con un biofilm fisso utilizzato nel trattamento delle acque reflue. Essenzialmente, questo è un reattore a letto fisso con controcorrente di aria e liquido. La biomassa cresce sulla superficie dell'ugello sotto forma di film. La caratteristica dell'ugello o dello strato filtrante è un'area superficiale specifica elevata per lo sviluppo di microrganismi e una grande porosità. Quest'ultimo fornisce le necessarie proprietà gas-dinamiche dello strato e facilita il passaggio di aria e liquido attraverso di esso.

Attualmente, circa il 70% degli impianti di trattamento delle acque reflue in Europa e in America sono biofiltri antigoccia. La vita utile di tali bioreattori è stimata in dozzine di anni (fino a 50). Il principale svantaggio del design è l'eccessiva crescita della biomassa microbica. Ciò comporta l'intasamento del biofiltro, che causa interruzioni nel sistema di pulizia.

Aerotank si riferisce a bioreattori omogenei. Il design tipico del bioreattore è un recipiente sigillato in cemento armato di sezione rettangolare, associato a un serbatoio di sedimentazione. Aerotank è diviso da partizioni longitudinali in diversi corridoi, di solito 3-4. Differenze strutturali di vari tipi di aerotank sono principalmente legate alla configurazione del bioreattore, al metodo di alimentazione dell'ossigeno, all'ampiezza del carico.

Schemi tipici di serbatoi aerodinamici sono presentati in fig. 7.10. Il processo di biorisanamento nel serbatoio di aerazione consiste in due fasi. La prima fase consiste nell'interazione di acque reflue sedimentate con aria e particelle di fango attivo nel serbatoio di aerazione per qualche tempo (da 4 a 24 ore o più, a seconda del tipo di acque reflue, i requisiti per la profondità del trattamento, ecc.). Al secondo stadio, avviene la separazione di acqua e particelle di fango attivo nel serbatoio di sedimentazione secondario. L'ossidazione biochimica delle sostanze organiche nel serbatoio aerodinamico nella prima fase viene implementata in due fasi: al primo stadio, i microrganismi dei fanghi attivi adsorbono gli inquinanti dalle acque reflue, nel secondo stadio li ossidano e ripristinano la loro capacità ossidante.

Fig. 7.10. Schemi di aerotank: a - spiazzamento, b - miscelazione,

c - con disperso approvvigionamento di acque reflue e rigenerazione dei fanghi attivi

L'aria viene fornita ai "corridoi" dell'aerotank attraverso lastre di cemento armato rinforzate (filtri) o attraverso un sistema di tubi in ceramica porosa. Di solito, il dispositivo di distribuzione dell'aria non si trova nel centro, ma vicino a una delle pareti del corridoio. Di conseguenza, il flusso è turbolizzato nel serbatoio di aerazione e le acque reflue non si spostano solo lungo il corridoio, ma si muovono a spirale all'interno di esso. Ciò migliora la modalità di aerazione e le condizioni di pulizia. Il processo di pulizia nel serbatoio di aerazione è una fermentazione continua.

Le particelle di fango attivo formato da batteri e protozoi sono una miscela flocculante. Rispetto al funzionamento del biofilm nei biofiltri, i serbatoi di aerazione dei fanghi attivi rappresentano una minore diversità ecologica delle specie. I principali gruppi di componenti batterici dei fanghi attivi sono i batteri flocculanti carbon-ossidanti, i batteri filamentosi carbon-ossidanti e i batteri nitrificanti. Il primo gruppo di batteri non solo partecipa alla degradazione dei componenti organici delle acque reflue, ma forma anche dei flocculi stabili, che vengono rapidamente depositati nella fossa settica con la formazione di fango denso. I nitrificatori (Nitrosomonas e Nitrobacter) convertono forme ridotte di azoto in ossidato:

NH3 + O2 Nitrosomonas Þ NO2; NO2 + O Ni trobacter Þ NO3 -

I batteri filamentosi, da un lato, formano uno scheletro attorno al quale si formano i flocculi; d'altra parte, stimolano i processi avversi (formazione di schiuma e scarse precipitazioni). Il più semplice consuma i batteri e riduce la torbidità delle acque reflue, il più importante tra questi sono i ciliati (Vorticella, Opercularia).

