В начало

Анаэробные биологические методы очистки

 

Анаэробные биологические методы очистки применяются в различных отраслях промышленности для очистки сточных вод, загрязненных органическими соединениями. Эти методы привлекательны для потребителей тем, что в процессе очистки сточных вод от органических загрязнений, в качестве конечного продукта образуется биогаз, который можно сжигать, получая либо тепло, либо электричество. Кроме того, при использовании анаэробных методов не образуется большого количества избыточного активного ила. Особенную трудность для инженеров и технологов с точки зрения очистки представляют прежде всего сточные воды, имеющие однородный состав (в основном загрязненные, например, жирами), так называемые моносточные воды. В этом случае при проектировании очистных сооружений необходимо учитывать условия разложения микроорганизмами основного органического компонента, что и должно быть положено в основу технологического процесса с целью достижения максимальной эффективности очистки при минимуме инвестиционных затрат.

При анаэробном преобразовании органических веществ в метан под воздействием микроорганизмов (бактерии, анаэробный ил) должны быть последовательно реализованы четыре стадии разложения: гидролиз, ацидогенез, ацетогенез, метаногенез. Отдельные группы органических загрязнений (углеводы, протеины, липиды) в процессе гидролиза преобразуются сначала в соответствующие мономеры (сахара, аминокислоты, жирные кислоты). Далее эти мономеры в ходе ферментативного разложения (ацидогенеза) преобразуются в короткоцепочечные органические кислоты, спирты и альдегиды, которые затем окисляются далее в уксусную кислоту (ацетогенез) с получением водорода. Только после этого доходит очередь до образования метана на этапе метаногенеза. В качестве побочного продукта наряду с метаном образуется также и углекислый газ (СО2).

 

Рис. Этапы анаэробного разложения органических веществ

 Рис. Этапы анаэробного разложения органических веществ

 

Все процессы преобразования тесно взаимосвязаны друг с другом и должны протекать в емкости анаэробного реактора в строго установленном порядке, так как любое нарушение одного из промежуточных этапов приводит к нарушению всего процесса. Поэтому требуются точное проектирование очистных сооружений и их настройка на соответствующую сточную воду.

Для сточных вод с однородным составом на практике осуществляются далеко не все возможные реакции разложения. На так называемом адаптивном этапе осуществляется выбор определенного пути разложения органических веществ в результате жизнедеятельности соответствующих микроорганизмов.

В зависимости от того, какой класс органических веществ преобладает в сточной воде, меняется состав биогаза и доля метана в нем.

 

Таблица. Выход биогаза и доля метана в биогазе

Класс
вещества

Выход биогаза,
г/г субстрата

Доля

метана,
%

Углеводы

0,83 – 1,07

50

Белки

0,72 – 0,76

71

Жиры (масла)

1,41 – 1,43

70

 

Углеводы в большинстве случаев разлагаются легко, однако они дают сравнительно меньшую долю метана. При разложении жиров и масел образуется большее количество биогаза с высоким содержанием в нем метана, однако разлагаются они очень медленно. Кроме того, жирные кислоты, образующиеся как побочные продукты при разложении жиров и масел, могут препятствовать всему процессу разложения.

Из данных таблицы следует, что для каждого типа моносточных вод очистные сооружения должны быть спроектированы индивидуально. Поэтому этапу проектирования и строительства очистных сооружений должен предшествовать определенный исследовательский этап, включающий точный анализ сточной воды и опыты с оригинальной сточной водой, в процессе проведения которых определяются оптимальные условия разложения органических загрязнений, находящихся в сточной воде.

При проектировании анаэробных очистных сооружений для сточной воды, состав загрязнений которой недостаточно известен, а также неизвестно, насколько легко разлагаются эти загрязнения биологическим путем, нужно провести следующие исследования:

1. Контроль производственного процесса. Совместно с сотрудниками промышленного предприятия нужно выявить источники загрязнения сточной воды на производстве. При анализе производственных процессов могут быть выявлены специфичные загрязнения сточной воды.

2. Анализ особых примесей. Для установления степени загрязнения определяется концентрация химического потребления кислорода (ХПК). Если на основании производственного процесса уже заранее известны определенные примеси, то нужно отдельно выявить их концентрацию в сточной воде. Помимо этого анализируется наличие питательных веществ (азот, фосфор) и микроэлементов в сточной воде для расчета потребности анаэробного активного ила в питательных веществах. Нужно знать также концентрацию токсичных для микроорганизмов веществ, таких как, например, тяжелых металлов или дезинфицирующих веществ.

3. Расчет параметров очистных сооружений с помощью лабораторных опытов и пилотных установок. Для получения точных параметров очистных сооружений во время лабораторных (пилотных) опытов дополнительно проверяется степень очистки усредненных проб сточных вод. В зависимости от продолжительности этапа адаптации подобные опыты могут длиться от нескольких недель до нескольких месяцев. Однако они помогают сэкономить затраты на расчеты и строительство анаэробных очистных сооружений.

Результатом завершения этих предварительных исследований должна стать обширная исходная база для расчета параметров сооружений по очистке моносточных вод.

Анаэробные биофильтры представляют собой закрытые резервуары с загрузкой, сквозь которую вода профильтровывается восходящим потоком, без доступа в нее кислорода воздуха. Анаэробные биофильтры по принципу работы занимают промежуточное положение между обычными биофильтрами и метантенками. Биопленка в них закреплена на материале загрузки. Процессы окисления сопровождаются образованием метана. Анаэробные биофильтры можно применять для очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих взвешенные вещества в незначительном количестве.

Химический состав частицы активного ила (биопленки) обычно представляется формулой C54H212O82N8S7.

В анаэробном процессе по сравнению с аэробным образуется меньше шлама (в 3–5 раз). Он значительно дешевле, так как нет аэраторов. Получаемый в метантенках газ содержит до 75 % (по объему) метана и используется в качестве горючего. Однако в связи с образованием метана этот способ пожаро- и взрывоопасен; кроме того эффективность очистки стоков составляет обычно от 50 до 80 %, что явно недостаточно.

Суммарно анаэробный способ в комбинации с аэробным способом обеспечивают степень очистки от органических веществ по БПКполн до 99 %.

 


Разблокировка Билайн Смарт 3
Разблокировка Билайн Смарт 3


1 VISA VIRTUAL (RUS BANK)
1 VISA VIRTUAL (RUS BANK)


iTunes Gift Card (РОССИЯ) - 700 руб
iTunes Gift Card (РОССИЯ) - 700 руб