Принципы проектирования оборудования для биологической очистки сточных вод. Сущность метода использования микроорганизмов для очистки сточных вод. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Принципы проектирования оборудования для биологической очистки сточных вод. Сущность метода использования микроорганизмов для очистки сточных вод.



Биологические методы применяются для очистки сточных вод от органических и неорганических соединений. Процесс основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности. В общем виде этот процесс идет в 2 стадии:

1) массопередача органических веществ из жидкости к поверхности клеток

2) диффузия веществ и окисление продуктов диффузии.

На скорость процесса очистки влияют:- концентрация биомассы;- концентрация субстрата и его качественный состав;- температура протекания процесса;- концентрация растворенного кислорода и т.д.

Биологическая очистка сточных вод может проходить в естественных условиях (на полях орошения, полях фильтрации, биологических прудах) и в искусственных сооружениях - аэротенках и биофильтрах разной конструкции. Биологическую очистку производственных сточных вод проводят обычно в искусственных условиях, где процессы очистки протекают с большей скоростью.

1. Аэробная биохимическая очистка Аэробная биохимическая очистка – минерализация органического вещества промышленных или бытовых стоков, происходящая в результате его окисления при содействии аэробных микроорганизмов (минерализаторов) в процессе использования ими этого вещества в качестве источника питания в условиях интенсивного потребления микроорганизмами растворенного в воде кислорода. С6Н12О6+6О2=6СО2+6Н2О

Наиболее универсальным способом обработки сточных вод является обработка активным илом. Сточные воды смешивают с илом, образовавшимся в результате предварительного окисления вод, поэтому способ и получил такое название.

В ходе очистки активный ил время от времени выводят из очистных сооружений, так как его количество растет. Часть его при этом используется в качестве ценного удобрения, если нет тяжелых металлов, часть стабилизируют, т.е. обрабатывают избытком кислорода для удаления всевозможной органики, предотвращающая таким образом гниение. Часть поступает на анаэробное разложение. Аппаратура для аэробной биохимической очистки представляет собой т.н. аэротенк или окситенк

 

Аэротенки по конструкции аналогичны отстойникам, в которые помещают активный ил – микроорганизмы и подают сжатый воздух, обеспечивающий интенсификацию процесса окисления органических примесей.

Окситенки – модификации аэротенков, в которые вместо сжатого воздуха подают газообразный кислород. При этом процессы окисления существенно интенсифицируются, однако усложняются условия эксплуатации вследствие взрывопожароопасности кислорода. На машиностроительных предприятиях аэротенки и окситенки используют редко

2. Анаэробная биохимическая очистка. В случае, если БПК намного выше нормы, а также для удаления избытка активного ила и отходов сельскохозяйственных продуктов применяют анаэробную биохимическую очистку в метантенках (реактор с мешалкой и теплообменником). При этом источником кислорода в воде служат группы кислородосодержащих анионов: NO3, SO42–, CO32–.

Конструктивно метантенк представляет собой цилиндрический (диаметром до 20 м и более) или прямоугольной железобетонный резервуар с коническим днищем и герметичным перекрытием

Впуск свежего осадка производят по трубе. Выделяющийся из метантенка газ содержит, об. %: СН4 – 60-65; СО2 – 16-34; N2 и Н2 – по 0-3. Его теплотворная способность составляет обычно около 20 тыс. кДж/м3

В основе метанового брожения лежит способность сообществ определенных микроорганизмов в ходе жизнедеятельности сначала в фазе кислого водородного брожения с помощью бактерий гидролизовать сложные органические соединения до более простых, а затем с помощью метанобразующих бактерий превращать их в метан и в угольную кислоту.

Не все органические вещества разлагаются на станциях биохимической очистки. Так, практически не разрушаются бензин, красители, мазут и др. Эффективность биохимической очистки на самых современных установках составляет 90% по органическим веществам и лишь 20-40% по неорганическим, т.е. практически не снижается солесодержание.