Il fango attivo ha una grande superficie di adsorbimento e contiene una serie di enzimi per rimuovere i contaminanti dalle acque reflue.

La concentrazione dei fanghi attivi nella aerotank è di solito 1,5-5,0 g / l. Questo valore dipende dalla concentrazione dell'inquinamento delle acque reflue, dall'età dei fanghi e dalla sua produttività. L'età del fango è calcolata dall'equazione

dove M - particelle sospese della miscela di fango, kg / m 3; V è il volume dell'aerotank, m 3; my- quantità di fango rimosso, kg / giorno; G - consumo di acqua, m 3 / giorno; conO. - concentrazione del fango nel flusso in uscita, kg / m 3.

Ad esempio, per ottenere la nitrificazione con agenti nitrificanti a crescita lenta, i fanghi vengono utilizzati per circa 12 giorni e, per l'ossidazione delle sostanze organiche, l'età dei fanghi può essere significativamente inferiore.

La concentrazione di lavoro dell'ossigeno disciolto viene calcolata in base alle esigenze di installazione previste. Per la nitrificazione completa, è almeno 2 mg / l; per l'ossidazione e la denitrificazione del carbonio - meno di 1 mg / l.

In pratica, a seconda del tipo di aerazione, vengono utilizzate diverse modalità di trattamento delle acque reflue: veloci, standard ed estese. Processi veloci sono utilizzati nel trattamento parziale delle acque reflue. Il tipo più comune di processo di pulizia è la media tra aerazione standard e rapida.

Il prossimo parametro importante per il processo di bioremediation in bioreattori a flusso omogeneo è la modalità di miscelazione. Sono noti sistemi di miscelazione completa e cilindrata perfetta. Il primo tipo fornisce una diluizione istantanea del flusso di ingresso nel serbatoio di aerazione. Questo protegge la microflora del fango attivo dagli effetti inibitori degli inquinanti dalle acque reflue. Il fango attivo in un tale sistema, tuttavia, ha la peggiore capacità di precipitare, in contrasto con i sistemi di repressione ideali.

In quest'ultimo, il fango attivo entra nel primo corridoio, dove, durante l'aerazione, ripristina la sua capacità ossidante. Le acque reflue entrano nel secondo corridoio insieme al fango attivo rigenerato. La concentrazione di sostanze inquinanti diminuisce gradualmente quando le acque reflue fluiscono attraverso il sistema del corridoio aerotank. In tali sistemi, la concentrazione di inquinanti nel flusso di ingresso non deve superare il massimo consentito per i componenti biologici che costituiscono il fango attivo.

L'esperienza operativa di vari tipi di aerotank dimostra che il contenuto di sostanze organiche nelle acque reflue fornite al trattamento non deve superare 1000 mg / l. Il pH ottimale è solitamente compreso tra 6,5 ​​e 8,5.

La quantità di elementi biogenici nelle acque reflue trattate viene regolata aggiungendo i sali necessari. Quindi, con BOD circa 0,5 kg O2/ m 3 il contenuto di azoto assimilabile nelle acque di scarico non deve essere inferiore a 10, fosfati - 3 mg / l. I migliori risultati di purificazione dell'acqua in aerotank sono ottenuti con un BOD in ingresso fino a 0,2 kg O2 / m 3. Se il livello di aerazione con tale BOD è fino a 5 m 3 / m 2 h, il BOD dell'acqua depurata può scendere a 0,015 kg O2/ m 3.

L'aumento della biomassa dei fanghi attivi durante la purificazione porta al suo "invecchiamento" e alla diminuzione dell'attività biocatalitica. Pertanto, la maggior parte del fango attivato dal chiarificatore secondario viene rimosso dal sistema e solo una parte di esso viene restituita al reattore.

Gli aerotank sono tecnologicamente connessi con i coloni secondari, in cui avviene la chiarificazione dell'acqua in uscita e la separazione dei fanghi attivi. I serbatoi settici svolgono anche la funzione di serbatoi di contatto. In essi, l'acqua di scarico è clorata. La dose disinfettante di cloro dopo il trattamento biologico, a seconda della qualità della pulizia, è di 10-15 mg / l con una durata di contatto del cloro con il liquido per almeno 30 minuti.

