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.