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Aerobe biochemische Reinigungsprozesse können unter natürlichen Bedingungen und in künstlichen Strukturen stattfinden. Unter natürlichen Bedingungen erfolgt die Reinigung in Bewässerungsfeldern, Filtrationsfeldern und biologischen Teichen. Künstliche Strukturen sind Aerotanks und Biofilter verschiedener Bauart. Die Wahl der Art der Strukturen erfolgt unter Berücksichtigung des Standorts der Anlage, der klimatischen Bedingungen, der Quelle der Wasserversorgung, der Menge des industriellen und häuslichen Abwassers, der Zusammensetzung und Konzentration der Verschmutzung. In künstlichen Strukturen verlaufen Reinigungsprozesse schneller als unter natürlichen Bedingungen.

Bewässerungsfelder sind speziell vorbereitete Parzellen, die gleichzeitig für die Reinigung von Abwasser und für landwirtschaftliche Zwecke genutzt werden. Die Abwasserbehandlung in den Bewässerungsgebieten erfolgt unter Einwirkung von Bodenmikroflora, Sonne, Luft und Pflanzenaktivität. Landwirtschaftliche Bewässerungsfelder nach der biologischen Behandlung von Abwasser, Befeuchtung und Dünger werden für den Anbau von Getreide- und Silagekulturen, Kräutern, Gemüse sowie für das Pflanzen von Bäumen und Sträuchern verwendet.

Biologische Teiche sind 3... 5-stufige Kaskaden von Teichen, durch die geklärtes oder vorbehandeltes Abwasser mit geringer Geschwindigkeit fließt. Sie sind meistens für die abschließende biologische Behandlung und für die zusätzliche Reinigung von Abwasser in Kombination mit anderen Behandlungseinrichtungen vorgesehen.

Es gibt Teiche mit natürlicher und künstlicher Belüftung. Teiche mit natürlicher Belüftung haben eine geringe Tiefe (0,5... 1 m), werden von der Sonne gut erwärmt und von Wasserorganismen bevölkert. Um die Geschwindigkeit der Auflösung von Sauerstoff und damit die Geschwindigkeit der Oxidation zu erhöhen, bauen Sie belüftete Teiche. Die Belüftung erfolgt mechanisch oder pneumatisch. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Schmutzfracht um das 3... 3,5-fache durch Erhöhung der Teichtiefe auf 3,5 m.

Abb. 1.26. Installationsschema für biologische Behandlung:

1 - Vorklärbecken; 2 - Präuter; 3 - Aerotank; 4 - Regenerator; 5 - Nachklärbecken

Reinigung in Belebungsbecken

Aerotank genannt verstärkte belüftete Tanks. Der Reinigungsprozess im Belebungsbecken läuft weiter, wenn das belüftete Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm durchströmt wird (Abb. 1.26). Belüftung ist notwendig, um Wasser mit Sauerstoff zu sättigen und Schlamm suspendiert zu halten.

Abwasser wird in den Sumpf 1 geleitet, wo suspendierte Partikel entfernt werden. Zur Verbesserung der Sedimentation kann ein Teil des Überschussschlamms zugeführt werden (Bio-Koagulation). Dann tritt das geklärte Wasser in den Vorbelüfter-Mittelwertbildner 2 ein. Ein Teil des Überschussschlamms (Zirkulationsaktivschlamm) wird von dem Nachklärbecken in die gleiche Richtung geschickt. Hier wird das Abwasser 16... 20 Minuten lang mit Luft vorbelüftet. Bei Bedarf können dem Vorbelüfter neutralisierende Zusätze und Nährstoffe zugesetzt werden.

Von dem Mittelwertbildner wird Abwasser zu dem Belüftungstank geliefert, durch den Belebtschlamm zirkuliert wird. Biochemische Prozesse im Aerotank können in zwei Phasen unterteilt werden:

1) Adsorption von organischen Substanzen an die Oberfläche des Belebtschlamms und Mineralisierung von leicht oxidierbaren Substanzen unter intensivem Sauerstoffverbrauch;

2) zusätzliche Oxidation von langsam oxidierenden organischen Substanzen, Regeneration von Belebtschlamm. In diesem Stadium wird Sauerstoff langsamer verbraucht.

In der Regel ist der Aerotank in zwei Teile geteilt: den Regenerator (25... 30% des Gesamtvolumens) und den Aerotank selbst, in dem der Hauptreinigungsprozess stattfindet. Die Anwesenheit des Regenerators ermöglicht es, konzentrierteres Abwasser zu reinigen und die Produktivität der Anlage zu erhöhen.

Vor dem Belebungsbecken sollte die Abfallflüssigkeit nicht mehr als 150 mg / l suspendierte Partikel und nicht mehr als 25 mg / l Ölprodukte enthalten. Die Temperatur des behandelten Abwassers sollte nicht niedriger als 6 ° C und höher als 30 ° C sein, und der pH sollte in dem Bereich von 6,5... 9 liegen.

Nach dem Belebungsbecken gelangt das Abwasser mit Schlamm in das Nachklärbecken, wo der Schlamm vom Wasser getrennt wird. Der größte Teil des Schlamms wird in den Belüftungstank zurückgeführt (zirkulierender Belebtschlamm), und sein Überschuss (überschüssiger Belebtschlamm) wird zum Vorbelüfter und zum Recycling geleitet.

Aerotanks sind ein Freibad mit Geräten zur Zwangsbelüftung. Sie sind zwei, drei und vier Korridore. Tiefe der Aerotanks 2... 5 m.

Aerotank sind in die folgenden Hauptmerkmale unterteilt:

1) im hydrodynamischen Modus - Treibstoffe, Mischer und Zwischentyp (mit verteiltem Abwassereinlass);

2) nach der Methode der Regeneration von Belebtschlamm - mit getrennter Regeneration und ohne getrennte Regeneration;

3) Beladung mit Belebtschlamm - bei hoher Belastung (bei Teilreinigung), normaler und geringer Belastung (bei längerer Belüftung):

4) nach der Anzahl der Schritte - ein-, zwei- und mehrstufig;

5) je nach Art der Abwasseraufnahme - fließend, halbfließend, mit variablem Arbeitsniveau und Kontakt;

6) durch Designmerkmale.

Der am häufigsten verwendete Korridor-Aerotank, der als Verdränger, Mischer und mit kombinierten Modi arbeitet.

Abb. 1.27. Zweikammer-Aerotank-Absetzbecken:

1 - Laufradbelüfter; 2 - Voranreicherungszone; 3 - Partition; 4 - Rotationsbelüfter; 5 - Fermentationszone; 6 - Klärungszone

In den Belebungsbecken der vollständigen Durchmischung (Abb. 1.27) wird das ankommende Abwasser sofort mit der gesamten Masse an Flüssigkeit und Belebtschlamm gemischt. Dadurch können Sie organische Schadstoffe und Sauerstoff gleichmäßig verteilen und den Prozess bei konstant hohen Belastungen durchführen. Die Restkonzentration von Verunreinigungen in dem behandelten Wasser ist jedoch größer als die der Belüftungsbehälter vom Drucktyp, was der Hauptnachteil dieser Konstruktion ist.

Unter Belüftung werden ein paar Dutzend Kubikmeter Luft in 1 m 3 behandeltes Abwasser geleitet. In diesem Fall sollte eine große Kontaktfläche zwischen Luft, Abwasser und Schlamm vorgesehen werden, was eine notwendige Voraussetzung für eine effektive Reinigung ist. In der Praxis werden pneumatische, mechanische und pneumatische Verfahren zur Belüftung von Abwasser in Aerotanks verwendet. Die Wahl der Belüftungsmethode hängt von der Art des Belebungsbeckens und der erforderlichen Belüftungsintensität ab.

Reinigung in Biofiltern

Ein Biofilter ist eine Struktur, bei der ein Stück (Platte, Film, etc.) Düse (Last) platziert wird und Verteilungsvorrichtungen für die intermittierende Zufuhr von Abwasser und Luft vorgesehen sind. In Biofiltern wird Abwasser durch eine mit einem Film von Mikroorganismen bedeckte Beladungsschicht gefiltert. Mikroorganismen Biofilme oxidieren organische Stoffe und nutzen sie als Nahrungs- und Energiequellen. Somit wird organisches Material aus dem Abwasser entfernt, und die Masse des aktiven Biofilms wird erhöht.

Der verbrauchte (tote) Biofilm wird durch fließendes Abwasser abgewaschen und aus dem Biofilter entfernt.

