Was sind die Vorteile der biologischen Abwasserreinigung?

Das Niveau der modernen Industrie bestimmt die maximale Intensivierung aller technologischen Prozesse und die damit verbundenen Einsparungen.

Schema der biologischen Behandlung von häuslichem Abwasser.

Um die Produktionskosten zu senken, praktizieren die fortschrittlichsten Unternehmen eine abfallfreie Produktion, die den rationellsten Einsatz aller Ressourcen gewährleistet.

Eines der Hauptmerkmale dieser Technologie, die ihr Wesen vorgibt, ist das Recycling von Abwasser. Um das Abwasser wieder aufbringen zu können, müssen diese gereinigt und desinfiziert werden.

1 Zweck der biologischen Methoden der Wasserreinigung

Eine maximale Wasserfiltration ist heute nur möglich, wenn die verfügbaren Reinigungsmethoden kombiniert werden - keine einzige Methode kann eine ausreichende Effizienz garantieren.

Während die Organisation eines schrittweisen Prozesses, bei dem jede Reinigungsmethode für die Entfernung bestimmter Schadstoffe verantwortlich ist, eine Möglichkeit bietet, das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Die wichtigste Methode der Abwasserbehandlung ist die mikrobiologische Reinigung von Wasser. Sie beruht auf den natürlichen Mustern der biochemischen Selbstreinigung von natürlichen Gewässern, die mit industriellen Technologien simuliert werden.

Neben der Abwasserbehandlung von Industrieunternehmen zeigen biologische Verfahren der Wasseraufbereitung eine ausgezeichnete Effizienz bei der Behandlung von kommunalem Abwasser.

In diesem Fall zeigt sich einer der Hauptvorteile dieser Methode: Die biochemische Reinigung von Wasser macht es möglich, sie weiter in der Landwirtschaft als Dünger zu verwenden. Die biochemische Reinigungsmethode gilt als eine der beliebtesten und gefragtesten in diesem Bereich.

Nach Analyse der Anwendungen der biologischen Abwasserreinigung können wir im Allgemeinen feststellen, dass diese Methode für fast alle Bereiche der Industrie gilt:

  • Pharmazeutische Industrie;
  • Lebensmittelindustrie;
  • Chemische Industrie;
  • Zellstoff- und Papierherstellung;
  • Sanitärdienste;
  • Landwirtschaftlicher Sektor;
  • Ölraffinerieindustrie.

Große Kläranlagen für die biochemische Abwasserbehandlung.

Identische natürliche biologische Flora, die moderne Biofilter enthält, ermöglicht eine qualitativ hochwertige Reinigung von häuslichem und industriellem Abwasser.

Und sie können anschließend bereits in technologischen Prozessen wiederverwendet oder sicher entsorgt werden, ohne gleichzeitig negative Auswirkungen auf die Umwelt zu verursachen.
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2 Vor- und Nachteile

Die Methode der biologischen Behandlung besteht darin, dass die Oxidation, Spaltung und anschließende Zerstörung von organischen Verunreinigungen der Abfallflüssigkeit das Ergebnis des Lebensprozesses der einfachsten Mikroorganismen ist.

Diese Mikroorganismen werden künstlich in speziellen Vorrichtungen (Biofiltern, Aerotanks usw.) kultiviert, durch die das behandelte Wasser strömt.

Der gesamte Satz von biologischen Verarbeitungsverfahren wird herkömmlicherweise in zwei Gruppen unterteilt, die von der Art der verwendeten Mikroorganismen abhängen:

  • Aerobe Methode - Bakterien werden verwendet, um Wasser zu reinigen, dessen lebenswichtige Aktivität nur mit unbegrenztem Zugang von Sauerstoff möglich ist;
  • Anaerobe Methode - die Verwendung von Mikroorganismen, die keinen Sauerstoff benötigen.

Leerer Behälter für die biologische Abwasserbehandlung unter häuslichen Bedingungen.

Manchmal wird auch eine andere freigesetzt - die Stickstoffgruppe, das sind Bakterien, die ein lebenslang mit Stickstoff gesättigtes Medium benötigen.

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2.1 Aerobe biologische Behandlung

Die aerobe Reinigungsmethode für Haushalts- und Industriewasser wird zusätzlich in Kategorien unterteilt, die durch die Art der verwendeten Tanks bestimmt werden, in denen die Abwasserbehandlung durchgeführt wird.

Diese können sein: Biofilter, biologische Teiche, Filterfelder oder Aerotanks. Im Allgemeinen, direkt auf das Wesen der Reinigungsmethode, hat die Art des Tanks keine Wirkung - sie alle haben die gleiche Methode der Mineralisierung von Schadstoffen.

Die wichtigste biologische Substanz für die aerobe Behandlung ist "Belebtschlamm", der manchmal als Biofilm bezeichnet wird. Bei jedem Unternehmen wird die Struktur des Belebtschlamms je nach Zusammensetzung des Abwassers unterschiedlich sein.

Der Belebtschlamm selbst existiert in Form von dunkelbraunen Flocken, deren Größe einige hundert Mikrometer nicht überschreitet. Der durchschnittliche Schlamm ist 30% feste anorganische Partikel und 70% der lebenden Mikroorganismen, die im Laufe des Lebens feste Partikel als Lebensraum verwenden.

Der Hauptteil der Bakterien in Belebtschlamm besteht aus Organismen der Pseudomonas-Familie, aber die unterschiedliche Zusammensetzung des Abwassers wird die vorherrschende Gruppe von Mikroorganismen bestimmen.

Das Hauptmerkmal von Belebtschlamm, der seine Reinigungsfähigkeit vorgibt, ist die Fähigkeit von Bakterien, organische Schadstoffe als Nährstoff zu verwenden. Solche Bakterien absorbieren Schadstoffe in ihren Zellen, die dort eine Veränderung der biochemischen Struktur erfahren.

Im Allgemeinen ist eine vollständige aerobe biologische Behandlung von häuslichen und industriellen Abwässern, wenn alle technologischen Anforderungen erfüllt sind, in der Lage, etwa 90 Prozent aller in Wasser enthaltenen oxidierbaren Schadstoffe zu entfernen.

Bis heute erfordert die Technologie der aeroben Behandlung eine künstliche Beschleunigung des Prozesses, da ihr natürlicher Verlauf viel Zeit erfordert. Auf speziellen Filtrationsfeldern wird eine natürliche aerobe biologische Behandlung durchgeführt. Diese Methode zeichnet sich neben einer langen Fließdauer auch durch einen schwachen Wirkungsgrad aus, der für die meisten der häufigsten Schadstoffe 50% nicht übersteigt.

Um die aerobe Methode unter industriellen Bedingungen zu beschleunigen, werden spezielle Behälter verwendet, während deren Aufenthalt das Abwasser künstlich mit Sauerstoff gesättigt wird. Solche Tanks am Boden haben poröse Behälter aus Polymermaterial, in denen Kolonien von Mikroorganismen kultiviert werden.

Unter den Behältern befinden sich Belüfter - Rohre mit kleinen Löchern, die das Wasser mit Sauerstoff füllen. Katalytischer Faktor ist auch die Temperatur der Flüssigkeit, die auf dem erforderlichen Niveau gehalten werden muss.

Die Mikroorganismen selbst erzeugen übrigens eine gewisse Regulation des Lebensraumes - bei der Oxidation und Zersetzung organischer Verschmutzung wird eine erhebliche Menge an Energie freigesetzt, die die Temperatur der Flüssigkeit deutlich erhöht.

Solche Geräte für die biologische Wasseraufbereitung werden neben den industriellen Kläranlagen im häuslichen Bereich häufig eingesetzt - Biofilter werden häufig beim Bau von Klärgruben eingesetzt. Oder kleine Abwasserbauwerke zum individuellen Gebrauch in Landhäusern und Landhäusern.
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2.2 Anaerobe biologische Behandlung

Ein anaerober Reinigungsvorgang beinhaltet die Umwandlung von organischen Schadstoffen nach dem Durchgang aller Reaktionen in Form von Biogas - Methan, das in weiteren technologischen Prozessen zur Verbrennung verwendet wird.

Mikroorganismen müssen, um einen Schadstoff in Methan umzuwandeln, 4 Abbauphasen durchführen:

  1. Umwandlung organischer Substanzen in monomere Verbindungen.
  2. Die Monomere im enzymatischen Abbauprozess gehen in die Form von kurzkettigen Säuren über.
  3. Säuren werden zu Essigsäure oxidiert.
  4. Ferner tritt die Bildung von Methan auf, mit dem Kohlendioxid emittiert wird.

Die Zusammensetzung des freigesetzten Biogases und die Konzentration von Methan in ihm hängt von der Zusammensetzung der Schadstoffe aus dem Abwasser ab.

Die anaerobe Reinigungsmethode ist die Hauptmethode der biologischen Wasseraufbereitung in der Chemie- und Lebensmittelindustrie sowie der Filtration von Haushaltsabwasser.

