Biocheminė oksidacija yra plačiai naudojamas pramoninių nuotekų valymo būdas. Pagrindinė biocheminio valymo veiklioji medžiaga yra mikroorganizmai, kurie naudoja ištirpusius organinius ir neorganinius junginius kaip maistines medžiagas ir energijos šaltinius. Iš jų mikroorganizmai paima viską, ko reikia dauginimuisi, tuo pačiu didindami aktyvią biomasę.
Medžiagos, teršiančios nuotekas aerobinio biocheminio valymo metu, oksiduojamos aktyviuoju dumblu, kuris yra gausiai mikroorganizmų apgyvendinta biocenozė. Aktyvusis dumblas naikina organinius ir neorganinius junginius specialiose konstrukcijose - aeracijos rezervuaruose - aeracijos sąlygomis nuotekų ir dumblo, kuris yra suspenduotas dėl aeracijos, sąlygomis. Valymo metu aktyviojo dumblo mikroorganizmai, kontaktuodami su nuotekose esančiomis organinėmis ir neorganinėmis medžiagomis, jas sunaikina naudodami įvairius fermentus.
Norint sukurti protoplazmą, mikrobų ląstelėms reikia biogeninių elementų: anglies, azoto, deguonies, vandenilio, fosforo, kalio, geležies, magnio ir įvairių mikroelementų. Daugelį šių elementų bakterijų ląstelė gali gauti iš teršalų, esančių kokso gamybos nuotekose. Trūkstami elementai, dažniausiai fosforas, rečiau kalis, turi būti dedami į išvalytas nuotekas ortofosforo rūgšties ir druskos (kalio permanganato) pavidalu.
Normaliam ląstelių medžiagų sintezės procesui, taigi ir efektyviam nuotekų valymo procesui, aplinkoje turi būti pakankama visų pagrindinių maistinių medžiagų koncentracija, kurią kokso gamybos nuotekoms lemia santykis:
Bendras BDS: N: P = 100: 5: 1, (2)
čia BDS – bendras biologinis deguonies poreikis, mg O/l;
N - azoto koncentracija, mg/l;
P - fosforo koncentracija, mg/l.
Biocheminio valymo metodu dažniausiai valomos pramoninės nuotekos, jas išvalius fizikiniais ir cheminiais metodais, kurių pagalba iš vandens pašalinamos biologiškai neskaidžios toksinės medžiagos ir mažinama teršalų koncentracija. Biocheminio nuotekų valymo galimybė nustatoma pagal bendro BDS ir ChDS santykį, kuris turėtų būti mažesnis nei 0,4.
Biocheminio valymo metodo privalumai yra galimybė sunaikinti įvairių klasių organinius junginius, tačiau daugelis organinių junginių nėra biochemiškai oksiduojami. Atskiri organiniai junginiai suyra, tačiau skilimo produktai nėra oksiduojami iki anglies dioksido ir vandens.Šie skilimo produktai kartais gali būti net toksiškesni nei pirminės medžiagos. Kartais biocheminė oksidacija neįmanoma dėl didelės teršalų koncentracijos nuotekose, o tai daro toksinį poveikį mikroorganizmams.
Biocheminis medžiagos skilimas priklauso nuo daugelio cheminių ir fizinių veiksnių, tokių kaip funkcinių grupių buvimas molekulėje, molekulės dydis ir jos struktūra, medžiagos tirpumas, tarpinių produktų susidarymas ir jų sąveika. , ir kiti. Tarpinių produktų susidarymą lemia ir biologiniai veiksniai – medžiagų apykaitos procesų sudėtingumas mikroorganizmų ląstelėse, bakterijų padermių kintamumas, aplinkos įtaka ir mikroorganizmų adaptacijos trukmė. Panagrinėkime literatūros duomenis apie kai kurių medžiagų, esančių kokso gamybos nuotekose, struktūros ir jų gebėjimo biochemiškai skaidytis ryšį. Eksperimentiškai įrodyta, kad benzenas yra šiek tiek oksiduojamas mikroorganizmų, jo dariniai su trumpu šoniniu taikiniu, pavyzdžiui, toluenas, suyra kiek lengviau. Dviatominius fenolius sėkmingai oksiduoja pritaikytas bakterijų kompleksas, o katecholis yra dvigubai greitesnis už rezorcinolį. Hidrochinonas yra sunkiausiai oksiduojamas. Kai oksiduojasi polihidroksiniai fenoliai, susidaro spalvoti chinoidiniai junginiai. Fenolio biocheminės oksidacijos galimybė žinoma jau seniai. Sovietų Sąjungoje nuo 1952 m. fenolio valymui iš kokso chemijos gamybos nuotekų buvo naudojamas bakterijų kompleksas - fenolį skaidantys mikroorganizmai, kuriuos Kijevo bendrosios ir savivaldybių higienos institutas išskyrė iš kokso chemijos gamyklos dirvožemio. Putilina N.T. ir bendradarbiai). Panaudojęs šį kompleksą aktyviajam dumblui, kuris kaupiasi valant fenolines nuotekas aeracijos rezervuaruose, praturtinti, Kijevo bendrosios ir komunalinės higienos institutas ir Giprokoks valymo metodą pavadino „mikrobiniu“. Šis įprastas pavadinimas vis dar naudojamas, nors iš esmės tai yra biocheminis apdorojimas aktyviuoju dumblu, praturtintu fenoliu ir rodaną ardančiais mikroorganizmais.
Daugelio mokslininkų darbai nustatė fenolio sunaikinimo mikroorganizmais seką ir išskyrė susidariusius tarpinius produktus. Biocheminė fenolio oksidacija vyksta etapais per pirokatecholį, cis-cis-mukono rūgštį, laktoną, β-ketodadipo rūgštį, gintaro rūgštį, acto rūgštį. Galutiniai fenolio biocheminės oksidacijos produktai yra anglies dioksidas ir vanduo.
Kokso gamybos nuotekose yra tiocianatų. Tyrimai parodė, kad pastarųjų biocheminė oksidacija rodoną skaidančių mikroorganizmų vyksta, kai susidaro amonio ir sulfato jonai. Biocheminio apdorojimo efektyvumas priklauso nuo daugelio veiksnių, iš kurių pagrindiniai yra: temperatūra, aplinkos reakcija (pH), deguonies režimas, maistinių ir toksinių medžiagų buvimas, mitybos lygis.
Optimali temperatūra, kurioje gerai vystosi fenolį ir rodaną skaidantys mikroorganizmai, yra 30-35°C. Šių mikroorganizmų aktyvus gyvenimas išlieka 20-40°C temperatūroje. Jei temperatūros režimas neatitinka optimalaus, tada kultūros augimas, taip pat medžiagų apykaitos procesų greitis ląstelėje yra pastebimai mažesnis nei apskaičiuotos vertės. Nepalankiausią poveikį pasėlių vystymuisi sukelia staigus temperatūros pokytis. Aerobinio valymo metu neigiamas padidėjusios temperatūros poveikis dar labiau sustiprėja, nes atitinkamai sumažėja deguonies tirpumas.
