Сформулируйте общие принципы биологической очистки сточных вод в искусственных условиях. (117 стр)

Метод основан на способности гетеротрофных микроорганизмов использовать в качестве источников питания разнообразные органические соединения, подвергая последние биохимическим превращениям. Использование свойств адаптации бактерий активного ила позволяет успешно решать вопросы биологической очистки стоков воды химических производств, содержащих сложные органические соединения неприродного происхождения. Разрушение органических соединений при помощи микроорганизмов называют биохимическим окислением. Окисление органических веществ происходит избирательно, поэтому некоторые соединения разрушаются легко, другие – медленно или совсем не окисляются. Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очистки сточных вод. Аэробный метод основан на использовании аэробных групп микроорганизмов, для жизнедеятельности которых требуются постоянный приток кислорода и температура 20÷40 0С. В случае анаэробной очистки микроорганизмы культивируются в активном иле или биопленке, биохимические процессы протекают без доступа кислорода. Этот метод используют главным образом для обезвреживания осадков. Аэробные процессы биохимической очистки могут протекать в природных условиях и в искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Поля орошения – это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очищения сточных вод и агрокультурных целей. Очистка сточных вод в этих условиях идет под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений. В процессе биологической очистки сточные воды проходят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта микробиальную пленку. Затем образовавшаяся пленка адсорбирует коллоидные частицы и растворенные в сточных водах вещества. Проникающий из воздуха в поры кислород окисляет органические вещества, превращая их в минеральные соединения. Биологические пруды представляют собой каскад прудов, состоящий из 3÷5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода. Пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Различают пруды с естественной или искусственной аэрацией. Пруды с естественной аэрацией имеют небольшую глубину (0,5÷1 м), хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами. Температура должна быть не менее 6 °С. В зимнее время пруды не работают. При расчете прудов определяют их размеры, обеспечивающие необходимую продолжительность пребывания в них сточных вод. В основе расчета определение скорости окисления, которую оценивают по БПК и принимают для вещества, разлагающегося наиболее медленно. Перед использованием воды, доочищенной в биологическом пруде, в системе технического водоснабжения ее обрабатывают хлором. В искусственных условиях очистку проводят в аэротенках или биофильтрах. Аэротенками называют железобетонные аэрируемые резервуары. Процесс очистки в аэротенке идет по мере протекания через него аэрированной смеси сточной воды и активного ила. Аэрация необходима для насыщения воды кислородом и поддержания ила во взвешенном состоянии. Аэротенк представляет собой открытый бассейн, оборудованный устройствами для принудительной аэрации. Они бывают двух-, трех- и четырехкоридорные. Глубина аэротенков 2÷5 м. Аэраторы могут быть с вертикальной и горизонтальной осью вращения. Биофильтры — это сооружения, в корпусе которых размещается кусковая насадка (загрузка) и предусмотрены распределительные устройства для сточной воды и воздуха. В биофильтрах сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытый пленкой из микроорганизмов. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества, используя их как источники питания и энергии. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а масса активной биопленки увеличивается. Отработанная (омертвевшая) биопленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра. В качестве загрузки используют различные материалы: щебень, гравий, шлак, керамзит, керамические и пластмассовые кольца, кубы, шары, цилиндры, шестигранные блоки; металлические и пластмассовые сетки, скрученные в рулоны. На эффективность очистки сточных вод в биофильтрах влияют биохимические, массообменные, гидравлические и конструктивные параметры: БПК очищаемой сточной воды, природа органических загрязнений, скорость окисления, интенсивность дыхания микроорганизмов, масса веществ, абсорбируемых пленкой, толщина биопленки, состав обитающих в ней микроорганизмов, интенсивность аэрации, площадь и высоту биофильтра, характеристика загрузки, физические свойства сточной воды, температура процесса и гидравлическая нагрузка, интенсивность рециркуляции, равномерность распределения сточной воды по сечению загрузки, степень смачиваемости биопленки.