Solche Biofilter verlieren ihre Wirksamkeit bei einer Erhöhung der Konzentration von Schadstoffen in einer Flüssigkeit nicht, außerdem verliert das Problem der Entsorgung einer überschüssigen Belebtschlammmenge an Dringlichkeit.

Ein wichtiger Vorteil des anaeroben Verfahrens ist eine Verringerung der Ausrüstungskosten und der damit verbundenen Betriebskosten, da der Fluß der anaeroben Behandlung keine künstliche Belüftung von Wasser erfordert.

Im Allgemeinen hängt die Wirksamkeit der biologischen Abwasserreinigung von Haushalten und Industrieunternehmen von folgenden Faktoren ab:

  • Abwasser sollte keine aggressiven toxischen Substanzen enthalten (sie können den Tod von Mikroorganismen verursachen);
  • Pflegen Sie optimale Temperaturbedingungen;
  • Einhaltung der Grenze der zulässigen Konzentration der Verschmutzung von Abwasser, ist es wichtig, die Belastung des Schlammes, durch die Anzahl der Schadstoffe;
  • Reaktionszeit;
  • Das erforderliche Niveau der Belüftung;
  • Konstruktionsmerkmale der Kläranlage.

Es sollte verstanden werden, dass jedes Verfahren der biologischen Behandlung nur einer der Schritte ist, die für die vollständige Behandlung von industriellem und häuslichem Abwasser notwendig sind.

Damit das Abwasser wieder in technologische Prozesse eingreifen oder sicher entsorgt werden kann, müssen mindestens 3 Reinigungsphasen durchlaufen werden: mechanische, biologische und Desinfektion.
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3 Liste der erforderlichen Ausrüstung

Die durch ein biologisches Verfahren gereinigte Flüssigkeit passiert die letzte Verarbeitungsstufe.

Biologische Abwasserbehandlungsmethoden erfordern die Verwendung von Geräten, die in die folgenden Gruppen eingeteilt sind.

Strukturen für die natürliche Abwasserbehandlung:

  • Filtrationsfelder (unterteilt in Felder der Außen- und Untergrundfiltration);
  • Filterbrunnen (hauptsächlich für den häuslichen Gebrauch);
  • Sand- und Kiesfilter;
  • Umlaufoxidationskanäle;
  • Biologische Reservoire mit natürlicher Belüftung.

Geräte zur künstlichen biologischen Wasserreinigung

  • Biofilter laden Schaumglas;
  • Scheiben-Biofilter;
  • Biofilter;
  • Bioreaktor für die Abwasserbehandlung;
  • Überflutete robuste Biofilter;
  • Anlagen der erweiterten Belüftung - Aerotanks (Methode der vollständigen Oxidation);
  • Belüftungsanlagen mit Stabilisierung von überschüssiger Belebtschlammmenge.

Das gebräuchlichste Gerät, sowohl im industriellen Bereich als auch zum Reinigen von häuslichem Abwasser, sind Belüftungstanks. Solche Biofilter werden hauptsächlich in Form von rechteckigen Tanks mit einer Tiefe von 1-2 Metern hergestellt und mit künstlichen Systemen zum Füllen von Wasser mit Sauerstoff ausgestattet.

Dies sind eher kompakte Biofilter, die sich durch eine hohe Effizienz der Wasserbehandlung auszeichnen, die eine Drei-Phasen-Oxidation organischer Verschmutzung durchführen.

Während der ersten Phase steigt die Menge an Belebtschlamm kontinuierlich an, da im Abfluss organische Stoffe vorhanden sind. In der zweiten Phase werden die meisten organischen Schadstoffe von Schlamm "gefressen" und die Wachstumsrate ist zurückgegangen.

In der dritten Phase fehlen Mikroorganismen Nährstoffe, die sie dazu zwingen, tote Bakterien zu fressen, was zur Selbstregulation des gesamten Systems führt.
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Biologische Methode der Wasserreinigung

In Ländern wie dem alten Ägypten, Griechenland und Rom benutzten die Bürger Kanalisationen. Die Abfallsysteme von Tieren und Menschen bewegten sich entlang solcher Systeme. Sie wurden zu den Flüssen des Sees und des Meeres transportiert. In Rom sammelten sie sich, bevor sie Abfall in den Fluss abgaben, und wurden in einem speziellen Sammelbecken, der sogenannten Jauchegrube, gehalten. Im Mittelalter wurde diese Methode vergessen. Deshalb wurde der Müll direkt auf die Straße geworfen und nach einer Weile herausgenommen. Eine neue Methode zur Entsorgung von Abfällen trug zur Verschmutzung von Straßen und Trinkwasserquellen bei. Aus diesem Grund verbreiten sich die Krankheiten von Cholera, Typhus, Ruhr und ähnlichem. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde in Großbritannien eine Toilette erfunden, die einen Wasserabfluss aufwies. Daher wurde es notwendig, Abwasserkanäle zu schaffen und zu verhindern, dass menschliche Exkremente in das Trinkwasser gelangen. Das Abwasser wurde an einer Stelle gesammelt und in speziellen Tanks aufbewahrt, der resultierende Niederschlag wurde als Düngemittel verwendet.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde ein System zur Reinigung von häuslichem verschmutztem Wasser entwickelt. Es beinhaltete die Reinigung von bewässerten Feldern. Wasser wurde gereinigt und durch den Boden gefiltert. Jetfilter mit Trümmer- und Sandbeladung wurden als Filter verwendet. Danach fiel das Wasser in den Stausee, der als Belebungsbecken bezeichnet wurde.

Ein solches Reservoir ist der Hauptknoten moderner Abwasserbehandlungsanlagen in städtischen Abwasserkanälen. Das erste Ziel der Behandlung war die Reinigung des Abwassers von Verunreinigungen. Viel später erkannte die Menschheit, wie wichtig es ist, natürliche Gewässer zu schützen. Im neuen Jahrhundert war das Hauptproblem die Wasserreinigung. Um Trinkwassereinzugsgebiete zu erhalten, ist eine qualitativ hochwertige Reinigung von verschmutztem Wasser notwendig. Die Produktion solcher Gewässer in Russland beträgt fünfhundert Liter pro Tag pro Stadtbewohner. Gegenwärtig sind moderne Technologien der Abwasserbehandlung entwickelt worden. Von großem Interesse ist die biologische Methode der Wasserreinigung. Er ist billig. Diese Methode ist eine Intensivierung der natürlichen Prozesse der Zersetzung von organischen Verbindungen von Mikroorganismen unter aeroben Bedingungen.

Die Reinigung von Wasser, in dem Bakterien verwendet werden, ist ein natürlicher Prozess. Ein solcher Prozess entstand vor Milliarden von Jahren. Heutzutage wird die gleiche Reinigungsmethode verwendet, aber es ist viel komplizierter.

Ein Merkmal dieser Art von Reinigung ist die Tatsache, dass praktisch kein Abfall vorhanden ist, da die meisten Schadstoffe in einen gasförmigen Zustand gebracht werden. Die verbleibende Kontamination wird als Dünger verwendet. Ein Gas wie Methan wird verbrannt, was zu warmem Wasser und elektrischer Energie führt. In einem Teich löst sich Wasserstoffdioxid perfekt auf, danach wird Wasser zur Bewässerung von Pflanzen verwendet.

Die biologische Behandlung benötigt keine Reagenzien, erhöht die Energiekosten und eine große Anzahl technischer Mitarbeiter, die Löhne zahlen müssen.

Die Kosten der biologischen Wasseraufbereitung sind günstiger als andere Arten der Wasseraufbereitung. Dies ist die einzige Reinigungsmethode, mit der Sie einen umweltfreundlichen natürlichen Nutzungszyklus erstellen können.

Heutzutage wird die mechanische, biologische und chemische Methode als Hauptmethode der Wasserreinigung angesehen. Das mechanische Reinigungsverfahren soll eine anorganische Verunreinigung enthalten, und die chemische Methode besteht darin, ein spezielles Reagens zu verwenden. Die biologische Methode der Reinigung von Hausmüllkanälen basiert auf der Verwendung von Bakterien, die den im Abwasser enthaltenen Abfall zersetzen. Die biologische Abwasserbehandlung ist am vielseitigsten. Dank dieser Methode erreicht das Reinigungsniveau ein Maximum.

Organische Verbindungen werden in zwei Arten von Bakterien unterteilt:

  1. Aerobe Bakterien, die sich in einer mit Sauerstoff gesättigten Umgebung entwickeln.
  2. Anaerobe Bakterien, die ohne Sauerstoff brüten.

Die biologische Abwasserbehandlung besteht aus:

  1. Abwasser, das aus einem Wohngebäude fließt, wird in einem speziellen Tank vergoren und teilweise abgesetzt. In einem solchen Tank ist kein Sauerstoff.
  2. Danach wird der geklärte Abfluss zum Bodenfiltrationssystem geschickt, um eine zusätzliche Reinigung durchzuführen.
  3. Mit Hilfe von Belebtschlamm, der in einer Umgebung mit Sauerstoff enthalten ist, findet die nächste Stufe der Abwasserbehandlung statt. Der Kompressor liefert zusätzlichen Sauerstoff.