I processi di trattamento delle acque reflue anaerobiche rispetto a quelli aerobici presentano numerosi vantaggi indubbi. I principali sono l'alto livello di conversione del carbonio di inquinanti con volumi relativamente piccoli di crescita della biomassa e la produzione di un ulteriore prodotto di valore: il biogas.

I processi anaerobici per il trattamento delle acque reflue vengono utilizzati in Europa per circa 100 anni. Utilizzati per questi scopi, i bioreattori delle fosse settiche sono vasche di sedimentazione in cui i fanghi subiscono una degradazione anaerobica. Le fosse settiche sono solitamente utilizzate a una temperatura di 30-35 ° C. Il tempo di permanenza delle acque reflue trattate è significativamente più alto - circa 20 giorni.

Quando si progettano bioreattori di questo tipo, uno dei parametri principali è la sua capacità in litri (V), calcolata tenendo conto del numero di popolazione servite da P:

La metà del volume di 180 litri pro capite è allocata per il liquido, metà è utilizzata per l'accumulo di fango. Il volume del serbatoio è distribuito tra le due camere, con il primo che occupa 2/3 del volume e con un fondo inclinato per trattenere il fango (Fig. 7.11). Il periodicamente (circa una volta all'anno) viene rimosso e una piccola parte di esso rimane nel bioreattore.

Fig. 7.11. Fossa settica a due camere: 1 - regolatore, 2 - riflettore,

3 - conduttura a pressione, 4 - fondo dell'apparato con pendenza (1: 4)

I serbatoi settici sono utilizzati nel sistema di impianti di trattamento delle acque reflue urbane. Elaborano il sedimento rimosso dai serbatoi di sedimentazione primaria. In questo caso, il fango fermentato viene eliminato o interrato. Durante la fermentazione, il volume dei fanghi diminuisce, il contenuto di microrganismi patogeni e l'odore sgradevole diminuiscono.

La biodegradazione degli inquinanti che si verificano nelle fosse settiche sulla base di un'associazione microbica complessa comprende processi idrolitici che coinvolgono batteri acidogeni, eteroacetogeni e metanogenesi che coinvolgono metanogeni. Gli spandiconcime anaerobici di questo tipo vengono utilizzati per il biorisanamento anaerobico di acque reflue industriali e agricole.

L'uso di sistemi anaerobici relativamente poco costosi per i rifiuti altamente inquinati dell'industria alimentare e i rifiuti animali intensivi è particolarmente efficace. Queste acque reflue hanno livelli elevati di BOD e COD, e il concime ha anche un alto contenuto di componenti insolubili che non sono biodegradabili. Per la loro pulizia utilizzati miscelatori completi. Le acque reflue provenienti da suini e pollame vengono rilasciate durante il biorisanamento anaerobico di solo il 50% del COD e gli allevamenti di bovini vengono scaricati del 30%.

Alte concentrazioni di sostanze organiche e di azoto ammonico (fino a 4000 mg / l) sono in grado di inibire il processo di degradazione. Il tempo di conservazione di tali acque reflue in un bioreattore con un volume fino a 600-700 m 3 aumenta fino a 15-20 giorni con un carico giornaliero normale di 20-30 m 3. Il biogas prodotto in questo caso contiene fino al 70% di metano. Un bioreattore di volume relativamente piccolo purifica le acque reflue da allevamenti di medie dimensioni con un contenuto di 1200-1500 suini.

Negli ultimi anni, a causa di requisiti più rigorosi per il pretrattamento delle acque reflue industriali prima che vengano scaricate nel sistema fognario, nonché della necessità di sostituire i combustibili fossili con fonti rinnovabili, l'interesse per i processi anaerobici è in aumento.

Gli stagni biologici sono una cascata di edifici con una profondità di 1,0-1,5 m, attraverso i quali l'acqua di scarico trattata scorre ad un ritmo insignificante. Ci sono stagni con aerazione naturale e artificiale. Il tempo trascorso in stagni dipende dal tipo e dalla concentrazione di contaminazione, dal grado di pretrattamento, dalle modalità di utilizzo ulteriore dell'acqua depurata e dalla durata di 3-50 giorni. Se gli stagni hanno un'aerazione artificiale, allora il tempo di permanenza dell'acqua in essi è significativamente ridotto.