Vandenilio jonų koncentracija (pH) daro didelę įtaką mikroorganizmų vystymuisi. Fenolį ir rodaną skaidantys mikroorganizmai geriausiai vystosi aplinkoje, kurios pH yra 6,5-8,0. Jei pH nukrypimas viršija 6–9, sumažėja oksidacijos greitis dėl sulėtėjusių medžiagų apykaitos procesų ląstelėje, pablogėjusio jos citoplazminės membranos pralaidumo ir kt., Dėl ko pablogėja biocheminis gryninimas. Kai pH yra mažesnis nei 5 ir didesnis nei 10, mikroorganizmai miršta. Jei temperatūros ir pH vertės yra už optimalių ir ypač leistinų verčių, būtina pakoreguoti šiuos parametrus nuotekose, patenkančiose į biocheminį valymą. Fenolinėse kokso gamybos nuotekose yra daug amoniako ir amonio druskų; fenolį ir tiocianatą skaidančių mikrobų gyvavimo metu sunaudojamas nedidelis amoniakinio azoto kiekis, tačiau tuo pat metu tiocianatams oksiduojantis iš azoto tiocianato jonų susidaro papildomas amonio azoto kiekis. Pagal galiojančius nuotekų išleidimo į miesto kanalizaciją, skirtą miesto valymo įrenginiuose, standartus, amoniakinio azoto kiekis išvalytame fenoliniame vandenyje yra 2 ar daugiau eilučių didesnis nei leistinas.
Visiškas biocheminis nuotekų valymas iš amoniakinio azoto apima du etapus: nitrifikaciją – amoniakinio azoto oksidaciją, veikiant nitrifikuojančioms bakterijoms, esant atmosferos deguoniui, iš pradžių į nitritus, o vėliau į nitratus; denitrifikacija – nitritų ir nitratų redukcija, veikiant denitrifikuojančių bakterijų kompleksui, esant reikiamam organinių junginių kiekiui. Nitrifikacijos procesas sėkmingai vyksta esant pH 7-9; Amonio azotui oksiduojantis į nitritus, susidaro rūgštis (iš dviejų molių azoto reakcijos metu susidaro keturi moliai vandenilio jonų), kurią reikia neutralizuoti normaliai nitrifikacijos proceso eigai. Denitrifikacijos metu susidaro hidroksilo jonas (pagal reakciją, kai du moliai nitratų redukuojami iki atominio azoto, išsiskiria du hidroksilo jonai O H-), tai yra tam tikra kompensacija už nitrifikacijos metu prarastą vandens šarmingumą. Todėl norint sumažinti šarminių medžiagų suvartojimą nitrifikacijos stadijoje, būtina organizuoti valymo procesą taip, kad būtų maksimaliai išnaudotas denitrifikacijos etape susidaręs šarmingumas. Denitrifikacijos metu atmosferos deguonies tiekimas gali būti pašalintas arba paliekamas nedideliais kiekiais, nes denitrifikuojančios bakterijos naudoja deguonį, susijungusį su nitritais ir nitratais. VUKHIN duomenimis, denitrifikacijos metu deguonies kiekis vandenyje neturėtų viršyti 0,1 mg/l.
Daugelis lengvai oksiduojamų organinių junginių, taip pat aktyviojo dumblo perteklius arba dalis neapdoroto fenolinio vandens buvo pasiūlyta kaip organinė mityba denitrifikacijos etape. Mikroorganizmams vartojant nuotekose esančias maistines medžiagas, mikrobų ląstelėje vyksta du tarpusavyje susiję ir vienu metu vykstantys procesai – protoplazmos sintezė ir organinių medžiagų oksidacija. Oksidacijos proceso metu ląstelės sunaudoja nuotekose ištirpusį deguonį. Aerobinėse biologinėse sistemose tiekiamas oras (taip pat grynas deguonis arba oras, prisodrintas deguonimi) turi užtikrinti nuolatinį ne mažesnį kaip 2 mg/l ištirpusio deguonies buvimą vandenyje. Aeracijos sistema taip pat užtikrina vandens maišymą ir nuolatinį dumblo palaikymą suspensijoje. Techninėje literatūroje mitybos lygio matas laikomas paros taršos apkrova 1 m3 valymo įrenginio, arba 1 g sausos biomasės, arba 1 g bepelenės biomasės dalies. Kokso chemijos įmonių valymo įrenginių įvertinimo praktikoje daugiausia remiamasi atskirų teršalų paros apkrovos ir ChDS 1 m 3 aeracijos rezervuaro verte, kuri paprastai vadinama konstrukcijos oksidacine galia. Ši vertė paprastai išreiškiama deguonies kilogramais 1 m 3 per dieną (kg O/m 3 per dieną).
Tiek organiniai, tiek neorganiniai junginiai, taip pat metalai gali turėti toksišką poveikį biocheminei oksidacijai. Dėl toksinio medžiagų poveikio mikroorganizmų augimas ir vystymasis sulėtėja arba jie žūva. Kokso gamyklos nuotekose yra daug medžiagų, kurios slopina mikroorganizmų vystymąsi, o kai kurios gali sukelti jų mirtį.
Padidėjusi nuotekų mineralizacija neigiamai veikia biocheminio nuotekų valymo procesą. Pramoninių nuotekų, patenkančių į aeracijos rezervuarus, mineralizacijos viršutine riba laikomas 10 g/l druskos kiekis. Staigūs mineralizacijos laipsnio svyravimai neigiamai veikia išvalytų nuotekų kokybę. Dėl mineralinių druskų sukelto osmosinio šoko iš dumblo ląstelių išsiskiria organinės medžiagos, dėl ko sutrinka oksidaciniai procesai. Dėl mažų hidraulinių apkrovų ir didelės aktyviojo dumblo koncentracijos padidėjusios druskos koncentracijos poveikis aeracijos rezervuarų efektyvumui tampa mažiau pastebimas. Svarbiausi veiksniai, lemiantys biocheminių gamyklų dumblo biocenozės formavimąsi, yra išvalytų nuotekų sudėtis ir dumblo apkrova. Kitų veiksnių – temperatūros, maišymosi, ištirpusio deguonies koncentracijos – veikimas praktiškai nekeičia kokybinės dumblo sudėties, tačiau įtakoja įvairių mikroorganizmų grupių kiekybinį santykį. Pagrindiniai veiksniai, įtakojantys biocheminio valymo proceso trukmę, yra įeinančių teršalų koncentracija, reikalingas gryninimo laipsnis, taršos cheminis pobūdis ir aktyviojo dumblo koncentracija.
