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Hallo! Praktisch alle Arten von Abwasser werden biologisch saniert. Für diese Art der Filtration werden spezielle Bedingungen geschaffen, bei denen spezielle Mikroorganismen verschiedene organische Substanzen zersetzen und verarbeiten, die Wasser verschmutzen.

Eine der populärsten Methoden einer solchen Behandlung ist der anaerobe Prozess, dh das Reinigen ohne Luft. Diese Reinigung erfolgt in speziellen Klärgruben, sogenannten Klärgruben.

Die anaerobe Behandlung in Klärgruben dient hauptsächlich zur Entfernung von Schlamm, Schlamm und anderen Verunreinigungen aus dem Abwasser sowie zur Verarbeitung anderer Arten von Schlamm und festen Abfallstoffen. Klärgruben selbst sind versiegelte horizontale horizontale Tanks, an deren Boden sich ein Niederschlag bildet, der aus festen Partikeln besteht. Anschließend wird es mit anaeroben Mikroorganismen verrotten und zerfallen.

Die Hauptaufgabe der Klärgrube besteht darin, lösliche Partikel in der Flüssigkeit von unlöslichen zu trennen und Verunreinigungen durch anaerobe Bakterien zu zersetzen. Der unbestreitbare Vorteil der anaeroben Behandlung in Klärgruben ist die geringe Bildung von Biomasse verschiedener schädlicher Mikroben. Diese Art der anaeroben Behandlung ist bei einem ausreichend niedrigen Grundwasserniveau sinnvoller.

Anaerobe Reinigung in Klärgruben besteht aus zwei Phasen der Fermentation von Abwasser. Dies ist saure und alkalische Fermentation.

Die saure Gärung findet in der Klärgrube während ihrer anfänglichen Füllung statt, wenn das Abwasser nicht mit fermentiertem Schlamm kontaminiert ist. Dieses Stadium ist durch die Bildung von unangenehmen Geruchsgasen gekennzeichnet. Die Entschlammung geht mit gelb-grauen Ablagerungen einher, die in der Luft nicht gut trocknen. Schlamm schwimmt meistens mit Gas an die Oberfläche.
Die Gase, die während der Säuregärung freigesetzt werden, verdrängen den Sauerstoff und füllen die Klärgrube allmählich, wodurch sich anaerobe Bakterien aktiv entwickeln. Dies deutet darauf hin, dass die zweite Stufe der Reinigung begonnen hat - alkalische Fermentation.

Die alkalische Gärung wird auch als Methan bezeichnet, da der Hauptanteil der Gase in der Klärgrube Methan ist. Während der alkalischen Fermentation fehlt die Bildung von stinkenden Gasen, außerdem zeichnet sich dieser Prozess durch einen eher schnellen Verlauf aus und das Schlammvolumen nimmt signifikant ab. Gleichzeitig hat Schluff eine dunkle Farbe und trocknet schnell in der Luft.

Für eine vollständigere Zersetzung von Schlamm werden spezielle Arten von anaeroben Bakterienstämmen verwendet. Dies ermöglicht den vollständigen Zerfall aller Verunreinigungen. Bei der anaeroben Fermentation läuft außerdem das Absterben von pathogenen Mikroorganismen schneller ab, wodurch ein hochwertigerer Niederschlag entsteht, der in der Landwirtschaft als organischer Dünger aktiv genutzt wird.

Das Volumen der Faulgruben hängt direkt vom Wasserverbrauch ab. Wenn zum Beispiel der Wasserverbrauch 250 Liter pro Tag beträgt, sollte das Mindestvolumen der Klärgrube gleich 3 Kubikmeter sein. Traditionell werden Klärgruben aus Stein-, Rot- oder Betonringen mit einer Wandstärke von mindestens 12 Zentimetern hergestellt. Und heute werden Kunststoff-, Polyethylen-, Polypropylen- und Verbundglasbehälter zunehmend populär. Das Material wird aufgrund all seiner technischen Eigenschaften ausgewählt: mechanische Beständigkeit gegen Druck, Korrosionsanfälligkeit, Steifigkeit und Festigkeit. Die Form des Faulbehälters kann unterschiedlich sein, aber die beste Form ist der Umfang, da die runden Wände den Druck des Bodens am gleichmäßigsten verteilen.

Es ist auch erwähnenswert, dass diese Methode trotz aller Vorteile der anaeroben Reinigung immer noch ihre kleinen Nachteile hat. Dazu gehören niedrige Fermentations- und Recyclingraten, die Gefahr der Methanfreisetzung, besondere Empfindlichkeit gegenüber Schwermetallen sowie die Anreicherung von Abwässern mit Ammoniumstickstoff.

Es muss gesagt werden, dass heute eine Reinigung ohne Nährstoffe möglich ist und alle Bedingungen geschaffen wurden, um das Abfallvolumen zu reduzieren. Die anaerobe Methode der Wasseraufbereitung in Klärgruben ist die produktivste und vielversprechendste, da ihre Umsetzung ein Minimum an Ausrüstung im Betrieb erfordert und es keine Probleme mit der Entsorgung von Abfall gibt. Dies wiederum bringt unbestreitbare wirtschaftliche Vorteile und hohe Reinigungsraten.

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

Anaerobe Abwasserbehandlung

Anaerobe Reinigung ist anaerob (in Abwesenheit von Sauerstoff) zweistufiger Prozess der biochemischen Umwandlung der organischen Verschmutzung von Abwasser in Methan und Kohlendioxid. Unter Einwirkung von Bakterien werden zunächst organische Substanzen zu einfachen organischen Säuren fermentiert (saure Phase), in der zweiten Phase dienen diese Säuren bereits als Nahrungsquelle für methanbildende Bakterien (alkalische Phase).

Die Hauptreaktion der Methanbildung:

Wo ist H?2A - organische Substanz, die H enthält2.

Methan kann durch den Abbau von Essigsäure gebildet werden:

Unter bestimmten Bedingungen kann Ammoniak auch das Endprodukt sein.

Methanbakterien reagieren sehr empfindlich auf Schwankungen externer Faktoren. Dieser Umstand verursacht weniger Flexibilität und Stabilität des anaeroben Prozesses als der aerobe Prozess und erfordert eine strenge Kontrolle und Einstellung der Eingangsparameter des Abwassers. Als optimal im Apparat gelten: Temperatur 30-35 0 C, pH 6.8-7.2, RV-Potential des Mediums ≈-0.25.

Anaerobe Behandlung kann genug konzentrierte Abwässer aus BSB sein5 nicht weniger als 500-1000 g / m 3. Anaerobe Vorrichtungen sind im Aufbau komplizierter als Aerotanks und in der Konstruktion teurer.

In der Regel werden anaerobe Anlagen zur Fermentation von Sedimenten aus Vorklärbecken und überschüssigen Belebtschlamm aerober biochemischer Systeme zur Behandlung von häuslichem Abwasser und deren Gemischen mit Industrieabfällen eingesetzt.

Der Zersetzungsgrad der organischen Verbindungen beträgt 40-50%.

Ein- und zweistufige Reinigungssysteme und verschiedene Arten von Reaktoren werden vorgeschlagen und verwendet.

In einem zweistufigen System (Abb.) Ist die erste Struktur eine kontinuierliche kontinuierliche Biostation mit vollständiger Mischung, die zweite Struktur kann verwendet werden, um Feststoffe zu trennen und zu konzentrieren (septische Tanks, Zentrifugen, etc. können auch diese Funktion erfüllen).