Als Ladung werden verschiedene Materialien mit hoher Porosität, geringer Dichte und hoher spezifischer Oberfläche verwendet: Schotter, Kies, Schlacke, Blähton, Keramik- und Kunststoffringe, Würfel, Kugeln, Zylinder, Sechseckblöcke, Metall-, Gewebe- und Kunststoffgitter, zu Rollen gewalzt.

Gegenwärtig wird eine große Anzahl von Bauformen von Biofiltern verwendet, die in Biofilter unterteilt sind: Arbeiten mit vollständiger und unvollständiger biologischer Behandlung; mit natürlicher und künstlicher Luftzufuhr; mit und ohne Recycling; einstufig und zweistufig, Tropf- und Hochlast.

Biofilm erfüllt die gleichen Funktionen wie Belebtschlamm. Es adsorbiert und verarbeitet organische Stoffe im Abwasser. Die Oxidationskraft von Biofiltern ist geringer als die von Belüftungsbecken. Biofilter werden in der Abwasserbehandlung mit einer Durchflussrate von bis zu 50 Tausend m 3 / Tag eingesetzt. In kalten Regionen befinden sie sich in geschlossenen Räumen.

Die Verwendung von Sauerstoff zur Belüftung von Abwasser

Bei der pneumatischen Belüftung wird anstelle von Luft technischer Sauerstoff verwendet. Manchmal wird dieser Prozess als "Bio-Deposition" bezeichnet. Es wird in geschlossenen Geräten durchgeführt, die Oxytoes genannt werden.

Die Verwendung von Sauerstoff anstelle von Luft zur Belüftung von Abwasser hat mehrere Vorteile:

1) die Effizienz der Sauerstoffnutzung steigt von 8... 9 auf 90... 95%;

2) die Oxidationsfähigkeit von Sauerstoffen ist 5... 6 mal so groß wie die von Belüftungsbecken;

3) um die gleiche Sauerstoffkonzentration im Abwasser sicherzustellen, ist eine geringere Mischrate erforderlich, wodurch die Sedimentationseigenschaften des Belebtschlamms verbessert werden. Es besteht aus großen und dichten Flocken, die leicht ausgefällt und gefiltert werden, was es erlaubt, seine Konzentration auf 10 g / l zu erhöhen, ohne die Gesamtabmessungen der sekundären Klärbecken zu erhöhen;

4) bakterielle Zusammensetzung von Belebtschlamm ist verbessert. Mit einer hohen Konzentration von O2 fadenförmige Bakterien entwickeln sich nicht;

5) mehr gereinigter Sauerstoff verbleibt im gereinigten Wasser, was zu seiner weiteren Reinigung beiträgt;

6) es gibt kein Problem der Geruchsbekämpfung, da das Verfahren in hermetisch verschlossenen Einheiten durchgeführt wird;

7) Kapitalkosten sind niedriger.

Das Verfahren zur Reinigung mit Sauerstoff ist jedoch teurer als das Reinigen mit Luft, da es erhebliche Kosten für die Erzeugung von Sauerstoff erfordert. Daher ist es ratsam, es nur in Fällen zu verwenden, in denen Sauerstoff ein Abfallprodukt ist. In Oxytoten aufgrund einer höheren CO-Konzentration2, als in Belebungsbecken ist der pH-Wert von Wasser deutlich reduziert. Eine Verringerung der Verweilzeit von Abwässern in Oxytofen im Vergleich zu Belüftungsbecken führt zu einer Verschlechterung des Nitrifikationsverfahrens. Gleichzeitig eine Erhöhung der CO-Konzentration2, Dies ist wahrscheinlich der Grund für die Verringerung der Wachstumsrate von Belebtschlamm von 0,6-1,2 für Aerotanks auf 0,4-0,6 für Oxytote. Es gibt keine Unterschiede in der Kinetik der Reinigungsprozesse während der Belüftung mit Sauerstoff und Luft. Entwickelte mehrere Entwürfe okitenkov.

Abwasser

In den letzten Jahren ist das Thema Umweltschutz dringlicher denn je geworden. Eines der wichtigen Themen in diesem Thema ist die Abwasserbehandlung, bevor sie in nahegelegene Gewässer eingeleitet werden. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, kann eine biologische Abwasserbehandlung sein. Das Wesen einer solchen Reinigung ist die Spaltung von organischen Verbindungen mit Hilfe von Mikroorganismen zu den Endprodukten, nämlich Wasser, Kohlendioxid, Nitritsulfatierung usw.

Die vollständigste Behandlung von industriellem Abwasser, das organische Substanzen in gelöstem Zustand enthält, wird durch eine biologische Methode erreicht. In diesem Fall werden die gleichen Prozesse wie bei der Reinigung von Wasser-aeroben und anaeroben Wasser verwendet.

Für die aerobe Reinigung werden Aerotanks verschiedener Designmodifikationen verwendet, Oxycate, Filtertanks, Flotationszellen, Biodisken und biologische Erze.

Bei dem anaeroben Verfahren für hochkonzentriertes Abwasser, das als erste Stufe der biologischen Behandlung verwendet wird, dienen die Faulbehälter als Hauptstruktur.

Aerobe Methode basierend auf der Verwendung von aeroben Gruppen von Organismen für die Lebensdauer von denen erfordert eine konstante Strömung von O2 und einer Temperatur von 20 bis 40 C. Mikroorganismen werden in Belebtschlamm oder Biofilm kultiviert.

Belebtschlamm besteht aus lebenden Organismen und einem festen Substrat. Lebende Organismen werden durch Ansammlungen von Bakterien, Protozoen, Würmern, Schimmelpilzen, Hefen und selten - Larven von Insekten, Krebstieren und Algen - dargestellt. Der Biofilm wächst auf Biofilterfüllern und hat das Aussehen von Schleimablagerungen mit einer Dicke von 1-3 mm und mehr. Die Prozesse der aeroben Behandlung von Abwasser gehen in Anlagen genannt Aerotanks.

Abb.1. Aerotank Arbeitsmuster

Aerotank Arbeitsmuster

1 - zirkulierender Belebtschlamm; 2 - überschüssiger Belebtschlamm;

3 - Pumpstation; 4 - Nachklärbecken;

5 - Aerotank; 6 - Vorklärbecken

Aero-Tanks sind eher tief (von 3 bis 6 m) Tanks mit Geräten zur Belüftung ausgestattet. Hier leben Kolonien von Mikroorganismen (auf flockigen Strukturen von Belebtschlamm), die organische Substanz spalten. Nach den Belebungsbecken gelangt das gereinigte Wasser in die Klärgruben, wo eine Sedimentation des Belebtschlamms für die anschließende Teilrückführung in den Belebungsbecken erfolgt. Darüber hinaus sind in solchen Anlagen spezielle Tanks angeordnet, in denen der Schlamm "ruht" (regeneriert wird).

Ein wichtiges Merkmal des Zapfwellenbetriebs ist die Beladung mit aktivem Schlamm N, die definiert ist als das Verhältnis der Masse von Verunreinigungen, die pro Tag in den Reaktor eintreten, zu der absolut trockenen oder aschefreien Biomasse von Belebtschlamm im Reaktor. Je nach Beladung von Belebtschlamm sind aerobe Reinigungssysteme unterteilt in:

hochbelastete aerobe Abwasserbehandlungssysteme mit N> 0,5 kg BSB (Indikator für den biochemischen Sauerstoffverbrauch) 5 pro Tag pro 1 kg Schlamm;

aerobe Abwasserbehandlungssysteme mittlerer Belastung bei 0,2 18

Abwasserbehandlung unter aeroben Bedingungen

Aerobe und anaerobe Methoden der biochemischen Abwasserbehandlung sind bekannt. Die aerobe Methode basiert auf aeroben Organismengruppen, bei denen die Vitalaktivität einen konstanten Sauerstofffluss und eine Temperatur von 20 bis 40 ° C erfordert. Während der aeroben Behandlung werden Mikroorganismen in Belebtschlamm oder Biofilm kultiviert. Der Prozess der biologischen Behandlung erfolgt in Belebungsbecken, in die Abwasser und Belebtschlamm zugeführt werden (Abb. 13.1).

