Биологический метод очистки сточных вод

Введение
Метод биологической очистки сточных вод базируется на том, что микроорганизмы могут
использовать вещества, которые есть в сточных водах, как источник питания в своей
жизнедеятельности. Получается, что те микроорганизмы, которые искусственно культивируются,
осуществляют чистку воды от загрязнений, а метаболизм этих загрязнений в клетках
микроорганизмов дает им энергию, в свою очередь, увеличивает биомассу и восстанавливает
распавшиеся вещества клетки.
При помощи биологического метода очистки можно производить очистку многих сложных
веществ органического происхождения. Производится очистка некоторых неокисленных
неорганических веществ – сероводорода, аммиака, нитритов и пр. [5, с. 29]
Целью данной работы является рассмотрение биологического метода очистки сточных вод.
Задачи:
1) Анализ метода биологической очистки сточных вод.
2) Описание процесса полной и неполной биологической очистки вод.
3) Характеристика видов сооружений биологической очистки.
Актуальность рассматриваемой работы подчеркивается тем, что санитарное состояние городов
определяется качеством работы сетей и очистных сооружений канализации. Через воду,
населенную микроорганизмами, передается более 80 % всех инфекционных заболеваний.
Поэтому очистка воды от бактерий, вирусов и грибков (органики) играет важную роль. А особенно
их много в сточных водах.
1 Процесс биологической очистки сточных вод. Нитриты и нитраты. Денитрификация
В сточных водах находятся вещества, не окисляемые биологическим методом. Или они их
окисление происходит так медленно, что завершение этого процесса затягивается на долгое
4
время. Это многие углеводороды, сложные эфиры, «жесткие» синтетические поверхностноактивные вещества, красители.
Городские сточные воды имеют чрезвычайно высокую микробную загрязненность (в т. ч.
патогенные формы микроорганизмов, простейших, яиц гельминтов и т. д.). Они содержат
минеральные примеси (песок, глина, растворенные минеральные соли, кислоты, щелочи),
органические вещества растительного и животного происхождения, представляющие собой
азотсодержащие, углеродсодержащие и жиросодержащие соединения, способные к загниванию
(Приложение 1).
Культивация микроорганизмов производится как в анаэробных, так и аэробных условиях.
Осуществление реакций происходит при помощи гетеротрофов. При очищении воды наступает
момент, когда внешний ресурс углерода органического происхождения уже исчерпался и
развиваются автотрофные культуры. Если в воде находится достаточное количество кислорода, то
находят свое развитие автотрофы – они окисляют аммонийный азот сначала до нитритного, а
потом до нитратного состояния. Чтобы происходили процессы синтеза клеточного вещества,
качественно проходил процесс очистки воды в среде, должна быть нужного количества
концентрация всех базовых питательных элементов – органического углерода (БПК), азота и
фосфора [5, с. 74]. Базовыми частями клеточного состава являются C, N, O, H. Но для строительства
клетки важны еще и другие элементы – калий, магний, сера, железо, марганец и пр. Как правило,
природные воды содержат в достаточной мере эти микроэлементы, что является достаточным
для нормального протекания метаболизма бактерий. Часто есть нехватка азота и фосфора –
происходит их добавление искусственно в виде одно или двузамещенных фосфатов калия и
хлорида аммония. Как правило, это находит свое применение больше в сточных
производственных водах. В меньшей степени = в городской воде. Как определить, достаточно ли
питательных элементов для бактерий в сточных водах. Нужно определить соотношение БПК
полное к N и к P (азот аммонийных солей и фосфор в виде растворенных фосфатов). Соотношение
определяется составом очищаемой воды, оно всегда индивидуально, поскольку соответствует
составу клеток-продуцентов. Согласно рекомендациям СНиП, обработка городских сточных вод
характеризуется соотношением БПКполн: N:Р= 100:5: 1. Аммонификация дает то, что белковый
азот распадается до аммонийного. Последний применяется при очистке сточных вод как азотный
источник. БПК – это ресурс углеродного клеточного питания. Азот чаще всего находит свое
применение в логарифмическую фазу клеточного роста, а когда происходит окисление клеток,
происходит высвобождение азота в виде аммиака. Аммонийный азот окисляется до нитритов и
нитратов, или применяется для нового этапа синтеза.
Нитриты и нитраты. Денитрификация.
Нитриты и нитраты выполняют следующие функции в общем круговороте азота:
1) Источник кислорода в анаэробных условиях;
2) Источник азота [2, с. 91].
1 мг азота дает в водоеме 10 мг водорослей. Поэтому, чтобы водоемы не зарастали водорослями,
в них не следует выпускать сточные воды, которые включают в себя огромное количество
нитритов и нитратов. Если же нитриты и нитраты оправданы требованиями процесса технологии,
то вместе с сооружениями-окислителями нужно предусмотреть наличие сооружений-
5
денитрификаторов, чтобы разлагать окисленные формы азота до молекулярного азота. Для
биосферы нежелательно терять азот. Важно найти более эффективные способы применения
нитритов и нитратов.