Kokso chemijos įmonių biocheminiams įrenginiams projektuoti paprastai priimama tokia į aeracijos rezervuarus patenkančių nuotekų sudėtis (mg/l): fenoliai 400, tiocianidai 400, cianidai 20, visos alyvos 35, lakusis amoniakas iki 250, bendras amoniakas 500, COD 3000. Išvalyto vandens sudėtis pagal pagrindinius teršalus projektuojant šiuolaikinius biocheminius įrenginius (mg/l): fenoliai 0,5 - 2; tiocianatai 1-3; cianidai iki 5, bendrosios alyvos 10-20, COD 300-500. Bendrą nuotekų užterštumą prieš ir po valymo gana visapusiškai apibūdina analitiškai nustatyta ChDS (cheminio deguonies poreikio oksidacijai) reikšmė. Medžiagų biocheminiam oksidavimui bendrasis rodiklis dažniausiai yra BDS (biologinio deguonies poreikio) reikšmė, kuri eksperimentiškai nustatoma biocheminio medžiagų oksidacijos metu 5 dienas – BDS 5, 20 dienų – BDS 20 arba BDS suminis. Fenolinėse kokso gamybos nuotekose dauguma teršalų biochemiškai sunkiai oksiduojasi, todėl ChDS vertė yra labiau orientacinė šiems vandenims. Tam tikrą idėją apie kai kurias medžiagas, esančias kokso gamybos nuotekose, pateikia literatūros duomenys apie konkrečias atskirų medžiagų ChDS vertes (mg O/mg medžiagos), taip pat apie BDS ir ChDS santykį – kuo jis mažesnis. yra, tuo lengviau vyksta biocheminė medžiagos oksidacija.
4 lentelė. ChDS ir BDS bei ChDS santykis kokso gamybos nuotekose
Didinant aktyviojo dumblo dozę aeracijos rezervuaruose, reikia turėti omenyje, kad esant didelei biomasės koncentracijai (praktiškai galima išlaikyti 5-6 g/l), dumblo koncentracijos ir teršalo normos yra tiesioginė proporcija. oksidacija nepalaikoma. Didėjant pradinei dumblo dozei, biocheminės oksidacijos greitis mažėja, nes pablogėja atskirų ląstelių mityba. Įvairių įmonių nuotekos gali labai skirtis pagal atskirų teršalų kiekį, todėl kiekvienam biocheminiam įrenginiui būtina eksperimentiškai nustatyti optimalią aktyviojo dumblo koncentraciją.
Dviejų pakopų nuotekų valyme pirmuoju etapu (defenolizacija) aktyvusis dumblas (tiksliau biomasė) dažniausiai būna smulkiai išsisklaidęs ir prastai nusėdęs, todėl norint palaikyti reikiamą biomasės koncentraciją aeracijos rezervuare, grąžinamas išgrynintas vanduo. (iki 50% ar daugiau) iš defenoluoto vandens surinkimo.
Antrame valymo (deaktyvavimo) etape susidaro gerai nusistovėję aktyviojo dumblo dribsniai (dėl biomasės sodrinimo paprastais mikroorganizmais, kurie yra pakankamai gilaus valymo rodiklis). Kondensuoto aktyviojo dumblo grąžinimas iš antrinių nusodintuvų turi būti techniškai organizuojamas taip, kad nebūtų sunaikintos aktyviojo dumblo dribsniai (todėl pageidautina grąžinimą atlikti ne išcentriniu, o oro transportu). Prieš grąžinant dumblą į aeracijos baką, patartina jį nukreipti per specialų konteinerį su aeracija suslėgtu oru (dumblo regeneratorius). Aktyvios biomasės koncentraciją aeracijos rezervuaruose galima padidinti paverčiant jas biotankomis, tai yra užpildant dalį aeracijos rezervuaro tūrio fiksuota porėta medžiaga (ant kurios auga ir prisitvirtina bioplėvelė) arba naudojant kietą sorbentas, plūduriuojantis aeracijos bako tūryje (biosorbcinis valymas).
Staigūs su nuotekomis patenkančių teršalų koncentracijos svyravimai lemia biocheminio valymo sutrikimus. Siekiant kompensuoti šiuos svyravimus, biocheminiuose įrenginiuose įrengiami vidurkiai. Homogenizatorių pavertimas į pirminio aeravimo rezervuarus leidžia stabilizuotis ir padidinti nuotekų valymo gylį: išgrynintos nuotekos su aktyviuoju dumblu tiekiamos į homogenizatorius 10 - 20% įeinančio fenolio vandens ir suspausto oro kiekio. tiekiamas vandens maišymui homogenizatoriuje šiek tiek padidinamas - iki 30 m 3 /m 3 patenkančių nuotekų. Nedidelis šaltinio vandens praskiedimas išvalytu vandeniu, kuris vyksta priešaerotane, taip pat turi teigiamą poveikį tolesniam biocheminiam valymui. Eksploatavimo patirtis parodė, kad 25-30% įeinančių fenolių oksiduojasi pirminio aeravimo rezervuare, o neigiama salvinių išmetimų įtaka gyvybinei aktyviojo dumblo veiklai aeracijos rezervuaruose žymiai sumažėja.
Biocheminio apdorojimo efektyvumą daugiausia lemia aeracijos sistemų konstrukcija. Buitiniuose biocheminiuose įrenginiuose išbandytos įvairios aeracijos sistemos: pneumatinės, pneumomechaninės, mechaninės. Aeracijos sistemos pasirinkimas turėtų būti pagrįstas jų efektyvumo, deguonies produktyvumo, atmosferos deguonies panaudojimo palyginimu, taip pat eksploatavimo privalumų ir trūkumų įvertinimu. Be to, kad būtų užtikrintas pakankamai pilnas biocheminis valymas, aeracijos sistema taip pat turi užtikrinti gerą santykinai didelių aktyviojo dumblo kiekių susimaišymą, o esant dideliam aeracijos struktūrų tūriui, neturi sukelti nuotekų peršalimo (tai ypač svarbu oksidacijai). tiocianatų).
Pneumatinė aeracija perforuotus metalinius arba plastikinius vamzdžius (vidutinio burbulinio aeravimo sistema) suteikia labai mažą oro deguonies panaudojimo koeficientą – apie 2 %; Be to, nepatenkinama aktyviojo dumblo laikymas suspenduotoje būsenoje. Naudojant pneumomechaninę aeravimo sistemą, buvo pastebėti gana dideli oksidaciniai gebėjimai (ty deguonies kiekis, įvestas per laiko vienetą) ir oro deguonies panaudojimo laipsnis. Tačiau šių sistemų eksploatavimo sudėtingumas (ypač susijęs su sudėtingomis elektros variklių ir pavarų dėžių eksploatavimo sąlygomis vandens garuose ir cheminiuose teršaluose virš aeracijos bako) buvo pagrindinė priežastis, dėl kurios jos neišplito. Be to, naudojant mechaninį paviršinį aeratorių, labai sumažėja išvalyto vandens temperatūra, o tai nepriimtina žiemą, ypač Ukrainos gamyklose. Šiuolaikiniai biocheminiai įrenginiai kokso gamyklose yra gana galingi statiniai. Atsižvelgiant į klimato sąlygas, eksploatacines priežiūros ir remonto išlaidas bei galimybę kontroliuoti biocheminio apdorojimo procesą, patartina statyti centrinę oro pūtimo stotį, o kaip aeravimo sistemą naudoti pakeliamuosius aeratorius, kurie tuo pačiu metu užtikrinkite gerą skysčio susimaišymą aeracijos bake. Pirmieji oro transportavimo aeravimo sistemos bandymai, kuriuos 70-aisiais atliko Nesmashny Krivoy Rog kokso ir chemijos gamykloje, parodė neabejotinus šios aeracijos sistemos pranašumus. Vėlesniais metais dėl sistemingų VUKHIN tyrimų ir plėtros (V. G. Plaksinas, V. M. Kagasovas, A. V. Govorkovas, A. V. Putilovas, I. V. Pimenovas ir kt.) buvo sukurta optimali oro transportavimo aeracijos sistema, užtikrinanti efektyvią aeraciją esant didelėms apkrovoms. nuotekos ir oras, intensyvus skysčio maišymas ir reikiami skysčio dugno greičiai didelės talpos induose. Oro deguonies panaudojimo laipsnis, priklausomai nuo oro apkrovos aeratoriuje ir skysčio lygio rezervuare, yra 10-25%. Pagrindinės techninės sistemos, skirtos montuoti į 400 m3 tūrio ir 4 m skysčio lygio aeracijos baką, charakteristikos: oro srautas 2000 (ar daugiau) m3/h, aeratorių skaičius 45-70, aeratoriaus skersmuo 0,5 - 0,3 m , aeratoriaus aukštis 1 -2 m, paviršinis skysčio greitis aeratoriuje 1,5 - 2,5 m/s, dugno skysčio greitis didesnis nei 0,3 m/s, cirkuliacijos greitis ne mažesnis kaip 50 l/h, deguonies panaudojimo koeficientas 20-25%, kiekis deguonis tiekiamas 120–150 kg/h, aeracijos efektyvumas 2. 35 - 2,95 kg deguonies/kW. h, slėgio kritimas dujų paskirstymo įrenginyje yra 1000-1500 Pa, burbuliukų dydis ne didesnis kaip 6 mm. Daugumoje veikiančių biocheminių gamyklų šiuo metu labiausiai paplitusi oro transportavimo aeravimo sistema, kurios deguonies panaudojimo koeficientas yra 12%. Praktinė patirtis parodė, kad aeratoriaus aukštis turi būti 0,3 m žemiau vandens lygio aeracijos bake, kad nesusidarytų bangos.