Eine weitere positive Eigenschaft der biologischen Behandlung ist die völlige Abwesenheit von unangenehmen Gerüchen. Bei anderen Reinigungsmethoden gibt es unterschiedliche Gerüche. Zum Beispiel gibt es in der chemischen Methode einen Geruch von chemischen Elementen, die während der Wasserreinigung verwendet wurden. Bei der physikalischen Methode bleibt ein leichter Abfallgeruch übrig.

Biologische Abwasserbehandlung

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Kurz darüber, was Sie im Forum über Abwasserbehandlung finden können

Abwasserbehandlungsmethoden

Abwasserbehandlungsmethoden können in mechanische Methoden, chemische Methoden, physikalisch-chemische Methoden und biologische Methoden unterteilt werden. Die am häufigsten verwendeten Kombinationen dieser Methoden. Die Anwendung einer bestimmten Abwasserbehandlungsmethode in jedem Fall wird durch die Art der Verschmutzung und die Anforderungen an gereinigtes Wasser bestimmt.

Verschiedene Definitionen und Begriffe zur Abwasserbehandlung

Abwasserbehandlung ist die Behandlung von Abwasser, um Schadstoffe zu zerstören oder zu entfernen. Während des Reinigungsprozesses entstehen gereinigtes Wasser und Abfälle, die Schadstoffe in hohen Konzentrationen enthalten. In der Regel handelt es sich um feste Abfälle, die zur Entsorgung oder Entsorgung geeignet sind.

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Kurz biologische Abwasserbehandlung.

Die biologische Abwasserbehandlung, die auf der Fähigkeit von Mikroorganismen beruht, gelöste und kolloidale organische Verschmutzung als Nahrungsquelle zu nutzen und sie in ihren Lebensprozessen zu mineralisieren, zielt darauf ab, die Verschmutzung von industriellen und kommunalen Abwässern und die Verarbeitung der entstehenden Sekundärabfälle - Sedimente und Belebtschlamm - zu verringern. Unter den biologischen Methoden des Umweltschutzes haben sich biologische Verfahren zur Abwasserbehandlung in der Vergangenheit als erste entwickelt und sind derzeit am weitesten verbreitet. In Bezug auf das Volumen der zu verarbeitenden Ströme ist die biologische Abwasserbehandlung die Technologie mit der größten Kapazität und wird in der überwiegenden Mehrheit der Abwasserbehandlungsanlagen verwendet: Industrie und Kommune, lokal, lokal usw.

Biologische Abwasserbehandlung

Die biologische Reinigungsmethode beruht auf der Fähigkeit von Mikroorganismen, verschiedene Verbindungen, die das Abwasser bilden, als Wachstumssubstrate zu verwenden. Die Vorteile dieser Methode sind die Fähigkeit, aus dem Abwasser eine breite Palette von organischen und anorganischen Substanzen zu entfernen, einfache Instrumentierung und Prozesse, relativ niedrige Betriebskosten. Für die erfolgreiche Umsetzung der Methode werden jedoch große Investitionen in den Bau von Kläranlagen benötigt. Während des Reinigungsprozesses ist es notwendig, das technologische Regime streng zu beachten und die Empfindlichkeit von Mikroorganismen gegenüber hohen Schadstoffkonzentrationen zu berücksichtigen. Daher müssen sie meistens vor der biologischen Abwasserbehandlung verdünnt werden.

Zwei Arten von Verfahren werden für die biologische Abwasserbehandlung verwendet: aerobe, bei denen Mikroorganismen Sauerstoff für die Oxidation von Substanzen verwenden, und anaerobe, bei denen Mikroorganismen keinen Zugang zu entweder freiem gelöstem Sauerstoff oder zu bevorzugten Elektronenakzeptoren vom Nitrationstyp haben. In diesen Prozessen können Mikroorganismen Kohlenstoff aus organischen Stoffen, die im Abwasser enthalten sind, als Elektronenakzeptor verwenden. Bei der Auswahl zwischen aeroben und anaeroben Prozessen wird in der Regel zuerst die Präferenz angegeben. Aerobe Systeme sind zuverlässiger, stabil; sie sind auch mehr erforscht.

Anaerobe Prozesse, die in Bezug auf die Geschwindigkeit des Reinigungsprozesses der Aerobie signifikant unterlegen sind, haben auch eine Reihe von Vorteilen:

- die darin enthaltene Belebtschlammmasse ist im Vergleich zu aeroben Verfahren (1,0-1,5 kg / kg Fern-BSB) um eine Größenordnung niedriger (0,1-0,2);

- Sie haben einen wesentlich geringeren Energieverbrauch zum Mischen;

- zusätzlich gebildete Energie in Form von Biogas.

Gleichzeitig sind anaerobe Reinigungsprozesse weniger untersucht, wegen der geringen Durchflussraten erfordern sie teure großtechnische Kläranlagen.

In aeroben Reinigungsprozessen wird ein Teil der organischen Substanzen, die durch Mikroorganismen oxidiert werden, in Biosyntheseprozessen verwendet, der andere wird in unschädliche Produkte umgewandelt - H2Oh, CO2, Das Wirkprinzip aerober Bioremediationssysteme basiert auf den Methoden der Durchflusskultivierung.

Der Prozess der Entfernung von organischen Verunreinigungen besteht aus mehreren Stufen: Stoffübertragung von organischen Substanzen und Sauerstoff aus der Flüssigkeit auf die Zelloberfläche, Diffusion von Substanzen und Sauerstoff in die Zellen durch die Membran, sowie Stoffwechsel, wobei das Wachstum von mikrobieller Biomasse unter Freisetzung von Energie und Kohlendioxid erfolgt. Die Intensität und Tiefe der biologischen Behandlung wird durch die Geschwindigkeit der Vermehrung von Mikroorganismen bestimmt.

Wenn im gereinigten Abwasser praktisch keine organischen Stoffe mehr vorhanden sind, beginnt die zweite Stufe der Reinigung - Nitrifikation. Bei diesem Prozess werden stickstoffhaltige Stoffe aus dem Abwasser zu Nitriten und dann zu Nitraten oxidiert. Somit besteht die aerobe biologische Behandlung aus zwei Stufen: Mineralisierung - Oxidation von kohlenstoffhaltigen Verbindungen - und Nitrifikation. Das Auftreten von Nitraten und Nitriten im behandelten Abwasser weist auf einen hohen Reinigungsgrad hin. Die meisten Nährstoffe, die für die Entwicklung von Mikroorganismen benötigt werden (Kohlenstoff, Sauerstoff, Schwefel, Spurenelemente), sind im Abwasser enthalten. Bei einem Mangel an Einzelelementen (Stickstoff, Kalium, Phosphor) in Form von Salzen werden diese dem zu reinigenden Abwasser zugesetzt.

Eine komplexe biologische Verbindung, bestehend aus Bakterien, einzelligen Organismen (aquatischen Pilzen), Protozoen (Amöben, Flagellaten und Ziliarinfusorien), mikroskopisch kleinen Tieren (Rädertierchen, Rundwürmern, Nematoden, Wassermilben) usw., ist an biologischen Reinigungsprozessen beteiligt im Prozess der biologischen Behandlung wird in Form von Belebtschlamm oder Biofilm gebildet.

Belebtschlamm ist eine braun-gelbe Flocke von 3-150 Mikron Größe, die in Wasser suspendiert ist und durch Kolonien von Mikroorganismen, einschließlich Bakterien, gebildet wird. Letztere bilden Schleimkapseln - Zoogles. Biofilm ist eine Schleimverunreinigung des Materials der Filterschicht von Kläranlagen mit lebenden Mikroorganismen, 1-3 mm dick.

Die aerobe biologische Abwasserbehandlung erfolgt in verschiedenen Baukonstruktionen - Biofilter und Belebungsbecken.

Biofilter sind rechteckige oder runde Strukturen mit festen Wänden und einem doppelten Boden: die Oberseite in Form eines Rostes und der Boden - fest (Abb. 7.8).