Abb. 13.1. Installationsschema für die biologische Abwasserbehandlung: 1 - Vorklärbecken; 2 - Vorbelüfter; 3 - Aerotank; 4 - Belebtschlamm-Regenerator; 5 - Nachklärbecken

Belebtschlamm besteht aus lebenden Organismen und einem festen Substrat. Die Gemeinschaft aller lebenden Organismen (Anhäufungen von Bakterien, Protozoen, Würmern, Schimmelpilzen, Hefen, Actinomyceten, Algen), die Schlick bewohnen, wird als Biozönose bezeichnet.

Belebtschlamm ist ein amphoteres kolloidales System mit einem pH 4 von 4. 9 negative Ladung. Die Trockenmasse von Belebtschlamm enthält 70.90% organische und 30.10% anorganische Stoffe. Substrat bis zu 40% Belebtschlamm ist ein harter, toter Teil von Algenrückständen und verschiedenen festen Rückständen; Organismen von Belebtschlamm sind daran befestigt. Im Belebtschlamm befinden sich Mikroorganismen verschiedener ökologischer Gruppen: Aerobier und Anaerobier, Thermophile und Mesophile, Halophile und Halofobier.

Die wichtigste Eigenschaft von Belebtschlamm ist die Fähigkeit, sich abzusetzen. Der Zustand des Schlamms ist durch einen Schlammindex gekennzeichnet, bei dem es sich um ein Volumen in Millilitern handelt, das von 1 g Schlamm in seinem natürlichen Zustand eingenommen wird, nachdem er 30 Minuten lang ruhte. Je schlechter sich der Schlamm absetzt, desto höher ist der Schlammindex. Schlamm mit einem Index von bis zu 120 ml / g setzt sich mit einem Index von 120 gut ab. 150 ml / g sind zufriedenstellend, und wenn der Index über 150 ml / g liegt, ist er schlecht.

Der Biofilm wächst auf einem Biofilterfüller, hat das Aussehen von Schleimablagerungen mit einer Dicke von 1,3 mm und mehr. Es besteht aus Bakterien, Pilzen, Hefen und anderen Organismen. Die Anzahl der Mikroorganismen im Biofilm ist geringer als im Belebtschlamm.

Der Mechanismus der biologischen Oxidation unter aeroben Bedingungen durch heterotrophe Bakterien kann durch das folgende Schema dargestellt werden:

Reaktion (13.1) symbolisiert die Oxidation der anfänglichen organischen Verschmutzung von Abwasser und die Bildung neuer Biomasse. In dem behandelten Abwasser verbleiben biologisch oxidierbare Substanzen hauptsächlich in einem gelösten Zustand, da kolloidale und ungelöste Substanzen durch das Sorptionsverfahren aus dem Abwasser entfernt werden.

Der Prozess der endogenen Oxidation der zellulären Substanz, der nach der Verwendung einer externen Energiequelle auftritt, beschreibt die Reaktion (13.2).

Ein Beispiel für autotrophe Oxidation kann der Nitrifikationsprozess sein.

wo C5H7NEIN2 - Symbol für die Zusammensetzung von organischer Substanz produzierten Zellen von Mikroorganismen.

Wenn das Denitrifikationsverfahren mit biologisch gereinigtem Wasser durchgeführt wird, das praktisch frei von den ursprünglichen organischen Substanzen ist, wird relativ billiger Methylalkohol als Kohlenstoffzufuhr verwendet. In diesem Fall kann die gesamte Denitrifikationsreaktion wie folgt geschrieben werden:

Alle hier gezeigten enzymatischen Reaktionen werden in der Zelle durchgeführt, wofür die notwendigen Batterien durch die Hülle in ihren Körper gelangen müssen. Viele der ursprünglichen organischen Verunreinigungen können verglichen mit der Größe der Zelle zu große Teilchengrößen aufweisen. In dieser Hinsicht wird eine signifikante Rolle im Gesamtoxidationsprozess der enzymatischen hydrolytischen Spaltung von großen Molekülen und Partikeln, die außerhalb der Zelle fließen, in kleinere, im Einklang mit der Größe der Zelle, zugewiesen.

In aeroben biologischen Systemen muss die Zufuhr von Luft (sowie von reinem Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft) sicherstellen, dass die Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff in der Mischung nicht weniger als 2 mg / l beträgt.

Die Oxidation in Strukturen geht nicht immer bis zum Ende, d.h. vor der Bildung von CO2 und H2A. In dem Wasser nach der biologischen Behandlung können Zwischenprodukte auftreten, die nicht im ursprünglichen Abwasser waren, manchmal sogar weniger wünschenswert für das Reservoir als die anfängliche Verunreinigung.

Abwasser und spezifische Behandlungsmethoden

Das Problem der Abwasserentsorgung ist für den modernen Menschen besonders akut. Tatsache ist, dass, um komfortable Lebensbedingungen für eine Person zu schaffen, erhebliche Mengen an sauberem Wasser für den häuslichen Gebrauch und zum Trinken benötigt werden. Wenn vor 300 Jahren das Abwasser in Reservoirs geleitet werden könnte, wo es auf natürliche Weise gereinigt würde, ist dieses menschliche Verhalten inakzeptabel, da sich die Struktur des Abwassers verändert hat und das Abwasser eine Masse giftiger Substanzen enthält, die die Flora und Fauna von Reservoirs und Böden zerstören können.

Zur vollständigen Wasserreinigung ist es erforderlich, einen Komplex von Reinigungsmaßnahmen anzuwenden, zu denen Methoden der biologischen, physikalischen und chemischen Reinigung gehören.

Das grundlegende technologische Schema der Abwasserbehandlung.

Trotz der Tatsache, dass bereits jetzt eine erhebliche Menge an Abwasser in Gewässer gelangt, wird das meiste Abwasser jedoch gründlich gereinigt, bevor es in die Natur zurückkehrt. Wäre dies nicht geschehen, wären alle Stauseen in nur wenigen Monaten zu echten Senkgruben geworden. Modernes Abwasser hat eine zu reiche Palette von Elementen kombiniert, es gibt Elemente mineralischen Ursprungs, zerfallende organische Verbindungen, eine Vielzahl von Krankheitserregern, alle Arten von Chemikalien.

Mineralien, die in Abwasser gelangen, umfassen Alkalien, Ton, Sand, Salze und dergleichen. Zu den organischen Bestandteilen des Abwassers gehören verschiedene Rückstände pflanzlichen und tierischen Ursprungs, die oft in das Abwassersystem geworfen werden. Die Anzahl und Vielfalt der Chemikalien, die in das Abwassersystem gelangen, ist einfach erstaunlich, und diese Vielfalt ist nicht auf Haushaltschemikalien beschränkt, da einige in Abwasserkanäle und ernsthaftere chemische Produkte wie Lösungsmittelrückstände und trocknendes Öl abgeladen werden.

Moderne Methoden der Abwasserbehandlung sind sehr effektiv, und sie können in drei Kategorien unterteilt werden: mechanische, biologische, chemische Behandlung.

Es sollte sofort darauf hingewiesen werden, dass das Wasser bei kommunalen Abwasserbeseitigungsstationen alle drei Reinigungsstufen durchläuft, während die Verwendung von einem oder zwei ausreichend ist, um ein einzelnes Kanalsystem zu bilden.

Mechanische Methode der Abwasserbehandlung

Klärgruben: a - horizontal: 1 - Eingabefach, 2 - Beruhigungskammer, 3 - Ausgabefach, 4 - Grube; b - vertikal: 1 - zylindrischer Teil, 2 - zentrales Rohr, 3 - Trog, 4 - konischer Teil; в - radial: 1 - Körper, 2 - Rutsche, 3 - Verteilungsvorrichtung, 4 - Beruhigungskammer, 5 - Schabermechanismus; g - röhrenförmig; d - mit geneigten Platten: 1 - Körper, 2 - Platten, 3 - Slurry - Empfänger

Die mechanische Reinigung wird als eine eher primitive Methode zur Abwasserentsorgung angesehen. Derzeit wird diese Reinigungsmethode ausschließlich als vorläufige Wasserbehandlung in städtischen Abwasserentsorgungsstationen verwendet. Tatsächlich zielt diese Methode auf die Entfernung von festen ungelösten Teilchen unterschiedlichen Ursprungs ab.

