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 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.

Hauptmenü

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.

Verfügt über anaerobe Abwasserbehandlung. Haupteinrichtungen

Technik anaerobe Methode der Abwasserbehandlung ist in der Behandlung von Industrieabwasser verwendet, dies erzeugt Energie in Form von Biogas, das verwendet werden kann. Die Besonderheit der anaeroben Methode ist die Ansäuerung und der Abbau von Kohlenstoffverbindungen, um Endprodukte in Form von Methan und Kohlenmonoxid zu erhalten. Bei der anaeroben Methode wird die Belüftung unter Verwendung von Sauerstoff während der Reinigung nicht verwendet, da der Prozess der Reinigung von Abwasser ohne Kontakt mit Luft abläuft. Auch bei der biologischen Abwasserreinigung fällt nur eine geringe Menge Überschussschlamm an. Anaerobe Kläranlagen eignen sich besonders für die Abwasserbehandlung mit hohen und / oder schnell wechselnden Belastungen durch CSB und BSB sowie für saisonal tätige Unternehmen. Das bei der Faulung entstehende Biogas kann zur Erzeugung zusätzlicher Energie genutzt werden, was ein Vorteil dieser Reinigungsmethode ist.

Hauptausstattung: 1. Gitter (großer Müll). 2. Vertikale und horizontale Sandfalle. 3. Primäre Klärgruben. 4. Aerotanks.

5.Waschen 6. Flache Schlitzsiebe. 7. Schnelle Filter. 8. Metantenki

9. Schlammverdichter 10. Filterpressen.

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.

3. Notiere die Bedingungen für die Bildung von Smog in London und in Los Angeles und erkläre, was ihre Gemeinsamkeiten und Unterschiede sind.

1. Ungünstige meteorologische Situation.

2. Emissionen von Unternehmen.

3. Umweltverschmutzung durch Autos.

4. Das Vorhandensein von Ozon in der Atmosphäre.

London und Los Angeles Smog haben fast keine Ähnlichkeiten. Die Bedingungen ihrer Ausbildung können einander, aber in einem kleinen Maß begleiten.

Unterschiede: 1. Die Grundlage von Los Angeles smog photochemischen Reaktionen. In London können sie nur die Smogbildung begleiten. 2. Los Angeles Smog ist mit Luftverschmutzung durch stickoxidhaltige Transportabgase verbunden, während London Smog mit der Luftverschmutzung durch Schwefeldioxid enthaltende Ruße oder Dämpfe verbunden ist. 3. Los Angeles "leidet" am häufigsten im August und September in London, im Gegenteil, während der Wintermonate. 4. Die Hauptquelle von Smog in Los Angeles ist Benzin, Kohle in London. 5. Voraussetzung für Smogbildung in London ist ruhiges Wetter, das für Los Angeles nicht so wichtig ist. 6. Die Temperaturumkehr in Los Angeles erfolgt in einer Höhe von mehr als einem Kilometer und in London mehrere hundert Meter. 7. In London herrscht hohe Luftfeuchtigkeit.

Ticketnummer 30

1) Das Konzept der nachhaltigen Entwicklung. Die Geschichte der Formation.

Das Konzept der nachhaltigen Entwicklung wird als eine solche Entwicklung verstanden, die die Bedürfnisse der Gegenwart befriedigt, aber die Fähigkeit zukünftiger Generationen, ihre Bedürfnisse zu erfüllen, nicht beeinträchtigt. Mit anderen Worten, die Menschheit muss lernen, "im Rahmen ihrer Möglichkeiten zu leben", natürliche Ressourcen zu nutzen, ohne sie zu unterminieren, Geld, im übertragenen Sinn in "Versicherungen" zu investieren, um Programme zu finanzieren, die die katastrophalen Folgen ihrer eigenen Aktivitäten verhindern.