Abb. 7.8 Diagramm des Geräte-Biofilters

Der Entwässerungsboden des Biofilters besteht aus Stahlbetonplatten mit einer Öffnungsfläche von mindestens 5-7% der Gesamtoberfläche des Filters. Das Filtermaterial ist in der Regel Schotter, Steinkiesel, Blähton, Schlacke. Die untere Stützschicht in allen Arten von Biofiltern sollte größere Partikel aus Filtermaterial (Größe 60-100 mm) enthalten. Die Schotter Biofilter haben eine Schichthöhe von 1,5-2,5 m und können rund mit einem Durchmesser von bis zu 40 m oder rechteckig mit einer Größe von 75x4 m 2 sein. Der Eingangsstrom des vorbehandelten Abwassers mit Hilfe einer Wasserverteilungsvorrichtung bewässert periodisch und gleichmäßig die Oberfläche des Biofilters. Während der Infiltration von Abwasser durch das Material der Filterschicht treten eine Reihe von aufeinanderfolgenden Prozessen auf:

- Kontakt mit Biofilm, der sich auf der Oberfläche von Teilchen von Filtermaterial entwickelt;

- Sorption organischer Substanzen an der Oberfläche mikrobieller Zellen;

- Oxidation von Abwassersubstanzen in den Prozessen des mikrobiellen Stoffwechsels.

Luft wird durch den Boden des Biofilters mit einem Gegenstrom von Flüssigkeit geblasen. Während der Pause zwischen den Bewässerungszyklen wird die Absorptionskapazität des Biofilms wiederhergestellt. Der Biofilm, der sich auf der Oberfläche der Filterschicht des Biofilters bildet, ist ein komplexes ökologisches System (Abb. 7.9).

Abbildung 7.9. Trophische Pyramide in Biofilm-Tropf-Biofilter

Bakterien und Pilze bilden eine untere trophische Ebene. Zusammen mit Kohlenstoffmikroorganismen entwickeln sie sich im oberen Teil des Biofilters. Nitrifikatoren befinden sich in der unteren Zone der Filterschicht, wo die Konkurrenzprozesse für Nährsubstrat und Sauerstoff weniger ausgeprägt sind. Die einfachsten Rotatoren und Nematoden, die sich von der bakteriellen Komponente eines Biofilm-Ökosystems ernähren, dienen als Nahrung für höhere Arten (Insektenlarven).

Der Biofilter ist ein kontinuierlicher Anstieg und Tod des Biofilms. Toter Biofilm wird durch den Strom des behandelten Wassers abgewaschen und aus dem Biofilter entfernt. Gereinigtes Wasser tritt in die Klärgrube ein, in der es von Biofilmteilchen befreit wird, und tritt dann in das Reservoir aus.

Der Prozess der Oxidation von organischen Substanzen wird von der Freisetzung von Wärme begleitet, so dass die Biofilter keine zusätzliche Erwärmung benötigen. Große Anlagen, die mit einer Isolierschicht ausgestattet sind, können bei negativen Außentemperaturen betrieben werden. Die Temperatur innerhalb der Filterschicht sollte jedoch nicht unter 6 ° liegen.

Die Hauptbetriebsart der Biofilter aus Schotter ist eine einzelne Passage von Abwasser. Während die Belastung des organischen Materials auf dem Filter 0,06 bis 0,12 kg BSB / m 3 pro Tag beträgt. Um die Belastung zu erhöhen, ohne die Fläche des Biofilters zu vergrößern, wird ein Reinigungsmodus mit einer Abwasserrezirkulation oder einem Doppelfiltrationsmodus verwendet.

Die Recyclingrate für mit schwer oxidierbaren organischen Stoffen verunreinigtes Abwasser kann 1: 1 - 1: 2 betragen. Die Belastung organischer Substanz kann 0,09-0,15 kg BSB / m 3 pro Tag erreichen. Die variable Doppelfiltration besteht aus zwei Filtrationsrichtungen und zwei Nachklärbecken. Die Reihenfolge der Threads variiert mit einem Intervall von 1-2 Wochen. Dies verursacht das schnelle Wachstum von Biofilm und ermöglicht es Ihnen, die Belastung auf 0,15-0,26 kg BSB / m 3 pro Tag zu erhöhen.

Die zerkleinerten Biofilter mit einer geringen Schüttdichte können eine Höhe von bis zu 8-10 m erreichen.Dieser Typ von Bioreaktor mit einer schnellen Filtration von Abwasser bietet einen Entfernungsgrad von 50-60% BSB. Für einen höheren Reinigungsgrad wurden Kaskaden-Biofilter verwendet.

Seit Beginn der 1980er Jahre wurden mineralische Materialien in Biofiltern durch Kunststoffe ersetzt, die bei hohen Werten der spezifischen Oberfläche der Filterschicht für eine hohe Porosität und bessere hydrodynamische Eigenschaften der Schicht sorgen. So konnten wir hohe, wenig Platz beanspruchende Bioreaktoren bauen und Industrieabwässer mit einer hohen Schadstoffkonzentration reinigen. Die spezifische Oberfläche der Kunststoffdüsen, die für die schnelle Filtration verwendet werden, ist höher als die von Biofiltern aus Schotter.

Ein fortschrittlicherer Bioreaktor mit einem festen Biofilm ist ein Wirbelschichtreaktor, der durch das Vorhandensein eines Trägers gekennzeichnet ist, der mit einem mikrobiellen Film beschichtet ist, der ausreicht, um ein Fließbett mit aufwärts gerichtetem Fluidstrom zu erzeugen. Der Reaktor hat ein Sauerstoffversorgungssystem und eine Vorrichtung, die eine nahezu horizontale Verteilung des Fluidstroms in der Trägerschicht bereitstellt. Als Träger in solchen Bioreaktoren kann Sand verwendet werden, durch den Sauerstoff geleitet wird (das "Oxytron" -System). Faserige poröse Kissen mit einem Sauerstoffversorgungssystem in der Vorrichtung selbst (die "Keptor" -Installation) werden ebenfalls verwendet.

Eine wichtige Voraussetzung für den effektiven Betrieb von Biofiltern ist eine gründliche Vorbehandlung von Abwässern aus Schwebeteilchen, die die Schaltanlage verstopfen können. Ein ungünstiges Moment im Betrieb von Biofiltern ist die Wahrscheinlichkeit von Überschwemmungen, die Vermehrung von Fliegen an der Oberfläche, ein unangenehmer Geruch, als Folge der übermäßigen Bildung von mikrobieller Biomasse.

Ein Tropf-Biofilter ist der gebräuchlichste Typ eines Bioreaktors mit einem festen Biofilm, der in der Abwasserbehandlung verwendet wird. Im Wesentlichen ist dies ein Festbettreaktor mit Gegenstrom von Luft und Flüssigkeit. Auf der Oberfläche der Düse wächst Biomasse in Form eines Films. Merkmal der Düse oder Filterschicht ist eine hohe spezifische Oberfläche für die Entwicklung von Mikroorganismen und eine große Porosität. Letzteres verleiht der Schicht die notwendigen gasdynamischen Eigenschaften und erleichtert den Durchtritt von Luft und Flüssigkeit.

Derzeit sind etwa 70% der Abwasserbehandlungsanlagen in Europa und Amerika Tropf-Biofilter. Die Lebensdauer solcher Bioreaktoren wird in Dutzenden von Jahren geschätzt (bis zu 50). Der Hauptnachteil des Designs ist das übermäßige Wachstum von mikrobieller Biomasse. Dies führt zu Verstopfungen des Biofilters, die Störungen im Reinigungssystem verursachen.

Aerotank bezieht sich auf homogene Bioreaktoren. Die typische Konstruktion des Bioreaktors ist ein mit Stahlbeton verschlossenes Gefäß von rechteckigem Querschnitt, das mit einem Absetztank verbunden ist. Der Aerotank ist durch Längstrennwände in mehrere Korridore unterteilt, in der Regel 3-4. Strukturelle Unterschiede verschiedener Arten von Aerotanks sind hauptsächlich mit der Konfiguration des Bioreaktors, der Methode der Sauerstoffversorgung, der Größe der Belastung verbunden.

Typische Schemata von Aerotanks sind in Fig. 2 dargestellt. 7.10. Der Prozess der Bioremediation im Belebungsbecken besteht aus zwei Stufen. Die erste Stufe besteht in der Interaktion von sedimentiertem Abwasser mit Luft und Partikeln von Belebtschlamm im Belebungsbecken für einige Zeit (4 bis 24 Stunden oder mehr, abhängig von der Art des Abwassers, den Anforderungen an die Tiefe der Behandlung, etc.). In der zweiten Stufe erfolgt die Abtrennung von Wasser und Belebtschlammpartikeln im Nachklärbecken. Die biochemische Oxidation von organischen Substanzen im Aerotank in der ersten Stufe wird in zwei Stufen durchgeführt: In der ersten Stufe adsorbieren Mikroorganismen des Belebtschlamms Schadstoffe aus dem Abwasser, in der zweiten Stufe oxidieren sie diese und stellen ihre Oxidationsfähigkeit wieder her.

Abb. 7.10. Aerotank-Systeme: a - Verdrängung, b - Vermischung,

c - mit dispergierter Abwasserzufuhr und Regeneration von Belebtschlamm

Die Luft wird durch poröse Stahlbetonplatten (Filter) oder durch ein System aus porösen Keramikrohren in die "Korridore" der Aerotanks geleitet. Normalerweise befindet sich die Luftverteilungsvorrichtung nicht in der Mitte, sondern in der Nähe einer der Wände des Korridors. Dadurch kommt es im Belebungsbecken zu einer Stromverwirbelung und das Abwasser bewegt sich nicht nur entlang des Korridors, sondern auch spiralförmig darin. Dies verbessert den Belüftungsmodus und die Reinigungsbedingungen. Der Reinigungsprozess im Belebungsbecken ist eine kontinuierliche Fermentation.