Abb. Zweistufiges anaerobes Zersetzungssystem (a): 1 - Abfalleintrag;

2 - Gasauslass; 3 - Schlammgemisch; 4 - flüssiger Abfluss; 5 - Suspension; 6 - Rücklaufschlamm;

7 - Gerät zum Mischen; 8 - Düse (Substrat)

In solchen Systemen ist es möglich, einen Teil des Sediments von der zweiten Stufe in die erste Stufe zurückzuführen (rezirkulieren), um die Dosis biologisch aktiver Mikroorganismen darin zu erhöhen und den Prozess zu intensivieren. Die Verwendung von herkömmlichen Klärgruben in der zweiten Stufe ist jedoch nur unter der Bedingung der Vorentgasung des Stroms der ersten Stufe möglich, da die Gasentwicklung das Absetzen verhindert. Daher werden zweistufige Systeme hauptsächlich für die partielle Trennung von zwei Stufen der anaeroben Behandlung verwendet: die Produktion von flüchtigen organischen Säuren und die Methan-Fermentation.

Die anaerobe Apparatur wird hauptsächlich von Fermentern verwendet - Strukturen, die nach dem Prinzip eines Reaktors mit vollständiger Durchmischung arbeiten.

Abb. Methentank: 1 - Tankdeckel zum Sammeln von Gas; 2 - Gasrohrleitung vom Tankdeckel; 3 - Propellerrührer; 4 - Pipeline für die Beladung (z. B. Rohschlamm und Belebtschlamm); 5 - Rohrleitungen zum Entfernen von Schlammwasser oder Ablassen von fermentiertem Sediment aus verschiedenen Ebenen; 6 - Dampfzufuhrinjektor zum Erhitzen des Inhalts des Kochers und Mischen; 7 - Entladen einer Suspension von Festphasenfermentationsprodukten (z. B. fermentierten Schlamm) in der Pipeline; 8 - Zirkulationsrohr; 9 - Rohrleitung zum Entleeren des Faulbehälters

Unterscheiden Sie zwischen Faulbehältern von offenen und geschlossenen Typen (letztere - mit einem harten oder schwimmenden Boden).

In einer Struktur mit einer festen starren Überlappung (Abb.), Wird der Pegel der fermentierenden Masse über der Basis des Halses gehalten, da in diesem Fall der Massenspiegel klein ist, die Intensität der Abgase groß ist und keine Kruste gebildet wird. Um den Prozess zu beschleunigen, wird die Masse gerührt und auf 30-40 ° C (mit mesophiler Verdauung) mit schwachem Frischdampf (0,2-0,46 MPa) erhitzt. Die Hauptumwälzung im Fermenter erfolgt durch einen Propellerrührer.

Typische Faulbehälter haben ein nutzbares Volumen von einem Tank 1000-3000 m 3. Herkömmlicherweise ist dieses Volumen in vier Teile mit unterschiedlichen Funktionen unterteilt: das Volumen für die Bildung einer schwimmenden Kruste, das Volumen für Schlammwasser, das Volumen für die eigentliche Fermentation, das Volumen für die Verdichtung und zusätzliche Stabilisierung des Sediments während der Lagerung (bis zu 60 Tagen).

Die maximal mögliche tägliche Beladungsdosis (in m 3 / Tag pro 1 m 3 Apparat) wird durch die Tatsache bestimmt, dass eine Zunahme dieser Dosis eine übermäßige Entladung mit Ausfluss aus der Konstruktion aktiver Bakterienzellen über ihr Wachstum verursacht und nach einer gewissen Zeit wird es nicht genügend aktive Organismen in dem System geben.

Nachteile anaerober Systeme: geringe Wachstumsrate von Mikroben, hohe Aufenthaltsdauer von biologisch aktiven Substanzen in Strukturen (2-6 Tage).

Vorteile der Methode: minimale Bildung von biologisch aktiven Feststoffen, Produktion von nützlichen Produkten (brennbares Gas 65% Methan und 33% Kohlendioxid, fermentierter Schlamm).

Drei Arten von Strukturen werden verwendet, um den Rohschlamm zu verarbeiten und zu vergären: 1) Klärgruben (Klärgruben); 2) Kojensedimentationstanks (Emscher); 3) Kocher.

Biologische Wasserreinigung: aerobe und anaerobe Prozesse

Die biologische Behandlung beinhaltet den Abbau der organischen Bestandteile des Abwassers durch Mikroorganismen (Bakterien und Protozoen). In diesem Stadium ist die Mineralisierung von Abwasser, die Entfernung von organischen Stickstoff und Phosphor, das Hauptziel ist es, BSB5 (biochemischer Sauerstoffbedarf für 5 Tage, notwendig für die Oxidation von organischen Verbindungen in Wasser) zu reduzieren. Nach den bestehenden Normen sollte der Gehalt an organischen Stoffen in gereinigtem Wasser 10 mg / l nicht überschreiten.

Sowohl aerobe als auch anaerobe Organismen können bei der Bioremediation verwendet werden.

Der Abbau von organischen Substanzen durch Mikroorganismen unter aeroben und anaeroben Bedingungen erfolgt mit unterschiedlichen Energiebilanzen der Gesamtreaktionen. Betrachten und vergleichen Sie diese Prozesse.

Bei der aeroben Biooxidation von Glucose werden 59% der darin enthaltenen Energie für das Biomassewachstum und 41% für den Wärmeverlust verwendet. Dies ist auf das aktive Wachstum von aeroben Mikroorganismen zurückzuführen. Je höher die Konzentration der organischen Substanzen im behandelten Abwasser ist, desto stärker ist die Erwärmung, desto höher ist die Wachstumsrate der mikrobiellen Biomasse und die Ansammlung von überschüssigem Belebtschlamm.

C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + mikrobielle Biomasse + Wärme

Beim anaeroben Abbau von Glukose unter Bildung von Methan werden nur 8% der Energie für das Biomassewachstum verbraucht, 3% sind Wärmeverluste und 89% werden in Methan umgewandelt. Anaerobe Mikroorganismen wachsen langsam und benötigen eine hohe Substratkonzentration.

C6H12O6 -> 3CH4 + 3CO2 + mikrobielle Biomasse + Wärme

Aerobe mikrobielle Gemeinschaft präsentierte verschiedene Mikroorganismen, hauptsächlich Bakterien, verschiedene oxidierende organische Substanz in den meisten Fällen unabhängig voneinander, obwohl die Oxidation von einigen durch Cooxidation (kometabolizm) durch Substanzen. Die aerobe mikrobielle Gemeinschaft von Belebtschlammsystemen zur aeroben Wasserreinigung wird durch eine außergewöhnliche Biodiversität repräsentiert. In den letzten Jahren durch neue mokulyarno biologische Techniken, insbesondere spezifische rRNA-Proben, in dem Belebtschlamm zeigten das Vorhandensein von bakteriellen Gattungen Paracoccus, Caulobacter, Hyphomicrobium, Nitrobacter, Acinetobacter, Sphaerotilus, Aeromonas, Pseudomonas, Cytophaga, Flavobacterium, Flexibacter, Halisomenobacter, Artrobacter, Corynebacterium, Microtrix, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus. Es wird jedoch angenommen, dass bis heute nicht mehr als 5% der an aerober Wasserbehandlung beteiligten Mikroorganismen identifiziert wurden.