Aeracijos rezervuarų veikimo metu jose pastebimas didelis putų kiekis. Stabilių putų susidarymo priežastis yra paviršinio aktyvumo medžiagų ir putų stabilizatorių buvimas nuotekose: smulkūs kokso ir pikio milteliai; skysti polimerai; akmens anglių deguto komponentai, įtraukti į toluene netirpias medžiagas. Smulkus aktyvusis dumblas taip pat yra putų stabilizatorius. Didėjant aktyviajam dumblui, jo stabilizuojantis poveikis putoms mažėja. Hidraulinis putų gesinimo būdas yra neveiksmingas didelio paviršiaus aeracijos bakams, nes sunku užtikrinti tolygų vandens pasiskirstymą visame paviršiuje, be to, didelis vandens kiekis, tiekiamas putoms gesinti, sutrikdo normalų valymo procesą. . Veiksmingiausia naudoti aeracijos rezervuarus su lubomis ir iki 2 m aukščio po arkine erdve: tokiu atveju pusiasalį ardo įtekančios nuotekos ir iš antrinio nusodinimo rezervuaro grąžinamas išgrynintas vanduo. Praktika parodė, kad putplasčio sluoksnio aukštis neviršija 1,5 - 2 m. Sutampančio aeracijos bako buvimas leidžia organizuotai išleisti išmetamąjį orą ir įgyvendinti priemones, skirtas išvalyti nuo kenksmingų teršalų į atmosferą. Per pastaruosius du dešimtmečius iš esmės pasikeitė biocheminio valymo schemos inžinerinis projektas: vanduo į aeracinius rezervuarus tiekiamas siurbliais, o ne gravitacijos būdu, todėl lengviau reguliuoti hidraulines apkrovas, kontroliuoti sąnaudas, keisti srautų kryptis eksploatacijos metu mažiausiomis sąnaudomis; atsirado ir puikiai pasiteisino antžeminės konstrukcijos metalinės aeracijos talpyklos (tai ypač pašalina aplinkinių teritorijų užteršimą dėl konstrukcijų nesandarumo, būdingo aeracijos rezervuarų, pagamintų iš surenkamojo gelžbetonio, konstrukcijai).
Projektuojant biocheminius įrenginius, priimamos šios pagrindinės skaičiavimo priklausomybės (jos turi būti naudojamos ir eksploatacijos metu, analizuojant įrenginio veikimą): 1 ir 2 pakopų aeracijos bakų tūris (V) nustatomas remiantis atitinkamai fenolių ir tiocianato oksidacinė galia (m 3 )
C 1 ir C 2 - atitinkamai oksiduotos medžiagos koncentracijos prieš ir po valymo, mg/l;
OM - aeracijos bako oksidacinė galia (kg oksiduotos medžiagos 1 m 3 aeracijos bako per dieną).
Oksidacinė galia priklauso nuo pradinės medžiagos koncentracijos, nuotekų sudėties, aeracijos efektyvumo ir kitų veiksnių; nustatyta eksperimentiškai. Kokso gamyklų fenolinėms nuotekoms fenolių oksidacinė galia yra 0,6–1,2; tiocianatams 0,6–0,4 (tai yra 2–3 kartus mažesnis nei fenolių).
Oro suvartojimas aeracijos bakuose (Q in) apskaičiuojamas pagal formulę (nm 3 / h):
kur: L - nuotekų kiekis, m 3 / h;
ChDS 1 ir COD 2 - atitinkamai nuotekų oksidacija prieš ir po valymo (mg O / l vandens);
K 1 - saugos koeficientas (dažniausiai imamas 1,2 - 1,25);
0,21 - deguonies tūrinė dalis ore;
0,8 - ištirpusio deguonies panaudojimo koeficientas teršalų oksidacijai;
1,429 - deguonies tankis normaliomis sąlygomis (kg/nm 3);
q yra oro deguonies panaudojimo koeficientas tam tikrai aeravimo sistemai (%).
n1.doc
| 1. Biocheminiai nuotekų valymo metodai. Metodo esmė. | |
| 2. Organinių medžiagų skilimo būdai | 5 |
| 3. Įvairių veiksnių įtaka biocheminio valymo procesui | |
| 4. Biocheminių metodų klasifikacija | 8 |
| 4.1. Aerobinio valymo metodai | 9 |
| 4.2. Anaerobinio gydymo metodai | 15 |
| Bibliografija | 17 |
1. Biocheminiai nuotekų valymo metodai. Metodo esmė.
Biologinė oksidacija – plačiai taikomas nuotekų valymo būdas, leidžiantis iš jų pašalinti daug organinių ir kai kurių neorganinių (vandenilio sulfido, sulfidų, amoniako, nitritų ir kt.) medžiagų. Biocheminis nuotekų valymas pagrįstas mikroorganizmų gebėjimu savo gyvenimo procesuose naudoti ištirpusius ir koloidinius organinius teršalus kaip mitybos šaltinį. Daugelis organinių teršalų iš komunalinių ir pramoninių nuotekų yra apdorojami biologiškai, todėl jie iš dalies arba visiškai sunaikinami. Susilietus su organinėmis medžiagomis mikroorganizmai jas iš dalies sunaikina, paversdami vandeniu, anglies dioksidu, nitritų ir sulfatų jonais ir kt. Kita medžiagos dalis atitenka biomasei formuoti. Kai kurios organinės medžiagos gali lengvai oksiduotis, o kitos – visai arba labai lėtai.
