Биология очистка сточных вод

  
 
 

Содержание:

1. Введение
2. Главная часть

1. Состав и показатели сточных вод.

1. Характеристика сточных вод.
2. Показатели качества сточных вод.
2. Биохимическая очистка сточных вод.
1. Общие положения.
2. Влияние различных технологических факторов на эффективность процессов биохимической очистки.
3. Естественные и искусственные методы биохимической очистки.
1. Сооружение почвенной очистки и биохимические пруды.
2. Биофильтры.
3. Аэротенки.
4. Окситенки.
4. Использование биологических методов очистки сточных вод от тяжелых металлов.
5. Понятие о глубокой (доочистке) производственных сточных вод.

3. Заключение
4. Литературы

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

          При использовании в технологических процессах вода загрязняется различными органическими и неорганическими веществами, т.е. образуются сточные воды. Сточная вода – это вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо загрязненную территорию. Жидкие производственные отходы называют промышленными сточными водами или промышленными стоками. Это стоки содержат в своем составе токсичные и ядовитые вещества, загрязняющие водоемы.

           Одним из эффективных путей,  направленных на уменьшение промышленных  сточных вод в водоемы, является  создание замкнутых систем водоснабжения,  под которыми понимаются системы, в которых вода используется в производстве многократно без очистки или после соответствующей обработки, исключающей образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем.

            Промышленные сточные воды, поступающие  в замкнутые системы водоснабжения или сбрасываемые в водоемы, должны быть подвергнуты очистке механическими, химическими, физико-химическими, биологическими и термическими методами до необходимого качества. Разработка и выбор высокоэффективных методов очистки промышленных стоков является сложной инженерной задачей, которую приходится решать инженерам-экологам, работающим на предприятиях и в научно-исследовательских институтах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Состав  и показатели сточных  вод
1. Характеристика сточных вод.

 

         Воды, удаляемые после их  использования, называют сточными. Более  полно сточной водой (или сточной жидкостью) называется использованная  на бытовые или производственные нужды вода, получившая при этом загрязнения,  изменившие ее первоначальный химический состав или физические свойства (или одновременно и то, и другое), и подлежащая удалению с территории населенного пункта или  промышленного  предприятия.

           В зависимости от происхождения,  вида и качественной характеристики примесей сточные воды подразделяют на три основные категории:  бытовые ( иначе хозяйственно- фекальные), производственные и атмосферные ( ливневые) .

             К бытовым относятся воды от кухонь и туалетных комнат, бань и прачечных, предприятий общественного питания и лечебных учреждений, воды от мытья помещений. Они поступают от жилых и общественных  зданий и от бытовых помещений промышленных предприятий. По  природе загрязнений они  могут быть фекальные, загрязненные, загрязненные всякого рода хозяйственными  отбросами.

             К  производственным сточным водам относят воды, образовавшиеся при проведении  различных технологических процессов, добыче полезных ископаемых, а также вода, прошедшая через загрязненную территорию  промышленных предприятий и не пригодная для вторичного использования. Вода,  используемая в технологических процессах,  загрязняется в результате протекания различных  химических реакций,  при промывке сырья, продуктов и оборудования, а также при  охлаждении последнего (охлаждающая вода).

            Ливневые вода образуются в результате выпадения атмосферных осадков. К ним относятся также талые воды, образующиеся при таянии льда и снега. Отличительной чертой ливневого стока является его эпизодичность и резкая неравномерность по  расходу и качеству воды. Воды от поливки улиц, от фонтанов и дренажей по  качественной характеристике загрязнений близки к  ливневым и удаляются вместе с ними.

           В составе ливневых сточных вод много песка, глины,  мусора, нефтепродуктов, смываемых с улиц города. Ливневые воды с территории  промышленных предприятий могут  содержать специфические примеси,  характерные для  того или иного производства. 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Показатели  качества сточных  вод.

 

          Температура.  Кроме влияния на процессы осаждения температура является также важным технологическим параметром биологических процессов очистка, так от  нее зависят скорость биохимических реакций и растворимость в воде кислорода, необходимого для жизнедеятельности микроорганизмов.

           Окраска. Бытовые сточные воды,  как правило, окрашены слабо. Интенсивная  окраска показывает наличие производственных сточных вод,  особенно от предприятий легкой промышленности, где в большом количестве используются разнообразные красители. Окраска определяется в фильтрованных пробах в  цилиндрах из бесцветного   стекла и описывается на основе визуального наблюдения: розовая, слабо- желтая,  буровая и т.п .

            Запах. Запах бытовых стоков довольно характерен и представляет собой смесь запахов фекалий и разложений органических веществ. Запах производственных стоков весьма разнообразен  и зависит от вида производства. Для сточных вод описание запаха наиболее важно при появлении новых, ранее не встречавшихся оттенков, а также при резком сбросе  концентрированных сточных вод отдельными производствами.

            Прозрачность -  показатель степени общей загрязненности воды. Прозрачность городских сточных  вод обычно не превышает 3-5 см. Сточные  воды после  биологической очистки имеют  прозрачность более 15 см. Прозрачность  сточных вод определяется по шрифту.

