Clasificarea metodelor de tratare biologică - ecologia

1.3.2 Clasificarea metodelor biologice de purificare

Metode biologice de purificare utilizate pentru epurarea apelor uzate menajere și industriale din multe dizolvate organice și unii compuși anorganici (hidrogen sulfurat, sulfuri, amoniac, nitrați, etc.). Procedeul de purificare se bazează pe capacitatea microorganismelor de a folosi acești agenți pentru nutriție. Contactarea microorganismelor cu substanțe organice le distruge parțial, transformându-se în apă, dioxid de carbohidrați, nitrit, sulfationy și colab., Substanțele organice pentru microorganismele sunt sursa de carbon. Distrugerea substanțelor organice de către microorganisme numite oxidare biochimice [13].

Toate metodele folosite pentru purificarea apelor reziduale de contaminanți organici și compuși neoxidați minerale folosind microorganisme sunt împărțite în aerobe și anaerobe.

procesele de mineralizare microbiene anaerobe sunt realizate la ambele dizolvate substanțe organice și solide apa uzată. Procesele anaerobe au loc în mișcare lentă, sunt fără acces la oxigen, sunt utilizate în principal pentru fermentarea nămolului. Metoda de purificare aerobică bazată pe utilizarea unor grupuri de microorganisme aerobe pentru viață care necesită un flux constant de oxigen și temperatura de 20-40 ° C La schimbarea condițiilor de oxigen și temperatura compoziția și cantitatea de microorganisme este schimbată. procesele de tratare aerobă sunt utilizate de preferință pentru mineralizarea substanțelor organice dizolvate în faza lichidă a apelor uzate. Unele substanțe organice sunt ușor de oxidare biologică, iar unele sunt foarte dificil de oxida sau nu oxidat deloc. Pentru a stabili eventuala furnizare a instalațiilor de tratare biologică a apelor reziduale industriale sunt instalate concentrație maximă de substanțe organice care nu afectează procesele biologice și oxidarea stațiilor de epurare a apelor uzate.

Disponibilitatea unei oxidării biologice substanță poate fi estimată ca un indicator biochimic, care este raportul dintre complet BOD (BOD) și COD definit. indice biochimic este un parametru necesar pentru calcularea și întreținerea instalațiilor industriale pentru tratarea biologică a apelor uzate. Atunci când valoarea indicatorului biochimic egală sau mai mare de 0,5, substanțe biochimice sensibile la oxidare. Dimensiunea indicelui biochimic variază în limite largi pentru diferite grupe de ape uzate. apelor uzate industriale au indice scăzut (0,05 - 0,3), apele uzate menajere - mai mult de 0,5.

1.3.3 Legile de oxidare biochimică a substanțelor organice

Principiile active din stațiile de epurare biologică este creată în mod artificial il activ care reprezintă particule de substanțe organice, microorganisme locuite diferite grupuri - aerobi și anaerobi facultativi. Aerarea apei ajută la crearea unor condiții optime pentru activitatea lor și de a intensifica oxidarea substanțelor organice. Mai mult decât atât, aerul de amestecare ajută la menținerea nămolului activat în suspensie.

Microorganismele nămolului activat

nămol activat este structurat sistem coloidal având o mare capacitate de sorbție, precum și habitat pentru multe microorganisme de sol și apă. Compoziția nămolului activat este determinat de natura impurităților organice și, prin urmare, pot varia calitativ și cantitativ. Organismele vii sunt prezentate în acumulările de nămol activat de bacterii, organisme protozoare, bacterii singure, viermi, fungi, drojdii, actinomicete și mai puțin alge, larve de insecte, crustacee, și altele. În ciuda diferențelor semnificative de ape uzate, compoziția chimică elementară a nămolului activ este destul de aproape. De exemplu, compoziția chimică a sistemului de tratare a nămolului activat de producție de cocs corespunde bruttoformule C97 H199 O53 N28 S2; întreprinderile de îngrășăminte cu azot - C90 H167 N24 O52 S2; ape reziduale municipale - C54 H212 O82 N8 S7 [10]. In microorganismele din nămolul activ sunt grupe diferite. Pentru grupurile de mediu organisme sunt divizate în bacterii aerobe și anaerobe, termofile și mezofil, halofil și galofobov. În nămolul activat și biofilm sunt reprezentanți ai celor patru tipuri de protozoare: sarkodovyh (Sarcodina), flagelate ciliate (mastigofore), infuzorii ciliata (ciliata) și ciliate supt (Suctoria). Cele mai simple microorganisme prezente în apa râurilor, lacurilor, oceane, în apele uzate, sol, praf, în stațiile de epurare a apelor uzate. Ele sunt implicate activ în mineralizarea substanțelor organice din apele naturale și a deșeurilor în naturale și în condiții artificiale. Cel mai simplu absorbi cantitati mari de bacterii și să mențină astfel, cantitatea lor optimă a nămolului. Aceste microorganisme contribuie la depunerea nămolului și a deșeurilor de clarificare a apei. În nămolul activat în anumite proporții a conținut toate aceste grupuri de bacterii, dar, în funcție de compoziția apei uzate domină una dintre grupuri, în timp ce alții so însoțească. Numai grup major de bacterii implicate in apa reziduala de proces, și grupe înrudite mediu pregătit pentru existența microorganismelor din grupul principal, oferind cu nutrienți și eliminați produși de oxidare. Dar cel mai simplu din nămolul activat prezent mai mari, animale organizate mai complexe - rotiferelor si limbrici. Numeroase observații ale unei populații de nămol activat posibilă identificarea unui număr de organisme, prin prezența și activitatea care poate fi văzut pe progresul tratamentului și starea de facilități. Prezența unui număr mare de amoeba mici, ciliate sugerea indică supraîncărcare a nămolului activat cu substanțe organice, precum și lipsa de oxigen. La curățarea în bazine de aerare de ape uzate industriale contaminate cu hidrocarburi, există întreruperi ale procesului de curățare, datorită umflarea nămolului activat. Indicarea calității nămolului activ este viteza de depunere în absența aerare. Capacitatea de a precipita nămolul se caracterizează prin indicele de nămol. Pentru indicele de nămol este adoptat volumul în mililitri 1 g de nămol, după 30 minute de sedimentare. Gros indicele de nămol il este de 40 - 60 ml / g, cu indice de noroi de 200 - 300 ml / g, umflarea are loc. Un astfel il slab precipitat în baia de ulei secundar și se realizează cu apă purificată.