Negli impianti industriali, gli stagni biologici vengono utilizzati principalmente per la depurazione delle acque reflue sottoposte a trattamenti di trattamento biochimico. Dopo gli stagni biologici, la concentrazione di petrolio e prodotti petroliferi e di altri inquinanti si riduce così tanto che il pesce può essere diluito nelle ultime sezioni degli stagni.

A volte viene effettuato un trattamento terziario nei campi dell'irrigazione. Si tratta di aree appositamente preparate utilizzate simultaneamente per il trattamento delle acque reflue e per scopi agricoli. Il trattamento delle acque reflue nei campi di irrigazione viene eseguito utilizzando la microflora del suolo, il calore solare, l'aria e l'attività delle piante. I campi di irrigazione agricoli dopo la discesa delle acque reflue trattate vengono utilizzati per la coltivazione di cereali e insilati, erbe, alcune verdure e anche per piantare alberi e arbusti.

I metodi di trattamento biologico delle acque reflue sono efficaci e sono essenzialmente una parte obbligatoria del sistema di trattamento per ogni impresa.

Le acque reflue purificate prima di essere scaricate nei corpi idrici superficiali devono essere disinfettate, in quanto possono contenere batteri patogeni, virus, parassiti, che portano a epidemie di malattie infettive della popolazione.

La clorurazione è più comunemente usata per questo. Tuttavia, questo metodo ha una capacità disinfettante insufficiente contro molti microrganismi patogeni. Inoltre, l'uso della clorurazione è accompagnato dai seguenti fenomeni negativi:

• nelle acque reflue disinfettate contiene una quantità residua di cloro attivo, che è tossico per gli organismi acquatici e il pesce, provoca un cambiamento nella biocenosi dei corpi idrici, che influisce sulla loro capacità autopulente;

• si formano composti cancerogeni e organogenici mutageni altamente tossici;

• Lavorare con il cloro, che è una sostanza tossica potente, richiede speciali misure di sicurezza.

Problemi simili si verificano quando si utilizzano altri metodi di disinfezione dei reagenti (ipocloriti di sodio e calcio, ozono, perossido di idrogeno, ecc.).

Attualmente, il metodo di disinfezione più promettente è il trattamento delle acque ultraviolette (UV).

Con l'irradiazione UV dell'acqua, quasi tutti i microrganismi patogeni muoiono, la capacità ossidativa dell'acqua non cambia, il pericolo di sovradosaggio da disinfettante scompare, il consumo energetico è di 30-60 Wh / m 3 di acque reflue. Tuttavia, l'uso di questo metodo è efficace solo quando il contenuto di sostanze sospese nell'acqua non è superiore a 20 mg / l. In Bielorussia, è stato adottato un programma per l'introduzione di metodi privi di reagenti per la disinfezione delle acque reflue, alternative alla clorazione, per il periodo fino al 2020, approvato dal Ministero per l'Edilizia e Servizi Comunitari il 25 gennaio 2007, n.

Nel processo di trattamento delle acque reflue biochimiche, si formano precipitati, che devono essere periodicamente rimossi dall'impianto di trattamento. La lavorazione o lo smaltimento di questi sedimenti è molto difficile a causa del loro grande volume, della loro composizione variabile, della presenza di un certo numero di sostanze tossiche per gli organismi viventi, alta umidità.

Il fango delle acque reflue è difficile da filtrare le sospensioni. Nelle vasche di decantazione secondarie nel sedimento vi è principalmente un eccesso di fango attivo, il cui volume è 1,5-2,0 volte maggiore del volume di sedimento proveniente dal serbatoio di sedimentazione primario. I componenti principali dei sedimenti grezzi sono carboidrati, sostanze grasse e proteine, che insieme rappresentano l'80-85% e il restante 15-20% è un complesso lignino-humus. La decomposizione di sostanze organiche produce metano, idrogeno, anidride carbonica, alcoli e acqua, ammoniaca e azoto libero e idrogeno solforato. Lo schema generale di trattamento dei fanghi di depurazione è illustrato in fig. 7.12.

Fig. 7.12 Schema di trattamento generale per i fanghi di depurazione

La rimozione dell'umidità libera viene effettuata mediante compattazione del precipitato. Allo stesso tempo, viene rimosso in media fino al 60% di umidità e la massa di sedimenti viene ridotta di 2,5 volte. Il fango attivo il cui contenuto di umidità è del 99,2-99,5% è più difficile da condensare. Per la compattazione del limo mediante metodi di gravità, flottazione, centrifuga e vibrazione.

