Биологические методы очистки

Очистка сточных вод подразумевает практически полное биологическое разложение органических соединений в воде. По существующим нормам, содержание органических веществ в очищенной воде не должно превышать 10 мг/л. Разрушение органических веществ микроорганизмами в аэробных и в анаэробных условиях осуществляется с разными энергетическими балансами суммарных реакций. При аэробном биоокислении глюкозы 59% энергии, содержащейся в ней, расходуется на прирост биомассы и 41% составляют тепловые потери.

Этим обусловлен активный рост аэробных микроорганизмов. Чем выше концентрация органических веществ в обрабатываемых стоках, тем сильнее разогрев, выше скорость роста микробной биомассы и накопления избыточного активного ила. При анаэробной деградации глюкозы с образованием метана лишь 8% энергии расходуется на прирост биомассы, 3% составляют тепловые потери и 89% переходит в метан. Анаэробные микроорганизмы растут медленно и нуждаются в высокой концентрации субстрата.

Аэробный процесс

С6Н12О6 +6О2 → 6СО2 +6Н2О + микробная биомасса + тепло

Анаэробный процесс

С6Н12О6 → 3СН4 + 3СО2 + микробная биомасса + тепло

Аэробное микробное сообщество представлено разнообразными микроорганизмами, в основном бактериями, окисляющими различные органические вещества в большинстве случаев независимо друг от друга, хотя окисление некоторых веществ осуществляется путем соокисления (кометаболизм). Аэробное микробное сообщество активного ила систем аэробной очистки воды представлено исключительным биоразнообразием. Считается, однако, что к настоящему времени идентифицировано не более 5% видов микроорганизмов, участвующих в аэробной очистке воды. Следует отметить, что многие аэробные бактерии являются факультативными анаэробами. Они могут расти в отсутствии кислорода за счет других акцепторов электрона (анаэробное дыхание) или брожения (субстратное фосфорилирование). Продуктами их жизнедеятельности являются углекислота, водород, органические кислоты и спирты.

Анаэробная деградация органических веществ, при метаногенезе осуществляется как многоступенчатый процесс, в котором необходимо участие по меньшей мере четырех групп микроорганизмов: гидролитиков, бродильщиков, ацетогенов и метаногенов. В анаэробном сообществе между микроорганизмами существуют тесные и сложные взаимосвязи, имеющие аналогии в многоклеточных организмах, поскольку ввиду субстратной специфичности метаногенов, их развитие невозможно без трофической связи с бактериями предыдущих стадий. В свою очередь метановые археи, используя вещества, продуцируемые первичными анаэробами, определяют скорость реакций, осуществляемых этими бактериями. Ключевую роль в анаэробной деградации органических веществ до метана играют метановые археи. При их отсутствии или недостатке анаэробное разложение заканчивается на стадии кислотогенного и ацетогенного брожений, что приводит к накоплению летучих жирных кислот, в основном масляной, пропионовой и уксусной, снижению рН и остановке процесса.

Преимуществом аэробной очистки является высокая скорость и использование веществ в низких концентрациях. Существенными недостатками, особенно при обработке концентрированных сточных вод, являются высокие энергозатраты на аэрацию и проблемы, связанные с обработкой и утилизацией больших количеств избыточного ила. Аэробный процесс используется при очистке бытовых, некоторых промышленных и свиноводческих сточных вод. Исключить указанные недостатки аэробных технологий может предварительная анаэробная обработка концентрированных сточных вод методом метанового сбраживания, которая не требует затрат энергии на аэрацию и более того сопряжена с образованием ценного энергоносителя - метана. Преимуществом анаэробного процесса является также относительно незначительное образование микробной биомассы. К недостаткам следует отнести невозможность удаления органических загрязнений в низких концентрациях. Для глубокой очистки концентрированных сточных вод анаэробную обработку следует использовать в комбинации с последующей аэробной стадией. Выбор технологии и особенности обработки сточных вод определяются содержанием органических загрязнений в них.

Сточные воды больших городов и небольших поселков значительно отличаются по концентрации органических загрязнителей. Содержание органических загрязнителей в сточных водах больших городов не превышает 500 мг/л, составляя обычно 200-300 мг/л. Бытовые сточные воды небольших населенных пунктов содержат больше органики, от 500-1000 г/л и более. В современных дачных и коттеджных поселках часто туалетные и кухонные сточные воды, содержащие большое количество органических загрязнений, отделяются от стоков ванных комнат. Для очистки сточных вод интенсивно развивающихся коттеджных поселков строятся локальные очистные сооружения, для пуска которых и вывода на рабочий необходимо использовать активный ил городских станций аэрации или специальные микробные препараты.

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные методы очистки сточных вод. Также была приведена их классификация, выявлены достоинства и недостатки тех или иных методов, что позволит при прочтении данной работы усвоить некоторую полезную информацию по выбранной теме. Также был определен термин "сточные воды", классификация сточных вод и их различия.

Список литературы.

.Водоотведение и очистка сточных вод: Учеб. пособие для вузов / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, В.И. Калицун. - М.: Стройиздат, 1996. - 591 с.

2.Шифр: Г 96 - 4983 Хранение: ГПНТБ СО РАН.

.Химические методы очистки сточных вод [электронный ресурс] URL:http://studme.org/13460708/ekologiya/himicheskie_metody_ochistki_stochnyh_vod

4.Канализация: Учебник для вузов. Изд. 5-е, перераб. и доп. / С.В. Яковлев, Я. А Карелин, А.И. Жуков, С.К. Колобанов - Москва: Стройиздат, 1975. - 632 с.

5.Физико-химическая очистка сточных вод [электронный ресурс] URL: http://www.gaps.tstu.ru/win-1251/lab/sreda/ope/ob_ecol_html/koagulazia.html

6.Теория биологической очистки сточных вод [электронный ресурс] URL: http://www.ecorussia.info/ru/ecopedia/biological_treatment_of_water_theory

.Пат. 2513691 Российская Федерация, МПК C12P 5/00, C02F 11/04. Способ очистки фракции навозного стока предприятий АПК, сточной воды ЖКХ и водоканалов с использованием метанового брожения / Шишков Ю.И., Голубев В.В., Ершов А.К. - № 2012113103/10; заявл. 04.04.2012 опубл. 10.10.2013; Бюл. № 11.

.Пат. 2519412 Российская Федерация, МПК C02F 1/463, C02F 101/20. Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов/ Филатова Е.Г., Соболева А.А., Дударев В.И., Анциферов Е.А.- № 2012158159/05; заявл. 28.12.2012: опубл. 10.06.2014; Бюл. № 16.

.Седлуха, С.П. Биологический метод очистки подземных вод от железа / Седлуха, С. П., Софинская О.С. // ВИЭ. - 1999. - Т. 1. - №1. - С. 12-16.