Анаэробная микробиологическая очистка сточных вод

Сравнение способов аэробной и анаэробной очистки.

Известно, что при выборе между аэробными и анаэробными способами очистки сточных вод обычно склоняются в сторону первых, так как эти системы признаны более надежными, стабильными, они лучше изучены. Однако анаэробные процессы очистки имеют свои несомненные преимущества. Во-первых, в анаэробных процессах образуется меньше ила, чем в аэробных. Переработка ила может быть весьма дорогостоящей операцией из-за его высокой влажности (90—97%). В аэробных процессах образуется от I до 1,5 кг биомассы (ила), в то время как в анаэробных — только 0,1—0,2 кг на каждый удаленный килограмм ВПК. Во-вторых, в анаэробных процессах образуется метан (СН4), который может использоваться как горючее и, в-третьих, даже без учета использования метана в качестве источника энергии потребность в энергии на аэрацию в аэробных процессах очистки превышает потребность в энергии на перемешивание при анаэробных процессах.

Главный недостаток анаэробных систем — меньшая скорость реакции по сравнению с аэробными процессами, поэтому требуются установки больших размеров.

Системы, использующие анаэробные процессы, стали известны в Европе примерно 100 лет назад. Септиктенки представляли собой отстойники, в которых осевший ил подвергался анаэробной деградации. Качество отделения твердой фракции и сбраживания ила было улучшено с помощью перегородок, регулирующих направление потока внутри отстойников. Впоследствии два этих процесса были разделены и проводились в отдельных отстойниках. Анаэробное сбраживание ила используется для улучшения качества удаляемого ила: уменьшения его массы и количества патогенных микроорганизмов в нем. Септиктенки эксплуатируются обычно при температуре около 35 °С и с большим временем выдерживания (больше 20 сут). При этом не делается попыток создать механизм, удерживающий биомассу на время, большее, чем время пребывания жидкости.

Развитие быстрых анаэробных процессов требует не только оптимизации условий анаэробной биодеградации, но и поддержания высокой концентрации активной биомассы в аппарате. Это относится большей частью к анаэробным системам очистки сточных вод, работающим в мезофильном интервале температур. Существуют также криофильные (работающие при температуре, не превышающей 20 °С) и термофильные (работающие при температуре 55 °С и выше) реакторы; большинство систем, работающих без обогрева (включая септиктенки), относятся к криофильным. Микробная смесь в любом реакторе отражает тип разлагаемой органики и характер условий в реакторе, включая такие, как концентрация питательных веществ, перемешивание и тип вводного устройства.

Преобладающими видами в таких реакторах являются бактерии, однако в силу некоторой специфики продукты жизнедеятельности одних бактерий являются субстратом для других, и, следовательно, должен поддерживаться баланс между численностью бактерий и концентрацией субстрата.

На протяжении долгого времени для описания анаэробного процесса использовалась упрощенная модель, согласно которой сложные молекулы разлагаются до простых (в основном летучих жирных кислот) «кислотообразующими» бактериями, а эти промежуточные соединения разлагаются до метана и С02 «метанообразующими» бактериями. Биохимия этого процесса, оказавшегося значительно сложнее, теперь изучена намного более детально. Важнейшими параметрами, регулирующими процесс, служат и промежуточные концентрации летучих жирных кислот.

Изучение термодинамики и кинетики анаэробного процесса показало, что для обычных реакторов с мешалкой, в условиях отсутствия какого-либо удерживания биомассы или рециркуляции, минимальное время пребывания жидкости в аппарате составляет 5 суток. В других системах можно уменьшить время пребывания жидкости за счет увеличения времени пребывания биомассы свыше 5 суток.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >