В прошлой статье мы затронули тему аэробной биологической очистки сточных вод – методе, при котором используются специальные аэрируемые очистные сооружения с биоценозом (скоплением микроорганизмов), который может присутствовать в воде в виде свободноплавающих хлопьев активного ила или биопленки, и который может жить и размножаться только при достаточной концентрации кислорода в воде.
Существуют и другие виды микроорганизмов – анаэробные – это бактерии, которым для синтеза энергии не требуется кислород, в отличие от аэробных микроорганизмов; – их также используют для очистки сточных вод от органики.
Очистка воды от органических загрязняющих веществ происходит в аноксигенных и анаэробных условиях, при которых протекают следующие процессы: брожение, аноксигенное окисление и метанообразование. Органические загрязнения конвертируются в биогаз, содержащий в основном углекислый газ и сероводород. Биогаз можно использовать в качестве источника энергии – это отличный способ компенсировать энергетические затраты на эксплуатацию установки, помимо этого биогаз можно использовать и в других технологических процессах производства: для сжигания осадков, для выработки пара и горячей воды в котельных и др. От 1 кг удаляемого ХПК можно получить 0,5 м3 биогаза.
Анаэробный биологический метод может использоваться как для очистки сточных вод с высокой концентрацией органических загрязнений, так и для сбраживания органических отходов. Анаэробные биоценозы могут представлять собой флоккулы, биопленки и гранулы ила. Процессы очистки происходят в специальных сооружениях – анаэробных биореакторах – чаще всего их называют метантенками.
Существуют несколько типов анаэробных биореакторов: биореакторы с прикрепленной биомассой (анаэробные биофильтры с неподвижным слоем загрузки, биореакторы с псевдоожиженным слоем), биореакторы с подвижным слоем (с гранулированным активным илом), а также комбинированные (гибридные) анаэробные биореакторы.
При эксплуатации анаэробных биореакторов очень важно соблюдение температурного режима – он влияет на скорость процесса сбраживания. Существует психрофильный режим – до 20–25 °С; мезофильный режим – 25–40 °С; и термофильный – свыше 40 °С. Чаще всего анаэробные биореакторы работают в мезофильном режиме (25–40 °С), при повышении температуры выше 40 °С увеличивается скорость биохимических процессов и, следовательно, ускоряются процессы получения биогаза, однако это может привести к увеличению затрат энергии на эксплуатацию установки, а также к снижению видового разнообразия микроорганизмов активного ила – что снижает эффективность очистки. Помимо этого, важны отсутствие в сточной воде токсичных веществ и оптимальный для биохимических процессов показатель pH – 6-8.
По сравнению с аэробным процессом очистки анаэробный процесс дает меньший прирост биомассы активного ила, а также не требует аэрацию, что снижает энергопотребление. Безусловным плюсом является экономия места – анаэробный биореактор может занимать в 10 раз меньше места, чем аэробные очистные сооружения: если 1 м3 аэробного реактора перерабатывает 0,5 кг ХПК, то 1 м3 анаэробного реактора перерабатывает 5-7 кг ХПК.
В следующих статьях мы более подробно остановимся на особенностях конструкции анаэробных очистных сооружений, а также проблемах, которые могут возникать при их эксплуатации.
#биологические очистные сооружения #биологическая очистка сточных вод #анаэробная очистка #очистка сточных вод #альмаватех
