Биологический метод очистки сточных вод

2.3 Биологический метод очистки сточных вод

В основе биологической очистки сточных вод от органических веществ лежат три взаимосвязанных процесса: синтез протоплазмы клеток микроорганизмов, окисление органических загрязнений и окисление продуктов метаболизма клеток. Для проведения таких процессов требуется участие ферментов. Происходящее при этом аэробное окисление содержащегося в органических веществах углерода до С0₂ и водорода до Н₂0 характеризуется расходом кислорода, то есть биологическим потреблением кислорода.

Характеристикой глубины разложения примесей в водостоке является биохимический показатель, равный отношению ВПК к ХПК.

Под ХПК в отличие от ВПК понимают количество кислорода, теоретически необходимое для полного превращения органических веществ в С0₂, Н₂0, а также в соль аммония и серную кислоту, если они содержат азот и серу. Молекулярный кислород, входящий в состав молекул веществ, идет на окисление этих веществ.

При биохимическом окислении органических веществ требуется меньше кислорода, чем при химическом окислении с той же эффективностью очистки.

В биологических фильтрах сточные воды очищаются микроорганизмами активного ила или биопленки, образующими биологически активную массу.

Производительность установки и количество избыточного ила на единицу объема сточной воды оценивают по окислительной мощности г и приросту ила.

Окислительную мощность рассчитывают по формуле:

где АБПК = БПК_исх – БПК_0Ч – разность между БПК исходной и очищенной воды, г 0₂/м³; V – расход сточных вод, м³/ч; V_a – рабочий объем аэротенка, м³; т = iyV – время аэрации, ч.

Прирост ила из-за сложного характера взаимоотношений бактерий определяют по приближенной зависимости

где С_н – концентрация взвешенных веществ, поступающих в аэротенк, г/м; К_э – экономический коэффициент; Am и AS – количество органических примесей, удаленных в аэротенках, соответственно в массовых единицах и единицах БПК, г/м³ и г БГ7К7м³; У – удельный прирост ила, г/г БПК.

Очистка при БПК меньше 20 мг 0₂ /дм³ является полной, а больше 20 мг 0₂ /дм³ – неполной.

Анаэробные схемы применяют для очистки сточных вод концентрацией 6–20 г./дм³, для концентрирования минеральных солей 30 г./дм³ и для брожения осадков и избыточного ила.

По анаэробной схеме стоки, пройдя усреднитель 1, подаются в анаэробный восстановитель 2, где взаимодействуют с анаэробным илом. Затем смесь насосами 4 подается во флотатор 5, из которого иловая вода вместе с бытовыми водами поступает в аэротенк 6, а пенный продукт – в метантенк 3 на стабилизацию. Выходящая из аэротенка 6 смесь насосами 7 подается во флотатор 8, из которого аэробный активный ил возвращается на вход схемы. Часть ила возвращается в аэротенк 6, а избыточная часть в метантенк 3. Биологически очищенная вода доочищается на фильтрах 9 и 10, после чего сбрасывается в водоем 12 или подается насосами на повторное использование.

Стоки, очищаемые биологическими методами, должны отвечать следующим требованиям:

1.    Органические вещества, входящие в стоки, должны быть способны к биохимическому окислению.

2.    Их концентрация, выраженная через ВПК, не должна превышать 500 мг/дм³ при очистке на биофильтрах и 1000 мг/дм³ – при очистке в аэротенках-смесителях.

3.    Концентрация ядовитых органических и неорганических веществ не должна превышать пределов, исключающих жизнедеятельность бактерий.

4.    Количество механических примесей не должно превышать 150 мг/дм³.

5.    Водородный потенциал среды рН должен быть 6,5–8,5.

6.    Сточные воды должны содержать биогенные элементы.

7.    Общее количество растворенных солей должно быть не больше 10 г./дм³.

8.    Стоки не должны содержать плавающих масел и смол.

9.    Температура сточных вод – от 6–35 до 50–60 °С.

С учетом изложенного специалистами разработана типовая станция биологической очистки сточных вод производительностью 10 тыс. м³/сут. Она размещается на площади 11000 м² вместо 75000 м². Очистка ведется в аэротенках колонного типа с доочисткой на песчаных фильтрах с водовоздушной промывкой. Реагентное кондиционирование смеси сырого осадка, уплотненного избыточного ила и обезвоживание проводят на фильтр-прессах ФПАКМ-25Н производительностью по сухому продукту 15 кг/м²ч и влажностью обезвоженного осадка 60%. Резервным оборудованием для обезвоживания осадка являются винтовые центрифуги.