Plačiai naudojamas biocheminis metodas dėl jo privalumų: galimybė iš nuotekų pašalinti įvairius vandenyje esančius organinius ir kai kuriuos neorganinius junginius ištirpusius, koloidinius ir netirpusius, tarp jų ir toksinius; techninės įrangos dizaino paprastumas, palyginti mažos eksploatacijos išlaidos ir valymo gylis. Trūkumai – didelės kapitalo sąnaudos, būtinybė griežtai laikytis valymo režimo, daugelio organinių ir neorganinių junginių toksinis poveikis mikroorganizmams ir būtinybė skiesti nuotekas esant didelei priemaišų koncentracijai.
Pramoninių nuotekų tiekimo į biocheminius valymo įrenginius galimybei nustatyti nustatomos didžiausios toksinių medžiagų koncentracijos, neturinčios įtakos biocheminės oksidacijos procesams (MK b) ir valymo įrenginių darbui (MK bos). Jei tokių duomenų nėra, biocheminės oksidacijos galimybė nustatoma pagal biocheminį rodiklį BDS p/COD. Buitinėms nuotekoms šis santykis yra maždaug 0,86, o pramoninėms nuotekoms – labai plačiame diapazone: nuo 0 iki 0,9. Nuotekose, kurių BDS p/CDS santykis yra žemas, paprastai yra toksiškų teršalų, kurių išankstinis ištraukimas gali padidinti šį santykį, t.y. suteikti biocheminės oksidacijos galimybę. Todėl nuotekose neturėtų būti nuodingų medžiagų ir sunkiųjų metalų druskų priemaišų. Biocheminis valymas laikomas baigtu, jei išvalyto vandens BDS n yra mažesnis nei 20 mg/l, ir nepilnu, jei BDS n > 20 mg/l. Šis apibrėžimas yra sąlyginis, nes net ir visiškai išvalius biocheminį vandenį, vanduo iš jame esančių priemaišų kiekio išsiskiria tik iš dalies.
Biologinę oksidaciją vykdo mikroorganizmų bendruomenė (biocenozė), apimanti daugybę skirtingų bakterijų, pirmuonių, taip pat dumblių, grybų ir kt., sujungtų į vieną kompleksą sudėtingais ryšiais (metabioze, simbioze ir antagonizmu). Dominuojantis vaidmuo šioje bendruomenėje tenka bakterijoms, kurių skaičius svyruoja nuo 10 6 iki 10 14 ląstelių 1 g sausos biomasės. Biocheminės oksidacijos procese aerobinėmis sąlygomis mikroorganizmų bendrija vadinama aktyviuoju dumblu arba bioplėvele. Aktyvusis dumblas susideda iš gyvų mikroorganizmų ir kieto substrato ir savo išvaizda primena koaguliantų dribsnius, kurių spalva svyruoja nuo balkšvai rudos iki tamsiai rudos. Bakterijų sankaupos aktyviajame dumble yra apsuptos gleivinės sluoksniu (kapsulėmis) ir vadinamos zooglea. Jie padeda pagerinti dumblo struktūrą, jo nusėdimą ir tankinimą.
Aktyvusis dumblas yra amfoterinis koloidas, turintis neigiamą krūvį pH intervale 4-9 ir pasižymintis dideliu adsorbcijos gebėjimu dėl išsivysčiusio bendro bakterijų ląstelių paviršiaus. Aktyvaus dumblo adsorbcijos gebėjimas laikui bėgant mažėja dėl nuotekų prisotinimo teršalais. Atsigavimo procesas vyksta dėl gyvybinės mikroorganizmų veiklos, apgyvendindamas aktyvųjį dumblą, ir vadinamas regeneracija. Nepaisant didelių valomų nuotekų skirtumų, aktyviojo dumblo elementinė cheminė sudėtis yra gana artima, nors ir ne identiška. Šis panašumas yra jo pagrindo – bakterijų ląstelių – bendrumo rezultatas. Ląstelių sudėtis apima H, N, S, C, O, P, pelenus, baltymus, taip pat įvairius mikroelementus - B, V, Fe, Co, Mn, Mo, Cu ir kt. H, N, C ir O sudaro organogeninių medžiagų grupę, šie elementai patenka į bakterijų ląsteles vandens, baltymų, riebalų ir angliavandenių pavidalu; 80-85% mikrobų masės sudaro vanduo.
Aktyvaus dumblo sausoji medžiaga yra mineralinių (10-30%) ir organinių (70-90%) medžiagų kompleksas. Didžioji dalis organinių junginių yra baltymai. Ląstelių pelenų dalių sudėtis apima mikroelementus - Ca, K, Mg, S, Mn, Cu, Na, Fe, Zn ir kt. Be to, norint sukurti bakterijų ląstelę, reikalingi biogeniniai elementai - fosforas, azotas, kalio. Dumblo kokybę lemia jo sedimentacijos greitis ir vandens valymo laipsnis. Dumblo būsena apibūdinama dumblo indeksu, kuris yra nusėdusios aktyviojo dumblo dalies tūrio ir išdžiovinto dumblo masės santykis (gramais), nusistovėjus 30 min. Kuo didesnis dumblo indeksas, tuo dumblas blogiau nusėda.
2. Organinių medžiagų skilimo būdai
Medžiagų pašalinimo iš nuotekų ir mikroorganizmų vartojimo mechanizmas yra labai sudėtingas. Apskritai šį procesą galima suskirstyti į tris etapus:
1) masės pernešimas iš skysčio į ląstelės paviršių dėl molekulinės ir konvekcinės difuzijos;
2) medžiagos difuzija per pusiau pralaidžią ląstelės paviršiaus membraną, atsirandanti dėl medžiagos koncentracijų skirtumo ląstelėje ir už jos ribų;
3) ląstelės viduje vykstantis medžiagų virsmo (medžiagų apykaitos) procesas, išsiskiriantis energijai ir naujos ląstelinės medžiagos sintezei.
Pirmojo etapo greitį lemia difuzijos ir hidrodinaminių sąlygų dėsniai biocheminio valymo įrenginyje. Srauto turbulencija sukelia aktyviojo dumblo dribsnių skaidymąsi į mažas mikrobų kolonijas ir greitai atnaujina mikroorganizmų ir aplinkos sąsają.
Medžiagos pernešimo per pusiau pralaidžias ląstelių membranas procesas gali būti vykdomas dviem būdais: ištirpinant membranos medžiagoje difuzuojančią medžiagą, dėl kurios ji patenka į ląstelę, arba pritvirtinant prasiskverbią medžiagą prie konkretaus nešiklio. baltymas, ištirpdantis susidariusį kompleksą ir difuziją į ląstelę, kur kompleksas suyra ir baltymas – transporteris išleidžiamas, kad užbaigtų naują ciklą.
Pagrindinį vaidmenį nuotekų valyme atlieka medžiagų transformacijos procesai mikroorganizmų ląstelėse, dėl kurių medžiaga oksiduojasi, išsiskiriant energijai (kataboliniai virsmai) ir naujų baltymų medžiagų sintezė, kuri vyksta su sąnaudomis. energijos (anabolinės transformacijos).