La stabilizzazione dei sedimenti viene effettuata per distruggere la parte biodegradabile della materia organica in biossido di carbonio, metano e acqua. Viene effettuato con l'aiuto di microrganismi in condizioni anaerobiche e aerobiche. In condizioni anaerobiche, la digestione dei fanghi viene effettuata nei digestori, a causa della quale il suo volume si riduce di circa la metà a causa della decomposizione e della mineralizzazione della materia organica. Il sedimento fermentato acquisisce una struttura granulare omogenea, dona acqua migliore durante l'asciugatura, perde un odore putrido specifico.

Dopo la stabilizzazione, i precipitati sono disidratati. Per disidratazione sono preparati condizionando. Durante il condizionamento, la resistenza specifica viene ridotta e le proprietà di precipitazione dell'acqua di precipitazione sono migliorate a causa dei cambiamenti nella loro struttura e nelle forme di legame dell'acqua. L'aria condizionata viene effettuata con metodi reagenti e non reagenti.

Quando il trattamento reagente del sedimento avviene coagulazione - il processo di aggregazione di particelle fini e colloidali. La formazione di grandi fiocchi con rottura dei gusci dei solventi e un cambiamento delle forme di legame dell'acqua contribuisce a modificare la struttura del sedimento ea migliorare la sua idrorepellenza. Ferro e sali di alluminio: i FeCl sono usati come coagulanti.3, Fe2(SO4)3, FeSO4, Al2(SO4)3, così come la calce.

I metodi di trattamento non reattivi comprendono il trattamento termico, il congelamento seguito da scongelamento, l'elettrocoagulazione e l'esposizione alle radiazioni.

Il metodo più semplice di disidratazione consiste nell'asciugare il sedimento sui cosiddetti letti dei fanghi. In questo metodo, l'umidità può essere ridotta al 75-80% e il sedimento viene ridotto in volume e massa di 4-5 volte, perde la fluidità e può essere trasportato sul luogo di utilizzo su strada. Tuttavia, questo metodo è lungo, richiede grandi appezzamenti di terreno, dipende dalle condizioni climatiche della zona. Inoltre, il contenuto di umidità del fango essiccato rimane ancora significativo.

Le trame di limo sono appezzamenti di terreno (mappe), circondati da tutti i lati da muri di terra. Se il terreno filtra bene l'acqua e l'acqua sotterranea è profonda, i siti di limo sono disposti su terreni naturali. Quando l'acqua freatica si trova a 1,5 m di profondità, viene predisposto un drenaggio speciale dai tubi per la rimozione del filtrato e talvolta viene predisposto un sottofondo artificiale.

L'asciugatura meccanica (centrifugazione, filtraggio, filtrazione, ad esempio sui filtri del vuoto) riduce anche l'umidità al 70-80%, la successiva asciugatura termica al 15-25%.

I fanghi di rifiuto, che attualmente non possono essere utilizzati, vengono inviati ai raccoglitori di fanghi per lo smaltimento.

I collettori di fanghi sono serbatoi di terra aperti che, dopo il pieno riempimento, vengono conservati e il fango viene alimentato ad altri azionamenti. Non dobbiamo dimenticare che le discariche di fanghi in scatola sono una potenziale fonte di inquinamento ambientale e richiedono una supervisione costante.

Allo stato attuale, il metodo di disidratazione dei fanghi biologici (BFR) sta diventando sempre più diffuso.

Un diagramma schematico del trattamento delle acque reflue è mostrato in Fig. 7.13.

Fig. 7.13 Schema del processo di trattamento delle acque reflue: 1 - camera di ricezione,

2 - griglie per la separazione di grandi rifiuti, 3 - una trappola di sabbia, 4 - un grasso, trappola di petrolio,

5 - vasca di decantazione primaria, 6 - stazione di disidratazione meccanica, 7 - serbatoio di aerazione o

biofiltro, 8 - vasca di sedimentazione secondaria, 9 - compattatore di limo, 10 - trattamento aggiuntivo e disinfezione con il metodo di surfazione-ozonizzazione, 11 - superfici sabbiose, 12 - stazione di pompaggio delle acque reflue, 13 - frantumatore

Il trattamento e la depurazione delle acque reflue è un problema tecnico molto complesso che non può essere completamente trattato in questo tutorial. Informazioni più complete su questo argomento possono essere ottenute nel libro precedentemente pubblicato [14] o nella letteratura speciale.

