Биологично пречистване на отпадъчни води; Решения за водната промишленост

Биологичното лечение е отлично в следните области:

Пречистване на битови отпадъчни води
(Предварително) пречистване на промишлени отпадъчни води (хранителна промишленост, някои химически, фармацевтични области)

Биологичното лечение обикновено може да се разбира като част от многоетапен процес на пречистване:

стълбище: Механично предварително почистване: отстраняване на физически отделими компоненти и защита на оборудването и конструкциите от механични замърсители.
Стъпка 2: Биологично пречистване: отстраняване на биоразградими компоненти чрез метаболизъм от микроорганизми.
стълбище: Химическо (химическо) почистване: отстраняване на небиологично или само частично подвижни компоненти или дезинфекция.
Стъпка 2: По-нататъшни етапи на пречистване или перспективи за пречистване на отпадъчни води: антропогенни замърсители, които присъстват в отпадъчните води в много малки количества, но могат да се натрупват в макроразмерни организми поради бавното им разграждане.

Стъпка 1: Механично предварително почистване

Механичната предварителна обработка премахва компоненти (утайки, суспендирани твърди частици), които лесно се отделят физически в отпадъчните води. Основната цел на физическото предварително почистване е да предпази оборудването и конструкциите от механични замърсители.

Механични компоненти за предварително почистване:

Решетка: нейната функция е да премахва груби, големи, буци замърсители. Изваденото кошче за боклук може да бъде изхвърлено на сметище.
Уловител на пясък: неговата задача е да утаи лесно утаяващите се (по-големи частици, D> 0,2 mm) груби суспендирани вещества, както и да събира и отстранява замърсителите от супернатанта (мазнини, маслени замърсители, пяна). Утаеният пясък може да се използва за депо или при определени условия.
Председиментация: неговата задача е да утаи суспендирани твърди вещества, които могат да бъдат отстранени чрез утаяване в отпадъчни води. Предварителното утаяване може да намали натоварването на пречиствателната станция за отпадъчни води и фазата на утаена утайка (така наречената първична утайка), смесена с излишната утайка, увеличава ефективността на анаеробното смилане. В по-малките пречиствателни станции за отпадъчни води обаче често се пропуска предварително утаяване, за да се опрости пречистването.

Стъпка 2: Биологично пречистване

В биологичния етап биоразградимите компоненти се отстраняват чрез метаболизъм от микроорганизми (съкратено MO: бактерии, гъби, радиационни гъби).

Дейността на микроорганизмите може да бъде разделена на две части:

A/Директна разбивка: bпо-прости молекули от сложни, сложни молекули ("минерализация")

B/клетъчна конструкция: Молекулите също се включват от микроорганизмите в собствените им клетки, които също покриват и умножават техните жизнени процеси. По време на растежа растежът на MO трябва непрекъснато да се отстранява (напр. Чрез утаяване) → системата остава в баланс. Всеки консорциум от микроорганизми изисква различни условия.

2/Аеробно почистване

Така нареченият при аеробни процеси на пречистване микробиологичните процеси изискват кислород. Аеробният басейн трябва да бъде аериран; това обикновено се прави чрез издухване на фини мехурчета с мембрани.

В аерирания басейн редокс потенциалът обикновено е ≥ +0,8 V.

Следните процеси протичат в аерирани басейни:

Окисляване на органични вещества

Замърсителите, отговорни за цвета, мътността и отчасти за миризмата на отпадъчните води, са предимно органични въглеродни съединения, повечето от които са биоразградими (замърсители, характеризиращи се с т. Нар. BOD мярка).,

Органичен C + O2 + MO → CO2 ↑ + H2O + MO + нов MO (хетеротрофни микроорганизми)

Окисляване на амониевите форми до нитрати

Амониевите и органичните азотни форми (например урея, пикочна киселина) попадат в битовите отпадъчни води главно чрез урината. Бързата хидролиза на бившето съединение се извършва практически вече в канализационната мрежа:

Разграждането на амония е двустепенен процес, осъществяван от два вида автотрофни метаболитни микробни „консорциуми“:

Нитриране: NH4 + + 1,5 O2 → 2H + + H2O + NO2 - (Nitrosomonas sp.)

Нитриране: NO2 - + 0,5 O2 → NO3 - (Nitrobacter sp.)

Комбинираното брутно уравнение на двата етапа (нитрификация): NH4 + + 2 O2 → NO3 - + H2O + 2 H +

Нитрификацията е „деликатна“ спрямо условията:

Достатъчно кислород
Нитрификацията с добра ефективност изисква високи нива на разтворен кислород (DO ≥ 2 mgIl) Последствие: При липса на подходяща аерация, процесът се забавя много!
рН стойност
Оптималното рН на процеса е между 7,2-8,5.
Тъй като рН намалява под рН 7,2, процесът започва да се забавя. Около pH = 5 процесът вече спира.
Контролът на процеса се затруднява от факта, че a самият процес произвежда киселина.
Последица: рН може да се преобърне, Необходим е мониторинг на рН и, ако е необходимо, контрол (дозиране на алкали)!
Температура
С намаляването на температурата скоростта на нитрификация също се забавя значително.
Последица: По време на зимната експлоатация може да има недостиг на нитрификация!
Наличие на инхибитори

метали: цинк, мед, цианид, живак, арсен (III);
оксо-аниони: някои хромати, цианати;
въглеродни съединения, органични вещества: ацетон, анилин, фенол, въглероден дисулфид;
други химикали: петролни производни, продукти за растителна защита, битови химически продукти;
безплатен амоняк.

2/B Аноксични процеси

В аноксичния басейн няма атмосферен кислород, но има кислород под формата на нитрат или сулфат, който може да се използва от биологични организми с алтернативни форми на дишане (по избор анаеробни) като електронни акцептори за биологично окисляване.

Оптималният редокс потенциал за денитрификация обикновено е между 0 ... + 0,4 V.

Образуването на аноксичното пространство в пречиствателната станция за отпадъчни води се налага от факта, че окисляването до нитрат не решава проблема с отстраняването на азота, азотът остава във водната фаза, което може да предизвика еутрофикация в приемащия воден обект. Нитратът обаче може да бъде отстранен само при аноксични условия.

В аноксичния басейн се осъществява редукцията на нитрат до азотен газ, денитрификация, където видовете денитрифициращи организми използват кислорода на нитрата за окисляване.

Уравнението за денитрификация: Органичен C + NO3 - + H + → N2 ↑ + CO2 ↑ + H2O + енергия

Например, в случай на лесно разлагащ се субстрат (ацетат): 5 CH3COOH + 8 NO3 - → 4 N2 ↑ + 10 CO2 ↑ + 6 H2O + 8 OH -

Процесът на денитрификация понякога се вижда поради бълбукане поради генерирания азотен газ.

Денитрифициращите организми са хетеротрофни микроорганизми, които а Pseudomonas, Alcaligenes, Acinetobacter, Hyphomikrobium, Thiobacillus принадлежат към родове.

За да се осъществи денитрификация, едновременно трябва да присъства нитрат, органичен субстрат, който може да се разложи. Това може да бъде технически решено в случай на системи с прав поток чрез рециркулация на частичен поток от отпадъчни води от аеробен басейн, който вече съдържа нитрифициран амоний (така наречената вътрешна рециркулация: Rb).