Die durch Bakterien und Protozoen gebildeten Belebtschlammpartikel sind eine ausflockende Mischung. Verglichen mit einem Biofilm, der in Biofiltern funktioniert, stellen Aktivschlammbelüftungstanks eine geringere ökologische Artenvielfalt dar. Die Hauptbestandteile bakterieller Belebtschlammbestandteile sind kohlenstoffoxidierende Flockungsbakterien, kohlenstoffoxidierende filamentöse Bakterien und nitrifizierende Bakterien. Die erste Bakteriengruppe nimmt nicht nur am Abbau organischer Bestandteile des Abwassers teil, sondern bildet auch stabile Flocken, die sich schnell in der Klärgrube unter Bildung von dichtem Schlamm ablagern. Nitrifikatoren (Nitrosomonas und Nitrobacter) wandeln reduzierte Formen von Stickstoff in oxidierte um:

NH3 + O2 Nitrosomonas - NO2; NEIN2 + O Ni trobacter Þ NEIN3 -

Filamentöse Bakterien bilden einerseits ein Skelett, um das sich Flocken bilden; auf der anderen Seite stimulieren sie nachteilige Prozesse (Schaumbildung und schlechte Niederschläge). Die einfachsten verbrauchen Bakterien und reduzieren die Trübung des Abwassers, die wichtigsten unter ihnen sind Ciliaten (Vorticella, Opercularia).

Belebtschlamm hat eine große Adsorptionsoberfläche und enthält eine Reihe von Enzymen, um Verunreinigungen aus dem Abwasser zu entfernen.

Die Belebtschlammkonzentration im Aerotank beträgt üblicherweise 1,5-5,0 g / l. Dieser Wert hängt von der Konzentration der Verschmutzung des Abwassers, dem Alter des Schlamms und seiner Produktivität ab. Das Schlammalter wird durch die Gleichung berechnet

wo M - suspendierte Partikel der Schlammmischung, kg / m 3; V ist das Volumen des Aerotanks, m 3; my- Menge des entfernten Schlamms, kg / Tag; G - Wasserverbrauch, m 3 / Tag; mitaus. - Schlammkonzentration im Auslauf, kg / m 3.

Um zum Beispiel die Nitrifikation mit langsam wachsenden Nitrifizierungsmitteln zu erreichen, wird Schlamm für ungefähr 12 Tage verwendet, und für die Oxidation von organischen Substanzen kann das Alter von Schlamm signifikant geringer sein.

Die Arbeitskonzentration von gelöstem Sauerstoff wird basierend auf den geschätzten Installationsanforderungen berechnet. Für die vollständige Nitrifikation beträgt es mindestens 2 mg / l; für Kohlenstoffoxidation und Denitrifikation - weniger als 1 mg / l.

In der Praxis werden je nach Art der Belüftung mehrere Arten der Abwasserbehandlung eingesetzt: schnell, standardisiert und erweitert. Bei der teilweisen Abwasserbehandlung werden schnelle Prozesse eingesetzt. Die häufigste Reinigungsart ist der Durchschnitt zwischen Standard und schneller Belüftung.

Der nächste wichtige Parameter für den Prozess der Bioremediation in Homogenfluss-Bioreaktoren ist der Mischmodus. Systeme zum vollständigen Mischen und zur perfekten Verdrängung sind bekannt. Der erste Typ liefert eine sofortige Verdünnung des Eingangsstroms in dem Belüftungstank. Dies schützt die Mikroflora von Belebtschlamm vor den hemmenden Effekten von Schadstoffen aus Abwasser. Der aktive Schlamm in einem solchen System hat jedoch die schlechteste Fähigkeit, im Gegensatz zu den idealen Verdrängungssystemen auszufallen.

Im letzteren Fall gelangt der Belebtschlamm in den ersten Korridor, wo er während der Belüftung seine Oxidationsfähigkeit wiederherstellt. Abwasser tritt zusammen mit regeneriertem Belebtschlamm in den zweiten Korridor ein. Die Konzentration der Schadstoffe nimmt allmählich ab, wenn das Abwasser durch das Aerotankkorridorsystem fließt. In solchen Systemen sollte die Konzentration von Schadstoffen im Eingangsstrom das für die den Belebtschlamm bildenden biologischen Bestandteile erlaubte Maximum nicht überschreiten.

Die Betriebserfahrung verschiedener Arten von Aerotanks zeigt, dass der Gehalt organischer Substanzen in dem der Behandlung zugeführten Abwasser 1000 mg / l nicht überschreiten sollte. Der optimale pH-Wert liegt üblicherweise im Bereich von 6,5 bis 8,5.

Die Menge an biogenen Elementen im behandelten Abwasser wird durch Zugabe von notwendigen Salzen eingestellt. Also, mit BSB etwa 0,5 kg O2/ m 3 der Gehalt an assimilierbarem Stickstoff im Abwasser sollte nicht unter 10, Phosphate - 3 mg / l liegen. Die besten Ergebnisse der Wasserreinigung in Aerotanks werden mit einem Input-BOD von bis zu 0,2 kg O erzielt2 / m 3. Wenn der Belüftungsgrad mit einem solchen BSB bis zu 5 m 3 / m 2 h beträgt, kann der BSB des gereinigten Wassers auf 0,015 kg O absinken2/ m 3.

Die Zunahme der Biomasse von Belebtschlamm während der Reinigung führt zu einer "Alterung" und einer Abnahme der biokatalytischen Aktivität. Daher wird der größte Teil des Belebtschlamms aus dem Nachklärbecken aus dem System entfernt und nur ein Teil davon wird in den Reaktor zurückgeführt.

Aerotanks sind technologisch mit Sekundärsiedlern verbunden, in denen die Klärung des austretenden Wassers und die Abtrennung von Aktivschlamm stattfindet. Klärgruben erfüllen auch die Funktion von Kontaktbehältern. In ihnen wird Abwasser chloriert. Die Desinfektionsdosis des Chlors nach der biologischen Behandlung, je nach der Qualität der Reinigung, ist 10-15 Milligramme / l mit der Dauer des Kontaktes des Chlors mit der Flüssigkeit für mindestens 30 Minuten.

Anaerobe Abwasserbehandlungsprozesse im Vergleich zu aeroben haben eine Reihe von unbestrittenen Vorteilen. Die wichtigsten sind die hohe Kohlenstoffumwandlung von Schadstoffen mit relativ geringem Volumen an Biomasse und die Produktion eines zusätzlichen wertvollen Produkts - Biogas.

Anaerobe Verfahren zur Abwasserbehandlung werden in Europa seit etwa 100 Jahren eingesetzt. Für diese Zwecke werden Klärbeckenbioreaktoren als Sedimentationsbecken verwendet, in denen der abgesetzte Schlamm anaerob abgebaut wird. Klärgruben werden üblicherweise bei einer Temperatur von 30-35 ° C betrieben. Die Verweilzeit von gereinigtem Abwasser ist signifikant höher - etwa 20 Tage.

Bei der Konstruktion von Bioreaktoren dieser Art ist einer der wichtigsten Parameter ihre Kapazität in Liter (V), berechnet unter Berücksichtigung der Anzahl der von P bedienten Bevölkerung:

Die Hälfte des Volumens von 180 Litern pro Kopf ist für die Flüssigkeit vorgesehen, die andere Hälfte wird für die Ansammlung von Schlamm verwendet. Das Volumen des Tanks ist auf die beiden Kammern verteilt, wobei die erste Kammer 2/3 des Volumens einnimmt und einen geneigten Boden hat, um den Schlamm zu halten (Abb. 7.11). Il wird periodisch (etwa einmal im Jahr) entfernt, und ein kleiner Teil davon verbleibt im Bioreaktor.

Abb. 7.11. Zwei-Kammer-Klärgrube: 1 - Regler, 2 - Reflektor,

3 - Druckrohrleitung, 4 - Boden der Vorrichtung mit einer Neigung (1: 4)

Klärgruben werden im System der städtischen Kläranlagen verwendet. Sie verarbeiten das Sediment, das aus den Vorklärbecken entfernt wurde. In diesem Fall wird der fermentierte Schlamm beseitigt oder vergraben. Während der Fermentation nimmt die Schlammmenge ab, der Gehalt an pathogenen Mikroorganismen und unangenehmer Geruch nimmt ab.

Der biologische Abbau von Schadstoffen, der in Klärgruben auf der Basis einer komplexen mikrobiellen Assoziation auftritt, schließt hydrolytische Prozesse ein, die azidogene, heteroacetogene Bakterien und Methanogenese involvieren, die Methanogene involvieren. Anaerobe Strömungsverteiler dieses Typs werden für die anaerobe Bioremediation von industriellem und landwirtschaftlichem Abwasser verwendet.

