Биохимические методы очистки

Эти методы используют для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод от находящихся в них растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, аммиака, сульфидов, нитритов и др.) веществ. Сущность этого процесса заключается в том, что для удаления загрязнений используют микроорганизмы, которые питаются перечисленными веществами в процессе своей жизнедеятельности. Очищенные биохимическим способом сточные воды соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям и рыбохозяйственным нормативам. Биохимическая очистка является завершающей стадией очистки сточных вод химических и нефтеперерабатывающих предприятий.

Биохимическая очистка сточных вод может протекать в аэробных (биохимическое окисление) и анаэробных (биологическое разложение) условиях. Очистка в анаэробных условиях происходит под действием анаэробных микроорганизмов, в результате чего количество органических загрязнителей, содержащихся в сточных водах, уменьшается благодаря превращению их в газы (метан, диоксид углерода) и растворенные соли, а биомасса анаэробных растений увеличивается. Процесс распада органических загрязнителей осуществляется в две фазы — вначале органическое вещество превращается в органические кислоты и спирты, виоследствии органические кислоты и спирты — в метан и диоксид углерода. Этот метод используют в основном для сбраживания избыточного активного ила, образующегося при аэробной очистке.

Очистка в аэробных условиях происходит в присутствии растворенного в воде кислорода, представляя собой модификацию протекающего в природе естественного процесса самоочищения водоемов. Для биоочистки промышленных сточных вод наиболее широко применяют аэротанки с использованием активного ила. Активный ил в аэрируемой жидкости значительно ускоряет процессы окисления и создает условия для адсорбции органических веществ.

Разрушение органических веществ до углекислого газа и других безвредных продуктов окисления происходит вследствие биоценоза, т. е. комплекса бактерий и простейших микроорганизмов, развивающихся в данном сооружении. Потребление микроорганизмами органических составляющих в сточных водах происходит в три этапа:

• — массопередача органического вещества и кислорода из жидкости к поверхности клетки;
• — диффузия вещества и кислорода через полупроницаемую мембрану клетки;
• — метаболизм диффундированных продуктов, сопровождающийся приростом биомассы, выделением энергии, диоксида углерода и др.

Биологическая очистка сточных вод может осуществляться в естественных или искусственных условиях. В естественных условиях используют специально подготовленные поля орошения и фильтрации или биологические пруды.

Поля орошения — специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очистки сточных вод и агрокультурных целей, т. е. для выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей, а также для посадки кустарников и деревьев.

Биологические пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Их выполняют в виде каскада прудов, состоящих из 3—5 ступеней. Процесс очистки сточных вод осуществляется по следующей схеме: бактерии используют для окисления загрязнений кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, а также кислород из воздуха. Водоросли в свою очередь потребляют диоксид углерода, фосфаты и аммонийный азот, выделяемый при биохимическом разложении органических веществ. При этом для нормальной работы прудов необходимо соблюдать оптимальные значения кислотности и температуры сточных вод.

Глубокая очистка (доочистка) сточных вод применяется для удаления содержащихся в биологически очищенных сточных водах частиц активного ила, биопленки, остаточных загрязнений органического происхождения, поверхностноактивных веществ, биогенных элементов (азот и фосфор), бактериальных загрязнений. Такие загрязнения вредно влияют на водоемы, вызывая их эвтрофикацию (обогащение биогенными элементами) и затрудняя повторное использование сточных вод в системах оборотного водоснабжения. Глубокая очистка сточных вод предусматривает уменьшение концентрации взвешенных веществ в очищенных сточных водах; снижение биохимического потребления кислорода, содержания биогенных элементов; обеззараживание сточных вод; насыщение очищенных сточных вод кислородом (аэрация) при спуске их в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Для глубокой очистки от взвешенных и растворенных веществ применяют фильтры различных конструкций с загрузкой из песка, гравийного щебня, антрацита, пластмассовых гранул. В случае биологически окисляемых загрязнений применяют биологические пруды, обеспечивающие снижение концентрации биохимического потребления кислорода в пределах 3—5 мг/л. Биологически неокисляемые загрязнения могут удаляться из сточных вод с помощью сорбционных и ионообменных установок.

Обеззараживание (дезинфекция) очищенных сточных вод проводится для уничтожения содержащихся в них болезнетворных бактерий, вирусов и микроорганизмов. Эффект обеззараживания должен составлять практически 100%. Поэтому после полной очистки в сточные воды вводят соединения хлора или другие сильные окислители (озон), обеспечивающие защиту водоемов от попадания в них возбудителей заболеваний.

Обработка сточных вод, содержащих радиоактивные вещества, зависит от уровня их радиоактивности и солесодержания. Сточные воды с незначительным солесодержанием обрабатывают ионообменными и намывными фильтрами. При высоком солесодержапии применяют методы электродиализа, выпаривания, обратного осмоса, а остаточные загрязнения снимают на ионообменных установках. Все сточные воды с радиоактивностью выше допустимой сливают в специальные подземные резервуары или закачивают в глубокие подземные бессточные бассейны.