Биохимическая очистка сточных вод в аэротенках и биофильтрах

Министерство образования  и науки РФ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Пермский национальный исследовательский  политехнический университет

Кафедра «Охрана окружающей среды»

 

 

 

 

Биохимическая очистка  сточных вод

 в аэротенках  и биофильтрах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил

Студент группы ВВз-12-1

Мусихин А.С.

Проверил 

Профессор кафедры ООС,

д-р техн. наук

Рудакова Л.В.

 

Пермь 2013 

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………….3

1. Очистка сточных вод...……………………………………………………4
1. Характеристика сточных вод…………………………………………
2. Методы очистки сточных вод………………………………………..4
1. Механический метод очистки сточных вод…………………...4
2. Химический метод очистки сточных вод…………………..….4
3. Физико-химический метод очистки сточных вод………….....5
4. Биологический метод очистки сточных вод…………………..5
3. Выбор метода очистки сточных вод………………………………....5
2. Биохимическая очистка сточных вод…………………………………....8
1. Биохимическая очистка сточных вод в аэротенках………………...9
1. Принцип……………………………………………………....…10
2. Условия проведения процесса………………………………....10
3. Кислородный режим в аэротенках………………………….....11
4. Конструкция аэротенков……………………………………….12
2. Биохимическая очистка сточных вод в биофильтрах……………...14
1. Биофильтра с объёмной загрузкой …………………………...15
2. Биофильтра с проскостной загрузкой………………………...16
3. Биофильтры стабилизаторы…………………………………...17
4. Устройство биофильтров……………………………………...18

Заключение…………………………………………………………………..20

Литература…………………………………………………………………...21

Приложение 1

Приложение 2

 

 

 

Введение

 

Проблема рационального  использования водных ресурсов стала  одной из важнейших проблем современности. Развитие промышленности, переход сельского  хозяйства на индустриальную основу, рост городов способствуют постоянному  росту водопотребления.

Возникновение новых производств  обычно сопровождается применением  или получением реагентов – неорганических и органических, которые часто  становятся компонентами сточных вод.

Если в начале 20 века в  практической деятельности людей использовались 54 химических элемента, то в настоящее  время более 80. В то же время в  технологические процессы включаются и новые органические соединения, действия которых на водоемы и  качество потребляемой воды ещё недостаточно изучено.

Решение  этой проблемы возможно лишь при комплексном подходе. В  связи с этим были утверждены  «Закон об охране природы», «Основы  водного законодательства Союза  ССР и республик», которые определили пути решения проблемы.

Задачи:

• изучить биохимическую очистку воды,
• разобрать устройство аэротенков и биофильтров,
• выяснить, когда необходима установка аэротенка, а когда биофильтра.

Цель данного реферата:

• знать, когда необходимо устанавливать аэротенки, а когда биофильтра;
• уметь различать аэротенки и биофильтра., знать их конструктивные особенности.

 

 

 

1. Очистка сточных вод.

 

Очистка сточных  вод — комплекс мероприятий по удалению загрязнений, содержащихся в бытовых и промышленных сточных водах.

Сточные воды делятся на бытовые, производственные и ливневые. Они отличаются друг от друга своим  происхождением, составом, биологической  активностью и в связи с  этим, способами очистки.

Очистка сточных вод - это обработка сточных вод с целью разрушения или удаления  из них загрязняющих веществ. В ходе процесса очистки образуется очищенная вода и отход, содержащий загрязняющие вещества в высоких концентрациях. Как правило, это уже твердый отход пригодный для захоронения или утилизации.

 

2. Методы очистки сточных вод 

Методы очистки сточных  вод можно разделить на механические методы, химические методы, физико-химические методы и биологические методы. Чаще всего используются комбинации данных методов. Применение того или иного метода очистки сточных вод в каждом конкретном случае определяется характером загрязнений и требованиями к очищенной воде.

 

1. Механический метод очистки сточных вод

Сущность механического  метода состоит в том, что из сточных  вод путем отстаивания и фильтрации или флотации удаляются твердые примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются отстойниками, решетками, ситами, песколовками, нефтеловушками и др. Механическая очистка применяется, как правило, на первой стадии очистки и позволяет удалять крупнодисперсные загрязняющие вещества и подготовить сточную воду для дальнейшей очистки.

 

2. Химический метод очистки сточных вод

Химический метод заключается  в том, что в сточные воды добавляют  различные химические реагенты, которые  вступают в реакцию с загрязняющими веществами и осаждают их в виде нерастворимых химических соединений, которые выпадают в осадок.

3. Физико-химический метод очистки сточных вод

При физико-химическом методе очистки из сточных вод удаляются  тонко дисперсные, растворенные неорганические и органические вещества. Примеры  физико-химических методов очистки: коагуляция, флокуляция, окисление, сорбция, ионообменный метод, экстракция, электролиз и электрокоагуляция.

 

4. Биологический метод очистки сточных вод

Среди методов очистки  сточных вод большую роль играет биологический метод, основанный на использовании закономерностей  биохимического и физиологического самоочищения природных водоемов. Есть несколько типов биологических  сооружений: биофильтры, биологические  пруды и аэротенки и метанреакторы.

Биологический метод очистки  сточных вод основан на способности  микроорганизмов, использовать органические вещества, находящиеся в сточных  водах, в качестве источника питания, в результате чего происходит их окисление  загрязняющих веществ. Биологическая  очистка сточных вод представляет собой результат функционирования системы активный ил — сточная  вода.

 

3. Выбор метода очистки сточных вод

Выбор оптимального метода очистки сточной воды – достаточно сложная задача, что обусловлено  многообразием находящихся в  воде загрязняющих веществ и высоким  требованиями, предъявленными к очищенной  сточной воде. При выборе метода очистки загрязняющих веществ учитывают  не только их состав, но и требования к очищенной воде. Для приготовления  технической воды или обеспечения  условий сброса очищенных сточных  вод в водоем большое значение имеет экономическая оценка методов  очистки сточной воды. Экономическое  преимущество имеют, как правило, замкнутые  системы использования воды.

Применяемые методы очистки  должны обеспечивать максимальное использование  очищенных сточных вод в основных технологических процессах и  минимальный их сброс в окружающую среду.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1. Классификация методов очистки сточных вод [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2. Рекомендуемые методы обезвреживания сточных вод [2]

Концентрация загрязняющих веществ, мг/л	Методы очистки сточных  вод, содержащих вещества			Преимущественно неорганические
	Преимущественно органические с температурой кипения, °С
	< 120	120...250	> 250
1 ...500	Биологический, химический, сорбционный		Химический, сорбционный	Механический, химический, сорбционный
500...5000	Химический (озонирование, хлорирование), сорбционный, жидкофазное окисление  с биологической доочисткой, сжиганием в печах	Химический, сорбционный, экстракционный, жидкофазное окисление с биологической доочисткой, сжиганием в печах	Сорбционный, жидкофазное окисление с биологической доочисткой, сжигание в печах	Механический, сорбционный, выпаривание
5000...30 000	Химический, экстракционный, жидкофазное окисление с биологической доочисткой, сжигание в печах			Механический, выпаривание, сброс в море, захоронение в земле, сушка в кипящем слое
> 30000	Экстракционный, жидкофазное  окисление с различными методами доочистки, сжигание в печах			То же

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Биохимическая очистка сточных вод.

 

Биохимическая очистка - это основной способ очистки сточных вод, содержащих загрязнения органического происхождения, заключающийся в минерализации этих загрязнений вследствие жизнедеятельности микроорганизмов.

Для биохимической очистки  бытовых и промышленных сточных  вод применяются очистные сооружения: аэробные — биологические пруды, поля орошения, поля фильтрации, биофильтры, аэрофильтры и аэротенки, анаэробные — септики, двухъярусные отстойники, метантенки.

Биохимическая очистка сточных вод подразделяется на два периода: процесс биологического созревания и период статического окисления под воздействием биохимических факторов.

В первом случае созревание, происходящее в аэробных условиях, сопровождается развитием необходимого количества ила активного действия, приспособленного к режиму работы оборудования, а  также к качеству и объему сточной  воды.

Второй период очистки, в свою очередь, принято разделять на четыре фазы действия активного ила:

• Биосорбация

Этот отрезок времени характеризуется  интенсивным увеличением биологической  массы активного ила и стремительным  снижением плотности органического загрязнения.

• Фаза биохимического окисления

На этом этапе рост биомассы сопровождается дальнейшим уменьшением концентрации загрязнений благодаря декарбонизации.

• Фаза синтеза клеточной среды активного ила

В отличие от предыдущих, данная фаза очистки характеризуется стабилизацией  массы активного ила и продолжается до того момента, пока органическое вещество, накопленное микроорганизмами ила, не будет расходовано. Этот процесс, протекающий в генераторе, в стационарных условиях продолжается немногим менее  суток.

• Фаза окисления клеточного вещества

В этом случае наблюдается ярко выраженное снижение биомассы активного ила. Оно  подразумевает эффект эндогенного  окисления клеток биомассы вплоть до появления Н2О, NН3 и СО2. В результате этого явления общая масса  ила существенно уменьшается.

1. Биохимическая очистка сточных вод в аэротенках

Аэротенк — чаще всего резервуар прямоугольного сечения, по которому протекает сточная вода смешанная с активным илом, где происходит биохимическая очистка сточной воды. Воздух, вводимый с помощью пневматических или механических аэраторов — аэрационной системы, перемешивает обрабатываемую сточную воду с активным илом и насыщает её кислородом, необходимым для жизнедеятельности бактерий. Большая насыщенность сточной воды активным илом (высокая доза) и непрерывное поступление кислорода обеспечивают интенсивное биохимическое окисление органических веществ, поэтому аэротенки являются одним из наиболее совершенных сооружений для биохимической очистки. В зависимости от требуемой степени снижения органического загрязнения сточных вод аэротенки проектируются на полную биологическую очистку и неполную очистку.