Die Verwendung von relativ billigen anaeroben Systemen für stark verschmutzte Lebensmittelindustrieabfälle und intensive Tierabfälle ist besonders wirksam. Diese Abwässer weisen einen hohen BSB- und CSB-Gehalt auf, und Dung weist auch einen hohen Gehalt an unlöslichen Bestandteilen auf, die nicht biologisch abbaubar sind. Für ihre Reinigung wurden Vollmischer verwendet. Abwasser aus Schweine- und Geflügelkomplexen wird bei der anaeroben Bioremediation von nur 50% des CSB freigesetzt, und Rinderfarmen werden um 30% entladen.

Hohe Konzentrationen organischer Substanzen und Ammoniumstickstoff (bis zu 4000 mg / l) können den Abbauprozess hemmen. Die Haltezeit solcher Abwässer in einem Bioreaktor mit einem Volumen von bis zu 600-700 m 3 erhöht sich bei einer täglichen täglichen Belastung von 20-30 m 3 auf 15-20 Tage. Das dabei produzierte Biogas enthält bis zu 70% Methan. Ein relativ kleinvolumiger Bioreaktor reinigt das Abwasser von mittelgroßen Betrieben mit einem Gehalt von 1200-1500 Schweinen.

In den letzten Jahren ist aufgrund steigender Anforderungen an die Vorbehandlung von Industrieabwässern vor der Einleitung in die Kanalisation sowie der Notwendigkeit, fossile Brennstoffe durch erneuerbare Quellen zu ersetzen, das Interesse an anaeroben Prozessen gestiegen.

Biologische Teiche sind eine Kaskade von Gebäuden mit einer Tiefe von 1,0-1,5 m, durch die gereinigtes Abwasser mit einer unwesentlichen Geschwindigkeit fließt. Es gibt Teiche mit natürlicher und künstlicher Belüftung. Die in den Teichen verbrachte Zeit hängt von der Art und Konzentration der Kontamination, dem Grad der Vorbehandlung und den Möglichkeiten der weiteren Verwendung von gereinigtem Wasser ab und reicht von 3 bis 50 Tagen. Wenn die Teiche künstlich belüftet sind, wird die Verweilzeit des Wassers in ihnen erheblich reduziert.

In industriellen Anlagen werden biologische Teiche hauptsächlich zur Reinigung von Abwasser verwendet, das biochemischen Behandlungsanlagen unterzogen wurde. Nach biologischen Teichen ist die Konzentration von Öl und Ölprodukten und anderen Schadstoffen so stark reduziert, dass Fische in den letzten Teilen der Teiche verdünnt werden können.

Manchmal wird eine Tertiärbehandlung in den Bereichen der Bewässerung durchgeführt. Dies sind speziell vorbereitete Flächen, die gleichzeitig für die Abwasserbehandlung und für agrokulturelle Zwecke genutzt werden. Die Abwasserbehandlung in den Bewässerungsgebieten erfolgt mit Bodenmikroflora, Sonnenwärme, Luft und Pflanzenaktivität. Landwirtschaftliche Bewässerungsfelder nach dem Abstieg des gereinigten Abwassers werden für den Anbau von Getreide- und Silagepflanzen, Kräutern, etwas Gemüse sowie für das Pflanzen von Bäumen und Sträuchern verwendet.

Methoden der biologischen Behandlung von Abwasser sind wirksam und im Wesentlichen ein obligatorischer Teil des Behandlungssystems für jedes Unternehmen.

Gereinigtes Abwasser vor der Einleitung in Oberflächengewässer muss desinfiziert werden, da es pathogene Bakterien, Viren und Parasiten enthalten kann, was zu Ausbrüchen von Infektionskrankheiten der Bevölkerung führen kann.

Die Chlorierung wird hierfür am häufigsten verwendet. Dieses Verfahren weist jedoch eine unzureichende Desinfektionsfähigkeit gegenüber vielen pathogenen Mikroorganismen auf. Die Verwendung der Chlorierung ist zusätzlich mit folgenden negativen Erscheinungen verbunden:

• im desinfizierten Abwasser enthält eine Restmenge an aktivem Chlor, die für Wasserorganismen und Fische toxisch ist, eine Veränderung der Biozönose von Gewässern, die ihre Selbstreinigungsfähigkeit beeinträchtigt;

• hochgiftige kanzerogene, mutagene Organochlorverbindungen gebildet werden;

• Arbeiten mit Chlor, das eine starke toxische Substanz ist, erfordert besondere Sicherheitsmaßnahmen.

Ähnliche Probleme treten auf, wenn andere Reagenz-Desinfektionsverfahren (Natrium- und Calciumhypochlorite, Ozon, Wasserstoffperoxid usw.) verwendet werden.

Gegenwärtig ist die aussichtsreichste Desinfektionsmethode die Behandlung mit ultraviolettem (UV) Wasser.

Bei UV-Bestrahlung von Wasser sterben fast alle pathogenen Mikroorganismen ab, die oxidative Kapazität von Wasser ändert sich nicht, die Gefahr der Überdosierung von Desinfektionsmittel verschwindet, der Energieverbrauch beträgt 30-60 Wh / m 3 Abwasser. Die Anwendung dieser Methode ist jedoch nur wirksam, wenn der Gehalt an suspendierten Stoffen in Wasser nicht mehr als 20 mg / l beträgt. In Belarus wurde ein Programm zur Einführung von reagenzienfreien Methoden zur Desinfektion von Abwässern, Alternative zur Chlorierung, für den Zeitraum bis 2020 angenommen, das am 25. Januar 2007, Nr. 3 vom Ministerium für Wohnungswesen und kommunale Dienstleistungen genehmigt wurde.

Bei der biochemischen Abwasserbehandlung bilden sich Niederschläge, die periodisch aus der Kläranlage entfernt werden müssen. Die Verarbeitung oder Entsorgung dieser Sedimente ist wegen ihres großen Volumens, der variablen Zusammensetzung, der Anwesenheit einer Reihe von Substanzen, die für lebende Organismen toxisch sind, hoher Feuchtigkeit sehr schwierig.

Klärschlamm ist schwierig zu filtern Suspensionen. In den Nachklärbecken im Sediment befindet sich hauptsächlich überschüssiger Belebtschlamm, dessen Volumen 1,5-2,0 mal größer ist als das Sedimentvolumen aus dem Vorklärbecken. Die Hauptbestandteile von Rohsedimenten sind Kohlenhydrate, Fett- und Eiweißstoffe, die zusammen 80-85% ausmachen, und die restlichen 15-20% sind ein Lignin-Humus-Komplex. Die Zersetzung von organischen Substanzen erzeugt Methan, Wasserstoff, Kohlendioxid, Alkohole und Wasser, Ammoniak und freien Stickstoff und Schwefelwasserstoff. Das allgemeine Verarbeitungsschema für Klärschlamm ist in Abb. 1 dargestellt. 7.12.

Abb. 7.12 Allgemeines Behandlungsschema für Klärschlamm

Die Entfernung von freier Feuchtigkeit wird durch Verdichten des Niederschlags durchgeführt. Gleichzeitig werden im Durchschnitt bis zu 60% der Feuchtigkeit entfernt und die Sedimentmasse wird 2,5 Mal reduziert. Belebtschlamm mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 99,2 bis 99,5% ist am schwierigsten zu kondensieren. Zur Verdichtung von Schlamm mit Schwerkraft-, Flotations-, Zentrifugal- und Vibrationsverfahren.

Stabilisierung der Sedimente wird durchgeführt, um den biologisch abbaubaren Teil der organischen Substanz in Kohlendioxid, Methan und Wasser zu zerstören. Es wird mit Hilfe von Mikroorganismen unter anaeroben und aeroben Bedingungen durchgeführt. Unter anaeroben Bedingungen wird die Schlammfaulung in Faultürmen durchgeführt, wodurch sich ihr Volumen durch Zersetzung und Mineralisierung organischer Substanz um etwa die Hälfte verringert. Fermentiertes Sediment erhält eine homogene körnige Struktur, gibt während des Trocknens besseres Wasser, verliert einen spezifischen fauligen Geruch.

Nach der Stabilisierung werden die Niederschläge dehydratisiert. Zur Dehydratisierung werden sie durch Konditionierung hergestellt. Während der Konditionierung wird der spezifische Widerstand verringert und die Wasserrückführungseigenschaften des Niederschlags werden aufgrund von Änderungen in ihrer Struktur und den Formen der Wasserbindung verbessert. Bei der Klimatisierung werden Reagenzien- und Nicht-Reagenz-Methoden durchgeführt.

