Тема 8. Методи біологічного очищення в природних та штучних умовах.

8. 1. Основні  теоретичні відомості про методи біологічної очистки.

8. 2.  Аеротенки – апарати біологічної очистки стічних вод.

Основні терміни: поля зрошування, поля фільтрації, біофільтри, аеротенки, активний мул, біохімічне споживання кисню.

8. 1. Основні  теоретичні відомості про методи біологічної очистки.

Біологічна очистка стічних вод здійснюється на полях зрошування, полях фільтрації, у біофільтрах, аєротенках, вторинних відстійниках та мулоущільнювачах, біологічних ставках.

Біологічна очистка стічних вод необхідна для виробничих та господарських стічних вод, які містять органічні включення, здатні після попередньої обробки окислюватися в результаті біохімічних процесів.

Наявні в стічних водах органічні сполуки мають великий запас енергії, що робить термодинамічно вигідним процес окислення цих сполук до мінеральних форм.

  Основну роль у процесі розкладання органічної речовини в природних умовах відіграють бактерії. Відомо, що швидкість росту бактерій надзвичайно велика і практично будь-який процес, що йде з виділенням вільної енергії, може бути використаний ними, тобто спектр речовин, що можуть служити їжею для бактерій, досить різноманітний. Ці властивості бактерій і обумовлюють саму можливість методу біологічного очищення стічних вод від органічних забруднень.

 З біологічної точки зору окислюються  майже всі органічні сполуки, проте для окислення певних органічних сполук, які містяться в стічних водах у великих кількостях (наприклад фенол), потрібно досить довгий період для проходження процесу біологічного окислення, внаслідок чого на сучасному етапі розвитку людства біологічна очистка стічних вод є економічно невиправданою. Тому іноді попередньо зменшують вміст органічних речовин (наприклад, шляхом розбавлення водою). Наступна біологічна очистка стічних вод вже стає економічно оправданою. Виробничі стічні води часто розбавляють побутовими водами.

Для біологічної очистки промислових стічних вод може бути використаний будь-який із існуючих способів очистки побутових стічних вод. Але при цьому слід враховувати основні вимоги:

1) з промислових стічних вод необхідно видалити жирові та смолисті речовини;

2) концентрація отруйних речовин (ціан, фенол, пікринова кислота, метиловий спирт) та солей важких металів (міді, цинку, вісмуту, хрому, ртуті, та ін.) не повинна перевищувати допустимих для біологічного процесу меж;

3) реакція стічних вод має бути в межах рН=6,5-8,5;

4) якщо стічні води містять крупні нерозчинні або волокнисті речовини, вони повинні бути видаленні із стоку за допомогою спеціальних приладів;

5) біологічне очищення стічних вод здійснюється після попереднього відстоювання.

Рис1. Схема біологічної очистки промислових стічних вод.

1- відстійник; 2- змішувач; 3 – аеротенк; 4-  вторинний відстійник; 5 – насосна станція;  6 – випуск очищеної води у водойму;  7 – трубопровід.

Принципова схема установки біохімічної очистки стічних вод.

В збірниках 1 – 3 проходить накопичення хром місткого електроліту, побутових стоків і промислових вод. Для усереднення складу стоків з допомогою насоса здійснюється дозована подача електроліта в ємність 3. Після цього стоки подаються в біовідновник 4, в який дозуються побутові стічні води з відстійника 6 і активний мул з резервуару 9. Кількість побутових стоків в 1,5 – 2 раза більше хром містких; витрата активного мулу – 7 г/л. Камери змішування обладнанні механічними мішалками.

1,2,3 – збірники відпрацьованого хромового електроліту, побутових і промислових хром містких стоків;

4 - біовідновник; 5 – відстійник; 6 – відстійник побутових стоків; 7 – бункер осаду; 8 – вакуум – фільтр; 9 – резервуар активного мулу.

Біохімічні очисні споруди для аеробного очищення стічних вод складаються з аеротенків, де стоки перемішуються і насичуються повітрям (чи киснемо), або з біофільтрів, де стоки фільтруються крізь завантаження з щебеню, яку аерується. У першій конструкції комплекс мікроорганізмів, що розвиваються, утворює пластівці, які легко осідають, — активний мул, у другій щебінь обростає мікроорганізмами, що утворюють біологічну плівку.

Аеротенки — це досить великі відкриті горизонтальні ємкості, як правило, залізобетонні, заглиблені в землю, з механічною, пневматичною або пневмо-механічною аерацією, що підтримує активний мул у завислому стані. Активний мул відділяється від очищених стічних вод у відстійнику і безперервно перекачується в аеротенк. За способом подавання стічних вод і повернення активного мулу аеротенки можуть бути: прості прямотечійні — з подаванням води та активного мулу до входу першого і виведенням у кінці останнього коридору; з розосереджуванням надходженням води і зворотного активного мулу вздовж першого коридору і відведенням очищеної води та активного мулу в кінці І останнього коридору; аеротенки-змішувачі з рівномірним надходженням стічних вод та зворотного активного мулу і рівномірним відведенням мулової суміші вздовж усього аеротенка.

Біофільтри — це великі (діаметром від 6 до ЗО м) циліндричні залізобетонні ємкості, заповнені укладеним на дірчасте днище фільтрувальним завантаженням (щебінь, керамзит, полівінілхлориди ґратки і блоки), зрошуваним стічними водами.

За принципом надходження повітря в товщу завантаження, що аерується, біофільтри поділяють на апарати з природною і примусовою аерацією. Перші з їх застосовують при потужності до 1000 мг/добу, другі — при значному вмісті органічних речовин у стічних водах або при потужності 1000— 40 000 мг/добу. Висота перших 1,5—2 м (низькі біофільтри), інших — 2—4 м (високі біофільтри) і 10—20 м (баштові біофільтри)[3].

Анаеробне очищення в метантенках (герметичні апарати різної конструкції) застосовують для очищення промислових стічних вод рідко і лише при досить великому вмісті органічних речовин. Метантенки широко використовують для переробки сільськогосподарських стічних вод і відходів (стоки і відходи тваринницьких, птахівницьких ферм тощо) та стічних вод харчових виробництв з одержанням енергетичного біогазу і біоорганічних добрив.