Dato che la costruzione e l'esercizio di impianti di depurazione delle imprese richiedono l'investimento di materiali e mezzi tecnici molto grandi, il mantenimento di servizi speciali crea molti problemi per lo smaltimento dei fanghi di depurazione, dei fanghi attivi e altri, ora locali e sistemi modulari di trattamento delle acque reflue.

Trattamento biologico delle acque reflue

Le acque reflue contengono sostanze di origine organica e inorganica e l'organico è molto di più. E se è più facile eliminare meccanicamente le inclusioni inorganiche, allora sono necessari altri metodi per rimuovere le impurità organiche. Uno dei principali è il trattamento biologico delle acque reflue. In questo articolo imparerai le sue caratteristiche, varietà e tecnologie.

Il problema dell'inquinamento ambientale

L'acqua è vita, ma la consumiamo pulita e la restituiamo sporca. Se gli scarichi non vengono puliti, il tempo della "preziosa umidità" descritta da molti scrittori di fantascienza arriverà molto presto. La natura può purificare l'acqua da sola, ma questi processi sono molto lenti. Il numero di persone è in aumento, anche il volume del consumo di acqua è in aumento, quindi i problemi di un accurato e organizzato trattamento delle acque reflue sono particolarmente acuti. La tecnologia più efficace per purificare l'acqua è semplicemente biologica. Ma prima di considerare i principi di base del suo lavoro, è necessario comprendere la composizione dell'acqua.

Composizione delle acque reflue domestiche

In ogni casa con l'impianto idraulico c'è un sistema fognario. Fornisce normali processi per il trasporto delle acque reflue dagli appartamenti e dalle case agli impianti di trattamento. Nelle condotte fognarie scorre la solita acqua, ma inquinata. Impurità in esso solo l'1%, ma è lui che rende le acque reflue inadatte per un ulteriore utilizzo. Solo dopo la pulizia è possibile riutilizzare l'acqua per bere e a casa.

La composizione esatta delle acque reflue non può essere nominata, poiché dipende dal luogo in cui viene prelevato un campione speciale, ma anche nello stesso punto la quantità e l'insieme di impurità possono variare. Molto spesso l'acqua contiene particelle solide, impurità biologiche, inclusioni inorganiche. Con inorganico tutto è semplice - anche il filtro più semplice lo rimuove, ma con la materia organica dovrai combattere. Se non fai nulla, queste sostanze iniziano a disintegrarsi e formano un sedimento in putrefazione (da cui la sgradevole caratteristica "odore di fogna"). E non solo le sostanze organiche decomposte iniziano a marcire, ma anche l'acqua.

In poche parole, grassi, tensioattivi, fosfati, composti di cloruro e azoto, prodotti petroliferi e solfati fanno parte dell'effluente. Indipendentemente dall'acqua, non possono scomparire - occorre una pulizia completa. Il problema è particolarmente acuto in quelle case in cui viene effettuato un sistema autonomo di smaltimento delle acque e di approvvigionamento idrico, perché in ogni sezione c'è un pozzo nero e un pozzo per l'acqua. Se gli scarichi non vengono puliti, possono entrare nel rubinetto - e la situazione diventerà pericolosa per la vita.

Metodi per la pulizia degli effluenti domestici e industriali

Le acque reflue possono auto-pulirsi in condizioni naturali, ma solo se il loro volume è ridotto. Poiché il settore industriale è altamente sviluppato oggi, una notevole quantità di rifiuti viene generata in uscita. E per ottenere acqua pulita, una persona deve risolvere il problema delle acque reflue - cioè, pulirle. In totale, ci sono diversi metodi per la depurazione delle acque reflue - queste sono meccaniche, chimiche, fisico-chimiche e biologiche. Consideriamo più in dettaglio le caratteristiche di ciascuno di essi.

La pulizia meccanica comporta l'uso di tecniche come il filtraggio e la sedimentazione. Gli strumenti principali sono griglie, schermi, filtri, trappole e trappole. Quando l'acqua passa il trattamento primario, entra nella vasca di sedimentazione - un serbatoio progettato per sedimentare gli scarichi con la formazione di fango. La pulizia meccanica viene utilizzata nella maggior parte dei sistemi moderni, ma raramente come metodo indipendente. E il fatto è che non è adatto per la rimozione di componenti chimici e impurità organiche.

