Процеси в аератор за биологично пречистване на отпадъчни води, ООД - Вивасептик
Методът за биологично пречистване на битови или промишлени отпадъчни води се сравнява благоприятно с механичните и химичните методи, тъй като позволява не само да се отстранят почти всички видове разтворени елементи от отпадъчните води, но също така осигурява изхвърлянето на получените отпадъци. Ключова роля в тази прогресивна технология принадлежи на аеротенките, които действат като местообитание и работят за общността от микроорганизми от активна утайка. Тези резервоари се използват за всякакъв мащаб на биохимично пречистване на отпадъчни води. В индустриалните конструкции те са обемни бетонни басейни. В местните биопречиствателни станции като Topas, Unilos, Bioksi и други подобни, аеротенкът е един от модулите на самата станция. Последователността на етапите на работа и видовете процеси, протичащи в аерационния резервоар, ще бъдат разгледани в тази статия.
Повече кислород е ключът към успеха
Същността на биоразграждането на замърсителите се състои в тяхното окисление от кислорода на въздуха, подаден в аеротенка чрез бактериалния компонент на активната утайка. В същото време задачата на микроорганизмите е да синтезират ензими, които ускоряват този процес както извън биомасата, така и вътре в нея. Кислородът в системата действа като окислител, необходим е и за дишането на клетките, смесването на активната утайка и отпадъчните води и отстраняването на метаболитните продукти от колониите на утайката.
Инсталациите за биологично третиране използват механизъм за пневматична аерация, когато кислородът се нагнетява в системата с помощта на компресор. В инсталациите Topas, Unilos и Bioksi се използва аерация с фини мехурчета, при която ефективността на консумацията на кислород от колониите с активна утайка е най-малко 15% (максималната възможна стойност). Изборът на този конкретен метод на аерация за такива структури се дължи наследните причини:
- степента на пречистване на отпадъчните води със значително насищане с кислород е около 95–98%, което не само гарантира безопасност, но също така позволява да се изостави изграждането на полета за филтриране на почвата;
- аеробната среда подобрява характеристиките на активната утайка: повишава устойчивостта към токсични вещества, интензифицира метаболитните процеси, повишава способността за утаяване;
- недостатъчната интензивност на смесване на средата с малки мехурчета (диаметър не повече от 4 mm) се компенсира от малкия й обем и следователно тази характеристика не влияе върху качеството на крайния резултат от почистването.
Редът на процесите в аеротенка
Времето на престой на замърсената вода в аерационния резервоар е приблизително 6–8 часа. Продължителността на този етап може да бъде удължена до десет или повече часа, което е полезно при високи концентрации на чужди вещества. Биологичното окисление е насочено към унищожаване на органичните вещества, като според последователността на извличане процесът започва с по-малки частици и преминава към по-големи. Средният размер на гранулите на замърсителите е представен в таблицата.
Таблица. Гранулометричен състав на органични частици в сурови отпадъчни води
В началния етап оттокът се смесва с люспи от активна утайка - заоблени нагънати образувания с диаметър 53–212 микрона, образувани от бактериални клетки, държани заедно от полизахариден гел. В същото време органичните и минералните вещества се адсорбират от голяма повърхност на тиневата колония, след което веднага започва процесът на окисление на биполимера. По време на неговия ход, който продължава около два часа, почти целият кислород, разтворен в течността, се изразходва, а ефективността на органичното разлагане достига 60% от първоначалната маса.
Следващият етап е разграждането на сложно окисляеми органични вещества с помощта на отделяните от тях бактериални ензими във външната среда (екзоензими). Процесът е по-малко зависим от условията на аериране и продължава около три часа. По време на него до 75% от всички входящи органични вещества се унищожават в системата.
Последната фаза от работата на аеротенка е ендогенното (вътреклетъчно) ензимно окисляване на органичната материя, предварително адсорбирана от бактерии. Ефективността на процеса се определя от първоначалното натоварване на концентрацията на замърсители, количеството кислород, както и от възрастта на утайковите флокули - средното време на престой на люспите в системата "аеротенк - вторичен резервоар". В резултат на успешното завършване на третия етап степента на пречистване на отпадъчните води достига декларираните стойности и вътре в системата започват да се образуват процеси на производство на полизахариден гел, който държи бактериалните клетки заедно, т.е. започват да се образуват нови люспи от активна утайка.
Основни химични реакции на аеротенкове
Битовите отпадъчни води са много разнообразни по елементен състав, някои групи вещества се отстраняват напълно чрез аеробни методи, други се неутрализират само частично или се утаяват чрез анаеробни методи. Първите са органични вещества, които се разпадат на въглероден диоксид и вода, докато други могат да бъдат посочени като минерални соли: сулфати и хлориди. И така, сулфатите в среда без кислород се превръщат в утаени сулфиди (по-често в комбинация с железни йони).
Що се отнася до органичните вещества, основният процес, протичащ в аеротенка, е нитрификация - двустепенна реакция на превръщането на амониеви катиони в нитратни аниони,протичащи в аеробна среда. Източникът на NH4 + -йони са протеини от растителен и животински произход, които съставляват лъвския дял от всички замърсители в оттока. Основната роля тук принадлежи на бактериите от рода Nitrosomonas и редица други, които окисляват амония до нитрити, както и бактериите от рода Nitrobacter и други, които превръщат нитритите в нитрати. На практика успехът на реакциите на нитрификация се улеснява от голямата възраст на утайката (поне 4–5 дни), както и от ниското или задоволително натоварване с азот. Пречките са прекалено високата концентрация на хранителни вещества, липсата на разтворен кислород и наличието на токсини в отпадъчните води. По принцип нитрификацията е необходима, за да се освободи азот от образуваните нитрати, което се извършва по време на анаеробната реакция на денитрификация.