Es sollte angemerkt werden, dass viele aerobe Bakterien fakultative Anaerobier sind. Sie können in Abwesenheit von Sauerstoff auf Kosten anderer Elektronenakzeptoren (anaerobe Atmung) oder Fermentation (Substratphosphorylierung) wachsen. Die Produkte ihrer Aktivität sind Kohlendioxid, Wasserstoff, organische Säuren und Alkohole.

Der anaerobe Abbau organischer Substanzen wird sowohl unter Methanogenese mehrstufiges Verfahren durchgeführt, in dem der Teil mindestens vier Gruppen von Mikroorganismen sein muss: gidrolitikov, brodilschikov, acetogene und methanogene. Die anaeroben Mikroorganismen existieren zwischen Gemeinschafts Schließen und komplexen Verknüpfungen Analogien in mehrzelligen Organismen, da aufgrund der Substratspezifität von Methanogenen, ihrer Entwicklung ohne trophische mit durch Bakterien vorherige Stufen. Im Gegenzug bestimmen Methanarchaeen mit Hilfe von Substanzen, die von primären Anaerobiern gebildet werden, die Reaktionsgeschwindigkeit dieser Bakterien. Eine Schlüsselrolle bei der anaeroben Abbau von organischen Stoffen in Methan play Methan Archaea Gattungen Methanosarcina, Methanosaeta (Methanothrix), Methanomicrobium und andere. In ihrer Abwesenheit oder Mangel an anaeroben Zersetzung endet auf der Stufe der Säure-und Acetogen-Fermentation, die zur Anhäufung von flüchtigen Fettsäuren, hauptsächlich Öl, Propionic und Essigsäure führt, niedrigeren pH-Wert und den Prozess zu stoppen.

Der Vorteil der aeroben Behandlung ist die hohe Geschwindigkeit und die Verwendung von Substanzen in geringen Konzentrationen. Wesentliche Nachteile, insbesondere bei der Behandlung von konzentriertem Abwasser, sind der hohe Energieverbrauch für die Belüftung und die Probleme, die mit der Behandlung und Entsorgung großer Mengen an überschüssigem Schlamm verbunden sind. Die aeroben Verfahren werden bei der Reinigung von kommunalem, industriellen und etwas Schweinen Abwasser mit COD nicht höher als 2000 löschen, die vorgenannten Nachteile verwendete Technologien vorläufige anaerobe Behandlung von konzentrierten Abwasser Methanfermentationsverfahren aeroben kann, die einen Energiewert nicht den Energieverbrauch für die Belüftung erfordern, und darüber hinaus Konjugat bilden, - Methan.

Der Vorteil des anaeroben Prozesses ist auch eine relativ geringe Bildung von mikrobieller Biomasse. Zu den Nachteilen gehört die Unfähigkeit, organische Schadstoffe in geringen Konzentrationen zu entfernen. Für die Tiefenbehandlung von konzentriertem Abwasser sollte die anaerobe Behandlung in Kombination mit dem nachfolgenden aeroben Stadium verwendet werden (Abb. 1.).

Abb. 1. Vergleich der Stoff- und Energiebilanzen von Methoden der aeroben und anaeroben Abwasserbehandlung

Die Wahl der Technologie und Merkmale der Abwasserbehandlung wird durch den Gehalt der organischen Verschmutzung in ihnen bestimmt.

Anaerobe biologische Behandlung

Die Zersetzung der organischen Verschmutzung erfolgt dabei in mehreren Stufen unter Beteiligung von Mikroorganismen mit unterschiedlichen Wirkmechanismen. Herkömmlicherweise werden sie in vier Hauptphasenprozesse eingeteilt, entsprechend den Substanzen, die in jeder Stufe der Zersetzung freigesetzt werden, und den Arten von Bakterien, die in jeder Stufe der anaeroben Fermentation beteiligt sind.

Die erste, die Hydrolysephase, besteht in der Zersetzung komplexer Kohlenwasserstoffe in ihre einfacheren Komponenten und Wasser. Durch die "Arbeit" der entsprechenden Bakterien zerfallen Proteine ​​in Aminosäuren, Zucker entsteht aus Kohlenhydraten und Fette werden zu Fettsäuren umgewandelt. Die Zwischenoxidationsphase, die zweite wiederum, führt zur nächsten Umwandlung von komplexen organischen Verbindungen in einfachere Verbindungen in dieser Kette, zu denen Alkohole, Aldehyde und organische Säuren gehören.

Die abschließende Oxidation aller Produkte zu Essigsäure und die Wasserstoffentwicklung finden während der dritten Phase des anaeroben Prozesses statt. Die Beteiligung von methanbildenden Bakterien bestimmt die vierte Phase und besteht darin, die Produkte der vorhergehenden Abbauphasen unter Bildung von Methan und Kohlendioxid zuzuführen. In diesem Fall geht der größte Teil der freigesetzten Energie auf die Methanbildung zurück, daher nimmt die Schlickmasse nur geringfügig zu.

Merkmal der anaeroben biologischen Behandlung

Die Besonderheit der anaeroben biologischen Behandlung ist die enge Beziehung zwischen allen vier Phasen der Zersetzung und der Reihenfolge ihres Flusses. Die Verletzung der Strömung von einem von ihnen kann zur Destabilisierung des gesamten Prozesses der anaeroben Zerlegung von verschmutzten Abwässern führen. Der Grund dafür ist die Spezifität der Entwicklung von Mikroorganismen, aufgrund derer die endgültige Zersetzung zu Methan stattfindet, da ihr Nährmedium Substanzen sind, die von Bakterien in den vorherigen Stadien der Zersetzung von umweltschädlichen organischen Substanzen erzeugt werden. Daher sollte besonderes Augenmerk auf die qualitative Zusammensetzung der organischen Substanz gelegt werden, die Teil des behandelten Abwassers ist. Dies ist auf die unterschiedlichen Zersetzungsraten von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten und die Freisetzung von verschiedenen Mengen Methan zurückzuführen. Um die Effizienz der anaeroben Reinigung zu erhöhen, ist es notwendig, den gleichzeitigen Abbau der in dem Abwasser enthaltenen Substanzen, der in der ersten Phase stattfindet, auf der Stufe der Hydrolyse sicherzustellen, die durch deren Trennung erreicht wird. Wenn ein Abwasser mit einer einheitlichen Zusammensetzung einer Behandlung unterzogen wird, dann findet die Bestimmung der Art und Weise der Zersetzung des verunreinigenden Ausgangsmaterials im Stadium der Anpassung der Biomasse an diese Energiequelle statt.

Faktoren, die die Wirksamkeit der anaeroben biologischen Behandlung beeinflussen

Der negative Effekt, der die Durchflussrate der letzten beiden Stufen signifikant reduziert, ist der erhöhte Gehalt an organischen Säuren, der die Acidität der aquatischen Umwelt erhöht, was zur Unterdrückung der Aktivität von anaeroben Bakterienfamilien führt. Und dies kann dazu führen, dass der Prozess der Zersetzung von organischem Material in der zweiten Oxidationsstufe aufhört und Carbonsäuren, Aldehyde und Alkohole erreicht werden, die noch ziemlich giftige Substanzen sind.

