Основы биологической отчистки

Очистка сточных вод подразумевает практически полное биологическое разложение органических соединений в воде. По существующим нормам, содержание органических веществ в очищенной воде не должно превышать 0,10 мг/л.

Деградация 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[6].

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. В последние годы с помощью новых мокулярно-биологических методов, в частности специфических рРНК проб, в активном иле показано присутствие бактерий родов Paracoccus, Caulobacter, Hyphomicrobium, Nitrobacter, Acinetobacter, Sphaerotilus, Aeromonas, Pseudomonas, Cytophaga, Flavobacterium, Flexibacter, Halisomenobacter, Artrobacter, Corynebacterium, Microtrix, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus. 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.

Принцип работы любой локальной очистной системы канализации заключается в поэтапной очистке сточных вод в нескольких камерах. Обычно этапа два: предварительная (грубая) очистка и окончательная (доочистка). Выйдя по трубам из дома, стоки попадают в специальную емкость - септик, в котором под действием специальных микроорганизмов, происходит процесс первичной очистки. Протекает он без доступа кислорода - анаэробный процесс и поэтому бактерии расщепляющие загрязнения в этой емкости - анаэробные бактерии. По санитарным нормам процесс этот должен длиться три дня. Поэтому объем септика делают в три раза больше суточного объема сточных вод. На четырех жителей, каждый из которых расходует примерно 170 - 250 л в сутки, необходим септик объемом 2 - 3 м3. После первого этапа очистки, (в септике) получаем осадок и на выходе жидкие стоки, осветленные примерно на 50 - 60% в зависимости от типа установки. Дальше они отправляются на доочистку, которая может осуществляться несколькими способами[7].

Расчет кинетики процесса очистки

Направим кубовый остаток после ректификации на биологическую очистку, исходная концентрация ацетона С0=3,25 г./л. Необходимо произвести снижение концентрации ацетона до ПДК Ск=2,2 мг/л, путем биохимического разложения.

Известно, что разложение ацетона описывается кинетическим уравнением первого порядка с константой скорости к=0,17 ч-1 при температуре 220С.

Уравнение кинетики первого порядка:

(6.1)

Еще статьи по теме

Переработка отходов полимеров
Двадцатый век - век научно-технического прогресса. В тот период объем производства вырос более чем в сто раз благодаря значительному расширению научных открытий и внедрения их в новейшие технологии. Весомый вклад в новые технологии внесли ...

Особенности экологических проблем шельфовой зоны
Актуальность контрольной работы: человеческий мир осознал себя цельным со всем остальным миром и эта цельность характерна для всех уровней и масштабов его деятельности. Его технологическое могущество породило новые связи в природе и общест ...