3. Биофильтры Биофильтры по способу поступления воздуха в толщу загрузки делят на сооружения с естественной и принудительной подачей воздуха.Естественную подачу применяют для очистки небольших количеств сточных вод (до 1000 м3/сут).В биофильтрах с принудительной подачей воздуха сточная вода по трубопроводу 3 поступает в фильтр 2, через водораспределительное устройство 4 равномерно разбрызгивается по площади фильтра, а далее проходит через загрузку 5. для интенсификации окисления органических примесей через трубопровод 1 и опорную решетку 6 подается сжатый воздух в противоток с направлением фильтрования. Очищенная вода выводится из фильтра через трубопровод 7. Производительность таких биофильтров достигает 50 тыс.м3/сут.

Высота слоя загрузки биофильтра с естественной подачей воздуха обычно не превышает 2 м, при принудительной подаче она достигает 4 м. Фильтрующим материалом служат шлак, щебень, керамзит, гравий, пластмасса (в виде колец Рашига, пластин, решеток и т.п.). Промышленное применение микроорганизмов заключается в управлении процессом биохимического превращения органических веществ при участии микроорганизмов и ферментов.

Одним из наиболее типичных примеров промышленного применения микроорганизмов - биохимическая очистка сточных вод. Органические вещества, содержащиеся в бытовых и промышленных сточных водах, являются благоприятной средой для микроорганизмов, которые в ней быстро размножаются, используя часть пищи для синтеза новых клеток, а другую перерабатывая в простые минеральные продукты - СО2, Н2О и др. Этот процесс, протекающий в присутствии кислорода (воздуха), называется «биохимическим» окислением.

До биохимического окисления сточные воды подвергаются механическому очищению (осаждению). В осадках, образующихся в результате механического и биохимического очищения сточных вод, органические вещества минерализуются.

Механизм изъятия органических веществ из сточных вод и их переработки микроорганизмами очень сложен и полностью не изучен. Согласно современным теориям его можно описать тремя последовательными стадиями:

· массообмен и сорбция субстрата на поверхности микроорганизмов;· диффузия субстрата через клеточную мембрану микроорганизмов· метаболизм субстрата в клетках.

Суспендированные вещества и крупные молекулы в растворе надо заранее разрушить, чтобы они могли легко проходить сквозь клеточную оболочку. Это разрушение происходит при помощи ферментов, выделяемых бактериями.

Возможны два пути переноса вещества от поверхности внутрь клетки:· последовательное растворение вещества в оболочке клетки и цитоплазматической мембране, благодаря чему оно диффундирует внутрь клетки;· присоединение транспортируемого вещества к специфическому белку-переносчику, находящемуся в мембране; дальнейшее превращение комплекса вещество-переносчик в растворимое состояние; диффузия комплекса через мембрану в клетку, где комплекс распадается, и белок-переносчик высвобождается для совершения нового цикла.Основную роль в очистке сточных вод играют процессы превращения вещества, происходящие в клетках микроорганизмов, а именно окисление вещества, сопровождающееся выделением энергии, и синтез новых белковых веществ, протекающий с затратой энергии.При потреблении микроорганизмами питательных веществ, содержащихся в сточных водах, в микробной клетке одновременно протекают два взаимосвязанных процесса - синтез протоплазмы и окисление органических веществ (на окисление клетка потребляет кислород, растворенный в сточной жидкости). Скорость потребления кислорода активным илом зависит от многих взаимосвязанных факторов: концентрации микроорганизмов и простейших в активном иле, скорости их роста и физиологической активности; концентрации и состава питательных веществ, поступающих с загрязненным потоком, а также от содержания кислорода в среде и условий аэрации в аэротанке. В процессе биоокисления органических веществ микроорганизмами важнейшую роль играет транспорт кислорода в системе газ-жидкость-клетка, в связи, с чем процессы массопередачи и гидродинамики в аэротенках являются основополагающими.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-01-18; просмотров: 270; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.192.93.109 (0.006 с.)