Eine große Anzahl solcher Partikel dringt in das städtische Abwassersystem ein, und dies kann alles sein, von Stoffstücken bis hin zu den Leichen kleiner Tiere. Bei der mechanischen Entsorgung von Verunreinigungen aus dem Abwasser wird es zunächst durch eine Reihe von Siebfiltern geleitet. Weiter wird das Wasser, das teilweise von großen Elementen befreit ist, für einige Zeit abgesetzt und durch Sand- und Kiesfilter geführt. Nach dem Durchlaufen aller Filtrationsstufen entsorgt das Wasser die im Abwasser vorhandenen festen Elemente vollständig. Diese Methode der Abwasserbehandlung hat eine Anzahl signifikanter Nachteile. Erstens werden die gelösten organischen Verbindungen während einer solchen Reinigung nicht aus dem Wasser entfernt, und das Wasser wird einfach mit pathogenen Bakterien befallen. Zum anderen erlaubt ein solches Reinigungsverfahren keine Entfernung von darin gelösten chemischen Elementen aus Wasser.

Gemäß den modernen Anforderungen für die Wasseraufbereitung wird diese Option derzeit nur als Vorstufe der Abwasserentsorgung genutzt. Darüber hinaus erfordert eine solche Art der Abwasserentsorgung viel Platz für die Installation aller notwendigen Geräte, so dass diese Entsorgungsart nicht für autonome Abwassersysteme genutzt wird. Für die mechanische Reinigung von Wasser wird ein großmaschiges, mittelmaschiges und feinmaschiges Netz, technische Siebe, Sandfallen und Sümpfe benötigt.

Chemische Abwasserbehandlungsmethode

Vakuumflotationsschema.

Die chemische Methode der Abwasserentsorgung ist nicht weit verbreitet und wird derzeit hauptsächlich in Kläranlagen verschiedener Industrien und nur in einigen Fällen zur Reinigung von häuslichem Abwasser verwendet. Das Funktionsprinzip dieser Variante der Abwasserreinigung besteht darin, dem Abwasser chemische Reagenzien zuzusetzen, die zur Bindung von in Wasser enthaltenen organischen und chemischen Stoffen beitragen, was zu deren Sedimentation in Form von Schlamm führt.

Darüber hinaus umfasst das chemische Reinigungsverfahren eine Variante, bei der dem Abwasser Absorbenzien zugesetzt werden, die Chemikalien buchstäblich aufnehmen, was letztlich zu ihrem Absinken auf den Boden führt.

Die chemische Methode hat ihre Nachteile.

Erstens, selbst wenn ein solches Verfahren für gewöhnliches Abwasser verwendet wird, wird die Wasserreinigung eine beträchtliche Zeitspanne benötigen, insbesondere wenn die Reaktion in einer kalten Umgebung stattfindet. Zweitens sind Reagenzien zur Abwasserentsorgung sehr teuer. Drittens ist es notwendig, große Tanks für das Absetzen von Wasser auszustatten.

Die wichtigste positive Seite bei der Verwendung dieser Methode ist die Fähigkeit, im Wasser enthaltene Chemikalien herauszufiltern. Derzeit wird diese Methode der Abwasserentsorgung in großen kommunalen Kläranlagen und nur sehr selten als zusätzliche Stufe der Abwasserreinigung für autonome Abwassersysteme eingesetzt.

Biologische Methoden der Abwasserbehandlung

Biologisches Abwasserbehandlungssystem für lokale Abwässer.

Die biologische Abwasserbehandlung wird derzeit als der effektivste Weg angesehen, um eine Vielzahl von organischen und anorganischen Substanzen aus dem Abwasser zu entfernen. Die Wasserreinigung erfolgt durch spezielle Bakterien, die sich von menschlichen Abfallprodukten ernähren. Der Einsatz von Bakterien zur Wasseraufbereitung wird auch in kommunalen Kläranlagen eingesetzt und ist Bestandteil der Abwasserreinigung in autonomen Abwassersystemen. Die meisten Klärgruben sind so konzipiert, dass Bakterien das ganze Jahr über in diesen Aggregaten leben können.

Es sollte sofort gesagt werden, dass moderne Klärgruben von höchster Qualität, auch biologische Kläranlagen genannt, Abwasser zu 95% reinigen können, was es ermöglicht, gereinigtes Wasser zu verwenden, um das Grundstück zu bewässern und einfach das Abwasser zu entwässern. diejenigen, die biologische Behandlung erfahren haben, in nahe gelegene Gewässer oder in den Boden. Abhängig von der Art der Klärgrube oder Kläranlage können sowohl aerobe Bakterien als auch anaerobe Mikroorganismen verwendet werden.

Trotz der Tatsache, dass solche Reinigungsverfahren eine Menge Vorteile haben und aus Umweltsicht als die optimalsten angesehen werden, hat diese Methode immer noch einige Nachteile. Der Hauptnachteil solcher Systeme ist die Anfälligkeit von Bakterien gegenüber chemischen Verbindungen. Um die erforderliche Anzahl von Bakterien in septischen Tanks zu halten, ist es notwendig, ihre Population periodisch aufzufüllen, indem die Bakterien in der Toilette gespült werden. Jede Option der biologischen Abfallentsorgung hat ihre eigenen Vor- und Nachteile, daher sollte das Prinzip ihrer Nutzung genauer betrachtet werden.

Anaerobe und aerobe Abwasserbehandlung

Anaerobe Abwasserbehandlung.

Die anaerobe Methode zur Entsorgung von Abwasser besteht in der Verwendung von Mikroorganismen, die für ihre lebenswichtige Aktivität keinen Sauerstoff benötigen. Diese Organismen atmen Methan, und ein Überfluss in der Sauerstoffbehandlungsanlage kann sogar zu deren Tod führen. Anaerobe Bakterien sind in der Lage, nur 60-70% der Kontaminanten zu reinigen, daher sollten solche Einrichtungen mit zusätzlichen Fettauffangbehältern und Feldern zur zusätzlichen Reinigung von Wasser ausgestattet sein oder getrennte Septik-Tanks haben.

Bezeichnungen der Abwasserbehandlungszone - Quadrate: 1 - Septische Kammer. 2 - Anaerober Bioreaktor. 3 - Aerotenk. 4 - Sekundärsedimentationsbecken. 5 - Aerobischer Bioreaktor. 6 - Tertiärklärer - Kontaktbehälter.
Die Bezeichnung der Elemente der Installation - Kreise: 1 - Körper. 2 - Belüftung Belüfter. 3 - Aerobe Bioreaktorbelüfter. 4-Ershovaya Düse. 5 - Luftüberschußschlamm. 6 - Beladung mit Blähton. 7 - Verladung aus Dolomitschutt. 8 - Luken für Zugang und Wartung. 9 - Kompressor. 10-Dispenser-Schwimmer. 11 - Luftbrückenzug. 12 - Schlammtransferpumpe. 13 - Düse aus künstlichen Algen.

Anaerobe Behandlung erlaubt keine Behandlung von Abwasser in dem Maße, wie sie in den Boden oder in Gewässer abgeleitet werden können. Darüber hinaus muss eine erhebliche Menge an Abfall, der nicht von Bakterien bearbeitet wurde, mit Hilfe einer Absaugmaschine aus dem Klärgrube abgepumpt werden.

Die aerobe Methode der Wasserreinigung gilt heute als die effektivste Art der Abwasserentsorgung, da bei dieser Wasseraufbereitung 95% des Wassers gereinigt werden. Die Reinigung erfolgt aufgrund der vitalen Aktivität von Sauerstoff atmenden Organismen. Damit Mikroorganismen leben können, werden spezielle Duftstoffe oder Lufteinspritzpumpen in septischen Tanks installiert.

Wenn Wasser durch solche Organismen gereinigt wird, bildet sich unvermeidlich Schlamm am Boden des Faulbehälters, der die Reste der Abfallprodukte von Bakterien darstellt. Von Zeit zu Zeit ist es notwendig, dieses Sediment auszupumpen, aber es ist nicht notwendig, das Sediment selten zu pumpen. Das in der Klärgrube mit aerober Entsorgungstechnik verbleibende Sediment kann als Dünger verwendet werden.

Einige moderne autonome Behandlungsanlagen haben ein Design, das die Verwendung beider Versionen von Mikroorganismen ermöglicht. Solche Klärgruben sind zwei Tanks, die durch einen Filter oder durch ein Rohr verbunden sind. Anaerobe Bakterien leben im ersten Tank, in den eigentlich Abwasser fließt. Hier ist der Zugang von Sauerstoff begrenzt, und das Wasser durchläuft eine Vorbehandlung, bevor es in den zweiten Tank eintritt. Im zweiten Becken leben Bakterien, die Sauerstoff - Aerobier verwenden.