Descompunerii substanțelor organice

Înainte de a începe procesul de oxidare biochimică a substanțelor organice conținute în apele reziduale, acestea trebuie să penetreze celulele microbiene. La suprafața unei substanțe din cauza celulei primește convecției și difuziei moleculare și interiorul celulelor - difuziunea citoplasmatică prin membrana semipermeabilă, care apare din cauza diferenței de concentrații în celulă și în afara acestuia.

Rolul principal în substanțe de tratare a apelor uzate juca procese de returnare care au loc în interiorul celulelor microbiene. Aceste procese tind să se încheie oxidarea unei substanțe cu eliberare de energie și sinteza de noi substanțe cu cheltuieli de energie. În interiorul celulelor de microorganisme este un set continuu și complex de reacții chimice. Celulele din secvență un număr mare de reacții se desfășoară la o viteză mare. viteza de reacție și succesiunea lor depinde de prezența enzimelor care acționează drept catalizatori. O caracteristică a enzimelor este faptul că fiecare dintre ele afectează numai anumite compus chimic și catalizează unul dintre multele transformările suferite de un compus chimic dat. Când modificați compoziția și concentrația substanțelor variază și enzimele. Astfel, fiecare reacție enzimatică corespunzătoare catalizează una. Astfel, produsul de reacție este un substrat pentru următorul. Viteza de formare și descompunere a enzimelor depinde de creșterea microorganismelor și a condițiilor stabilite în rata de admitere a substanțelor celulare care inhibă și activarea proceselor biochimice. Celulele din fiecare specie de microorganisme au un set definit de enzime. Unele dintre ele independent de substratul este constant prezent în celulele microbiene. Astfel de enzime sunt numite constitutiva. Alte enzime sunt sintetizate in celulele din cauza oricăror schimbări ale mediului. De exemplu, schimbarea compoziției sau concentrației de contaminare a apelor uzate. Aceste enzime permit perioada de microorganisme pentru a se adapta la schimbările din mediu, așa-numitele adaptive. adaptarea calendarul diferite și se extind de la câteva ore până la zeci și sute de zile [10]. În cazul în care apa reziduală conține mai multe substanțe, oxidarea va depinde de cantitatea și structura substanțelor organice dizolvate. Prima va oxida substanțele care sunt necesare pentru a crea un material celular. Procedura pentru oxidarea materialelor va afecta durata tratamentului apelor uzate. Pentru distrugerea unui amestec complex de substanțe organice trebuie să fie de 80 - 100 de enzime diferite. Reacția generală a oxidării biochimice în condiții aerobe poate fi reprezentată schematic după cum urmează:

unde Cx Hy Oz N - toată materia organică de canalizare, C5 H7 NO2 - raport mediu de elemente majore din materialul celular al bacteriilor.

Reacție (1) corespunde oxidarea substanțelor asupra necesităților de energie ale celulei, reacția (2) - sinteza materialului celular. Costurile de oxigen pentru aceste reacții constituie BOD apelor uzate. Dacă procesul de oxidare se realizează în continuare, începe transformarea materialului celular:

Consumul total de oxigen prin patru reacții este aproximativ de două ori mai mult decât reacția (1) și (2).

După cum se vede din ecuațiile de reacție, sunt necesare schimbări chimice pentru sursa de energie de microorganisme.

