Биологическая очистка сточных вод

Аннотация

Arun Mittal. Биологическая очистка сточных вод. В данной статье рассмотрены различия между аэробной и анаэробной биологической очисткой сточных вод и обоснован выбор аэробного процесса обработки стоков.

Содержание работы

Биологическая очистка (БО) является важной и неотъемлемой частью любой станции очистки сточных вод, которая принимает их из любого муниципалитета или отрасли, имеющие растворимые органические примеси или сочетание нескольких типов сточных вод. Очевидное экономическое преимущество, как с точки зрения капитальных вложений и эксплуатационных расходов, имеет биологическая очистка по сравнению с другими процессами (химическое и термическое окисление). БО с использованием активного ила на практике применяется на протяжении более ста лет.

Перед тем, как перейти к обсуждению биологического процесса обработки стоков, важно кратко рассмотреть аэробные и анаэробные условия окисления. Аэробное, как и предполагает название, протекает в присутствии воздуха (кислорода), в то время как анаэробное указывает на его отсутствие. Эти два термина напрямую связаны и осуществляются бактериями и микроорганизмами, которые участвуют в разрущении органических примесей сточных вод. Следовательно, в аэробных процессах применяются аэробы, которые используют молекулярный кислород, ассимилируют органические примеси, т. е. преобразовывают их в углерода диоксид, воду и биомассу. Анаэробные процессы обработки, с другой стороны, протекают в отсутствии воздуха (молекулярного / свободного) и осуществляются анаэробами, которые для ассимиляции органических примесей не нуждаются в кислороде. Конечными продуктами в анаэробной обработке являются метан, углекислый газ и биомасса. На рисунках 1 и 2 изображены упрощенные принципы двух процессов.

Аэробная обработка сточных вод. Это самый распространенный процесс, который используется для обработки коммунально-бытовых и промышленных сточных вод. Обычно стоки после первичной обработки, т. е. удаления взвешенных веществ, очищаются в присутствии активного ила в системе, состоящей из аэротенка и вторичного отстойника.

Аэротенк представляет собой биореактор, в котором концентрация кислорода равна 2 мг/дм³. Такая концентрация обеспечивает полное разрущение растворимых органических примесей и называется биохимической потребностью в кислороде (БПК) или химической потребностью в кислороде (ХПК). Аэротенк снабжен мелкопузырьковой рассеяной аэрацией трубопроводов на дне, чтобы обеспечить биомассу кислородом.

Частично очищенная аэрированная сточная вода под действием силы тяжести перетекает из аэротенка во вторичные отстойники для отделения биомассы. Выделенная биомасса возвращается в аэротенк с помощью насоса. Избыток биомассы поступает для обезвоживания на специально подготовленные объекты.

Мембранный биореактор(МБР). Это новейшая технология для биологического разложения растворимых органических примесей. Технология широко используется для очистки бытовых стоков, а для промышленных сточных вод использование ограничено. В процессе МБР частицы отделяются с помощью полимерной мембраны. Преимущества МБР:
1) мембранная фильтрация обеспечивает барьер для взвешенных частиц, который они не могут избежать;
2) в связи с вышеуказанным аспектом, размер аэротенка в системе МБР может быть от 1/3 до 1/4 от размера аэротенка в активной среде ила. Бак реактора выполнен таким образом, чтобы мембранные кассеты размещались более компактно.
3) благодаря мембранной фильтрации стоки обрабатываются более качественно, чем с обычным активным илом, поэтому они могут быть повторно использованы.

Для промышленного использования, особенно для нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, применяется Усовершенствованный мембранный биореактор (Аква-МБР). Усовершенствованный мембранный биореактор был успешно применен для очистки сточных вод нефтехимической промышленности. Преимущества Аква-МБР:
1) он может быть построен гораздо быстрее, та как модули не имеют мембранный бак;
2) операторы не работают поверх открытых мембранных резервуаров, где воздух может содержать вредные аэрозоли;
3) более низкие капитальные и эксплуатационные затраты из-за низкой стоимости мембраны на единицу объема фильтрата, а также низкие затраты на техническое обслуживание;
4) потребляется от 10 до 15 % ниже электроэнергии по сравнению с погруженными системами МБР.

Об авторе. Арун Миттал имеет более чем 25 опыт работы на фильтровальных и очистных сооружениях. В настоящее время он является директором инженерного отдела Aguatech и участвует в процессе проектирования систем для предварительной обработки воды, деминерализации и утилизация, включая системы для сброса жидкости в качестве удобрений.