Vorbehandeltes Abwasser aus dem ersten Tank gelangt in den zweiten Tank, wo es nachbehandelt wird. Ein solches Reinigungssystem ist sehr effektiv, daher empfehlen viele Fachleute es in ökologischer Hinsicht.

Aerobe Abwasserbehandlung

Aerobe Abwasserbehandlung unter künstlichen Bedingungen

Diese Art der biologischen Behandlung wird mit Belebtschlamm durchgeführt. Es besteht aus Bakterien (oxidierend, nitrifizierend, denitrifizierend), Protozoen (Ciliaten, Flagellaten, Sarkodien) und mikroskopisch kleinen Tieren (Rädertierchen).

Der Prozess der biologischen Oxidation kann in zwei Phasen unterteilt werden: Sorption von organischer Verschmutzung von Abwasser auf der Oberfläche von Belebtschlamm; Oxidation der sorbierten Substanz, begleitet von der Wiederherstellung der Sorptionskapazität der Mikroflora.

Je nach Oxidationsgrad der Verunreinigungen im Abwasser erfolgt eine vollständige und unvollständige biologische Behandlung. Vollständig gereinigtes Wasser hat einen BSB. = 10-15 mg O2 / l. Bei unvollstän- dig behandeltem Abwasser ist BODpol. = 60-80 mg O2 / l. [1]

Der Prozess der biologischen Aktivität wird durch die Zusammensetzung des Abwassers durch Verschmutzung, das Vorhandensein von biogenen Elementen, die Beladungsmenge von Belebtschlamm durch Verschmutzung, den pH-Wert von Abwasser, deren Temperatur und die Konzentration von gelöstem Sauerstoff im Abwasser beeinflusst. Die Zusammensetzung des Abwassers ist einer der Hauptfaktoren für die Wirksamkeit der biologischen Behandlung. Das Vorhandensein giftiger Substanzen im Abwasser erschwert den Betrieb von Aktivschlamm. Toxische Effekte auf biologische Prozesse können sowohl organische als auch anorganische Substanzen enthalten. Toxische Effekte können mikrobiostatisch (Verzögerung des Schlammwachstums) und mikrobizid (Abtötung von aktivem Schlamm) sein. Die meisten Chemikalien zeigen eine gewisse Wirkung, abhängig von ihrer Konzentration in dem zu reinigenden Wasser. Es sollte beachtet werden, dass einige Elemente, die Organogene der Zelle sind, in hohen Konzentrationen auch toxisch werden. Daher ist es bei der Durchführung einer biologischen Behandlung notwendig, die MPC für einzelne im Abwasser vorhandene Chemikalien zu kennen. Für den Wert von MPCbos nehmen Sie die maximale Konzentration einer toxischen Substanz im Wasser und keinen merklichen negativen Einfluss auf die Arbeit von biologischen Kläranlagen (MPCbos)

Nährstoffe. Für die normale Existenz von Mikroorganismen und folglich für einen effektiven Wasserreinigungsprozess muss eine ausreichend hohe Konzentration aller Hauptnährstoffe von organischem Kohlenstoff in dem Medium vorhanden sein, deren Menge durch die Menge an BSB, Abwasser, Phosphor und Stickstoff geschätzt wird.

Zusätzlich zu diesen Elementen werden für die Funktion von Mikroorganismen auch andere Elemente in unbedeutenden Mengen benötigt: Mn, Cu, Xn, Mo, Se, Mg, Co, Ca, Na, K, Fe usw.

Der Gehalt dieser Elemente in den natürlichen Gewässern, aus denen Abwasser gebildet wird, ist ausreichend, um die Anforderungen des Bakterienaustausches vollständig zu erfüllen.

Stickstoff und Phosphor in industriellen Abwässern sind normalerweise nicht genug, und sie werden künstlich in Form von Superphosphat, Orthophosphorsäure, Ammoniumphosphat, Sulfat, Nitrat oder Ammoniumchlorid, Harnstoff, etc. hinzugefügt.

Die Angemessenheit von Nährstoffen für Bakterien im Abwasser wird durch das Verhältnis von BSB: N: P bestimmt. Für das normale Leben von Mikroorganismen: N: P = 100: 5: 1. Für häusliches Abwasser beträgt dieses Verhältnis 100: 20: 2,5. In diesem Zusammenhang empfehlen sie eine gemeinsame Reinigung von häuslichem und industriellem Abwasser.

Die Belastung der Belebtschlammverschmutzung. Es wird auf 1 m 3 Kläranlage oder häufiger auf 1 g trockener Biomasse berechnet. Oft verwenden sie die BSB-Belastungswerte, aber in einigen Fällen berechnen sie den Belastungswert für den einzelnen Schadstoff.

Je nach Beladungsgrad des Aktivschlamms werden die Belüftungsanlagen durch Verschmutzung in hochbelastbare, klassische und lastarme unterteilt. In Hochlastsystemen (mit einer Belastung von mehr als 400 mg BSB pro 1 g aschefreiem Stoffschlamm pro Tag) ist im Vergleich zu anderen Systemen der Schlammanstieg am höchsten, der Reinigungsgrad am geringsten und der Schlamm enthält eine geringe Anzahl an Protozoen.

Klassische Systeme (mit einer Beschickung von 150 bis 400 mg BSB pro g aschefreiem Substanzschlamm pro Tag) bieten einen sehr hohen Reinigungsgrad von BSB, teilweise eine teilweise Nitrifikation. Sie haben einen gut beflockten Schlamm, der von einer großen Anzahl von Mikroorganismen verschiedener Gruppen bewohnt wird. Die Zunahme an Schlamm in solchen Systemen ist aufgrund der ziemlich tiefen Prozesse der endogenen Oxidation geringer als das Maximum. Niedrigladesysteme (mit einer Belastung von weniger als 150 mg BSB, die 1 g aschefreie Schlammsubstanz pro Tag erfüllen) weisen einen schwankenden BSB-Reinigungsgrad auf, jedoch häufiger einen hohen. In diesen Systemen ist der Nitrifikationsprozess tief entwickelt, das Schlammwachstum ist minimal, die mikrobiologische Population von Schlamm ist sehr unterschiedlich.

PH-Abwasser. Die Konzentration von Wasserstoffionen (pH) im Abwasser beeinflusst signifikant die Entwicklung von Mikroorganismen. Ein signifikanter Anteil von Bakterien entwickelt sich in einer neutralen oder nahezu neutralen Umgebung. Die biologische Behandlung ist am wirksamsten, wenn der pH-Wert die Grenzen von 5,5 bis 5,8 nicht überschreitet. Abweichungen von diesem Intervall führen zu einer Abnahme der Oxidationsrate durch Verlangsamung der Stoffwechselvorgänge in der Zelle, Beeinträchtigung der Durchlässigkeit der Cytoplasmamembran usw. Überschreitet der pH-Wert nicht die zulässigen Werte, müssen diese Parameter im Abwasser in Kläranlagen korrigiert werden.

Abwassertemperatur Die optimale Temperatur für aerobe Prozesse in der Kläranlage beträgt 20-30 ° C, während die Biozönose unter anderen günstigen Bedingungen von den verschiedensten Mikroorganismen repräsentiert wird.

Wenn das Temperaturregime nicht dem optimalen entspricht, nehmen das Wachstum der Kultur sowie die Stoffwechselvorgänge in der Zelle merklich ab.

Die negativsten Auswirkungen auf die Entwicklung der Kultur haben einen starken Temperaturwechsel. Bei der aeroben Reinigung wird der Temperatureffekt durch eine entsprechende Veränderung der Sauerstofflöslichkeit verstärkt. Bakterien sind sehr empfindlich auf Temperatur, Nitrofilatoren, ihre hohe Aktivität wird bei einer Temperatur von nicht weniger als 25 ° C beobachtet. In technischen Berechnungen werden die in den einschlägigen Regelwerken angegebenen Formeln verwendet, um den Einfluss der Temperatur auf die Geschwindigkeit von Prozessen abzuschätzen.

Sauerstoff-Modus. In aeroben biologischen Systemen muss die Luftzufuhr die kontinuierliche Anwesenheit von löslichem Sauerstoff im Gemisch gewährleisten (mindestens 8 mg / l). Das aerobe System selbst kann mit einem niedrigeren Sauerstoffgehalt (bis zu 1 mg / l) arbeiten. Es gibt keine Abnahme der Nutzungsrate organischer Substanzen und der Nitrifikationsrate. Aufgrund der Tatsache, dass bei der Abtrennung von Schlamm aus Wasser in den Nachklärbecken bis zu 1-2 mg / l löslicher Sauerstoff verloren geht, wird der Mindestgehalt an gelöstem Sauerstoff auf 2 mg / l eingestellt. Mit diesem Wert können Sie einen längeren Aufenthalt von Schlamm unter aeroben Bedingungen ausschließen. Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren beeinflusst das biologische Alter und die Qualität des Schlamms, die durch den Schlammindex abgeschätzt wird, die biologische aerobe Behandlung.

