Biológiai tisztítás - ipari ökológia
A biológiai szennyvízkezelést különböző szervezeti szintû élõ szervezetek segítségével végzik. A biológiai kezelés két területe: a biológiai tisztítás módszere és a szennyvíz biológiai utókezelésének módja.
Az eljárás azon alapul, hogy bizonyos mikroorganizmusok képesek táplálkozni szerves és néhány vízben oldott szervetlen anyagon. Ezeknek az anyagoknak a fogyasztása során a vízben oldott oxigén oxidálódik. A mikroorganizmusok által oxidálandó anyag egy részét a biomassza növelésére és ezen organizmusok szaporítására használják, a másik ártalmatlan oxidációs termékekké - víz, szén-dioxid, nitrogén stb.
Új sejtek létrehozásához a mikroorganizmusok szén-, hidrogén-, oxigén-, kén- és mikroelemeket használnak, amelyeket a megsemmisített szerves anyagoktól kapnak. A kezelt szennyvízhez sóként, vagy az ipari szennyvízzel és a háztartási szennyvízzel együtt tisztítani kell a sejtek - leginkább a nitrogén, a foszfor és a kálium - szerkezetének hiányzó elemeit.
A biológiai feldolgozási folyamatban részt vevő mikroorganizmusok aktív aktív anyagként vagy biofilm formájában jönnek létre. Az aktív iszap egyfajta barna-sárga, 3-150 μm méretű pelyhek, amelyek vízben vannak felfüggesztve, és élő mikroorganizmusok, köztük a baktériumok, amelyek nyálkahártyákat képeznek (zooglues). A biofilm a nyálkahártya szennyeződése a kezelő létesítmények szűrőanyagának élő mikroorganizmusai által.
A tisztítás intenzitása és hatékonysága befolyásolja a mikroorganizmusok életkörülményeit a szennyvíztisztító telepekben. Először is, a mikroorganizmusok oxigént igényelnek a szerves anyagok oxidációjára. A szennyvíz oxigénnel való telítéséhez levegőztetett, a levegő áramlását buborékokká szünteti meg, amelyek a szennyvíz térfogatában a lehető legegyenletesebbek. A légbuborékokból az oxigént a víz elnyeli, majd mikroorganizmusokká továbbítják. Az elégtelen levegőellátás lassítja a tisztítási folyamatot.
Nagy jelentőséggel bír a biológiai tisztítás hőmérsékleti rendszere. Ha a szennyvízhőmérséklet 20 ° C-ról 6 ° C-ra csökken, a tisztítási folyamat sebessége megközelítőleg kétszeresére csökken, és a hőmérséklet 20-37 ° C-kal történő emelkedése esetén a biokémiai oxidáció sebessége 2-2,5-szeresére nő.
A baktériumok legkedvezőbb környezete semleges vagy enyhén lúgos. 9-én <рН <5 эффективность очистки резко снижается.
A biológiai kezelés hatékonysága a kezelt szennyvízben lévő aktivált iszap mennyiségétől is függ. Minél nagyobb az illóolaj koncentrációja a vízben, annál intenzívebb a tisztítási folyamat, feltéve, hogy elegendő oxigén van a vízben, jó a víz, az illó és a levegő keverése. Általában az iszap koncentrációját 2-4 g / l-ben tartják.
A gyakorlatban a biológiai szennyvíztisztítás két módszerét alkalmazzák: aerob és anaerob.
Az aerob eljárást baktériumok végzik oxigén jelenlétében a vízben. A biológiai tisztítás aerob folyamatai természetes körülmények között és mesterséges szerkezetekben fordulhatnak elő. Természetes körülmények között a tisztítás öntözési területeken, szűrési mezőkön és biológiai tavakon történik. A biológiai tisztítás természetes folyamata kiterjedt, és jelenleg kevésbé használják az ipari szennyvízkezelés gyakorlatában.
Mesterséges szerkezetekben a tisztítási folyamatok jóval magasabb arányban valósulnak meg, mint természetes körülmények között, ezért az ipari szennyvíz aerob biológiai kezelése a legfontosabb módszer számos iparágban.
Sok típusú és tervez levegőztetés, de ezek mind épül ugyanazon elv: víz elegy és az aktív iszapot lassan keresztül a téglalap alakú hosszúkás tartályok (szakaszok) a levegőztető medencén és folyamatosan telítjük betáplált levegő a vizet filtrosy fektetve az alján a tartály hosszirányú fala vagy más módon. Légbuborékok emelkedő keverjük eleveniszapos szennyvízzel, és nem ad a pelyhek leülepednek a levegőztető medencébe.