Nachhaltige Entwicklung umfasst zwei miteinander verbundene Schlüsselkonzepte:
1) das Konzept des Bedarfs einschließlich der Priorität (notwendig für die Existenz der ärmsten Bevölkerungsschichten);
2) das Konzept der Beschränkungen (aufgrund des Standes der Technik und der Organisation der Gesellschaft), die der Fähigkeit der Umwelt auferlegt werden, die gegenwärtigen und zukünftigen Bedürfnisse der Menschheit zu befriedigen
Das Konzept der nachhaltigen Entwicklung basiert auf fünf Grundprinzipien.
1. Die Menschheit ist in der Tat in der Lage, der Entwicklung einen nachhaltigen und dauerhaften Charakter zu verleihen, so dass sie den Bedürfnissen lebender Menschen gerecht wird, ohne künftigen Generationen die Möglichkeit zu nehmen, ihre Bedürfnisse zu befriedigen.
2. Die Beschränkungen für die Nutzung natürlicher Ressourcen sind relativ. Sie sind verbunden mit dem aktuellen Stand der Technik und sozialen Organisation sowie mit der Fähigkeit der Biosphäre, die Folgen menschlichen Handelns zu bewältigen.
3. Es ist notwendig, die elementaren Bedürfnisse aller Menschen zu befriedigen und jedem die Möglichkeit zu geben, seine Hoffnungen auf ein besseres Leben zu verwirklichen. Ohne diese ist nachhaltige und langfristige Entwicklung einfach unmöglich. Eine der Hauptursachen für Umwelt- und andere Katastrophen - Armut, die in der Welt alltäglich geworden ist.
4. Es ist notwendig, den Lebensstil derjenigen, die große finanzielle und materielle Mittel haben, mit den ökologischen Fähigkeiten des Planeten, insbesondere im Hinblick auf den Energieverbrauch, in Einklang zu bringen.
5. Die Dimensionen und Raten des Bevölkerungswachstums sollten mit dem sich verändernden Produktionspotenzial des globalen Ökosystems der Erde abgestimmt werden.
Die Bildung des Konzepts der nachhaltigen Entwicklung ist untrennbar mit dem Verständnis der Menschheitsgeschichte verbunden.

Die Hauptfaktoren einer nachhaltigen Entwicklung sind wirtschaftliche, soziale und ökologische Faktoren, die die Grundlage des dreigliedrigen Konzepts der nachhaltigen Entwicklung bilden. Die ökonomische Komponente beinhaltet die optimale Nutzung der natürlichen Ressourcen und die Verwendung von umweltfreundlichen Technologien, einschließlich der Gewinnung und Verarbeitung von Rohstoffen, die Schaffung von umweltfreundlichen Produkten, die Minimierung, Verarbeitung und Entsorgung von Abfällen. Die soziale Komponente der Nachhaltigkeit konzentriert sich auf Menschen und zielt darauf ab, die Stabilität sozialer und kultureller Systeme zu erhalten, einschließlich der Verringerung der Anzahl der destruktiven Konflikte zwischen Menschen. Im Rahmen des Konzepts der menschlichen Entwicklung ist der Mensch kein Objekt, sondern ein Subjekt der Entwicklung. Das Konzept der nachhaltigen Entwicklung beinhaltet, dass eine Person an den Prozessen teilnehmen muss, die den Bereich ihrer Lebensaktivität bilden, die Annahme und Umsetzung von Entscheidungen erleichtern und ihre Umsetzung kontrollieren. Die Umweltkomponente sollte die Integrität biologischer und physikalischer natürlicher Systeme gewährleisten. Von besonderer Bedeutung ist die Lebensfähigkeit von Ökosystemen, von denen die globale Stabilität der gesamten Biosphäre abhängt. Darüber hinaus kann das Konzept der "natürlichen" Systeme und Lebensräume weit verstanden werden, einschließlich in ihnen eine von Menschen geschaffene Umwelt, wie zum Beispiel Städte. Der Fokus liegt darauf, die Fähigkeit zu bewahren, sich selbst zu heilen und solche Systeme dynamisch an Veränderungen anzupassen, anstatt sie in einem bestimmten "idealen" statischen Zustand zu bewahren. Der Abbau natürlicher Ressourcen, die Umweltverschmutzung und der Verlust der biologischen Vielfalt verringern die Fähigkeit der Ökosysteme, sich selbst zu heilen.

2) Methoden der Wasserentsalzung. Entsalzen bedeutet, die Menge an darin gelösten Salzen zu reduzieren. Dieser Prozess wird auch Entionisierung oder Demineralisierung genannt. Für Meer- und salzhaltige (Brack-) Gewässer wird dieser Prozess Entsalzung genannt.