Das Alter von Schlamm B, Tage, wird die Dauer seines Aufenthalts in den Belüftungstanks genannt und wird durch die Formel bestimmt:

wo ist das Volumen des Aerotanks, m 3;

- Schlammkonzentration in Aerotanks, mg / l;

- Schlammwachstum, mg / l;

- die Menge des pro Tag behandelten Abwassers, m 3 / Tag.

Für eine zufriedenstellende Reinigung sollte das Alter von Schlamm 6-7 Tage nicht überschreiten. Ein Indikator für die Qualität von Belebtschlamm ist seine Fähigkeit zur Ausfällung, die durch den Wert des Schlammindexes geschätzt wird. Unter dem Schlickindex versteht man das Volumen von 1 g Schlamm (Trockensubstanz) nach 30 Minuten Absetzen. Aerobe biologische Behandlung unter künstlichen Bedingungen kann durchgeführt werden in: Belüftungstanks; Biofilter. [1]

Aerotank sind Stahlbetonbehälter, die mit einer Belüftungseinrichtung ausgestattet sind. Der Reinigungsprozess im Belebungsbecken erfolgt unter kontinuierlicher Belüftung des durchströmten Gemisches aus gereinigtem Wasser und Belebtschlamm. Die Belüftung wird durchgeführt, um das Gemisch mit Sauerstoff zu versorgen und den Schlamm suspendiert zu halten. Das Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm wird 6 bis 12 Stunden lang belüftet und anschließend in Sekundärklärbecken geleitet, wo sich Schlamm ablagert. Belebtschlamm wird in den Aerotank zurückgeführt und mit neuen Anteilen Rohwasser gemischt. Infolge der kontinuierlichen Vermehrung von Mikroorganismen nimmt die Schlammmenge ständig zu. Überschüssiger Schlamm wird aus dem aeroben System entfernt, in einem Schlammverdichter kompaktiert und zur weiteren Verarbeitung geschickt. In Abhängigkeit von den hydrodynamischen Arbeitsbedingungen des Aerotanks werden sie in Aerotanks - Treibmittel, Aerotanks - Mischer und Aerotanks vom Zwischentyp mit einem dispergierten Wassereinlass unterteilt; durch die Anzahl der Korridore in den Belüftungsbecken - um eins - und Multi-Korridor; durch das Vorhandensein eines Regenerators - mit einem Regenerator und ohne einen Regenerator; nach der Methode der Luftzufuhr - zu Aerotanks mit pneumatischer, mechanischer und gemischter Belüftung. Die Berechnung von aerotanks beinhaltet die Bestimmung von: das Gesamtvolumen des Aerotanks, m 3; die Dauer der Belüftung, h; Sauerstoff- oder Luftverbrauch für den gesamten Aerotank, kg / kg; die erforderliche Anzahl von Belüftern; Berechnung der Luftkanäle und Auswahl der Ausrüstung; Berechnung von Nachklärbecken. Biologische Filter sind Strukturen, in denen das Abwasser durch Filtern durch eine Schicht grober Beladung gereinigt wird, deren Oberfläche mit einem biologischen Film bedeckt ist, der von aeroben Organismen gebildet wird.

Alle Arten von Einsatzmaterial, die in Biofiltern verwendet werden, können in Volumen und planar unterteilt werden. Die Belüftung des Biofilters kann natürlich sein - durch Luft, die von der Oberfläche und von unten durch die Drainage kommt und künstlich - durch Einführen in die Beladungsschicht. Durch die Leistung werden Biofilter in Tropf- und Hochlast unterteilt. Wenn stark verunreinigtes Abwasser mit einem hohen BSB gereinigt wird, um den Filterwaschvorgang zu intensivieren, den Umwälzmodus verwenden, d.h. Zurück zum Filterteil des gereinigten Wassers. Die Berechnung von Biofiltern besteht in der Bestimmung des Volumens des Aufgabematerials, der Größe der Elemente der Systeme der Wasserverteilungs- und Entwässerungsvorrichtungen und der Berechnung der Nachklärbecken. Tropf (Perkolator) Biofilter sind gekennzeichnet durch eine Wasserbelastung von nicht mehr als 0,5-1 m 3 pro 1 m 3 Filter, die Filterhöhe übersteigt 2 m nicht Die Größe des Anteils der Arbeitsbelastungsschicht liegt zwischen 12 und 25 mm. natürliche Belüftung. Drip Biofilter sollten für die Reinigung von Abwasser in einer Menge von nicht mehr als 1000 m 3 / Tag verwendet werden. In der häuslichen Praxis werden Aerofilter als Hochlast bezeichnet, die im Vergleich zur Wassertropflast mehrfach erhöht arbeiten. Als ein Ergebnis wird die Entfernung von kaum oxidierbaren Verunreinigungen und Partikeln des Färbefilms von dem Biofilter verbessert, und Sauerstoff wird vollständiger verwendet, um die verbleibenden Verunreinigungen zu oxidieren. Die Höhe der Aerofilter beträgt in der Regel 3-4 m, noch höhere Filter (9-18 m) werden als Turmfilter bezeichnet. Die Verwendung von künstlicher Luftzufuhr verbessert oxidative Prozesse in einem hochbelastbaren Biofilter. Schema der aeroben biologischen Behandlung sind in Abbildung 1.1 dargestellt. Die Wahl eines Aufreinigungsschemas erfolgt gemäß Tabelle 1. Abhängig von den spezifischen Bedingungen können neben typischen Schemata auch originale technologische Lösungen verwendet werden, einschließlich eines differenzierten Ansatzes zur Reinigung einzelner Abwasserströme eines Unternehmens.

Tabelle 1 - Empfohlene Konzepte der biologischen Abwasserbehandlung [1]

Der Effekt der Reinigung auf BOD5. %

Zahlen der angewandten Schemata gemäß 1 bei BOD5 Abwasser, das in die Behandlung eintritt, g / m 3

AEROBE WASSERREINIGUNGSPROZESSE

Unter aeroben Bedingungen wird die flüssige Phase des Abwassers gereinigt, diese Prozesse werden in Aerotanks, Biofiltern verschiedener Bauart, Bewässerungsfeldern und Filtrationsfeldern durchgeführt. Diese Strukturen unterscheiden sich in ihrem technischen Design, sie sind jedoch alle auf den oxidativen aeroben Prozess ausgelegt.

BIOLOGISCHE FILTER - es ist eine Struktur, bestehend aus ihrem Körper, Lade- und Verteilungsvorrichtungen für Abwasser und Luft.

In ihnen wird das Abwasser durch eine Beladungsschicht gefiltert, die mit einem Film von Mikroorganismen bedeckt ist, der während der Startphase auf der Filterladung gewachsen ist. Die Hauptbestandteile des Biofilms sind die mikrobielle Population. Die Biozönosen des Films umfassen Algen, Protozoen, Insektenlarven, Käfer, Würmer, Pilze und Bakterien.

Alle Mikroorganismen sind an der Abwasserbehandlung beteiligt. Bakterien mineralisieren organische Substanz, nutzen sie als Quelle für Nahrung und Energie, Protozoen ernähren sich von Bakterien, Algen emittieren Sauerstoff und flüchtige Produktion. Würmer durchbrechen Passagen zwischen Ladungsteilchen. lockere den biologischen Film und erleichtere dadurch den Zugang zu Sauerstoff. Würmer, die organische Substanzen essen, verdauen und zersetzen eine Reihe von persistenten Verbindungen - Chitin und Ballaststoffe. Somit wird organisches Material aus dem Abwasser entfernt, und die Masse des aktiven Biofilms wird erhöht. Der verbrauchte Biofilm wird durch die fließende Abfallflüssigkeit abgewaschen und aus dem Biofilter entfernt.

Als Beladung Biofilter verwenden Materialien mit hoher Porosität, geringer Dichte und einer großen spezifischen Oberfläche (Schlacke, Schotter, Kieselsteine).

Eine vollständige Reinigung auf Biofiltern wird nicht erreicht.