Cheminių virsmų greitį ir jų seką lemia fermentai, kurie veikia kaip katalizatoriai ir yra sudėtingi baltymų junginiai, kurių molekulinė masė siekia iki šimtų tūkstančių ir milijonų. Jų aktyvumas priklauso nuo temperatūros, pH ir įvairių medžiagų buvimo nuotekose.
Bendros biocheminės oksidacijos reakcijos aerobinėmis sąlygomis gali būti pateiktos taip:
Organinių medžiagų oksidacija
C x H y O z (x + 0,25y - 0,5 z)O 2? xС0 2 + 0,5уН 2 О + ?Н;
Bakterijų ląstelių sintezė
C x Hy Oz + nNH3 + n(x + 0,25u - 0,5z - 5)0 2 ? n(C5H7N02) + n(x-5)C02 + 0,5n(y-4)H2O - ?H;
Ląstelinės medžiagos oksidacija
N(C5H7N02) + 5n02? 5nC0 2 + 2nH 2 0 + nNH 3 + ?Н.
Cheminės transformacijos yra mikroorganizmams būtinos energijos šaltinis. Gyvi organizmai gali naudoti tik surištą cheminę energiją. Universalus energijos nešėjas ląstelėje yra adenozino trifosforo rūgštis (ATP).
Mikroorganizmai gali oksiduoti daugelį organinių medžiagų, tačiau tam reikia skirtingo prisitaikymo laiko. Lengvai oksiduojasi daugelis alkoholių, glikolių, benzenkarboksirūgšties, acetono, glicerino, esterių ir kt.. Nitro junginiai, kai kurios paviršinio aktyvumo medžiagos ir chlorinti organiniai junginiai yra silpnai oksiduojami.
Aerobinio oksidacijos procese sunaudojamas nuotekose ištirpęs deguonis. Norint prisotinti nuotekas deguonimi, atliekamas aeracijos procesas, oro srautas suskaidomas į burbuliukus, kurie, jei įmanoma, tolygiai paskirstomi nuotekose. Iš oro burbuliukų deguonis sugeriamas vandens ir tada perduodamas mikroorganizmams. Šis procesas vyksta dviem etapais. Pirmasis apima deguonies perkėlimą iš oro burbuliukų į didžiąją skysčio dalį, antrasis apima absorbuoto deguonies perkėlimą iš didžiosios skysčio dalies į mikroorganizmų ląsteles, daugiausia veikiant audringoms pulsacijoms.
Patikimiausias būdas padidinti deguonies tiekimą į nuotekas – didinti dujų srauto suskaidymo intensyvumą, t.y. sumažinti dujų burbuliukų dydį. Deguonies suvartojimo greitis priklauso nuo daugelio tarpusavyje susijusių veiksnių: biomasės kiekio, mikroorganizmų augimo greičio ir fiziologinio aktyvumo, maistinių medžiagų rūšies ir koncentracijos, nuodingų medžiagų apykaitos produktų kaupimosi, maistinių medžiagų kiekio ir pobūdžio, deguonies kiekio. vandenyje.
3. Įvairių veiksnių įtaka biocheminio valymo procesui
Biologinio valymo efektyvumas priklauso nuo daugelio faktorių, iš kurių vieni gali būti keičiami ir reguliuojami plačiuose diapazonuose, o kitų, tokių kaip, pavyzdžiui, nuotekų, patenkančių į valymą, sudėties reguliuoti praktiškai neįmanoma. Pagrindiniai veiksniai, lemiantys sistemos pralaidumą ir nuotekų valymo laipsnį, yra šie: deguonies buvimas vandenyje, nuotekų srauto tolygumas ir priemaišų koncentracija jame, temperatūra, aplinkos pH, maišymasis, buvimas. toksiškų priemaišų ir maistinių medžiagų, biomasės koncentracijos ir kt.
Palankiausios valymo sąlygos yra tokios. Biochemiškai oksiduojamų medžiagų koncentracija išvalytose nuotekose neturi viršyti leistinos vertės MK b arba MK bos, kuri paprastai nustatoma eksperimentiniu būdu. Didesnės koncentracijos nuotekos turi būti skiedžiamos. Medžiagų, patenkančių į biologinio apdorojimo įrenginius, didžiausios koncentracijos ribos nurodytos informacinėje literatūroje.
Biocheminio valymo įrenginių tiekimas oro deguonimi turi būti nepertraukiamas ir tokiu kiekiu, kad iš antrinio nusodinimo talpyklos išvalytose nuotekose būtų ne mažiau kaip 2 mg/l. Deguonies tirpimo vandenyje greitis neturėtų būti mažesnis už mikroorganizmų suvartojimo greitį. Pradiniu oksidacijos periodu deguonies suvartojimo greitis gali būti dešimtis kartų didesnis nei proceso pabaigoje, priklauso nuo vandens taršos pobūdžio ir yra proporcingas biomasės kiekiui.
Nuotekų valymo įrenginiuose vykstantiems aerobiniams procesams optimali temperatūra laikoma 20-30 °C, nors įvairių grupių bakterijoms temperatūros optimalumas svyruoja labai nuo -8 °C iki +85 °C. Temperatūros padidėjimas, viršijantis mikroorganizmų fiziologinę normą, lemia jų mirtį, o sumažėjus tik mažėja mikroorganizmų aktyvumas. Kylant temperatūrai deguonies tirpumas vandenyje mažėja, todėl šiltuoju metų laiku reikia atlikti intensyvesnę aeraciją, o žiemą cirkuliuojančiame dumble palaikyti didesnę mikroorganizmų koncentraciją ir ilginti trukmę. aeracijos.
Optimali aplinkos reakcija nemažai bakterijų daliai yra neutrali arba artima jai, nors yra rūšių, kurios gerai vystosi rūgščioje (grybai, mielės) arba silpnai šarminėje aplinkoje (aktinomicetai).
Normaliam ląstelinės medžiagos sintezės procesui, taigi ir efektyviam nuotekų valymo procesui, turi būti pakankama visų maistinių medžiagų – organinės anglies (BDS), azoto, fosforo – koncentracija.
Be pagrindinių ląstelės elementų (C, O, N, H), jos statybai nedideliais kiekiais reikalingi kiti komponentai – mikroelementai (Mn, Cu, Zn, Mo, Mg, Co ir kt.). Šių elementų kiekio natūraliuose vandenyse, iš kurių susidaro nuotekos, paprastai pakanka biocheminei oksidacijai. Trūkstant azoto, stabdoma organinių teršalų oksidacija ir susidaro sunkiai nusėdantis dumblas. Trūkstant fosforo, pradeda vystytis siūlinės bakterijos, kurios yra pagrindinė aktyviojo dumblo brinkimo, prasto nusėdimo ir pašalinimo iš valymo įrenginių, lėtesnio dumblo augimo ir oksidacijos intensyvumo sumažėjimo priežastis. Biogeniniai elementai geriausiai pasisavinami junginių pavidalu, kuriuose jų yra mikrobų ląstelėse: azotas – NH 4 pavidalu, o fosforas – druskų pavidalu fosforo rūgštyse. Jei trūksta azoto, fosforo ar kalio, į nuotekas įpilama įvairių azoto, kalio, fosforo trąšų. Šių elementų yra buitinėse nuotekose, todėl daugelis cheminių medžiagų gali toksiškai paveikti mikroorganizmus, sutrikdyti jų gyvybines funkcijas. Tokios medžiagos, patekusios į bakterijos ląstelę, sąveikauja su jos komponentais ir sutrikdo jų funkcijas, tarp jų: S in, Ag, Cu, Co, Hg, Pv ir kt. Suspenduotų dalelių kiekis neturi būti didesnis kaip 100 mg/l. biologiniai filtrai ir 150 mg/l aeracijos bakams.