Entsalzungsklassifizierung:

thermisch;
Ionenaustausch;
Membran;
Umkehrosmose
Elektrodialyse;
kombiniert.
Die älteste Methode zur Gewinnung von entsalztem Wasser (Destillat) ist die thermische Methode - Destillation, Destillation, Verdampfung. Die Grundlage des Verfahrens ist die Übertragung von Wasser in die Dampfphase mit anschließender Kondensation. Wasser muss verdampft werden, um zu verdampfen, und während der Dampfkondensation muss Wärme von dem Phasenübergang entfernt werden. Wenn Dampf gebildet wird, werden Moleküle gelöster Substanzen zusammen mit Wassermolekülen gemäß ihrer Flüchtigkeit zu ihm übertragen. Der wichtigste Vorteil dieser Methode ist die minimale Menge der verwendeten Reagenzien und die Menge an Abfall, die in Form von festen Salzen erhalten werden kann.Durch die Art ihrer Verwendung werden die Destillationsanlagen in einstufige, mehrstufige und Thermokompression unterteilt. Von größtem Interesse ist die Verwendung von Verdampfern in Kombination mit Ionenaustausch- und Reagenzschemata. Unter diesen Bedingungen ist es möglich, den Verbrauch von Reagenzien zu optimieren, Wärme zu erhitzen und sowohl ökonomische als auch ökologische Probleme zu lösen.
Thermische Methode erlaubt, Wasser mit irgendeinem Salzgehalt zu entsalzen.

Thermische Methode: · Minimale Menge an Reagenzien und Salz in die Umwelt, · Hohe Wasserqualität in Suspensionen, · Möglicher Abfall von minimalem Volumen bis zu trockenen Salzen, · Möglichkeit der Verwendung von überschüssiger Wärme, · Entfernen von gelösten Gasen aus Wasser. Nachteile: - Vorbereitungsbedarf; · Hoher Energieverbrauch, · große Investitionen.

Am häufigsten wird die Wasserentsalzung durch Ionenaustausch durchgeführt. Dies ist die bewährteste und zuverlässigste Methode. Die Methode basiert auf der Eigenschaft bestimmter Substanzen, Ionen mit Salzlösungen reversibel auszutauschen. Diese Substanzen werden Ionenaustauscherharze genannt. Dies ist eine Art von Festelektrolyten, die in Kationenaustauscher und Anionenaustauscher unterteilt sind. Kationenaustauscher sind Substanzen vom Typ der festen Säuren, in denen Anionen als wasserunlösliche Polymere dargestellt werden. Anionenaustauscher sind von Natur aus harte Basen, deren unlösliche Struktur durch Kationen gebildet wird. Ihre Anionen (normalerweise eine Hydroxylgruppe) sind beweglich und können mit Anionen von Lösungen austauschen. Der chemische Mechanismus von Ionenaustauscherharzen ist die sequentielle Passage von Wasser durch Kationen- und Anionenaustauscherharz. Dadurch werden Kationen und Anionen aus dem Wasser entfernt und dadurch entsalzt. Die Austauschkapazität von Ionenaustauscherharzen (Ionenaustauschern) ist nicht unendlich, sie nimmt allmählich ab und ist am Ende vollständig erschöpft. In diesem Fall ist eine Regeneration mit einer sauren Lösung (Kationenaustauscher) oder Alkali (Anionenaustauscher) erforderlich, die die ursprünglichen chemischen Eigenschaften der Harze vollständig wiederherstellt. Diese wertvolle Eigenschaft erlaubt es, sie lange zu verwenden.Das komplizierte Verfahren der Verwendung von Ionenaustauscherharzen und ihre anschließendeRegeneration erfordert Automatisierung, ein komplexes Kontrollsystem und die notwendigeAusstattung ist ziemlich umständlich, was ihre Verwendung im täglichen Lebeneinschränkt. Gegenwärtig wird diese Methode oft als eines der Elemente des Wasserbehandlungsprozesses in privaten Haushalten mit einem autonomen Wasserversorgungssystem eingeschlossen.