Wenn Reagenz Behandlung von Sediment auftritt Koagulation - der Prozess der Aggregation von feinen und kolloidalen Partikeln. Die Bildung von großen Flocken mit einem Bruch von Lösungsmittelhüllen und einer Veränderung der Formen der Wasserbindung trägt dazu bei, die Struktur des Sediments zu verändern und seine Wasserabweisung zu verbessern. Eisen- und Aluminiumsalze - FeCl werden als Koagulationsmittel verwendet.3, Fe2(SO4)3, Feso4, Al2(SO4)3, sowie Kalk.

Nicht-Reagens-Behandlungsverfahren umfassen Wärmebehandlung, Gefrieren, gefolgt von Auftauen, Elektrokoagulation und Bestrahlung.

Die einfachste Art der Entwässerung ist das Trocknen des Sediments auf den sogenannten Schlammbetten. Bei diesem Verfahren kann die Feuchtigkeit auf 75 bis 80% reduziert werden, und das Sediment wird 4-5 mal im Volumen und in der Masse reduziert, verliert Fluidität und kann zu dem Ort der Verwendung auf der Straße transportiert werden. Diese Methode ist jedoch dauerhaft, erfordert große Grundstücke, abhängig von den klimatischen Bedingungen des Gebiets. Darüber hinaus bleibt der Feuchtigkeitsgehalt des getrockneten Schlamms noch signifikant.

Siltplots sind Grundstücke (Karten), die auf allen Seiten von Erdwällen umgeben sind. Wenn der Boden das Wasser gut filtert und das Grundwasser tief ist, sind Schlickstellen auf natürlichen Böden angeordnet. Wenn sich das Grundwasser in einer Tiefe von 1,5 m befindet, wird eine spezielle Drainage aus Rohren zur Entfernung des Filtrats angeordnet, und manchmal wird ein künstliches Fundament angeordnet.

Mechanisches Trocknen (Zentrifugieren, Filterpressen, Filtern, zum Beispiel auf Vakuumfiltern) reduziert ebenfalls die Feuchtigkeit auf 70-80%, anschließende thermische Trocknung auf 15-25%.

Abfallschlamm, der derzeit nicht genutzt werden kann, wird zur Entsorgung in Schlammsammler geleitet.

Schlammsammler sind offene Erdtanks, die nach vollständiger Füllung konserviert werden, und der Schlamm wird anderen Antrieben zugeführt. Wir dürfen nicht vergessen, dass eingedickte Schlammhalden eine potentielle Quelle von Umweltverschmutzung darstellen und einer ständigen Überwachung bedürfen.

Gegenwärtig verbreitet sich die Methode der biologischen Schlammentwässerung (BFR).

Eine schematische Darstellung der Abwasserbehandlung ist in Abb. 7.13.

Abb. 7.13 Schematische Darstellung des Abwasserbehandlungsprozesses: 1 - Aufnahmekammer,

2 - Roste für die Trennung von großen Abfällen, 3 - ein Sandfang, 4 - eine Fett- / Ölfalle,

5 - Vorklärbecken, 6 - mechanische Entwässerungsstation, 7 - Belebungsbecken oder

Biofilter, 8 - Nachklärbecken, 9 - Schlammkompaktor, 10 - zusätzliche Behandlung und Desinfektion mit der Methode der Tensid-Ozonierung, 11 - Sand Oberflächen, 12 - Abwasserpumpstation, 13 - Brecher

Die Behandlung und Reinigung von Abwasser ist ein sehr komplexes technisches Problem, das in diesem Tutorial nicht vollständig behandelt werden kann. Ausführlichere Informationen zu diesem Thema können im vorher veröffentlichten Buch [14] oder in der speziellen Literatur erhalten werden.

Aufgrund der Tatsache, dass der Bau und Betrieb von Kläranlagen in Unternehmen die Investition von sehr großen materiellen und technischen Mitteln erfordern, die Wartung von speziellen Dienstleistungen, schaffen viele Probleme für die Entsorgung von Klärschlamm, Abfällen Belebtschlamm und andere, derzeit lokal und modulare Abwasserbehandlungssysteme.

Biologische Abwasserbehandlung

Abwasser enthält Stoffe organischen und anorganischen Ursprungs, und das organische ist viel mehr. Und wenn es am einfachsten ist, anorganische Einschlüsse mechanisch zu entfernen, dann sind andere Methoden erforderlich, um organische Verunreinigungen zu entfernen. Eine der wichtigsten ist die biologische Abwasserbehandlung. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über seine Funktionen, Varianten und Technologien.

Das Problem der Umweltverschmutzung

Wasser ist Leben, aber wir verbrauchen es sauber und kehren es schmutzig zurück. Wenn die Abflüsse nicht gereinigt werden, wird die Zeit der "kostbaren Feuchtigkeit", die von vielen Science-Fiction-Autoren beschrieben wird, sehr bald kommen. Die Natur kann Wasser selbst reinigen, aber diese Prozesse sind sehr langsam. Die Zahl der Menschen nimmt zu, der Wasserverbrauch nimmt ebenfalls zu, daher sind die Probleme einer organisierten und gründlichen Abwasserbehandlung besonders akut. Die effektivste Technologie zur Wasserreinigung ist nur biologisch. Bevor Sie jedoch die Grundprinzipien seiner Arbeit betrachten, müssen Sie die Zusammensetzung von Wasser verstehen.

Zusammensetzung von Haushaltsabwasser

In jedem Haus mit Sanitäranlagen gibt es ein Abwassersystem. Es bietet normale Prozesse für den Transport von Abwasser von Wohnungen und Häusern zu Kläranlagen. In Kanalrohren fließt das übliche Wasser, aber verschmutzt. Verunreinigungen darin nur 1%, aber er macht Abwasser für die weitere Verwendung ungeeignet. Erst nach der Reinigung kann das Wasser zum Trinken und zu Hause wiederverwendet werden.

Die genaue Zusammensetzung des Abwassers kann nicht genannt werden, da es von dem Ort abhängt, an dem eine spezielle Probe entnommen wird, aber selbst an der gleichen Stelle können die Menge und die Menge der Verunreinigungen variieren. Meistens enthält Wasser feste Partikel, biologische Verunreinigungen, anorganische Einschlüsse. Mit anorganischen ist alles einfach - selbst der einfachste Filter entfernt es, aber mit organischer Materie müssen Sie kämpfen. Wenn Sie nichts tun, beginnen diese Substanzen zu zerfallen und bilden ein verrottendes Sediment (daher die unangenehme Eigenschaft "Abwassergeruch"). Und nicht nur zersetzte organische Substanzen verfaulen, sondern auch Wasser.

Kurz gesagt, sind Fette, Tenside, Phosphate, Chlorid- und Stickstoffverbindungen, Mineralölprodukte und Sulfate Teil des Abwassers. Unabhängig vom Wasser können sie nicht verschwinden - brauchen eine umfassende Reinigung. Das Problem ist besonders akut in jenen Häusern, in denen ein autonomes System der Wasserentsorgung und Wasserversorgung durchgeführt wird, weil in jedem Abschnitt eine Senkgrube und ein Brunnen für Wasser sind. Wenn die Abflüsse nicht gereinigt werden, können sie in den Wasserhahn gelangen - und die Situation wird lebensgefährlich.

Methoden zur Reinigung von häuslichem und industriellem Abwasser

Abwasser kann sich unter natürlichen Bedingungen selbst reinigen, jedoch nur, wenn sein Volumen klein ist. Da die Industrie heute hoch entwickelt ist, werden am Ausgang erhebliche Mengen an Abfällen erzeugt. Und um sauberes Wasser zu bekommen, muss eine Person das Problem des Abwassers lösen - das heißt, sie reinigen. Insgesamt gibt es mehrere Methoden zur Reinigung von Abwässern - diese sind mechanisch, chemisch, physikalisch-chemisch und biologisch. Lassen Sie uns die Merkmale jedes einzelnen näher betrachten.

Die mechanische Reinigung umfasst Techniken wie Filtern und Absetzen. Die Hauptwerkzeuge sind Gitter, Siebe, Filter, Fallen und Fallen. Wenn das Wasser die Vorklärung passiert, gelangt es in den Absetzbehälter - einen Behälter, der die Abflüsse unter Bildung von Schlamm absetzt. Mechanische Reinigung wird in den meisten modernen Systemen verwendet, aber selten als unabhängige Methode. Und die Sache ist, dass es nicht für die Entfernung von chemischen Komponenten und organischen Verunreinigungen geeignet ist.

Die chemische Reinigung erfolgt unter Verwendung von Reagenzien - Spezialchemikalien, die mit in Wasser enthaltenen Verunreinigungen reagieren und einen unlöslichen Niederschlag bilden. Infolgedessen ist der Gehalt an löslichen Suspensionen um 25% verringert und um 95% unlöslich.

Physikalische und chemische Reinigung beinhaltet die Verwendung von Techniken wie Oxidation, Koagulation, Extraktion und so weiter. Diese Verfahren ermöglichen es, anorganische Einschlüsse aus Wasser zu entfernen und schlecht oxidierte organische Verunreinigungen zu zerstören. Die populärste physikalisch-chemische Reinigungsmethode ist die Elektrolyse.