Im Gegensatz zum aeroben Prozess ist die anaerobe biologische Behandlung bei hohen Schadstoffkonzentrationen wirksam. Dies liegt an der Tatsache, dass die Prozesse der biologischen Behandlung, die unter Beteiligung von anaeroben Bakterien stattfinden, keine Anwesenheit von in Wasser gelöstem Sauerstoff benötigen. Daher ist mit ihrer Beteiligung eine effektive Abwasserbehandlung mit hohem CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) und BSB (chemischer Sauerstoffbedarf) unmöglich, was für aerobe Mikroorganismen unmöglich ist. Darüber hinaus sind anaerobe Bakterien im Gegensatz zu aeroben Gegenstücken nicht empfindlich gegenüber der Wirkung von Tensiden und reinigen die sie enthaltenden Abflüsse perfekt. Wenn sie wirken, wird außerdem eine hohe Rate der Verringerung der Konzentration von Schadstoffen beobachtet, die mit der Wirkung von aktivem anaerobem Schlamm als Bioflockungsmittel verbunden ist. Mit abnehmender Schadstoffkonzentration sinkt jedoch die Effizienz einer solchen Reinigung mit anaerober Biomasse merklich. Daher wird sehr oft die anaerobe und aerobe Zersetzung von organischen Verschmutzungen des Abwassers im Komplex verwendet, so dass Sie hohe Reinigungsgrade erreichen können.

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Anaerobe Abwasserbehandlung - allgemeine Informationen

Die Verwendung von anaeroben Reaktoren oder Fermentern hat sich in industriellen und häuslichen Kläranlagen als sehr wirksam erwiesen. Diese Technik ist anderen Methoden der primären Behandlung in der ökonomischen und Umweltleistung überlegen. Für einige Abwasserarten (COD über 2000 mg / l) ist unter anderem nur die anaerobe Reinigung die einzige Möglichkeit, bis zu 90% der Verunreinigungen zu entfernen. Für eine effektivere Wasserreinigung greifen Sie auf eine mehrstufige Reinigung mit anaeroben und aeroben Mikroorganismen zurück.

Moderne Bioreaktoren haben ein ziemlich klares Wirkprinzip. Sie sind ein versiegelter Tank, der keine Verbindung mit der Sauerstoffumgebung hat. Im Inneren des Tanks befindet sich Belebtschlamm - Makrokolonien von anaeroben Mikroorganismen. Die Entwicklung von Biomasse in einer sauerstofffreien Umgebung ist langsam, daher ist die Erhaltung der bestehenden Population sehr wichtig für die Wirksamkeit des Reinigungsprozesses.

Der größte Teil des Belebtschlamms befindet sich am Boden des Reaktors, aber Mikroorganismen sind in den oberen Wasserschichten als Suspension vorhanden. Anaerober Belebtschlamm, oft als methanogen bezeichnet, ist ein dichtes 2-3 mm Granulat. Dies sind mikrobielle Gemeinschaften. Jedes Körnchen enthält eine unterschiedliche Anzahl von verschiedenen Mikroorganismen, von denen am häufigsten Archaea verschiedener Gattungen und Methanosarcine zu nennen sind. Letztere sind häufiger in stark konzentrierten Abwässern zu finden.

Während des Prozesses der lebenswichtigen Aktivität bauen die Schlammgranulate den chemischen und biologischen "Abfall" auf, der in das Abwasser eindringt, wobei Methan und Wasser freigesetzt werden. In Systemen der mehrstufigen Bioremediation wurde eine Reihenfolge der Abgabe der Hauptfiltrationsprodukte festgelegt. Beim Verlassen des Faulbehälters wird Wasser in den Belüftungstank geleitet, wo es durch aerobe Bakterien gereinigt wird. Das Gas steigt auf und kann zum Heizen des Reaktors verwendet werden. Die normale Temperatur für die Entwicklung von anaeroben Archaeen beträgt 30 Grad, aber dank der Entwicklung von Selektoren wurden Organismen isoliert, die bei 10-20 Grad arbeiten.

Neben kompakten Kläranlagen, die bei der Schaffung von autonomen Kanalisationen in Privathaushalten verwendet werden, gibt es industrielle anaerobe Komplexe. Dazu gehören:

  1. Lagunen - Siedler, organisiert unter freiem Himmel oder in besonderen Räumen. In Regionen mit warmem Klima dienen solche Komplexe nicht nur als Kläranlage. Es produziert auch Biogas, das in den Treibstoffsystemen von Unternehmen verwendet wird. Meistens werden Lagunen in der Nähe von Schweinefarmen eingerichtet, Gülle und Abflüsse aus Schlachthöfen werden in diese abgelassen;
  2. Industrielle Bioreaktoren - hermetische Tanks, die in Bio-Reinigungsstationen installiert sind und Betriebe oder Haushalte versorgen. Aufgrund des Fehlens der Notwendigkeit einer strengen Kontrolle der Umweltbedingungen sowie einer langsam wachsenden Population von Mikroorganismen sind Industrieanlagen dieser Art hinsichtlich der Pflege und Wartung wirtschaftlich effizient.

Wenn Tanks gereinigt werden, in denen anaerobe Zerstörung von Biomaterialien durchgeführt wird, wird es notwendig, einen Teil der Aktivkohle zu entfernen. Das Entleeren von Behältern kann mit Hilfe von Aschenmaschinen oder manuell erfolgen. Il hat keine pathogenen oder toxischen Eigenschaften, es ist absolut unschädlich für Mensch und Tier. In der Gegenwart von speziellen Geräten, beispielsweise trocknenden (feinmaschigen) Zentrifugen, kann Schlammkonzentrat aus seinem Überschuss für den weiteren Verkauf hergestellt werden. Darüber hinaus ist anaerober Schlamm reich an Mineralelementen und kann als Dünger oder zur Fütterung von Tieren verwendet werden.

Anaerobe Abwasserbehandlung

Chemieunternehmen verbrauchen viel Abwasser und geben anschließend eine große Menge stark kontaminierter Flüssigkeiten ab. Daher ist die Aufgabe der rationellen integrierten Nutzung der Wasserressourcen heute besonders akut und ein wichtiges technisches, wirtschaftliches und technologisches Problem. Eine der Methoden der anaeroben Abwasserbehandlung.

Warum muss Abwasser gereinigt werden?

Abwasser enthält verschiedene Verunreinigungen, kolloidale und grobe Partikel, mineralische, organische, biologische Substanzen. Damit das Abwasser keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt hat und die Umwelt verschmutzt, muss es vor der Einleitung gereinigt werden, wobei Desinfektion, Klärung, Entgasung, Destillation und Enthärtung die Hauptaufgabe sind. Abwasser, das mit verschiedenen Chemikalien verunreinigt ist, wird auf verschiedene Arten behandelt. Die beliebtesten unter ihnen sind mechanische, chemische, physikochemische und biologische.

Was ist eine biologische Abwasserbehandlung?

Die biologische Behandlung erfolgt mit organischen Substanzen. Diese Technik basiert auf der Fähigkeit von Mikroorganismen, im Abwasser gelöste organische Stoffe zu nutzen. Der organische Verbrauch erfolgt in Anwesenheit und Abwesenheit von Sauerstoff.

Biologische Behandlungsmethoden

Methoden der biologischen Behandlung - aerobe und anaerobe. Anaerob wird in Abwesenheit von Sauerstoffkontakt durchgeführt. Aufgrund ihrer erschwinglichen Kosten und hohen Effizienz ist diese Technik in der modernen Industrie weitestgehend gefragt.