Elektrosmose Die Entsalzung nach dem Prinzip der Elektroosmose erfolgt in speziellen Vorrichtungen, bei denen es sich um ein elektrolytisches Bad handelt, das durch zwei halbdurchlässige Membranen in drei Kammern unterteilt ist. Quellwasser wird in die mittlere Kammer eingeleitet. Ionen von Salzen in Wasser strömen durch die Membran zu der Elektrode mit der entgegengesetzten Ladung. Sauberes Wasser verbleibt in der mittleren Kammer.Diese Methode benötigt Energie, obwohl sie sehr effektiv ist. Die Effizienz beträgt mehr als 90% und erreicht in einigen Fällen 96%. Membranen haben eine begrenzte Lebensdauer, die maximal 5 Jahre beträgt, und unter ungünstigen Betriebsbedingungen ist sie wesentlich geringer. Darüber hinaus erfordert dieses Verfahren, wie die meisten anderen Verfahren, bei denen semipermeable Membranen verwendet werden, eine vorbereitende Aufbereitung des zu reinigenden Wassers.Es gibt noch ein weiteres Merkmal, das die Verwendung dieses Verfahrens wesentlich einschränkt. Dies ist die Tatsache, dass alle Substanzen, die nach der Auflösung nicht zu Ionen wurden, nicht auf das elektrische Feld reagierten. Ie die meisten organischen Substanzen, Bakterien, Viren usw. wird in Lösung bleiben.

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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.

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.

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.

Anaerobe Abwasserbehandlung

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

Methanbakterien reagieren sehr empfindlich auf Schwankungen externer Faktoren. Dieser Umstand verursacht weniger als aerobe Flexibilität und Stabilität des anaeroben Prozesses und erfordert eine strenge Kontrolle und Einstellung der Eingangsparameter des Abwassers. Die optimalen Parameter sind die folgenden: Temperatur 30-35ºC, pH = 6,8-7,2, RV-Potential des Mediums = minus (0,2-0,3).

Ausreichend konzentrierte Abwässer mit einem BSB5 von mindestens 500-1000 g / können einer anaeroben Behandlung unterzogen werden. Anaerobe Vorrichtungen sind in der Konstruktion komplizierter als Aerotanks und teurer während des Aufbaus, aber sie geben einen grßeren Reinigungseffekt.

chemischen Bedarf an Sauerstoff (COD), und sorgen für die Nutzung von Wärme erzeugtem Biogas, um die Temperatur des eigenen Prozesses zu erhöhen.

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. Solche Systeme werden auch zur Verarbeitung von industriellen und landwirtschaftlichen Abfällen mit hohem Feststoffgehalt verwendet.

Ein- und zweistufige Reinigungssysteme und verschiedene Arten von Reaktoren werden vorgeschlagen und verwendet. In einem zweistufigen System ist die erste Struktur ein kontinuierliches Bio-Rührsystem mit kontinuierlicher Mischung, die zweite Struktur kann verwendet werden, um Feststoffe zu trennen und zu konzentrieren (Siedler, Zentrifugen usw. können diese Funktion ebenfalls ausführen).

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.

Als anaerobe Vorrichtungen werden Methantanks verwendet, die nach dem Prinzip eines vollständig gemischten Reaktors arbeiten.

Unterscheiden Sie zwischen Faulbehältern von offenen und geschlossenen Typen (letztere - mit einem harten oder schwimmenden Boden). Bei einer Struktur mit einer festen starren Überlappung (Anlage 3, Fig. 42) wird die Höhe der fermentierenden Masse oberhalb der Basis des Halses gehalten, da in diesem Fall der Massenspiegel klein ist, die Intensität der Gasentfernung hoch ist und keine Kruste gebildet wird. Um den Prozess zu beschleunigen, wird die Masse gerührt und auf 30 bis 40ºC (mit mesophiler Verdauung) mit akuten Niedrigtemperaturparametern (0,2 bis 0,46 MPa) erhitzt. Dampf wird durch einen Injektor zugeführt, wobei das Arbeitsfluid die fermentierbare Masse selbst ist. Die Hauptumwälzung im Fermenter erfolgt durch einen Propellerrührer.

Typische Faulbehälter haben ein nützliches Volumen von einem Tank 1000-3000. Herkömmlicherweise ist dieses Volumen in vier Teile mit verschiedenen 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.

Es ist möglich, dass eine Erhöhung der maximalen Beladungsdosis die überschüssige Entfernung von aktiven Bakterienzellen von der Struktur über ihr Wachstum verursacht und nach einer gewissen Zeit wird es keine ausreichende Anzahl von aktiven Organismen in dem System geben (Vasilenko, Nikiforov..., 2009).