Файл: Карюхина Т.А. Химия воды и микробиология учебник.pdf

Осветленная вода, прошедшая первичное отстаива­ ние и освобожденная от крупных и тяжелых загрязне­ ний, поступает в сооружения биологической очистки. Оценка работы биоокислителей требует знания многих факторов: общего количества органических веществ (ХПК) п.той его части, которая способна окисляться биохимически (БПК), наличия элементов питания (N и Р) , присутствия ингибиторов процесса (тяжелые металлы, некоторые органические и неорганические ве­ щества) п др. Поэтому наряду с определением оседаю­ щих и взвешенных веществ 1 раз в декаду выполняется полный анализ осветленной воды, что и позволяет де­ лать прогнозы о возможности биоочистки, ее целесооб­ разности и ее вероятной эффективности.

Результаты полного анализа воды, поступающей на станцию, осветленной и очищенной биологическим пу­ тем, записывают в отдельную ведомость. В ведомость контроля работы каждого сооружения записывают лишь те показатели, которые отражают сущность процесса, происходящего в данном сооружении.

находящиеся в воде в растворенном, коллоидном и нерастворенном состоянии. Помимо органических веществ переработке подвергаются некоторые неокисленные не­ органические соединения, такие, как сероводород, амми­ ак, нитриты. Загрязнения сточных вод являются для ми-

164

кроорганизмов источником конструктивного и энергети-. ческого обмена клетки.

Микроорганизмы культивируют как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Обычно в анаэробных услови­ ях обрабатывают высококонцентрированные сточные во­ ды, а также осадки сточных вод с исходной концентра­ цией веществ в несколько десятков и даже сотен грам­ мов в 1 л. При анаэробной обработке сточных вод, как правило, вводится вторая ступень более глубокой очист­ ки, осуществляемой уже в аэробных условиях.

Биологическим путем могут обрабатываться очень многие сложные и разнообразные органические вещест­ ва. И все же в сточных водах присутствуют такие веще­ ства, которые биологическим путем не окисляются или окисляются настолько медленно, что практически завер­ шение процесса окисления оказывается недостижимым. Часть таких веществ удаляется из воды сорбцией. Неко­ торые неокисляемые вещества могут оказать токсичес­ кое действие на микроорганизмы. Это приводит к необ­ ходимости локализации стоков, содержащих такие ве­ щества, и предварительной очистке до пределов, исклю­ чающих токсическое влияние этих веществ на биологи­ ческие процессы.

Биологическую очистку называют полной, если БПКполн очищенной воды составляет менее 20 мг/л, и не­ полной при БПКполп более 20 мг/л. Такое определение является условным, так как и при полной биологической очистке происходит лишь частичное освобождение воды от суммы находящихся в ней веществ.

В свою очередь, полную биологическую очистку мож­ но подразделить на две категории: с нитрификацией азо­ та аммонийных солей и без нее. В первом случае наряду с окислением исходных углеродсодержащих соединений предусматривается перевод аммонийного азота в нитри­ ты и нитраты, а во втором случае очистку заканчивают в тот момент, когда фиксируется начало процесса окисле­ ния аммонийного азота.

Процесс нитрификации проходит одновременно с окислением клеточного вещества ила, а потому вариант полной биологической очистки с нитрификацией назы­ вают еще процессом очистки с минерализацией ила.

В процессе биологической очистки можно получить воду с концентрацией по взвеси'и Б П К = 10-^20 мг/л., ХПК очищенных вод зависит от исходной концентрации

165

.загрязнений. Снижение ХПК достигает 50—80%. Азот аммонийный в процессе без нитрификации уменьшается не более чем на 30%, а с нитрификацией — на 80—85%. Концентрация фосфатов снижается на 60—90%. Кон­ центрация хлоридов и сульфатов не изменяется.

В процессе биоокисления достигается также лишь частичное освобождение поды от патогенной микрофло­ ры. Глубокая дезинфекция воды осуществляется, как правило, после процессов биоокисления путем хлориро­ вания, озонирования или ультрафиолетового облучения.

Аэробная биологическая очистка может произво­ диться в естественных и искусственных условиях. Очи­ стка в естественных условиях осуществляется путем фильтрации сточной воды на полях орошения или полях фильтрации.