Methoden der aeroben Abwasserbehandlung: wie Abwasser unter aeroben Bedingungen behandelt wird

Der Prozess der Desinfektion von verschmutztem Abwasser unter Beteiligung von aeroben Mikroorganismen findet unter der Bedingung des kontinuierlichen Zugangs von Sauerstoff statt (es ist der Sauerstoff, der die lebenswichtige Aktivität von organischen Substanzen bestimmt). Der Reinigungsprozess selbst erfolgt in einem Bioreaktor oder Belebungsbecken (Spezialbehälter aus Kunststoff, Metall oder Beton). Im Tank in geringer Entfernung vom Boden sind Siebe und Bürsten - sie dienen als Grundlage für die Platzierung von Kolonien von aeroben Bakterien.

Um einen konstanten Sauerstoffzugang zu gewährleisten, sind Belüfter, spezielle Rohre mit Löchern, am Boden der Tanks installiert. Die Luft, die durch sie hindurchgeht, sättigt die Abflüsse mit Sauerstoff und schafft so die notwendigen Bedingungen für das Leben und das Wachstum von Aerobiern. Da bei den Oxidationsprozessen organischer Substanzen große Mengen Energie freigesetzt werden, kann die Arbeitstemperatur im Belebungsbecken deutlich steigen.

Für normale Systeme dieser Art wird ein komplexes Elektroniksystem benötigt. Es hilft, die Bedingungen für die lebenswichtige Aktivität von aeroben Bakterien zu erhalten.

Merkmale der Prozesse der biologischen Reinigung anaerobe Art und Weise

Die anaerobe Behandlung wird hauptsächlich zur Entfernung von Schlamm, Schlamm und anderen Schmutzstoffen im Abwasser verwendet. Es wird auch für die Verarbeitung anderer Arten von Niederschlag, feste Abfälle verwendet. Klärgruben sind unterirdische, hermetisch verschlossene horizontale Tanks, an deren Boden sich ein fester Niederschlag bildet. Anschließend verfault und zersetzt es sich. Diese Prozesse treten genau aufgrund der Wirkung von anaeroben Mikroorganismen auf.

Die Hauptaufgabe der Klärgrube der anaeroben Anlage ist die Trennung von löslichen Flüssigkeitspartikeln von unlöslichen und Zersetzung von Schadstoffen durch Behandlung mit anaeroben Mikroorganismen. Der Vorteil anaerober Abfallbehandlungssysteme ist die geringe Biomasse schädlicher Mikroorganismen. Es ist ratsam, die Methode bei einem niedrigen Grundwasserstand zu verwenden.

Anaerobe Behandlungsmethoden. Anaerobe biologische Abwasserbehandlung

Anaerobe Wasserreinigungsprozesse treten in Faulbehältern und Bioreaktoren auf (diese Anlagen sind versiegelt). Materialien für die Herstellung von Behältern - Metall, Kunststoff, Beton. Da Sauerstoff für die Aktivität von Mikroorganismen nicht benötigt wird, laufen alle Reinigungsprozesse ohne Energiefreisetzung ab und die Temperatur steigt nicht an. Bei der Zersetzung von organischen Bestandteilen, die sich im Wasser befinden, bleibt die Anzahl der Bakterienkolonien nahezu unverändert. Da in diesem Fall ein komplexes System zur Kontrolle der Umweltbedingungen nicht erforderlich ist, sind die Kosten des Verfahrens relativ niedrig.

Der Hauptnachteil der anaeroben Behandlung ist die Bildung von brennbarem Methangas als Folge der Aktivität von Anaerobiern. Daher können Strukturen nur auf flachen, gut durchlüfteten Oberflächen installiert werden, Gasanalysatoren sollten entlang ihres Umfangs angebracht und dann an eine Brandmeldeanlage angeschlossen werden. Übrigens wird anaerobe Reinigung in den meisten Fällen verwendet, um Landhäuser und Cottages in LOS zu warten.

Schema von Kläranlage und Gerät ITP (Wärmepunkte) von Gebäuden

Anaerobe Behandlung ist kein vollständiges Schema, sondern nur ein separater Schritt in einem komplexen System zur Reinigung von Abwasser von verschiedenen Verunreinigungen. Das Wasserbehandlungsschema in der Kläranlage ist wie folgt:

  1. Das Abwasser, das organische Stoffe und anorganische Stoffe, große Partikel (Steine, Sand) und synthetische Einschlüsse enthält, fällt in die erste Kammer (es wird Klärgrube genannt). Im Sumpf befindet sich eine mechanische Abwasserbehandlung unter dem Einfluss der Schwerkraft. Die schweren Hauptkomponenten setzen sich auf dem Boden des Tanks ab.
  2. Nach der Vorbehandlung gelangt das Abwasser bereits in die zweite Kammer, wo es mit Sauerstoff gesättigt ist. Große organische Einschlüsse werden hier in kleine Partikel zerkleinert. In einigen Installationen in diesen Kammern gibt es Tannenbäume und Bürsten aus Stahl, die nicht abbaubare Bestandteile wie Polyethylen, synthetische Fasern und andere Materialien enthalten, die praktisch unzerstörbar sind.
  3. Gesättigte Sauerstoffe fließen in den Tankbioreaktor, in dem sich organische Stoffe zersetzen.
  4. Die Schwerkraft-Endreinigung erfolgt in der letzten Kammer. Am Boden dieses Kompartiments befindet sich ein Rückgrat aus Kalkstein, das chemisch aktive Elemente bindet.

Eine separate Filtervorrichtung kann zusätzlich am Ausgang der Kläranlage installiert werden. Es garantiert den maximalen Reinigungsgrad - bis zu 99%. Nach der Inbetriebnahme arbeiten biologische Behandlungsstationen völlig autonom.

Alle Transformationsprozesse sind eng miteinander verknüpft und verlaufen in der vorgeschriebenen Weise in der Kapazität des anaeroben Bioreaktors. Jede technische Verletzung führt zum Ausfall aller Prozesse. Daher sollte die Auslegung von Kläranlagen so genau wie möglich sein - ebenso wie deren Anpassung an das entsprechende Abwasser.

Abhängig von der vorherrschenden Klasse der organischen Substanzen (dh Abwassermassen) verändert sich die Zusammensetzung des Biogases sowie der Anteil von Methan in ihm. Kohlenhydrate zersetzen sich leicht, aber sie geben einen geringeren Anteil an Methan. Bei der Zersetzung von Ölen und Fetten entsteht eine große Menge Biogas mit einem signifikanten Gehalt an Methan. Die Zersetzungsprozesse verlaufen langsam. Fettsäuren - in diesem Fall die Nebenprodukte der Zersetzung von Ölen und Fetten - werden oft zu einem zusätzlichen Hindernis für den normalen Verlauf des Zersetzungsprozesses.

Die modernsten und ausgeklügeltsten Strukturen zur Fermentation von Sedimenten sind Metathenics. Dank ihres Einsatzes wird die Fermentationszeit deutlich reduziert - schließlich reduziert künstliches Heizen das Anlagenvolumen erheblich. Heute werden Metathenki häufig in der ausländischen und häuslichen Praxis verwendet. Visuell sind sie Tanks - Stahlbeton, zylindrisch in der Form, mit einem konischen Boden, hermetische Überlappung. An der Oberseite des Tanks befindet sich eine Kappe zum Sammeln und Entfernen von Gasmassen. Metatinki ist mit einem Propellerrührer ausgerüstet, der in einem zylindrischen Rohr installiert ist und von einem Elektromotor, einem Wärmetauscher in Form eines Rohrsystems und Zweigrohren angetrieben wird.