La pulizia chimica viene effettuata con l'uso di reagenti - sostanze chimiche speciali che reagiscono con le impurità contenute nell'acqua e formano un precipitato insolubile. Di conseguenza, il contenuto di sospensioni solubili viene ridotto del 25% e insolubile del 95%.

La pulizia fisica e chimica comporta l'uso di tecniche come l'ossidazione, la coagulazione, l'estrazione e così via. Questi processi rendono possibile rimuovere le inclusioni inorganiche dall'acqua e distruggere le impurità organiche poco ossidate. Il metodo di purificazione fisico-chimico più popolare è l'elettrolisi.

Il trattamento biologico è un processo basato sull'uso di specifici microrganismi e sui principi della loro attività vitale. I batteri mirano a inquinanti organici specifici e si verifica la depurazione dell'acqua.

Metodi di trattamento biologico delle acque reflue e dei suoi benefici. Stazioni e strutture per il trattamento biologico delle acque reflue

I metodi di trattamento biologico delle acque reflue includono aerotank, filtri biologici e i cosiddetti biopond. Ogni metodo ha le sue caratteristiche, che ti diremo ulteriormente.

Carri armati aerodinamici

Questa tecnica di purificazione biologica coinvolge l'interazione dell'effluente pre-meccanicamente pulito e del fango attivo. L'interazione avviene in appositi contenitori: sono costituiti da almeno due sezioni e sono dotati di sistemi di aerazione. Il fango attivo contiene un gran numero di microrganismi aerobici che, in condizioni appropriate, rimuovono vari inquinanti dall'effluente. Il fango è un complesso sistema di biocenosi in cui i batteri, in condizioni di regolare apporto di ossigeno, iniziano ad assorbire le impurità organiche. La purificazione biologica avviene costantemente con una condizione principale: l'aria deve fluire nell'acqua. Al termine dell'elaborazione organica, il livello di consumo di ossigeno (BOD) diminuisce e l'acqua scorre nelle sezioni successive.

In altre sezioni, i batteri nitrificanti sono inclusi nel lavoro, che processano un elemento come l'azoto dei sali di ammonio con la formazione di nitriti. Questi processi sono effettuati da una parte di microrganismi, mentre l'altro mangia nitriti con la formazione di nitrati. Al completamento di questo processo, l'effluente viene inviato al chiarificatore secondario. Qui, il fango attivo viene precipitato e l'acqua depurata viene inviata ai serbatoi.

biofiltri

Il biofiltro è una stazione di pulizia biologica popolare tra i proprietari di case di campagna. È un dispositivo compatto, che include un serbatoio con materiale di caricamento. Nella forma di un film attivo nel biofiltro vi sono microrganismi che eseguono gli stessi processi del primo caso.

  • a due stadi;
  • filtrazione a goccia.

Le prestazioni dei dispositivi con filtrazione a goccia sono basse, ma garantiscono il massimo grado di trattamento delle acque reflue. Il secondo tipo è più produttivo, ma la qualità della pulizia sarà all'incirca uguale a quella del primo caso. Entrambi i filtri sono costituiti dal cosiddetto "corpo", dal distributore, dal drenaggio e dai sistemi di distribuzione dell'aria. Il principio di funzionamento dei biofiltri è simile al principio di funzionamento degli aerotank.

Stagni biologici

Per effettuare il trattamento delle acque reflue in questo modo, dovrebbe esserci un serbatoio artificiale aperto in cui si svolgeranno i processi di autopulizia. Questo metodo è il più efficace, anche gli stagni poco profondi fino a un metro di profondità sono adatti. L'ampia superficie consente all'acqua di scaldarsi bene, il che ha anche l'effetto necessario sui processi vitali coinvolti nella pulizia dei microrganismi. Il metodo più efficace è nella stagione calda - a una temperatura di circa 6 gradi e al di sotto dei processi di ossidazione vengono sospesi. In inverno, la pulizia non si verifica affatto.

  • piscicoltura (con diluizione);
  • multistadio (senza diluizione);
  • stagni di post-trattamento.