Biologische Behandlung ist ein Prozess, der auf der Verwendung spezifischer Mikroorganismen und den Prinzipien ihrer vitalen Aktivität basiert. Bakterien zielen auf spezifische organische Schadstoffe und die Wasserreinigung erfolgt.

Methoden der biologischen Abwasserbehandlung und ihre Vorteile. Stationen und Anlagen für die biologische Abwasserbehandlung

Die Methoden der biologischen Abwasserbehandlung umfassen Aerotanks, biologische Filter und sogenannte Bioponds. Jede Methode hat ihre eigenen Eigenschaften, die wir Ihnen weiter erzählen werden.

Aerotanks

Diese biologische Reinigungstechnik beinhaltet die Wechselwirkung von vor mechanisch gereinigtem Abwasser und aktiviertem Schlamm. Die Interaktion findet in speziellen Containern statt - sie bestehen aus mindestens zwei Sektionen und sind mit Belüftungssystemen ausgestattet. Belebtschlamm enthält eine große Anzahl aerober Mikroorganismen, die unter geeigneten Bedingungen verschiedene Schadstoffe aus dem Abwasser entfernen. Schlamm ist ein komplexes Biozönose-System, in dem Bakterien unter der Bedingung einer regelmäßigen Sauerstoffzufuhr beginnen, organische Verunreinigungen zu absorbieren. Die biologische Reinigung erfolgt ständig mit einer Hauptbedingung - Luft muss ins Wasser fließen. Wenn die organische Verarbeitung abgeschlossen ist, sinkt der Sauerstoffverbrauch (BOD) und Wasser fließt in die nächsten Abschnitte.

In anderen Abschnitten werden nitrifizierende Bakterien in die Arbeit einbezogen, die ein Element wie Stickstoff von Ammoniumsalzen unter Bildung von Nitriten verarbeiten. Diese Prozesse werden von einem Teil der Mikroorganismen durchgeführt, während der andere Nitrite unter Bildung von Nitraten frisst. Nach Beendigung dieses Prozesses wird das Abwasser dem Nachklärbecken zugeführt. Hier wird der Belebtschlamm ausgefällt und das gereinigte Wasser wird in die Lagerstätten geleitet.

Biofilter

Biofilter ist eine biologische Reinigungsstation, die bei den Besitzern von Landhäusern beliebt ist. Es ist ein kompaktes Gerät, das einen Tank mit Ladegut enthält. In Form eines aktiven Films im Biofilter sind Mikroorganismen, die die gleichen Prozesse wie im ersten Fall durchführen.

  • zweistufig;
  • Tropfenfiltration.

Die Leistung von Geräten mit Tropf-Filter ist gering, garantiert aber den maximalen Grad der Abwasserbehandlung. Der zweite Typ ist produktiver, aber die Reinigungsqualität ist ungefähr die gleiche wie im ersten Fall. Beide Filter bestehen aus den sogenannten "body", den Verteiler-, Entwässerungs- und Luftverteilungssystemen. Das Funktionsprinzip von Biofiltern ähnelt dem Prinzip der aerotanks.

Biologische Teiche

Um auf diese Weise eine Abwasserbehandlung durchzuführen, sollte ein offenes künstliches Reservoir zur Verfügung stehen, in dem Selbstreinigungsprozesse stattfinden. Diese Methode ist am effektivsten, auch flache Teiche bis zu einem Meter Tiefe sind geeignet. Die große Oberfläche lässt das Wasser gut aufwärmen, was sich auch auf die lebenswichtigen Vorgänge bei der Reinigung von Mikroorganismen auswirkt. Am effektivsten ist diese Methode in der warmen Jahreszeit - bei einer Temperatur von ca. 6 Grad Celsius und darunter sind die Oxidationsprozesse ausgesetzt. Im Winter findet keine Reinigung statt.

  • Fischzucht (mit Verdünnung);
  • mehrstufig (ohne Verdünnung);
  • Nachbehandlungsbecken.

Im ersten Fall wird das Abwasser mit Flusswasser gemischt und dann in die Teiche geleitet. In der zweiten wird das Wasser unmittelbar nach dem Absetzen ohne Verdünnung in das Reservoir geleitet. Die erste Methode dauert ungefähr zwei Wochen und der zweite Monat. Der Vorteil von mehrstufigen Systemen ist ein relativ niedriger Preis.

Was sind die Vorteile der biologischen Abwasserreinigung?

Durch die biologische Reinigung des Abwassers wird nahezu 100% reines Wasser gewonnen. Beachten Sie jedoch, dass eine Biostation als unabhängige Methode nicht verwendet wird. Es ist möglich, kristallklares Wasser nur dann zu erhalten, wenn Sie zuerst anorganische Verunreinigungen auf andere Weise entfernen und dann organisches Material durch eine biologische Methode entfernen.

Eerobe und anaerobe Bakterien - was ist das?

Mikroorganismen, die bei der Behandlung von Abwasser verwendet werden, sind in aerobe und anaerobe unterteilt. Aerobes existieren nur in einem sauerstoffhaltigen Medium und bauen organisches Material vollständig in CO2 und H2O ab, während sie gleichzeitig ihre eigene Biomasse synthetisieren. Die Formel für diesen Prozess lautet wie folgt:

CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + bakterielle Biomasse,

wo CxHyOz organische Substanz ist.

Anaerobe Mikroorganismen verzichten normalerweise auf Sauerstoff, aber ihr Biomassewachstum ist gering. Bakterien dieser Art werden für die sauerstofffreie Fermentation organischer Verbindungen unter Methanbildung benötigt. Formel:

CxHyOz -> CH4 + CO2 + bakterielle Biomasse

Anaerobe Techniken sind bei hohen Konzentrationen organischer Substanz unverzichtbar - sie übersteigen das für aerobe Mikroorganismen zulässige Maximum. Bei einem geringen organischen Gehalt sind anaerobe Mikroorganismen dagegen unwirksam.

Zweck der biologischen Methoden der Wasserreinigung

Die meisten Schadstoffabwässer sind organische Stoffe. Die Hauptquellen von Verschmutzungsdaten und Verbrauchern von behandelten Abwässern sind:

  • Wohnen, Lebensmittelindustrie und Viehzuchtanlagen.
  • Unternehmen der Chemie-, Ölraffinerie-, Zellstoff- und Papierindustrie sowie der Lederindustrie.

Die Zusammensetzung des Abwassers wird in diesen Fällen unterschiedlich sein. Eines ist sicher - nur unter der Bedingung der komplexen Reinigung mit der obligatorischen Anwendung biologischer Methoden kann man ideale Ergebnisse erzielen.

Prinzipien der biologischen Behandlung und die Liste der notwendigen Ausrüstung

Unter Berücksichtigung der aktuellen Prinzipien der biologischen Behandlung Ausrüstung für die Organisation der Kläranlage ausgewählt. Die wichtigsten Optionen sind:

  • biologische Teiche;
  • Filterfelder;
  • Biofilter;
  • Aerotanks;
  • Meta-Tags;
  • Filterbrunnen;
  • Sand- und Kiesfilter;
  • Umlaufkanäle Oxidation;
  • Bioreaktoren.

Bitte beachten Sie, dass verschiedene Techniken für die künstliche und natürliche Abwasserbehandlung verwendet werden können.

Abwasserbehandlung mit biologischen Methoden: Vor- und Nachteile

Biologische Techniken sind effektiv für die Reinigung von Abwasser aus organischen Stoffen, aber wirklich hohe Ergebnisse können nur erreicht werden, wenn der komplexe Einsatz verschiedener Methoden. Darüber hinaus sind die Möglichkeiten von Bakterien nicht unbegrenzt - Mikroorganismen entfernen kleinere Verunreinigungen organischer Substanz. Die Kosten für biologische Kläranlagen sind relativ gering.

Alle Abwasserbehandlungsmethoden

Vor dem Eintritt in das biologische Reinigungssystem sollte das Abwasser einer mechanischen Reinigung unterzogen werden und danach - Desinfektion (Chlorierung, Exposition gegenüber Ultraschall, Elektrolyse, Ozonierung usw.) und Desinfektion. Daher werden im Rahmen der komplexen Abwasserbehandlung auch chemische, mechanische, Membran-, Reagenzmethoden eingesetzt.

Fazit

Biologische Methoden der Abwasserbehandlung basieren auf den natürlichen Lebensvorgängen von Bakterien - heterotrophen Mikroorganismen. Sie verbrauchen organische Verbindungen, zersetzen sie in andere Substanzen, vermehren sich schnell und bilden Kolonien, die leicht vom gereinigten Wasser getrennt werden können. Die Wirksamkeit der Technik ist ziemlich hoch, aber als eine unabhängige Methode trifft sie nicht zu.