Zum Entladen der fermentierten Massen wird eine spezielle Vorrichtung verwendet - eine Vorrichtung mit einem vertikalen Rohr, einem Abflussrohr und einer Verriegelungsvorrichtung. Ein Gemisch aus frischem (rohem) Sediment, das sich in den primären Absetzbecken befindet, sowie Belebtschlamm (es gelangt nach dem Belüftungsbecken in das sekundäre Absetzbecken) wird in das Metatheng eingespeist. Die nächste Stufe des Workflows ist die Fermentation. Es ist thermophil und mesophil (durchgeführt bei einer Temperatur von 50-55 und 30-35 Grad Celsius). In der thermophilen Fermentation laufen die Zersetzungsprozesse viel schneller ab, aber das bereits fermentierte Sediment gibt schlechter ab. Die Mischung von Gasen, die bei der Fermentation freigesetzt werden, besteht aus Methan und Kohlendioxid im Verhältnis von 7 zu 3.

Aerobe und anaerobe Methoden der Abwasserbehandlung: Vorteile

Die Hauptvorteile von Methoden der biologischen Abwasserbehandlung:

  1. Erschwinglicher Preis - die Kosten für die Reinigung eines Kubikmeter Abfalls mit der chemischen und mechanischen Methode sind höher als bei Verwendung der biologischen Methode.
  2. Benutzerfreundlichkeit, Zuverlässigkeit - sofort nach dem Start der Biologischen Reinigungsstation beginnt sie völlig autonom zu arbeiten. Der Kauf von Verbrauchsmaterialien ist nicht erforderlich.
  3. Umweltfreundlichkeit - das gereinigte Abwasser kann ohne Angst vor dem Zustand der Umwelt sicher in den Boden abgegeben werden. Nach dem Betrieb der Station sind keine Reagenzien mehr vorhanden, die ordnungsgemäß entsorgt werden müssen. Der Schlamm, der sich am Boden der Kammer absetzt, ist ein ausgezeichneter Dünger.

Der Reinigungsgrad beträgt 99%, dh es ist theoretisch möglich, gereinigtes Wasser auf biologische Weise zu trinken, aber in der Praxis ist es besser, dies nicht zu tun. Da die Bakterienkolonien sich selbst vermehren können, genügt es, sie alle fünf Jahre zu ersetzen.

Natürliche biologische Behandlung

In der Natur finden biologische Reinigungsprozesse statt, aber es dauert Jahre. Wenn verschmutzte Abwässer in den Boden gelangen, werden sie sofort in den Boden aufgenommen und dort von speziellen Mikroorganismen verarbeitet. Wenn Flüssigkeit in den tonigen Boden eindringt, bildet sich ein Biopond - in ihm wird das Abwasser unter dem Einfluss des Schwerkraftprozesses allmählich aufgehellt, und organisches Sediment bildet sich am Boden. Aber diese Prozesse brauchen viel Zeit - und während die Natur selbst Wasser von der Verschmutzung reinigt, verschlechtert sich die ökologische Situation schnell.

Fazit

Die anaerobe Methode der Abwasserbehandlung hat ihre Vor- und Nachteile. Zum einen entsteht beim Reinigungsvorgang keine große Menge an Belebtschlamm, so dass dieser nicht entsorgt werden muss. Auf der anderen Seite kann das Verfahren nur bei niedrigen Konzentrationen des Substrats angewendet werden. Etwa 89% der Energie werden für die Methanproduktion verwendet, die Rate des Biomassewachstums ist gering. Die Reinigungseffizienz des betrachteten Verfahrens ist hoch, aber in einigen Fällen wird das Abwasser immer noch gereinigt.

Anaerobe Methode

Anaerobe Reinigungsverfahren erfolgen ohne O2-Zugang (Fermentationsprozess), sie werden zur Neutralisierung von Sedimenten eingesetzt. Anaerobe Prozesse finden in den sogenannten Digestoren statt.

Methantank (Methan + englischer Tank)

Fermentationsanlage

Abwasser

geschlossener Tank, der mit einer Vorrichtung zum Heizen aufgrund der Verbrennung von freigesetztem Methan ausgestattet ist.

Die anaerobe Methode der Reinigung kann als eine der vielversprechendsten in Gegenwart einer hohen Konzentration im Abwasser organischen Materials oder zur Behandlung von häuslichem Abwasser angesehen werden.

• Der Vorteil gegenüber aeroben Methoden ist eine drastische Senkung der Betriebskosten (für anaerobe Mikroorganismen ist keine zusätzliche Belüftung erforderlich) und die Vermeidung von Problemen im Zusammenhang mit der Entsorgung überschüssiger Biomasse.

• Ein weiterer Vorteil von anaeroben Reaktoren ist minimal

die Menge an Ausrüstung, die für den normalen Reaktorbetrieb benötigt wird.

Gleichzeitig emittieren anaerobe Pflanzen das Produkt der lebenswichtigen Aktivität von Mikroorganismen - Methan, so dass Sie ständig seine Konzentration in der Luft überwachen müssen.

Alle oben genannten Methoden werden nur bis zu einer bestimmten Konzentration von Schadstoffen im Abwasser verwendet. Bevor das Abwasser in den Behälter abgelassen wird, muss es 3-4 Reinigungsstufen durchlaufen. Zusätzlich erfordert manchmal zusätzlich zur biologischen Behandlung Ionisierung oder ultraviolette Strahlung.

Abb.3. Schema-Stage-Zerlegung

Bei der anaeroben Umwandlung organischer Substrate in Methan unter dem Einfluss von Mikroorganismen sollten 4 Abbauphasen konsequent umgesetzt werden. Getrennte Gruppen von organischen Schadstoffen (Kohlenhydrate, Proteine, Lipide / Fette) werden bei der Hydrolyse zunächst in die entsprechenden Monomere (Zucker, Aminosäuren, Fettsäuren) umgewandelt. Ferner werden diese Monomere während des enzymatischen Abbaus (Acytogenese) in kurzkettige organische Säuren, Alkohole und Aldehyde umgewandelt, die dann weiter zu Essigsäure oxidiert werden, was mit der Erzeugung von Wasserstoff verbunden ist. Erst danach beginnt die Methanbildung auf der Stufe der Methanogenese. Neben Methan entsteht auch Kohlendioxid als Nebenprodukt.

Überschüssiger Belebtschlamm kann, wie bereits erwähnt, auf zwei Arten verarbeitet werden: nach dem Trocknen, als Dünger oder in einem anaeroben Reinigungssystem. Die gleichen Reinigungsmethoden werden bei der Fermentation von hochkonzentriertem Abwasser verwendet, das eine große Menge an organischem Material enthält. Fermentationsprozesse werden in speziellen Geräten - Metatics durchgeführt.

Die Zersetzung organischer Materie besteht aus drei Stufen:

• Auflösung und Hydrolyse von organischen Verbindungen;

In der ersten Phase komplexe organische Substanzen werden in Butter-, Propion- und Milchsäure umgewandelt. In der zweiten Phase Diese organischen Säuren werden in Uransäure, Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt. In der dritten Phase Methanbildende Bakterien reduzieren Kohlendioxid unter Absorption von Wasserstoff zu Methan. Je nach Artenzusammensetzung ist die Biozönose der Metazoenose wesentlich schlechter als die aerobe Biozönose.

Anaerobe Reaktoren sind üblicherweise Stahlbeton- oder Metalltanks, die im Vergleich zu aeroben Reinigungsreaktoren ein Minimum an Ausrüstung enthalten. Die lebenswichtige Aktivität von anaeroben Bakterien ist jedoch mit der Freisetzung von Methan verbunden, was häufig die Organisation eines speziellen Systems zur Beobachtung seiner Konzentration in der Luft erfordert.

Abb.4. Schema der Arbeit des Kochers

Strukturell ist der Faulbehälter ein zylindrischer oder weniger häufig ein rechteckiger Behälter, der vollständig oder teilweise in den Boden versenkt werden kann. Der Boden des Kochers hat eine signifikante Neigung zum Zentrum. Das Dach des Faulbehälters kann starr oder schwimmend sein. Bei den Schwimmdachkochern ist die Gefahr eines Druckanstiegs im Innenvolumen reduziert.

Die Wände und der Boden des Faulbehälters bestehen in der Regel aus Stahlbeton.

Schlamm und Belebtschlamm gelangen von oben in das Aufschlussrohr. Um den Fermentationsprozess zu beschleunigen, werden die Fermenter erhitzt und der Inhalt gemischt. Die Heizung wird mit einem Wasser- oder Dampfstrahler durchgeführt. In Abwesenheit von Sauerstoff aus organischen Substanzen (Fette, Proteine, etc.) entstehen Fettsäuren, aus denen während der weiteren Fermentation Methan und Kohlendioxid gebildet werden.

Fermentierter Schlamm mit hoher Feuchtigkeit wird vom Boden des Zellstoffkochers entfernt und zum Trocknen (z. B. Schlammbetten) geschickt. Das entstehende Gas wird durch die Rohre im Dach des Faulbehälters abgeführt. Von einem Kubikmeter Sediment im Fermenter 12 bis 16 Kubikmeter Gas, in denen etwa 70% Methan ist.

Anaerobe Abwasserbehandlung hat bestimmte Vor- und Nachteile:

• das Verfahren erzeugt nicht viel überschüssigen Belebtschlamm, daher gibt es keine Probleme mit seiner Entsorgung;

• 89% der Energie des Prozesses gehen in die Produktion von Methan;

• Ein solches Reinigungsverfahren ist nur bei geringen Substratkonzentrationen möglich;

• ziemlich niedrige Rate des Biomassewachstums;

• einfachere Ausrüstung im Vergleich zur aeroben Reinigung.

Das obige Verfahren ist anwendbar, wenn die Konzentration bestimmter Schadstoffe nicht das zulässige Niveau überschreitet. In den meisten Fällen ist es notwendig, drei oder vier Stufen der Abwasservorbehandlung durchzuführen, um den erforderlichen Gehalt bestimmter Stoffe zu erreichen. Um nach biologischen Aufbereitungsanlagen bereits aufbereitetes Abwasser in das Reservoir zu entleeren, ist darüber hinaus häufig eine zusätzliche Reinigung erforderlich (z. B. durch Ozonierung oder UV-Bestrahlung).

Der Vorteil der aeroben Behandlung ist die hohe Geschwindigkeit und die Verwendung von Substanzen in geringen Konzentrationen. Wesentliche Nachteile, insbesondere bei der Behandlung von konzentriertem Abwasser, sind der hohe Energieverbrauch für die Belüftung und die Probleme, die mit der Behandlung und Entsorgung großer Mengen an überschüssigem Schlamm verbunden sind. Der aerobe Prozess wird in der häuslichen Abwasserbehandlung verwendet, einige industrielle und Schweineabwässer mit CSB nicht höher als 2000. Beseitigung dieser Mängel der aeroben Technologien kann vorläufige anaerobe Behandlung von konzentriertem Abwasser durch Methanaufschluss sein, der keine Energie zur Belüftung benötigt und sogar mit der Bildung von wertvollen Energieträgern verbunden ist - Methan.

Der Vorteil des anaeroben Prozesses ist auch eine relativ geringe Bildung von mikrobieller Biomasse. Zu den Nachteilen gehört die Unfähigkeit, organische Schadstoffe in geringen Konzentrationen zu entfernen. Für die Tiefenbehandlung von konzentriertem Abwasser sollte eine anaerobe Behandlung in Kombination mit dem nachfolgenden aeroben Stadium verwendet werden. Die Wahl der Technologie und Merkmale der Abwasserbehandlung wird durch den Gehalt der organischen Verschmutzung in ihnen bestimmt.

Anaerobe Wasserreinigung

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1. Biologische Wasserreinigung: aerobe und anaerobe Prozesse....... 3

2. Merkmale der anaeroben Prozesse während der biologischen Behandlung..............................................................6

3. Anlagen zur anaeroben Abwasserbehandlung....................10

Selbst in den Städten des alten Ägypten, Griechenlands und Roms gab es Kanalisationssysteme, durch die Abfallprodukte von Menschen und Tieren zu Stauseen transportiert wurden - Flüsse, Seen und das Meer. Im antiken Rom, bevor es in den Tiber gelangte, wurde Abwasser gesammelt und in einem Klärbecken gehalten. Im Mittelalter wurde diese Erfahrung weitgehend vergessen, Abfall, Exkremente von Menschen und Tieren, die in die Straßen der Stadt ausgegossen und gelegentlich beseitigt wurden. Dies führte zu Verschmutzung und Verunreinigung der Trinkwasserquellen und führte zu Epidemien von Cholera, Typhus, Amöbenruhr usw.

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde in England eine Spültoilette erfunden. Es bestand ein offensichtlicher Bedarf, Abwasser zu behandeln und zu verhindern, dass es in Trinkwasserquellen gelangt. Abwasser wurde gesammelt und in großen Tanks gehalten, der Niederschlag wurde als Dünger verwendet.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden intensive Kläranlagen entwickelt, darunter Bewässerungsfelder, wo Wasser gereinigt wurde, gefiltert durch den Boden, Schotter- und Sandstrahlfilter sowie Tanks mit Zwangsbelüftung - Aerotanks. Letztere sind der Hauptstandort moderner aerober Kläranlagen für städtisches Abwasser. Ursprünglich war der Hauptzweck der Abwasserbehandlung ihre Desinfektion. Die Bedeutung der Qualität der Abwasserbehandlung für den Schutz von natürlichen Reservoirs kam später.

Das Problem des sauberen Wassers ist eines der drängendsten Probleme des neuen Jahrhunderts. Gegenwärtig sind moderne Abwasserbehandlungstechnologien entwickelt worden und entwickeln sich. Die natürlichen und die billigsten biologischen Reinigungsmethoden, die die Intensivierung der natürlichen Prozesse der Zersetzung von organischen Verbindungen durch Mikroorganismen unter aeroben oder anaeroben Bedingungen darstellen, sind von größtem Interesse und Perspektive.

Der Zweck der Zusammenfassung: die Methode der anaeroben Abwasserbehandlung zu betrachten, um ihre Vorteile herauszufinden.