Nuotekų valymo intensyvumas ir efektyvumas priklauso ne tik nuo mikroorganizmų gyvenimo sąlygų, bet ir nuo jų kiekio, t.y. aktyviojo dumblo, kuris palaikomas aeraciniuose rezervuaruose, dozė paprastai yra 2-4 g/l. Mikroorganizmų koncentracijos nuotekose didinimas leidžia paspartinti biologinio valymo procesą, tačiau tuo pačiu reikia padidinti vandenyje ištirpusio deguonies kiekį, kurį riboja soties būsena, bei pagerinti masės perdavimo sąlygas. . Biologiniam apdorojimui būtina naudoti „jauną“ 2-3 dienų amžiaus aktyvųjį dumblą. Nebrinksta, atsparesnis temperatūros ir pH svyravimams, geriau nusėda smulkūs jo dribsniai. Svarbi biologinio valymo gerinimo ir valymo įrenginių tūrio mažinimo sąlyga yra aktyviojo dumblo regeneravimas, kurį sudaro jo aeracija, kai nėra maistinių medžiagų substrato.
Norint sudaryti palankiausias sąlygas maistinių medžiagų ir deguonies masiniam perkėlimui į mikrobų ląstelių paviršių, būtina sumaišyti nuotekas ir aktyvųjį dumblą. Tokiu atveju dėl skysčio turbulizacijos sunaikinami aktyviojo dumblo dribsniai, atsinaujina jų paviršius, geriau aprūpinamos ląstelės maistinėmis medžiagomis ir deguonimi, susidaro palankesnės sąlygos mikroorganizmams gyventi.
4. Biocheminių metodų klasifikacija
Žinomi aerobiniai ir anaerobiniai biocheminio apdorojimo metodai. Aerobiniai metodai yra pagrįsti aerobinių mikroorganizmų grupių, kurių gyvavimui reikalingas nuolatinis deguonies srautas ir 20–40 ° C temperatūra, naudojimu. Keičiantis temperatūrai ir deguonies sąlygoms, keičiasi mikroorganizmų sudėtis ir skaičius, jie auginami aktyviajame dumble arba bioplėvelėje. Anaerobiniai metodai atsiranda be deguonies ir dažniausiai naudojami dumblui apdoroti. Visą biologinio valymo įrenginių komplektą galima suskirstyti į tris grupes pagal aktyvios biomasės išsidėstymą juose:
1) aktyvi biomasė fiksuojama ant stacionarios medžiagos, o nuotekos plonu sluoksniu slysta virš pakrovimo medžiagos – biofiltrų;
2) aktyvi biomasė yra vandenyje laisvos (pakabintos) būsenos - aeracijos rezervuarai, cirkuliaciniai oksidacijos kanalai, oksitankai;
3) abiejų biomasės išdėstymo variantų derinys – panardinami biofiltrai, biotankai, aeracijos rezervuarai su užpildais.
Biologinis valymas taip pat gali būti atliekamas natūraliomis sąlygomis dirvožemio valymo įrenginiuose ir biologiniuose tvenkiniuose.
4.1. Aerobinio valymo metodai.
Apdorojimas drėkinimo laukuose, filtravimo laukuose ir biologiniuose tvenkiniuose išsiskiria santykinai mažomis statybos ir eksploatavimo sąnaudomis, buferine talpa nuotekų išleidimo metu, pH, temperatūros svyravimais ir pakankamu maistinių medžiagų pašalinimo iš vandens laipsniu. Trūkumai yra darbo sezoniškumas ir mažas teršalų oksidacijos greitis. Drėkinimo laukai ir filtravimo laukai yra dirvožemio apdorojimo metodai.
Drėkinimo laukai yra žemės ūkio paskirties žemės, specialiai skirtos nuotekų valymui ir tuo pačiu augalų auginimui. Filtravimo laukuose valymas atliekamas nedalyvaujant augalams. Nuotekų valymas drėkinimo laukuose pagrįstas dirvožemio mikrofloros, oro deguonies, saulės ir augalų aktyvumo įtaka. Nuotekų valyme įvairiais laipsniais dalyvauja aktyvus 1,5-2 m storio dirvožemio sluoksnis.Organinių medžiagų mineralizacija daugiausia vyksta viršutinis pusmetrio dirvožemio sluoksnis. Tuo pačiu metu didėja dirvožemio derlingumas, kuris yra susijęs su dirvožemio praturtėjimu nitratais, fosforu ir kaliu. Tačiau bendra nuotekų druskų sudėtis neturi viršyti 4–6 g/l, kad būtų išvengta dirvožemio įdruskėjimo. Nuotekos į laistymo laukus tiekiamos periodiškai kas 5 dienas. Žiemą vietose, kuriose žiemos šaltos, nuotekos užšaldomos. Drėkinimo laukuose naudojamoms nuotekoms surinkti naudojami tvenkiniai, kurių talpa prilygsta šešių mėnesių vandens kaupimuisi juose.
Biologinis tvenkiniai- dirbtinai sukurti arba natūralūs rezervuarai, kuriuose nuotekų valymas vyksta veikiant natūraliems savaiminio išsivalymo procesams. Jie gali būti naudojami tiek savaiminiam, tiek ir giluminiam nuotekų, kurioms buvo atliktas biologinis valymas. Tai negilūs rezervuarai (0,5–1 m), gerai šildomi saulės ir apgyvendinti vandens organizmų.
Biotvenkiniuose vykstančiuose procesuose stebimas pilnas natūralus organinių teršalų naikinimo ciklas. Įvairių veiksnių įtaka tvenkinių eksploatacijai juose gali sukurti tiek aerobines, tiek aerobines-anaerobines sąlygas. Tvenkiniai, kurie nuolat veikia aerobinėmis sąlygomis, vadinami aeruotais, o tvenkiniai su įvairiomis sąlygomis – fakultatyviniais.
Aerobinės sąlygos tvenkiniuose gali būti palaikomos arba natūraliai tiekiant deguonį iš atmosferos ir vykdant fotosintezę, arba per priverstinį oro patekimą į vandenį. Todėl skiriami tvenkiniai su natūralia ir dirbtine aeracija. Vandens buvimo laikas tvenkiniuose su natūralia aeracija svyruoja nuo 7 iki 60 dienų. Kartu su nuotekomis iš antrinio nusodinimo rezervuarų pašalinamas aktyvusis dumblas, kuris yra sėklinė medžiaga. Tvenkinių valymo efektyvumą lemia metų laikas, šaltuoju periodu jis smarkiai sumažėja.