Az aerotankok a hidrodinamikus működési mód szerint osztályozhatók az ideális elmozdulás aerotankjaiból; ideális keverés aerotankjai; közbülső típusú repülőtengelyek. A gyakorlatban a leggyakrabban aerotank-elmozdító és aerotank-keverők használatosak.
Az 1. ábrán. A 15. ábrán látható az aerotank-hajtógáz-rendszer.
Ábra. 15. A levegőztető tartály rendszere
Az első primer 1 ülepítőn keresztül tisztítandó víz belép a 3 aerotankba a 2 bevezetőnyíláson keresztül, és áthaladva eljut a 5 szekunder ülepítőbe a 4 kimeneten, amelyben az aktív iszap elválik. A tisztított vizet továbbvezetjük a 6 csővezetéken keresztül további kezelés céljából. A 8 visszafolyócsővezetéken keresztül az aktivált iszap részét a tisztítási folyamatba visszük vissza (a levegőztető tartály fejébe), és a felesleget eltávolítjuk a rendszerből a 7 csővezetéken keresztül.
Az aerotank-hajtóanyagok számos hiányosságot mutatnak; különösen nem növelhetik a tisztítási folyamat intenzitását, növelve az aktivált iszap koncentrációját. Nagyon érzékenyek a túlterheltségre, ezért a rendszer minden egyes megsértése után sok időbe telik a rendszer teljesítményének helyreállítása.
Célszerűbb olyan szellőztető tartály-keverőket alkalmazni, amelyekben a szennyvíz és az aktivált iszap keveréke a levegőztető tartály teljes hosszanti falán keresztül történik, és a visszahúzás az ellenkező oldalon történik. Ebben az esetben a bejövő áram részei szinte azonnal összekeverednek a tisztítandó folyadék és aktív iszap teljes tömegével, ami lehetővé teszi a szennyeződés és az oldott oxigén eloszlását egyenletesen az aerátor tartály térfogatában.
A levegőztető tartály berendezésének terve az 1. ábrán látható. 16.
Ábra. 16. A levegőztető tartály-keverő diagramja: 1 - primer ülepítő; 2 - tisztított víz bejutása a levegőztető tartályba; 3 - levegőztető tartály; 4 - a levegőztető tartályból történő vízelvezetés; 5 - másodlagos ülepítő tartály; 6 - a tisztított víz visszavonása a rendszerből; 7 - a túlzott aktivált iszap visszavonása; 8 - visszatérő cső az aktivált iszaphoz
Az oxytenenes szennyvízkezelést kifejlesztették és széles körben alkalmazták, tiszta oxigént és aktív lúgot használva nagy koncentrációban a levegő helyett. Az oxigén koncentrációja a vízben oksitenkov beállítottuk 10 - 12 mg / l (helyett 2-4 mg / l a levegőztető medence), és a dózist az aktivált iszap a 15 g / l (a levegőztetés tartályok - 2 - 4 g / l); az oxitén oxidatív teljesítménye nagyobb, mint az aerotanksé, 5-6-szoros. Ez a módszer célszerű olyan vállalatoknál használni, ahol saját technikai oxigén van, vagy pedig beszerezhető a szomszédos kémiai vállalkozásoktól.
Az aerob kezeléshez biofiltokat is használnak. Ezek olyan szerkezetek, amelyekben a testben egy csomó fúvóka helyezkedik el, és a szennyvíz és a levegő kapcsolókészülékei vannak. A biofilterekben a szennyvizet egy olyan töltet ágyán átszűrjük, amelyet mikroorganizmusok filmjével borítanak, amelyek szerves anyagokat oxidálnak, és fiziológiai igényeket kielégítenek. Így a szerves vegyületeket eltávolítják a szennyvízből, és megnő az aktív biofilm tömege. Az elhasznált biofilmet folyó szennyvízzel mossák le, és a biofilterből készülnek. A biofilter tisztítási folyamatát jelentősen befolyásolja a környezeti hőmérséklet. A biokémiai folyamatok a hőkibocsátást, a biofiltereket maguk melegítik, és nagy létesítmények, amelyek még a kis fagyokban (-6 ° C-ig) védve vannak a hőveszteségtől.