1. Biologische Wasserreinigung: aerobe und anaerobe Prozesse

Die biologische Behandlung beinhaltet den Abbau der organischen Bestandteile des Abwassers durch Mikroorganismen (Bakterien und Protozoen). In diesem Stadium ist die Mineralisierung von Abwasser, die Entfernung von organischen Stickstoff und Phosphor, das Hauptziel ist es, BSB5 (biochemischer Sauerstoffbedarf für 5 Tage, notwendig für die Oxidation von organischen Verbindungen in Wasser) zu reduzieren. Nach den bestehenden Normen sollte der Gehalt an organischen Stoffen in gereinigtem Wasser 10 mg / l nicht überschreiten.

Sowohl aerobe als auch anaerobe Organismen können bei der Bioremediation verwendet werden.

Der Abbau von organischen Substanzen durch Mikroorganismen unter aeroben und anaeroben Bedingungen erfolgt mit unterschiedlichen Energiebilanzen der Gesamtreaktionen. Betrachten und vergleichen Sie diese Prozesse.

Bei der aeroben Biooxidation von Glucose werden 59% der darin enthaltenen Energie für das Biomassewachstum und 41% für den Wärmeverlust verwendet. Dies ist auf das aktive Wachstum von aeroben Mikroorganismen zurückzuführen. Je höher die Konzentration der organischen Substanzen im behandelten Abwasser ist, desto stärker ist die Erwärmung, desto höher ist die Wachstumsrate der mikrobiellen Biomasse und die Ansammlung von überschüssigem Belebtschlamm.

Beim anaeroben Abbau von Glukose unter Bildung von Methan werden nur 8% der Energie für das Biomassewachstum verbraucht, 3% sind Wärmeverluste und 89% werden in Methan umgewandelt. Anaerobe Mikroorganismen wachsen langsam und benötigen eine hohe Substratkonzentration.

Aerobe mikrobielle Gemeinschaft präsentierte verschiedene Mikroorganismen, hauptsächlich Bakterien, verschiedene oxidierende organische Substanz in den meisten Fällen unabhängig voneinander, obwohl die Oxidation von einigen durch Cooxidation (kometabolizm) durch Substanzen. Die aerobe mikrobielle Gemeinschaft von Belebtschlammsystemen zur aeroben Wasserreinigung wird durch eine außergewöhnliche Biodiversität repräsentiert. In den letzten Jahren durch neue mokulyarno biologische Techniken, insbesondere spezifische rRNA-Proben, in dem Belebtschlamm zeigten das Vorhandensein von bakteriellen Gattungen Paracoccus, Caulobacter, Hyphomicrobium, Nitrobacter, Acinetobacter, Sphaerotilus, Aeromonas, Pseudomonas, Cytophaga, Flavobacterium, Flexibacter, Halisomenobacter, Artrobacter, Corynebacterium, Microtrix, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus. Es wird jedoch angenommen, dass bis heute nicht mehr als 5% der an aerober Wasserbehandlung beteiligten Mikroorganismen identifiziert wurden.

Es sollte angemerkt werden, dass viele aerobe Bakterien fakultative Anaerobier sind. Sie können in Abwesenheit von Sauerstoff auf Kosten anderer Elektronenakzeptoren (anaerobe Atmung) oder Fermentation (Substratphosphorylierung) wachsen. Die Produkte ihrer Aktivität sind Kohlendioxid, Wasserstoff, organische Säuren und Alkohole.

Der anaerobe Abbau organischer Substanzen wird sowohl unter Methanogenese mehrstufiges Verfahren durchgeführt, in dem der Teil mindestens vier Gruppen von Mikroorganismen sein muss: gidrolitikov, brodilschikov, acetogene und methanogene. Die anaeroben Mikroorganismen existieren zwischen Gemeinschafts Schließen und komplexen Verknüpfungen Analogien in mehrzelligen Organismen, da aufgrund der Substratspezifität von Methanogenen, ihrer Entwicklung ohne trophische mit durch Bakterien vorherige Stufen. Im Gegenzug bestimmen Methanarchaeen mit Hilfe von Substanzen, die von primären Anaerobiern gebildet werden, die Reaktionsgeschwindigkeit dieser Bakterien. Eine Schlüsselrolle bei der anaeroben Abbau von organischen Stoffen in Methan play Methan Archaea Gattungen Methanosarcina, Methanosaeta (Methanothrix), Methanomicrobium und andere. In ihrer Abwesenheit oder Mangel an anaeroben Zersetzung endet auf der Stufe der Säure-und Acetogen-Fermentation, die zur Anhäufung von flüchtigen Fettsäuren, hauptsächlich Öl, Propionic und Essigsäure führt, niedrigeren pH-Wert und den Prozess zu stoppen.

Der Vorteil der aeroben Behandlung ist die hohe Geschwindigkeit und die Verwendung von Substanzen in geringen Konzentrationen. Wesentliche Nachteile, insbesondere bei der Behandlung von konzentriertem Abwasser, sind der hohe Energieverbrauch für die Belüftung und die Probleme, die mit der Behandlung und Entsorgung großer Mengen an überschüssigem Schlamm verbunden sind. Der aerobe Prozess wird in der häuslichen Abwasserbehandlung verwendet, einige industrielle und Schweineabwässer mit CSB nicht höher als 2000. Beseitigung dieser Mängel der aeroben Technologien kann vorläufige anaerobe Behandlung von konzentriertem Abwasser durch Methanaufschluss sein, der keine Energie zur Belüftung benötigt und sogar mit der Bildung von wertvollen Energieträgern verbunden ist - Methan.

Der Vorteil des anaeroben Prozesses ist auch eine relativ geringe Bildung von mikrobieller Biomasse. Zu den Nachteilen gehört die Unfähigkeit, organische Schadstoffe in geringen Konzentrationen zu entfernen. Für die Tiefenbehandlung von konzentriertem Abwasser sollte die anaerobe Behandlung in Kombination mit dem nachfolgenden aeroben Stadium verwendet werden (Abb. 1.).


Abb. 1. Vergleich der Stoff- und Energiebilanzen von Methoden der aeroben und anaeroben Abwasserbehandlung.

Die Wahl der Technologie und Merkmale der Abwasserbehandlung wird durch den Gehalt der organischen Verschmutzung in ihnen bestimmt.

2. Eigenschaften anaerober Prozesse, die während der biologischen Behandlung auftreten

Anaerobe biochemische Reinigung (Methanfermentation oder -fermentation) ist also die Mineralisierung von organischem Material aus industriellen oder häuslichen Abwässern infolge seiner Oxidation mit Hilfe von anaeroben Mikroorganismen im Prozess der Verwendung dieser Substanz als Nahrungsquelle.

Anaerobe Oxidationsprozesse verlaufen ohne Zugang von molekularem Sauerstoff, während sauerstoffhaltige Anionen als Sauerstoffquelle in Wasser dienen: etc. Die Methode basiert auf der Fähigkeit bestimmter Mikroorganismen, komplexe organische Verbindungen im Laufe ihres Lebens zu hydrolysieren und dann mit methanbildenden Bakterien in Methan und Kohlensäure umzuwandeln. Als ein Beispiel können wir zwei mögliche Diagramme von Glucosefermentationsprozessen geben:

Der biologische Abbau von komplexen organischen Verbindungen erfolgt in mehreren Phasen nacheinander durch Exposition gegenüber verschiedenen Bakteriengruppen. Zu dieser Zeit werden ständig verschiedene Zwischenprodukte gebildet und zersetzt. Sehr groß, Sie können vier Hauptstufen wählen (Abb. 2).