Биоценоз почвенных организмов, минерализующих органические вещества сточных вод, представлен бакте­ риями, актиномицетами, грибами, водорослями, коло­ вратками, простейшими, червями, личинками насе­ комых.

Ограничения в отношении нагрузки на поля ороше­ ния, диктуемые агрономическими и метеорологическими условиями, а также необходимость периодического вы­ ключения отдельных участков из работы по требованиям севооборота приводят к значительному увеличению пло­ щади полей против потребной для очистки сточных вод. Поэтому использование полей орошения для крупных объектов нецелесообразно.

Развитием полей орошения стали поля фильтрации, которые предназначаются только для очистки воды и не используются для сельскохозяйственных полей. Потреб­ ность в площади по сравнению с полями орошения мень­ ше в 3—4 раза.

Интенсивность фильтрации, скорость.и глубина био­ окисления загрязнений стоков зависят от температуры воды, воздуха и почвы, вида почвы, интенсивности сол­ нечной радиации, количества атмосферных осадков.

Наиболее широко используются методы биоокисле­ ния в искусственных условиях, осуществляемые в двух

166

зочпого материала в нем могут использоваться шлак, керамзит, щебень, пластмасса. От крупности загрузочно­ го материала зависит вид биофильтра. При среднем диа­ метре материала загрузки 15 — 25 мм биофильтры на­ зываются капельными и имеют высоту фильтрующего слоя не более 2—-3 м; высокоиагружаемые фильтры име­ ют крупность материала загрузки 20—40 мм и высоту около 4 м; башенные биофильтры при крупности загру­ зочного материала 60—100 мм достигают 16 м высоты. Фильтрация воды осуществляется сверху вниз. Подача воздуха в биофильтры может быть естественной (в фильтрах малой высоты) и искусственной, когда воздух продувается через толщу загрузки вентиляторами. От крупности загрузочного материала зависит общее коли­

ние размера фильтрующего материала приводит к более плотной его упаковке и к уменьшению свободного про­ странства, чем ухудшаются условия доступа воздуха к

формы. Свободное пространство (его называют порис­ тостью) в таких фильтрах достигает 90%. Несмотря на то что объем загрузки составляет в этих фильтрах всего 10%, а следовательно, биопленки в них относительно не­ много, производительность биофильтров с пластмассовой загрузкой выше, чем биофильтров других типов.

Второй вариант метаболизма в аэробных условиях заключается в создании в резервуаре со сточной водой взвешенного слоя хлопьев ила, называемого активным. Резервуары имеют глубину от 3 до 6 м. Воздух в них подается либо за счет пневматической аэрации, т. е. про­ дувается через толщу воды с помощью воздуходувок, либо за счет механической аэрации мешалками разных конструкций, вращающимися на поверхности воды. При продувке воздух подается через аэраторы, которые дис­ пергируют воздух, ибо чем больше поверхность сопри-

167

косиовенИя пузырьков воздуха с водой, тем больше эф­ фективность использования кислорода.

Воздух в резервуаре выполняет три функции: служит источником кислорода для процессов обмена, поддержи­

простейшие, грибы, некоторые высшие организмы типа коловраток, червей, клещей, а также водоросли и ви­ русы.

Качественный и количественный состав микронаселе­ ния ила и пленки зависит от многих факторов: состава обрабатываемой воды, количества загрязнений, прихо­ дящихся на единицу веса ила в единицу времени ' (на­ грузка на ил), распределения кислорода, гидродинами­ ческого режима в сооружении и ряда других.

Количество бактерий в илах — от 108 до 1012 на 1 иг сухого веса. Большинство бактерий принадлежит к ро­ дам: Pseudomonas, Achromobacter, Alkaligenes, Bacillus, Bacterium, Micrococcus, Flavobacterium. В ряде плов раз­ виваются актиномицеты.

Нитрифицирующие бактерии представлены двумя основными зидами: Nitrosomosonas и Nitrobacter. Почти всегда в больших или меньших количествах в илах при­

мированные зооглейные скопления бактерий с развитой поверхностью, состоящие как из чистой культуры Zooglea ramigera, так и из развитых форм многих других ви­ дов бактерий.

Установлено, что чем разнообразнее, органические соединения в стоках, тем разнообразнее биоценоз ила. Так, в илах от обработки бытовых сточных вод найдено 3.2 вида бактерий, а в илах, которые выращивались на

168