AEROTENKS - rechteckige verstärkte Tanks, 3-6 Meter tief.

Wenn ein Aerotank in Betrieb ist, strömt eine Abfallflüssigkeit, die einer Belüftung unterzogen wird, gemischt mit einem aktiven Schlamm, der aus einer Ansammlung von Mikroorganismen besteht, langsam durch ihn hindurch. Die Luftzufuhr erfolgt durch Luftblasmaschinen. Die Belüftung fördert den Kontakt von Belebtschlamm mit kontaminiertem Abwasser.

Die biologische Oxidation im Aerotank verläuft in zwei Stufen. Die erste ist die Sorption der Verschmutzung, die zweite ist die direkte Oxidation der Verschmutzung des Abwassers.

Die Biozönose des Belebtschlamms entwickelt sich unter Bedingungen ausgeprägter oxidativer aerober Prozesse. Neben einzelligen Bakterien entwickeln sich filamentöse Bakterien, Hefen und Pilze im Belebtschlamm. Die Mikrofauna wird durch Protozoen, Rädertierchen, Rundwürmer, einzellige Tiere vertreten. Während des normalen Betriebs des Aerotank wird Gleichgewicht zwischen allen Mitgliedern der Mikroflora und Mikrofauna hergestellt. Die Verletzung dieses Gleichgewichts weist auf die Verschlechterung der Behandlungseinrichtungen hin, da die Veränderung der numerischen Zusammensetzung der mikrobiellen Population in Belebtschlamm mit einer Veränderung der physikochemischen Eigenschaften der behandelten Abfallflüssigkeit verbunden ist. Die Gründe für die Störung des Aerotanks. sind: Überlastung von Kläranlagen mit organischen Stoffen, Bildung von anaeroben Zonen, Mangel an biogenen Elementen, starke Temperatur- oder pH-Änderung, Aufnahme giftiger Substanzen in das behandelte Wasser.

Bei der in aerotanks gereinigten Abfallflüssigkeit treten folgende Veränderungen auf:

1. eine Verringerung der Kontaminationskonzentration aufgrund der Verdünnung mit einer Flüssigkeit, die Belebtschlamm transportiert

2. Adsorption der Verschmutzung an Belebtschlamm (erste Phase der Oxidation)

3. allmähliche Abnahme des Gehalts an organischen Substanzen, die in Wasser gelöst und an Belebtschlamm adsorbiert sind (zweite Phase der Oxidation)

Die wichtigsten Mineralisatoren organischer Substanz in Aerotanks sind Bakterien. Sarkodovye, der sich auf Schlammpartikel ernährt, übersetzt eine Anzahl von komplexen Substanzen in einfachere. Infusorien und andere Protozoen übernehmen die Rolle der Regulatoren der Entwicklung von Bakterien und schaffen dadurch günstige Bedingungen für den Mineralisierungsprozess.

Bevor behandelte Abwässer in den Teich gelangen, müssen sie desinfiziert werden, da Aerotanks kann keine vollständige Beseitigung von Krankheitserregern garantieren.

Aerobe Methoden der biologischen Behandlung können auch unter natürlichen Bedingungen stattfinden - in biologischen Teichen, in Bewässerungsfeldern und Filtrationsfeldern.

Aerobe Abwasserbehandlung

Die aerobe Methode basiert auf der Verwendung aerober Mikroorganismen, bei denen die Vitalaktivität einen konstanten Sauerstofffluss und eine Temperatur im Bereich von 20 bis 40 ° C erfordert. Während der aeroben Behandlung werden Mikroorganismen in Belebtschlamm oder in Form eines Biofilms kultiviert. Belebtschlamm besteht aus lebenden Organismen und einem festen Substrat. Lebende Organismen sind Bakterien, Protozoen, Pilze und Algen. Der Biofilm wächst auf einem Biofilter und hat das Aussehen von Schleimablagerungen mit einer Dicke von 1-3 mm und mehr. Ein Biofilm besteht aus Bakterien, Protozoen, Pilzen, Hefen und anderen Organismen.

Die aerobe Reinigung erfolgt sowohl unter natürlichen Bedingungen als auch in künstlichen Strukturen.

Die Reinigung unter natürlichen Bedingungen erfolgt in bewässerten Feldern, Filtrationsfeldern und biologischen Teichen. Bewässerungsfelder sind Gebiete, die speziell für die Abwasserbehandlung und landwirtschaftliche Zwecke vorbereitet sind. Die Reinigung erfolgt unter Einwirkung von Bodenmikroflora, Sonne, Luft und unter dem Einfluss von Pflanzen. Im Boden von Bewässerungsfeldern befinden sich Bakterien, Hefen, Algen, Protozoen. Abwasser enthält hauptsächlich Bakterien. In gemischten Biozönosen der aktiven Bodenschicht entstehen komplexe Wechselwirkungen von Mikroorganismen, wodurch das Abwasser von den darin enthaltenen Bakterien befreit wird. Wenn Feldfrüchte nicht auf den Feldern angebaut werden und nur für die biologische Abwasserbehandlung vorgesehen sind, werden sie Filtrationsfelder genannt. Biologische Teiche sind eine Kaskade von Teichen, die aus 3... 5 Stufen bestehen, durch die geklärtes oder biologisch gereinigtes Abwasser mit geringer Geschwindigkeit fließt. Solche Teiche sind für die biologische Behandlung von Abwasser oder die Reinigung von Abwasser in Kombination mit anderen Kläranlagen ausgelegt.

Die Hauptstrukturen der künstlichen aeroben biologischen Behandlung mit Belebtschlamm sind Aerotanks. Der Aerotank arbeitet in einem Paar mit einem Nachklärbecken, wo die Abtrennung des gereinigten Abwassers am Ausgang des Aerotanks und der Suspension des Belebtschlamms stattfindet. In diesem Fall wird ein Teil des Schlamms aus dem System entfernt, und ein Teil wird in den Belüftungstank zurückgeführt, um seine Produktivität zu erhöhen und die Menge an überschüssigem Schlamm zu reduzieren. Abhängig vom Grad der Verschmutzung und der Abwassermenge, der Zusammensetzung der Schadstoffe und der Reinigungsbedingungen werden verschiedene hydrodynamische Modi zur Organisation des Wasserflusses, dessen Zirkulation, Zufuhr von Mehrwegschlamm und Belüftung verwendet. Arbeitskonzentrationen von Belebtschlamm in Aerotanks sind 1-5 g / l (Trockensubstanz) mit einer Verweilzeit des Abwassers im System von mehreren Stunden bis zu mehreren Tagen. Für die Reinigung im Belebungsbecken ist es oft notwendig, zusätzlich Nährstoffe, vor allem Stickstoff und Phosphor, zuzuführen. Mit einem Mangel an ihrer Reinigung ist die Effizienz reduziert.

Zu den biologischen Kläranlagen mit Belebtschlamm gehören auch Oxyde (mit Belüftung mit Sauerstoff oder reinem Sauerstoff angereicherter Luft), Filtertanks (mit Abtrennung von Belebtschlamm und Abwasser durch Filtration), Oxidationskanäle (mit Umwälzung von Abwasser und Oberflächenbelüftungssystemen), Minengeräte ( in Form von Wellen oder Säulen zur Erhöhung des Wasserdrucks).

Von aeroben Reinigungssystemen mit Biofilm werden am häufigsten Biofilter verwendet - Strukturen mit einer Belastung, auf deren Oberfläche sich Biofilm von Mikroorganismen entwickelt. Der einfachste Biofilter ist eine Schicht aus Filtermaterial (Ladung), die in einem Ruhewinkel gegossen und mit Abwasser bewässert wird. Die Ladung kann in Form von separaten abnehmbaren Blöcken aus starren oder flexiblen Materialien aus Kunststoff, aus steifen Halskrausen usw. hergestellt werden. Im Gegensatz zu Belebungsbecken arbeiten Biofilter ohne Nachklärbecken.

Eine interstitielle Position zwischen Strukturen mit aktivem Schlamm und mit einem Biofilm ist durch Biotentien besetzt, die die Vorteile von Aerotanks und Biofiltern kombinieren. In Biotanks mit Belüftung der Flüssigkeit, mit Belebtschlamm und Beladung mit verschiedenen Materialien, zirkuliert die Flüssigkeit mit Schlamm und belüftet in den Lücken zwischen Beladung. Infolge der Biofilmbildung auf der Ladefläche übersteigt die mittlere Konzentration des Schlammgemisches die Konzentration in Belebungsbecken.