A biofiltereknek számos hátrányuk van. Kezelje a tisztítási folyamatot bennük csak a vízellátás szabályozásával; szétesik, oxidáló képességüket élesen csökkenti; A biofilter folyamatában gyakran kellemetlen szagok keletkeznek; amelyekben nemspecifikus szervezeteket ültetnek, különösen a legyek lárvái, amelyek lazítják a biofilmeket, vízzel hordják.
A biológiai szennyvízkezelés utolsó szakasza az előkezelt szennyvíz tisztítása vagy utókezelése a biológiai tavakban. A biológiai tavak egy 1,0-1,5 m mélységű szerkezetek kaszkádjai, amelyeken keresztül a kezelt szennyvíz jelentéktelen mértékben áramlik. Vannak természetes és mesterséges levegőztetésű tavak. A tavakban a tartózkodási idő függ a szennyezőanyagok típusától és koncentrációjától, az előkezelés mértékétől, a tisztított víz további felhasználásától és ingadozik 3 és 50 nap között. Ha a tavak mesterséges levegőztetéssel rendelkeznek, a víz tartózkodási ideje jelentősen csökken.
A biológiai tavaknak jelentős hátrányai vannak, amelyek korlátozzák használatukat: a működés szezonalitása, az alacsony oxidáló képesség, a nagy területek elfoglalása, a stagnáló (nem működő zónák) jelenléte, az ellenőrizetlen tisztítási folyamat és a működési komplexitás.
Néha a tisztítás öntözési területeken történik. Ezek speciálisan előkészített területek, amelyeket egyszerre használnak a szennyvíztisztítás és az agrár-kulturális célok érdekében. Az öntözés területén a szennyvízkezelés a talaj mikroflórája, a nap, a levegő és a létfontosságú tevékenység segítségével történik
A biológiai kezelés során üledékeket alakítanak ki üledéktartályokban, amelyeket rendszeresen el kell távolítani tőlük. Ezeknek a lerakódásoknak a feldolgozása vagy újrahasznosítása nagyon nehéz, mivel nagy mennyiségük, változó összetételük, számos mérgező anyag jelenléte az élő szervezeteknek, magas páratartalom.
Azok a hulladékok, amelyek jelenleg nem használhatók, az ártalmatlanításra szolgáló zagy tárolóhelyekre kerülnek. Az iszapgyűjtők nyitott föld tartályok. A teljes töltés után azokat megőrzik, és az iszapot más tárolótartályokba táplálják.
A biológiai tisztítás anaerob módszerének alapja az olyan baktériumok alkalmazása, amelyek nem igénylik oxigént, és a vízben szennyező szerves anyagok fermentálását zárt rendszerekben - a metántartályok nélkül. Ennek a módszernek a alkalmazása korlátozott, rendszerint szennyvíz előkészítésére használják a szerves szennyező anyagok koncentrációjának 10-20-szoros csökkentésére, majd aerob módszerekkel további tisztítást végeznek. Ennek a kétlépéses folyamatnak az összetettsége miatt azonban ritkán alkalmazzák az anaerob módszert a gyakorlatban. A legígéretesebb az a felhasználása, hogy a csapadékot és a felesleges aktív szennyező anyagot metántartályokban fermentálják biogáz előállítására.
Az ásványosított szennyvíz semlegesítésére jelenleg leginkább olyan hőtechnikai módszereket alkalmaznak, amelyek lehetővé teszik a sók szennyvízből történő elválasztását és a keringtetett vízellátás igényeinek megfelelő, feltételesen tiszta vizet. Az ásványi anyagok és a víz elválasztási folyamatát két lépésben lehet elvégezni: a szárazanyag-koncentráció és a szétválasztási szakasz. Sok esetben a második szakasz helyébe a koncentrált megoldások temetése lépett. A koncentrált szennyvíz közvetlenül egy száraz termékre, például egy porlasztásos szárítóra irányítható.
Az ásványosított szennyvízből származó tisztított víz előállítása folytonos és időszakos hatású párolgási, fagyasztásos és kristályos-hidrátos növényekben hajtható végre.
A gyakorlatban általában egy- és többfalú párologtatókat használnak, beleértve a természetes és kényszerített keringést is. Az iparágak szennyvízének párolgása során az elpárologtató növényeket érintkező eszközökkel használják. Közvetlenül érintkeznek a hűtőközeg és a víz között. A víz melegítésére gázhalmazállapotú, folyékony és szilárd hőhordozók használhatók.