ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД С АКТИВНЫМ ИЛОМ

Очистка сточных вод с активным илом - процесс, основанный на способности микроорганизмов активного ила потреблять загрязнения сточных вод в качестве эффективного источника энергии и материала для построения своих клеток. Процесс осуществляется в аэробных условиях, при этом комплекс растворенных, коллоидных и нерастворенных органических примесей сточных вод подвергается сложным превращениям с участием множества ферментов и микроорганизмов активного ила. Процесс очистки сточных вод с активным илом включает несколько стадий: массопередача кислорода и загрязнений к поверхности хлопьев; сорбция загрязнений активным илом; перенос веществ внутрь клетки, которому предшествует ферментативный гидролиз большинства исходных загрязнений; внутриклеточное биохимическое окисление загрязнений. Первые три стадии в совокупности составляют процесс изъятия загрязнений.
Первоначально скорость изъятия существенно превышает скорость окисления и большая часть загрязнений оказывается сорбированной активным илом, затем скорости, выравниваются и, наконец, скорость окисления начинает преобладать над скоростью сорбции. В этот период происходят регенерация активного ила и восстановление его биохимической активности. В процессе регенерации окисляются коагулированные илом коллоидные и нерастворенные примеси сточных вод, продолжается развитие бактериальной культуры, что приводит к увеличению числа жизнеспособных клеток. При очистке сточных вод прирост активного ила происходит не только вследствие клеточного синтеза, но и в результате изъятия части бионеразлагаемых веществ. Часть клеточного вещества ила подвергается автолизу. Оставшаяся часть вновь синтезированного ила удаляется из системы (избыточный ил). Для синтеза клеточного вещества, кроме углеродсодержащих соединений, необходимо присутствие в среде биогенных элементов — азота и фосфора. Гетеротрофные бактерии, осуществляющие процесс очистки, потребляют для этих целей аммонийный азот и растворимые фосфаты. Потребность в биогенных элементах изменяется в зависимости от состава загрязнений, вследствие неодинаковости прироста активного ила при окислении различных веществ.
Для городских сточных вод соотношение концентраций органических веществ, оцениваемых величиной БПК, азота и фосфора, принимают равным 100:5:1. Недостаток биогенных элементов замедляет биохимические процессы очистки, ухудшает седиментационные свойства ила и снижает его биохимическую активность. Необходимая для процесса концентрация кислорода достигается подачей в иловую смесь воздуха (аэротенки) или технического кислорода (окситенки). Воздух (или кислород), кроме того, поддерживает активный ил во взвешенном состоянии, обеспечивая контакт в системе загрязнения сточных вод — микроорганизмы — кислород. Минимальная концентрация кислорода в биоокислителе, исключающая возникновение анаэробных условий при отделении ила от воды во вторичных отстойниках, составляет 2 мг/л. При окислении органических веществ кислород расходуется на окисление органических загрязнений сточных вод для получения энергии клетками, синтеза клеточного вещества, эндогенной респирации, нитрификации. При этом глубина процесса автолиза и степень окисления аммонийного азота зависят от технологических параметров работы биоокислителя. Чем выше нагрузка на активный ил, тем меньше доля эндогенного окисления. Нитрификация протекает в широком диапазоне нагрузок, но для глубокого и устойчивого процесса необходимы определенные условия: высокий возраст ила, достаточность кислорода и т.д. Скорость биохимического окисления увеличивается с возрастанием температуры сточных вод до 25—28 С, однако при температуре свыше 20 С необходимо увеличивать интенсивность аэрации вследствие снижения растворимости кислорода. Оптимальное значение рН для большинства окислительных систем лежит в интервале 6,5—8,5. При выходе за эти пределы эффективность процесса и скорость биохимического окисления снижаются. Однако биоценозы биоокислителей обладают свойством саморегулирования реакции среды. Важнейший параметр процесса — нагрузка на активный ил, то есть количество загрязнений, мг БПК полного на 1 грамм беззольного вещества ила в 1 сутки. Процессу классической аэрации соответствуют нагрузки 150—400 мг БПКполн на 1 грамм беззольного вещества в 1 сутки. Нагрузка менее 150 мг БПК полного на 1 грамм в 1 сутки соответствует процессу длительной аэрации или полного самоокисления. Активный ил, работающий с нагрузкой 400—1000 мг БПК полного на 1 грамм в 1 сутки, считается высоконагруженным.

на главную