In einem modernen Bioadsorberbiosensor wird die Sorption von Kontaminanten auf der Oberfläche der Ladung, beispielsweise auf der Basis von Aktivkohle, mit einer Bio-Reinigung kombiniert. Bei der Reinigung von Schadstoffen - Giftstoffe werden von Kohle adsorbiert, während in dem System zum einen die hemmende Wirkung von toxischen Substanzen auf die Biozönose abnimmt und zum anderen bei geringen Konzentrationen von Substraten im Abwasser in der Schicht an der Oberfläche von Aktivkohle lokale Konzentrationen zunehmen und beschleunigen Zersetzung des Substrats. Gleichzeitig wird Kohle biologisch regeneriert. Die Bioadsorptionsreinigung kann dazu verwendet werden, organische Verunreinigungen zu entfernen sowie Schwermetalle und Radionuklide aus dem Abwasser zu entfernen.

Eine weitere Modifikation des Biotanks ist ein Wirbelschichtreaktor (mit einer Schwebeschicht), in dem die Reinigung aufgrund der großen spezifischen Oberfläche des Trägers, an dem die Mikroorganismen haften, und der hohen Sauerstofftransferrate intensiviert wird. Die Biomassekonzentration im Reaktor erreicht 40 g / l, die Produktivität ist 5-10 mal höher als in Belebungsbecken, der Prozess ist stabiler bei Überlastungen und weniger empfindlich gegenüber toxischer Verschmutzung von Abwasser.

Überschüssiger Belebtschlamm und Biofilm aus biologischen Kläranlagen oder unbehandeltem Abwasser können in Schlammbetten (Schlammkarten), Bewässerungsfelder und Filtrationsfelder geleitet werden. Schlammbetten sind für die Lagerung und Verarbeitung von Belebtschlamm und Biofilm aus Kläranlagen bestimmt.

Aerobe biochemische Reinigungsmethode

Aerobe und anaerobe Methoden zur biochemischen Reinigung von Gasemissionen, Abwasser, flüssigen und festen Abfällen sind bekannt.

Die aerobe Methode basiert auf der Verwendung von aeroben Gruppen von Organismen, bei denen die Vitalaktivität einen konstanten Sauerstofffluss und eine Temperatur von 20 bis 40 ° C erfordert. In der aeroben Behandlung werden Mikroorganismen in Biofilm oder Belebtschlamm kultiviert.

Belebtschlamm ist ein amphoteres Kolloidsystem, bestehend aus lebenden Organismen und einem festen Substrat und mit einer negativen Ladung bei pH = 4...9.

Im Belebtschlamm befinden sich Mikroorganismen verschiedener Gruppen. Nach ökologischen Gruppen werden Mikroorganismen in Aerobier und Anaerobier, Thermophile und Mesophile, Halophile und Halophobier unterteilt. Die Gemeinschaft aller lebenden Organismen (Ansammlungen von Bakterien, Protozoenwürmern, Schimmelpilzen, Hefen, Actinomyceten, Algen), die Schlick bewohnen, wird als Biozönose bezeichnet. Die Trockenmasse von Belebtschlamm enthält 70.90% organische und 30.10% anorganische Stoffe.

Das Substrat ist ein fester toter Teil von Algenrückständen und verschiedenen festen Rückständen; Organismen von Belebtschlamm sind daran befestigt. Substrat bis zu 40% im aktiven Schlamm.

Die Qualität des Schlamms wird durch die Geschwindigkeit seiner Sedimentation und den Reinigungsgrad der Flüssigkeit bestimmt. Der Schlammzustand kennzeichnet den "Schlammindex", das ist das Verhältnis des Volumens des abgelagerten Teils des Belebtschlamms zur Masse des getrockneten Schlamms (in Gramm) nach dem Absetzen für 30 Minuten. Je schlechter der Schlamm sich absetzt, desto höher ist der "Schlammindex".

Die optimale Temperatur für die biochemische Abwasserbehandlung wird bei etwa 20 - 30 ° C gehalten. Übermäßige Temperaturen können zum Tod von Mikroorganismen führen. Bei niedrigeren Temperaturen nimmt die Reinigungsrate ab, der Prozess der mikrobiellen Anpassung an neue Arten von Verschmutzung wird verlangsamt und die Ausflockung und Sedimentation von aktiviertem Schlamm verschlechtert sich.

Der Biofilm wächst auf einem Biofilter, er hat das Aussehen von Schleimablagerungen mit einer Dicke von 1,3 mm und mehr. Ein Biofilm besteht aus Bakterien, Pilzen, Hefen und anderen Organismen. Die Anzahl der Mikroorganismen im Biofilm ist geringer als im Belebtschlamm.

Die aerobe Dissimilation des Substrats - Kohlenhydrate, Proteine, Fette - hat den Charakter eines mehrstufigen Prozesses, einschließlich der anfänglichen Aufspaltung einer komplexen kohlenstoffhaltigen Substanz in einfachere Untereinheiten, die wiederum einer weiteren Umwandlung unterliegen. Unter den Bedingungen des aeroben Stoffwechsels werden etwa 90% des verbrauchten Sauerstoffs für den Atemweg zur Energiegewinnung durch die Zellen von Mikroorganismen verwendet.

Der Mechanismus der biologischen Oxidation unter aeroben Bedingungen durch heterotrophe Bakterien kann durch das folgende Schema dargestellt werden:

Reaktion (7.6) zeigt die Oxidation der anfänglichen organischen Verschmutzung von Abwasser und die Bildung neuer Biomasse. In gereinigtem Abwasser verbleiben biologisch nicht-oxidierbare Substanzen hauptsächlich in gelöstem Zustand, da kolloidale und ungelöste Substanzen aus dem Abwasser durch Sorption entfernt werden.

Die Reaktion (7.7) beschreibt den Prozess der endogenen Oxidation von Zellmaterial, der nach der Verwendung einer externen Energiequelle auftritt.

Die Reinigung unter aeroben Bedingungen erfolgt in Gegenwart von in Wasser gelöstem Sauerstoff, der eine Modifikation des in der Natur vorkommenden natürlichen Selbstreinigungsprozesses von Gewässern darstellt.

Damit Mikroorganismen organische Substanzen im Abwasser oxidieren können, wird Sauerstoff benötigt, aber sie können nur in gelöster Form verwendet werden. Um das Abwasser mit Sauerstoff zu sättigen, wird der Belüftungsprozess durchgeführt, der den Luftstrom in Blasen aufbricht und diese gleichmäßig im Abwasser verteilt. Aus Luftblasen wird Sauerstoff von Wasser aufgenommen und dann zu Mikroorganismen transportiert (Abb. 7.1).

Abb. 7.1. Schema des Sauerstofftransfers von Gasblasen zu Mikroorganismen:

A ist eine Gasblase; B - die Ansammlung von Mikroorganismen;

1 - Randdiffusionsschicht auf der Gasseite; 2 - Schnittstelle;

3 - Grenzdiffusionsschicht auf der Flüssigkeitsseite;

4 - Sauerstofftransfer von der Blase zu Mikroorganismen;

5 - Grenzdiffusionsschicht auf der flüssigen Seite von Mikroorganismen;

6 - Transfer von Sauerstoff in die Zellen; 7 - Reaktionszone zwischen Sauerstoffmolekülen mit Enzymen

Die Menge an absorbiertem Sauerstoff kann durch die Gleichung berechnet werden

wobei M die Menge an absorbiertem Sauerstoff ist, kg / s; Rzu - Volumenverhältnis

Rückstoß, s "1; V ist das Volumen von Abwasser in der Struktur, m 3; C * und C ist die Gleichgewichtskonzentration und Konzentration von Sauerstoff in der Masse der Flüssigkeit, kg / m 3.

Die Menge an absorbiertem Sauerstoff kann erhöht werden, indem der Stoffübertragungskoeffizient oder die Antriebskraft erhöht wird. Die Rate der biochemischen Oxidation wird durch die Turbulenz von Abwasser in Kläranlagen beeinflusst, die zur Zersetzung von aktiven Schlammflocken in kleinere beiträgt und die Rate der Nährstoff- und Sauerstoffversorgung von Mikroorganismen erhöht. Die Strömungsverwirbelung wird durch intensives Mischen erreicht, bei dem der Belebtschlamm suspendiert ist, was seine gleichmäßige Verteilung im Abwasser gewährleistet.