            Реакция  среды. Сточные воды, сбрасываемые в систему водоотведения города, должны иметь значение  рН  в пределах 6,5-8,5. Требование  обусловлено тем, что кислые и щелочные сточные воды разрушающе действуют на  материал коллекторов и могут нарушать биохимические  процессы очистки  сточных вод.

            Взвешенные  вещества – одна из важнейших характеристик состава сточных вод. Этот показатель  используется для расчета первичных отстойников и для определения количества образующихся осадков.

             Концентрация   взвешенных веществ в городских сточные водах составляет 100-500 мг/л.  С достаточной степенью точности этот показатель может быть определен как разность сухого и плотного остатков.

             Химическая окисляемость  определяет общее содержание в воде восстановителей - органических и неорганических,  реагирующих с окислителями. В сточных водах преобладают органические восстановители, поэтому,  как правило, всю величину  окисляемости относят к органическим примесям воды.

             Биохимическая  окисляемость  определяет содержание в воде органических примесей,  которые могут быть  окислены биохимическим путем. Окисление осуществляют аэробные гетеротрофные бактерии. По аналогии с ХПК окисляемость с использованием окислительной способности  бактерий называют биохимической  потребностью в кислороде или БПК.

            Сульфаты и хлориды.  Концентрация сульфатов в городских сточных водах обычно находится на уровне 100-150 мг/л, хлоридов – 150-300 мг/л.  В сооружениях аэробной очистки эти показатели не претерпевают каких- либо изменений, и их количество не имеет существенного значения, если общее солесодержание не превышает установленного предела. Концентрацию хлоридов важно знать при определении ХПК, так как хлориды окисляются бихроматом калия до молекулярного хлора. Поэтому при  концентрации хлоридов более 200 мг/л требуется их предварительное осаждение или введение поправки к результату анализа ХПК.

              Токсичные вещества.  К группе токсичных элементов относятся  тяжелые металлы:  железо, никель, медь, свинец и цинк, а также мышьяк, сурьма, бор, алюминий,  хром.

              Особенно  важно контролировать содержание этих элементов в производственных  сточных водах, поступающих на сооружения биологической очистки. Предельно допустимые концентрации (ПДК) этих элементов очень низки.

              Биологические загрязнения.  Микрофлора бытовых сточных вод представлена в основном микроорганизмами, выделяемыми из кишечника человека, смываемыми с тела и окружающих предметов. С физиологическими, выделениями человека в сточную воду поступает несколько триллионов микробов в сутки. Среди них значительное число составляют кишечные палочки,  лактобациллы,  энтерококки, грибы, простейшие. При спуске в городскую канализацию некоторых производственных отходов в сточных водах оказываются специфические микроорганизмы (грибы, актиномицеты, дрожжи и т.д.), используемые в промышленности. 
 
 

2. Биохимическая очистка сточных вод.

2.1. Общие  положения. 

            Биохимический (или биологический) метод очистки  сточных вод применяется для очистки производственных и бытовых сточных вод от органических и неорганических загрязнителей. Данный процесс основан на способности  некоторых микроорганизмов использовать загрязняющие сточные воды вещества для питания в процессе своей жизнедеятельности.

            Основной процесс, протекающих при биохимической очистке сточных вод, лактобациллы-это биологическое окисление. Данный процесс осуществляется сообществом микроорганизмов, состоящим из множества различных бактерий, простейших водорослей, грибов и др., связанных между собой в единый комплекс сложным взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).  Главенствующая роль в этом сообществе принадлежит бактериям.

           Очистку сточных вод рассматриваемым методом проводят в аэробных (т.е. в присутствии растворенного в кислорода) и в анаэробных (в отсутствие растворенного в кислороде) условиях. Сообщество микроорганизмов представлено одними бактериями при очистке в анаэробных условиях.  При отчистке в аэробных условиях в сообществе микроорганизмов развиваются простейшие.

           Среди  бактерий в очистных сооружениях сосуществуют гетеротрофы и автотрофы, которые различаются по всему отношению к источнику  углеродного питания. Гетеротрофы используют в  качестве  источника углерода готовые органические вещества и перерабатывают их для  получения  энергии и биосинтеза клетки. Автотрофы организмы потребляют для синтеза неорганический углерод, а энергию получают либо за счет  фотосинтеза, либо за счет хемосинтеза при окислении ряда неорганических соединений.

           Механизм биологического окисления гетеротрофными бактериями в присутствии  растворенного кислорода может быть представлен следующей схемой:  неокисляемые растворимые вещества    органические вещества + О₂ + N  +  P →     микроорганизмы     + (1.1)

+ CO₂ + H₂O биологические неокисляемые растворимые   вещества                                                                                                                                     

микроорганизмы +О₂→CO₂+H₂O + N + P +                                    (1,2)

+ биологически  неразрушаемая  часть клеточного  вещества.          

           Первая  реакция (1.1) характеризует окисление органических загрязнителей и образование новой биомассы. Вторая реакция (1.2) характеризует процесс эндогенного окисления клеточного вещества.

           Если окисление в аэробных условиях проходит с участием                                       автотрофов, то такой процесс может быть представлен

следующими уравнениями: