3. Процеси біоочищеня стоків

Біологічне очищення - широко вживаний на практиці метод обробки побутових і виробничих стічних вод. У його основі лежить процес біологічного окислення органічних сполук, що містяться в стічних водах. Біологічне окислення здійснюється угрупуванням мікроорганізмів, що включає безліч різних бактерій, простих і ряд більш високоорганізованих організмів-водоростей, грибів і т. д., зв'язаних між собою в єдиний комплекс складними взаєминами (метабіозу, симбіозу і антагонізму).

Стічні води перед біологічним очищенням піддають механічному, а після біоочищення для видалення хвороботворних бактерій дезінфікують.

З первинних відстійників стічні води, що очищаються, надходять у блок біологічного очищення, де відбувається деструкція органічних сполук, що піддаються біохімічному окисленню. Після вторинних відстійників міські стічні води вважаються такими, які пройшли біологічне очищення і можуть бути скинуті в поверхневі водні об'єкти. Перед скиданням в обов'язковому порядку відбувається їхнє знезаражування шляхом обробки хлорною водою.

3.1. Багатостадійність біологічного очищення

Біологічне очищення передбачає лише усунення залишкових органічних речовин у стічних водах (зазвичай близько 60% речовин органічного походження) за участі живих природних редуцентів і детрітофагів, які, споживаючи органічну речовину, окрім розчинених біогенів, в процесі дихання, перетворюють її на воду і вуглекислий газ, а також утворюють велику кількість колоїдів та осадів.

Подальше очищення води від завислих та осілих скоагульованих частинок, в тому числі пластівців мулу, є багатостадійним процесом.

Велика кількість осаду утворюється в процесі біологічної очистки стічних вод у вигляді відмерлого чи надлишкового активного мулу, що виділяється з аеротенків і вторинних відстійників. Мул має вологість 97—98% і дуже погано віддає воду. З метою зневоднювання його спочатку обробляють у метантенках чи аеробних стабілізаторах, потім піддають механічному зневодненню в гідроциклонах, центрифугах, фільтрах, фільтр-пресах, після чого направляють на мулові площадки для остаточного висушування.

3.2. Процес та біосистеми біоочищеня стоків

Для очищення стічних вод у блоці біологічного очищення широко використовуються два типи біологічних процесів.

3.2.1. Типи процесів біоочищеня стоків

Типи процесів біоочищеня стоків:

• аеробні процеси, в яких мікроорганізми використовують кисень, розчинений в стічних водах;

• анаеробні процеси, в яких мікроорганізми не мають доступу ні до вільного розчиненого кисню, ні до інших, в енергетичному відношенні акцепторів електронів, таких як нітрат-іон, але можуть використовувати вуглець, що входить до складу органічних молекул.

Для аеробного очищення використовують аеротенки різних конструкцій, окситенки, фільтротенки, біологічні ставки.

Для анаерорбного очищення на першому ступені біоочищення застосовують метанотенки. При очищенні стічних вод найбільш широко вживаним анаеробним процесом є зброджування мулу в апаратах, що застосовуються для очищення сільськогосподарських і промислових стоків та розробляються для очищення побутових стоків.

При виборі між аеробними і анаеробними процесами зазвичай надають перевагу аеробним, оскільки ці системи визнані надійнішими, стабільнішими і краще вивченими. Проте, анаеробні процеси мають декілька безперечних переваг, особливо те, що в анаеробних процесах утворюється менше мулу, ніж в аеробних. В аеробних процесах утворюється більше біомаси (мулу) на кожен виділений кілограм БПК. В анаеробних процесах утворюється біогаз, який може використовуватися як пальне та джерело енергії. Потреба в енергії на аерацію у аеробних перевищує потребу в енергії на перемішування при анаеробних процесах.

Анаеробні процеси, істотно поступаючись аеробним в швидкості протікання процесу очищення, мають ряд переваг.

Переваги анаеробних процесів очищення:

• маса, утворюваного в них активного мулу (0.1-0.2 кг) практично на порядок нижча

в порівнянні з аеробними процесами (1.0-1.5 кг/кг видаленого БПК);

• істотно нижчі енерговитрати на перемішування;

• додатково утворюється енергоносій у вигляді біогазу.

Разом з тим, анаеробні процеси очищення мало вивчені, через низькі швидкості протікання, для них потрібні дорогі очисні споруди великих об'ємів. Вартість переробки мулу може бути вельми великою через його високу вологість (90—99,7 %).

Основний недолік анаеробних систем — менша швидкість реакції в порівнянні з аеробними процесами, що вимагає використання установок великих розмірів. До того ж малий досвід по їх великомасштабній експлуатації. Отже, розвиток в області анаеробного очищення стічних вод повинен йти у напрямі розробки систем з більшою біологічною активністю, проектування компактніших апаратів, а також вивчення кінетики, мікробіологічного і біохімічного механізмів цих процесів.