• 5

10.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Биохимический метод применяют для очистки хозяйственно- бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, суль­фидов, аммиака, нитритов и др.) веществ. Процесс очистки ос­нован на способности микроорганизмов использовать эти веще­ства для питания в процессе жизнедеятельности — органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода.

Основные показатели. Сточные воды, направляемые на био­химическую очистку, характеризуются величиной БПК и ХПК. БПК — это биохимическая потребность в кислороде, или коли­чество кислорода, использованного при биохимических процес­сах окисления органических веществ (не включая процессы нитрификации) за определенный промежуток времени (2, 5, 8, 10, 20 сут), в мг Ог на 1 мг вещества. Например: БП1<5 — био­химическая потребность в кислороде за 5 сут, БПКполн — пол­ная биохимическая потребность в кислороде до начала процес­сов нитрификации. ХПК — химическая потребность в кислороде, т. е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуе­мого окислителя, необходимого для окисления всех восстано­вителей, содержащихся в воде. ХПК также выражают в мг О» на 1 мг вещества.

Контактируя с органическими веществами, микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит- и сульфат-ионы и др. Другая часть вещества идет на образование биомассы. Разрушение органических веществ на­зывают биохимическим окислением. Некоторые органические вещества способны легко окисляться, а некоторые не окисляют­ся совсем или окисляются очень медленно.

Для установления возможности подачи промышленных сточ­ных вод иа биохимические очистные сооружения устанавливают максимальные концентрации токсичных веществ, которые не влияют иа процессы биохимического окисления (МКб) и на ра­боту очистных сооружений (МКб.о.с). При отсутствии таких данных возможность биохимического окисления устанавливают по отношению БПКгюлн и ХПК. При отношении (БПК/ХПК) • •100 = 50% вещества поддаются биохимическому окислению. При этом необходимо, чтобы сточные воды не содержали ядо­витых веществ и примесей солей тяжелых металлов.

Для неорганических веществ, которые практически не под­даются окислению, также устанавливают максимальные кон­центрации. Если такие концентрации превышены, воды нельзя подвергать биохимической очистке.

Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очистки сточных вод. Аэробный метод основан на использова­нии аэробных групп организмов, для жизнедеятельности кото­рых необходим постоянный приток кислорода и температура 20—40 °С. При изменении кислородного и температурного ре­жима состав и число микроорганизмов меняются. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле или биопленке. Анаэробные методы очистки протекают без доступа кислорода; их используют главным образом для обезврежива­ния осадков.

Состав активного ила и биопленки. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены скоплениями бактерий и одиночными бактериями, простейшими червями, плесневыми грибами, дрожжами, акти- номицетами и редко — личинками насекомых, рачков, а также водорослями и др. Сообщество всех живых организмов, насе­ляющих ил, называют биоценозом. Биоценоз активного ила в основном представлен двенадцатью видами микроорганизмов и простейших.

Скопления бактерий в активном иле окружены слизистым слоем (капсулами). Такие скопления называются зооглеями. Они способствуют улучшению структуры ила, его осаждению и уплотнению. Слизистые вещества содержат антибиотики, спо­собные подавлять ниточные бактерии. Соотношение капсульных и бескапсульиых штаммов называют коэффициентом зооглей- ности. Бактерии, лишенные слизистого слоя, с меньшей скоро­стью окисляют загрязнения.

Активный ил представляет собой амфотерную коллоидную систему, при рН —4 9 имеющую отрицательный заряд. Несмот­ря на существенные различия сточных вод, элементный химиче­ский состав активных плов достаточно близок. Например, хими­ческий состав активного ила системы очистки коксохимического- завода отвечает формуле CwHisgOfiaNgsSa; завода азотных удоб-

325

рений — C9oH167052N24S8; смеси ПСВ и БСВ — C,,,H2i20«2N,»S и городских СТОЧНЫХ ВОД— C54H212O82N8S7.

Сухое вещество активного ила содержит 70—90% органиче­ских и 30—10% неорганических веществ. Субстрат, которого в активном иле может быть до 40%, представляет собой твердую ■отмершую часть остатков водорослей и различных твердых •остатков. К нему прикрепляются организмы активного ила.

В активном иле находятся микроорганизмы различных групп. Возникновение таких групп зависит от состава сточных вод, •содержания в них кислорода, температуры, реакции среды, со­держания солей, окислительно-восстановительного потенциала и других факторов. По экологическим группам микроорганизмы делятся на аэробов и анаэробов, термофилов и мезофилов, га- лофилов и галофобов. При очистке промышленных сточных вод преобладают аэробные микробы.

