Основы биологической отчистки

Очистка сточных вод подразумевает практически полное биологическое разложение органических соединений в воде. По существующим нормам, содержание органических веществ в очищенной воде не должно превышать 0,10 мг/л.

Деградация органических веществ микроорганизмами в аэробных и в анаэробных условиях осуществляется с разными энергетическими балансами суммарных реакций. При аэробном биоокислении глюкозы 59% энергии, содержащейся в ней, расходуется на прирост биомассы и 41% составляют тепловые потери. Этим обусловлен активный рост аэробных микроорганизмов. Чем выше концентрация органических веществ в обрабатываемых стоках, тем сильнее разогрев, выше скорость роста микробной биомассы и накопления избыточного активного ила. При анаэробной деградации глюкозы с образованием метана лишь 8% энергии расходуется на прирост биомассы, 3% составляют тепловые потери и 89% переходит в метан. Анаэробные микроорганизмы растут медленно и нуждаются в высокой концентрации субстрата[6].

Аэробное микробное сообщество представлено разнообразными микроорганизмами, в основном бактериями, окисляющими различные органические вещества в большинстве случаев независимо друг от друга, хотя окисление некоторых веществ осуществляется путем соокисления (кометаболизм). Аэробное микробное сообщество активного ила систем аэробной очистки воды представлено исключительным биоразнообразием. В последние годы с помощью новых мокулярно-биологических методов, в частности специфических рРНК проб, в активном иле показано присутствие бактерий родов Paracoccus, Caulobacter, Hyphomicrobium, Nitrobacter, Acinetobacter, Sphaerotilus, Aeromonas, Pseudomonas, Cytophaga, Flavobacterium, Flexibacter, Halisomenobacter, Artrobacter, Corynebacterium, Microtrix, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus. Считается, однако, что к настоящему времени идентифицировано не более 5% видов микроорганизмов, участвующих в аэробной очистке воды. Следует отметить, что многие аэробные бактерии являются факультативными анаэробами. Они могут расти в отсутствии кислорода за счет других акцепторов электрона (анаэробное дыхание) или брожения (субстратное фосфорилирование). Продуктами их жизнедеятельности являются углекислота, водород, органические кислоты и спирты.

Принцип работы любой локальной очистной системы канализации заключается в поэтапной очистке сточных вод в нескольких камерах. Обычно этапа два: предварительная (грубая) очистка и окончательная (доочистка). Выйдя по трубам из дома, стоки попадают в специальную емкость - септик, в котором под действием специальных микроорганизмов, происходит процесс первичной очистки. Протекает он без доступа кислорода - анаэробный процесс и поэтому бактерии расщепляющие загрязнения в этой емкости - анаэробные бактерии. По санитарным нормам процесс этот должен длиться три дня. Поэтому объем септика делают в три раза больше суточного объема сточных вод. На четырех жителей, каждый из которых расходует примерно 170 - 250 л в сутки, необходим септик объемом 2 - 3 м3. После первого этапа очистки, (в септике) получаем осадок и на выходе жидкие стоки, осветленные примерно на 50 - 60% в зависимости от типа установки. Дальше они отправляются на доочистку, которая может осуществляться несколькими способами[7].

Расчет кинетики процесса очистки

Направим кубовый остаток после ректификации на биологическую очистку, исходная концентрация ацетона С0=3,25 г./л. Необходимо произвести снижение концентрации ацетона до ПДК Ск=2,2 мг/л, путем биохимического разложения.

Известно, что разложение ацетона описывается кинетическим уравнением первого порядка с константой скорости к=0,17 ч-1 при температуре 220С.

Уравнение кинетики первого порядка:

(6.1)

Еще статьи по теме

Расчет и прогнозирование состояния окружающей среды
В настоящее время особо актуальны вопросы, связанные с охраной окружающей среды. В XX веке загрязнение и разрушение окружающей среды нередко стали связывать с хозяйственной деятельностью человека. Антропогенные изменения окружающей среды ...

Организация охраны и рационального использования водных ресурсов
В настоящее время человек самым активным образом использует все возможные ресурсы, предоставляемые планетой Землёй. Человек использует для своих нужд практически всё, что видит вокруг себя. Само собой, водные ресурсы не являются исключени ...