Nel primo caso, l'acqua di scarico viene mescolata con l'acqua del fiume e quindi inviata agli stagni. Nel secondo, l'acqua viene inviata al serbatoio senza diluizione immediatamente dopo la sedimentazione. Il primo metodo richiede circa due settimane e il secondo mese. Il vantaggio dei sistemi multistadio è un prezzo relativamente basso.

Quali sono i vantaggi del trattamento biologico delle acque reflue?

La depurazione biologica delle acque reflue garantisce l'ottenimento di quasi il 100% di acqua pura. Tuttavia, tieni presente che, come metodo indipendente, non viene utilizzata una biostazione. È possibile ottenere acqua cristallina solo se prima rimuovi le impurità inorganiche con altri mezzi e poi rimuovi la materia organica con un metodo biologico.

Batteri eerobici e anaerobici - che cos'è?

I microrganismi utilizzati nel trattamento delle acque reflue sono suddivisi in aerobi e anaerobici. Gli aerobi esistono solo in un mezzo contenente ossigeno e abbattono completamente la materia organica in CO2 e H2O, sintetizzando simultaneamente la propria biomassa. La formula per questo processo è la seguente:

CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + biomassa batterica,

dove CxHyOz è materia organica.

I microrganismi anaerobici normalmente fanno a meno dell'ossigeno, ma la loro crescita della biomassa è piccola. I batteri di questo tipo sono necessari per la fermentazione senza ossigeno di composti organici con la formazione di metano. formula:

CxHyOz -> CH4 + CO2 + biomassa batterica

Le tecniche anaerobiche sono indispensabili ad alte concentrazioni di sostanza organica - che superano il massimo consentito per i microrganismi aerobici. Con un basso contenuto organico, i microrganismi anaerobici, al contrario, sono inefficaci.

Scopo dei metodi biologici di depurazione delle acque

La maggior parte degli effluenti inquinanti sono materia organica. Le principali fonti di dati sull'inquinamento e i consumatori degli effluenti trattati sono:

  • Alloggiamento, industria alimentare e complessi zootecnici.
  • Imprese di chimica, raffinazione del petrolio, pasta di legno e carta, e anche industria della pelle.

La composizione dell'effluente in questi casi sarà diversa. Una cosa è certa - solo nella condizione di una purificazione complessa con l'applicazione obbligatoria di metodi biologici, si possono ottenere risultati ideali.

Principi del trattamento biologico e l'elenco delle attrezzature necessarie

Tenendo conto degli attuali principi di apparecchiature per il trattamento biologico è selezionato per l'organizzazione dell'impianto di trattamento delle acque reflue. Le opzioni principali sono:

  • stagni biologici;
  • campi filtro;
  • biofiltri;
  • aerazione;
  • meta tag;
  • filtri per pozzi;
  • filtri per sabbia e ghiaia;
  • canali di circolazione ossidazione;
  • bioreattori.

Si noti che varie tecniche possono essere utilizzate per il trattamento delle acque reflue artificiali e naturali.

Trattamento delle acque reflue con metodi biologici: vantaggi e svantaggi

Le tecniche biologiche sono efficaci per depurare le acque reflue dalla sostanza organica, ma risultati veramente elevati possono essere raggiunti solo se l'uso complesso di metodi diversi. Inoltre, le possibilità dei batteri non sono illimitate: i microrganismi rimuovono le impurità minori della materia organica. Il costo degli impianti di trattamento biologico è relativamente basso.

Tutti i metodi di trattamento delle acque reflue

Prima di entrare nel sistema di pulizia biologico, l'acqua di scarico deve essere sottoposta a pulizia meccanica e dopo di essa - disinfezione (clorazione, esposizione ad ultrasuoni, elettrolisi, ozonizzazione, ecc.) E disinfezione. Pertanto, nell'ambito del complesso trattamento delle acque reflue, vengono utilizzati anche metodi chimici, meccanici, a membrana e reagenti.

conclusione

I metodi biologici di trattamento delle acque reflue si basano sui naturali processi vitali dei batteri - microrganismi eterotrofi. Consumano composti organici, li decompongono in altre sostanze, si moltiplicano rapidamente e formano colonie facilmente separabili dall'acqua purificata. L'efficacia della tecnica è piuttosto alta, ma come metodo indipendente non si applica.