В активных илах встречаются представители четырех видов простейших: ■саркодовые, жгутиковые, реснитчатые и сосущие инфузории. Простейшие •организмы не принимают непосредственного участия в разрушении органи­ческих загрязнении, но поглощают большое число бактерии (одна инфузория пропускает через свой организм от 20 до 40 ть!сяч бактерий), поддерживая их оптимальное содержание в иле. Они способствуют осаждению ила и осветлению сточных вод. Коловратки — микроскопические организмы дли­ной 0,01—2,5 мм — существуют только при наличии в сточной воде кисло­рода. Они питаются бактериями и простейшими.

В активном иле в определенных соотношениях содержатся все назван­ные группы бактерий, но в зависимости от состава сточных вод преобладает одна из групп, а остальные ей сопутствуют. Только основная группа бакте­рий участвует в процессе очистки сточных вод, а сопутствующие группы микробов подготавливают среду для существования микроорганизмов этой ■основной группы, обеспечивая ее питательными и ростовыми веществами и утилизируя продукты окисления. Биомасса основной физиологической группы бактерий, ведущих процесс окисления, составляет в илах 80—90%, а осталь­ное — биомасса сопутствующих бактерий и других организмов.

При образовании активного ила сначала появляются бактерии, затем простейшие. Бактерии выделяют вещества, стимулирующие размножение простейших. Они обладают склеивающей способностью, поэтому активный ил представляет собой буровато-желтые комочки и хлопья размером 3—150 мкм. Хлопья обладают поверхностью около 1200 м2 на 1 м3 ила (100 м® на 1 г сухого вещества). В 1 м3 активного ила содержится 2-Ю14 бактерий.

Качество ила определяется скоростью его осаждения и сте­пенью очистки жидкости. Крупные хлопья оседают быстрее, чем мелкие. Состояние ила характеризует иловый индекс, который представляет собой отношение объема осаждаемой части актив­ного ила к массе высушенного осадка (в граммах) после от­стаивания в течение 30 мин. Чем хуже оседает ил, тем более высокий иловый индекс он имеет.

Биопленка растет на наполнителе биофильтра, -она имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1—3 мм и более. Цвет ее меняется с изменением состава сточных вод от серовато-жел­того до темно-коричневого.

Биопленка состоит из бактерий, грибов, дрожжей и других организмов. В ней встречаются более разнообразные представители простейших, коловра­ток, червей, чем в активном иле. Личинки комаров и мух, черви и клещи поедают активный ил и биопленку, вызывая их рыхление. Это способствует процессу очистки. Число микроорганизмов в биопленке меньше, чем в актив­ном иле. В 1 м3 биопленки содержится 1 -10бактерий.

Биохимический показатель. Биохимической активностью мик­роорганизмов называют биохимическую деятельность, связан­ную с разрушением органических загрязнений сточных вод. Био- разлагаемость сточных вод характеризуется через биохимиче­ский показатель, под которым понимают отношение БПКполн/

ухпк.

Биохимический показатель является параметром, необходи­мым для расчета и эксплуатации промышленных сооружений для очистки сточных вод. Его значения колеблятся в широких пределах для различных групп сточных вод. Промышленные сточные воды имеют низкий биохимический показатель (0,05— 0,3); бытовые сточные воды — свыше 0,5. По биохимическому показателю, концентрации загрязнений и токсичности промыш­ленные сточные воды делят на четыре группы.

Первая группа имеет биохимический показатель выше 0,2. К этой груп­пе, например, относятся сточные воды пищевой промышленности (дрожже­вых, крахмальных, сахарных, пивоваренных заводов), прямой перегонки неф­ти, синтетических жирных кислот, белково-витаминиых концентратов и др. ■Органические загрязнения этой группы не токсичны для микробов.

Вторая группа имеет показатель в пределах 0,10-—0,02. В эту группу входят сточные воды коксования, азотнотуковых, коксохимических, газослан­цевых, содовых заводов. Эти воды после механической очистки могут быть направлены на биохимическое окисление.

Третья группа имеет показатель 0,01—0,001. К ней относятся, например, сточные воды процессов сульфирования, хлорирования, производства масел и ПАВ, сернокислотных заводов, предприятий черной металлургии, тяжело­го машиностроения и др. Эти воды после механической и физико-химиче­ской локальной очистки могут быть направлены и а биохимическое окисление.

Четвертая группа имеет показатель ниже 0,001. Сточные воды этой группы в основном содержат взвешенные частицы. К этим водам относятся стоки угле- и рудообогатительных фабрик и др. Для них используют меха­нические методы очистки.

Сточные воды первой и второй групп относительно постоян­ны по виду и расходу загрязнений. После очистки они приме­нимы в системах оборотного водоснабжения. Сточные воды ■третьей группы образуются периодически и отличаются пере­менной концентрацией загрязнений, устойчивых к биохимиче­скому окислению. Они загрязнены веществами, которые хорошо растворимы в воде. Эти воды непригодны для оборотного водо­снабжения.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я