Efectul diferiților factori asupra vitezei de oxidare biochimice

Turbulența de canalizare în nămol activat instalație de epurare promovează dezintegrarea în fulgi mici și reînnoirea rapidă a interfeței mărește rata cantității de substanțe nutritive și oxigen pentru microorganisme și astfel crește viteza de curățare. Turbulenței fluxului se realizează prin agitare viguroasă, în care il nahoditsyavo activ suspendat, care asigură o distribuție uniformă a acesteia în efluent.

Doza de nămol activat depinde de indicele de nămol. Mai puțin indicele de nămol, cea mai mare doza de nămol activat trebuie trimise la stația de epurare. Următorul raport se recomandă să fie menținută.

indice Nămol în ml / g00000

Doza il, g / l 3,5,5

Pentru purificare trebuie utilizat cu nămol activ proaspăt care stabilește bine și mai tolerante la variațiile de temperatură și pH. Se constată că odată cu creșterea temperaturii de tratare a apelor uzate crește biochimice viteza de reacție. Cu toate acestea, în practică este menținută în intervalul 20 - 30 ° C, deoarece o creștere suplimentară a temperaturii poate duce la moartea microorganismelor. La temperaturi mai mici rata de purificare redusă încetinește procesul de aclimatizare microbiene la noi tipuri de contaminare, procesele de nitrificare se deterioreze, floculare și sedimentare a nămolului activat. Odată cu schimbarea temperaturii apei reziduale variază de solubilitate a oxigenului. Prin creșterea temperaturii solubilității apei reziduale scade de oxigen, astfel încât să se mențină concentrația dorită în apă necesită o aerare mai intensă.

Absorbția și consumul de oxigen

Pentru oxidarea substanțelor organice de către microorganisme au nevoie de oxigen dizolvat în apă. Pentru saturare cu oxigen procesul de aerare a apelor uzate se realizează prin ruperea fluxului de aer în bule care sunt distribuite uniform posibil în apa reziduală. Oxigenul bulelor de aer este absorbit de apă și apoi transferat la microorganisme. Astfel, în timpul procesului de purificare a două fluxuri - absorbția oxigenului și a consumului de apă reziduală de microorganisme.

Fig. 5. Diagrama de transfer al oxigenului din gazele bule de la microorganisme:

A - bule de gaz B - acumulare de microorganisme, 1 - strat de difuzie de delimitare pe partea de gaz, 2 - suprafața secțiunii 3 - stratul de difuzie frontiera de fluid, 4 - transferul de oxigen din balon la microorganisme 5 - strat de difuzie delimitare de fluid microorganisme, 6 - trecerea oxigenului in celule, 7 - reacția dintre moleculele de oxigen și enzime.

Cantitatea de oxigen absorbit poate fi calculată din ecuația de transfer de masă:

,

unde M - cantitatea de oxigen absorbit, kg / s; # 946; v - volumetric coeficient de transfer de masă, 1 / s; V - volumul apei reziduale, m 3; Miercuri C - concentrația de echilibru și concentrația de oxigen în lichidul în vrac, în kg / m3.

Pe baza ecuației de transfer de masă care cantitatea de oxigen absorbit poate fi crescută datorită unei creșteri a coeficientului de transfer de masă sau forța motrice.

Proprietățile fizice ale deșeurilor lichide au un impact semnificativ asupra procesului de absorbție a oxigenului. Vâscozitatea și tensiunea superficială afectează mărimea bulelor de gaz, astfel modificând suprafața de transfer de masă.

microorganisme rata de consum de oxigen nu poate depăși rata de absorbție, în caz contrar se deteriorează metabolismul și rata redusă de contaminanți de oxidare.

Lipsa azotului retardati oxidarea contaminanților organici și promovează formarea de trudnoosedayuschego nămolului. deficit de fosfor conduce la dezvoltarea bacteriilor filamentoase, care este o cauza umflarea majoră a nămolului activat, sedimentare slabă și îndepărtarea acesteia din stațiile de epurare a apelor reziduale, de creștere a nămolului și reducerea durabilă a ratei de oxidare. Nutrienții sunt cel mai bine absorbită sub formă de compuși în care sunt localizate în celulele microbiene. Azot - sub formă de NH4 +. și fosfor sub formă de săruri ale acizilor fosforic.

Cantitatea de nutrienți depinde de compoziția apei reziduale și trebuie stabilite experimental. Pentru numărare aproximativă, puteți utiliza următoarea ecuație BPKp. N. P = 100. 50. 1. Acest raport corect aplicate numai în primele trei zile. O durată mai lungă de tratament conduce la un randament scăzut al nămolului activat și necesită cantități mai mici de azot și fosfor.

Cu o lipsă de azot, fosfor și potasiu în apele uzate contribuie diferite săruri de azot, fosfor și potasiu. Cu un tratament comun al apelor uzate industriale și menajere adăuga substanțe nutritive care nu sunt necesare, ca în gospodărie efluent conține azot, fosfor și potasiu în cantități suficiente.

Informații despre activitatea „rafinăriile de canalizare biochimice“

Categorie: Mediu
Numărul de caractere, inclusiv spații: 132098
Număr de mese: 16
Număr poze: 18