Tvenkiniai su dirbtiniu aeravimu yra žymiai mažesnio tūrio, o reikiamas apsivalymo laipsnis paprastai pasiekiamas per 1-3 dienas.
Biofiltrai - dirbtinės biologinio apdorojimo konstrukcijos - tai apvalios arba stačiakampės konstrukcijos iš plytų arba gelžbetonio, apkrautos filtravimo medžiaga, kurių paviršiuje susidaro bioplėvelė. Nuotekos filtruojamos per pakrovimo sluoksnį, padengtą mikroorganizmų plėvele, dėl kurios gyvybinės veiklos atliekamas valymas. Panaudota (negyva) bioplėvelė nuplaunama tekančiomis nuotekomis ir pašalinama iš biofiltro.
Pagal pakrovimo medžiagos tipą biofiltrai skirstomi į dvi kategorijas: su tūriniu (granuliuotu) ir plokščiu pakrovimu. Granuliuotam pakrovimui naudojama skalda, žvyras, akmenukai, šlakas, keramzitas, keraminiai ir plastikiniai žiedai, kubeliai, rutuliukai, cilindrai ir kt. Plokščias pakrovimas susideda iš metalinių, audinių ir plastikinių tinklelių, grotelių, blokų, banguotų lakštų, plėvelių ir kt., dažnai susuktų į ritinius.
Biofiltrai su tūrine apkrova skirstomi į lašelinius, didelės apkrovos ir bokštinius. Lašeliniai biofiltrai yra paprasčiausios konstrukcijos, į juos įkrauta 1-2 m aukščio smulkios frakcijos medžiaga, kurių našumas iki 1000 m 3 /parą, pasiekiamas aukštas apsivalymo laipsnis. Didelės apkrovos filtruose naudojami didesnio dydžio pakrovimo gabalai, kurių aukštis yra 2-4 m. Bokštiniuose filtruose pakrovimo aukštis siekia 8-16 m. Paskutiniai dviejų tipų filtrai naudojami esant nuotekų srautui iki iki 50 tūkst. m 3 / parą, tiek pilnam, tiek nepilnam biologiniam valymui.
Biologiniai filtrai su plokščia apkrova pasižymi žymiai didesne oksidacine galia nei filtrai su tūrine apkrova. Oksidacinis pajėgumas – tai deguonies tirpimo greitis aeruojant visiškai deguonies neturintį vandenį esant atmosferos slėgiui ir 20 °C temperatūrai (g O 2 /h)); Jai artima oksidacinės galios samprata – teršalų oksidacijos reakcijų greitis (g O 2 / (m 3 h)).
Tarpinę vietą tarp aeracijos rezervuarų ir biofiltrų užima panardinami biofiltrai ir biotankai-biofiltrai.
Povandeniniai (diskiniai) biofiltrai – rezervuaras, kuriame yra besisukantis velenas su ant jo sumontuotais diskais, pakaitomis kontaktuojantis su nuotekomis ir oru. Diskų dydis 0,5-3 m, atstumas tarp jų 10-20 mm, gali būti metaliniai, plastikiniai ir asbestcemenčio, diskų skaičius ant veleno nuo 20 iki 200 . Biotanko biofiltras – tai korpusas, kuriame yra šaškių lentelės tvarka išdėstyti dėklo pakrovimo elementai. Šie elementai iš viršaus laistomi vandeniu, kuris juos užpildydamas teka žemyn per kraštus. Ant išorinių elementų paviršių susidaro bioplėvelė, o viduje – biomasė, primenanti aktyvųjį dumblą. Dizainas užtikrina aukštą našumą ir valymo efektyvumą.
Remiantis oro srauto į aeruojamos apkrovos storį principu, biofiltrai gali būti su natūralia ir priverstine aeracija.
Biologinių filtrų paleidimo metu ant pašaro gabalėlių užauginama biologinė plėvelė. Pagrindinis šio filmo agentas yra mikrobų populiacija. Bioplėvelės mikroorganizmai naudoja organines priemaišas nuotekose kaip mitybos ir kvėpavimo šaltinius, todėl didėja bioplėvelės masė. Didėjant plėvelės storiui, ji miršta ir nuplaunama tekančiomis nuotekomis. Biofiltre išvalytas vanduo kartu su negyvos bioplėvelės dalelėmis patenka į antrinį nusodinimo rezervuarą. Biologiškai aktyvios medžiagos perdirbimas dažniausiai nenumatytas dėl didelio bioplėvelės masės struktūros sulaikymo gebos.
Priimant nuotekas, kurių BDS > 300 mg/l, siekiant išvengti dažno biofiltro paviršiaus dumblėjimo, numatoma recirkuliacija - dalies išvalyto vandens grąžinimas pirminėms nuotekoms praskiesti. Išvalyto vandens recirkuliacija padidina ištirpusio deguonies kiekį mišinyje, palaiko tolygesnę hidraulinę apkrovą, išilgai konstrukcijos aukščio išlygina bioplėvelės koncentraciją. Tačiau tai padidina rezervuaro tūrio nusodinimo poreikį ir padidina energijos suvartojimą vandeniui siurbti.
Nuotekų paskirstymas per biofiltro paviršių atliekamas stacionariais purkštuvais (purkštuvai) arba besisukančiais purkštuvais su cikliniu vandens tiekimu 5-10 minučių.
Biofiltrų naudojimą riboja jų dumblėjimo galimybė, oksidacinės galios sumažėjimas eksploatacijos metu, nemalonaus kvapo atsiradimas, vienodo plėvelės augimo sunkumas.
Valymas aeracijos rezervuaruose. Aerobinis biologinis didelių nuotekų kiekių valymas atliekamas aeraciniuose rezervuaruose - gelžbetoninėse akytose konstrukcijose su išvalyto vandens tūryje laisvai plūduriuojančiu aktyviu dumblu, kurio biopopuliacija savo pragyvenimui naudoja nuotekų užterštumą.
Aviaciniai tankai gali būti klasifikuojami pagal šiuos kriterijus:
1) pagal srauto struktūrą - aeracijos rezervuarai-stumtuvai, aeracijos bakai-maišytuvai ir aeracijos rezervuarai su išsklaidytu atliekų skysčio įvadu (tarpinio tipo);
2) pagal aktyviojo dumblo regeneravimo būdą - aeracinius rezervuarus su atskirais arba kombinuotais dumblo regeneratoriais;
3) pagal aktyviojo dumblo apkrovą - didelės apkrovos (už nepilną valymą), paprastos ir mažos apkrovos (su pailginta aeracija);
4) pagal etapų skaičių - vieno, dviejų ir daugiapakopių;
5) pagal nuotekų įvedimo būdą - pratekėjimo, pusiau pratekėjimo, su kintamu veikimo lygiu, kontaktiniu;
6) pagal aeracijos tipą – pneumatinė, mechaninė, kombinuota hidrodinaminė ar pneumomechaninė;
7) pagal konstrukcines charakteristikas - stačiakampės, apvalios, kombinuotos, veleno, filtravimo talpyklos, flotacinės talpos ir kt.
Aerotankai naudojami itin plačiame nuotekų srauto diapazone nuo kelių šimtų iki milijonų kubinių metrų per dieną.
Aeracijos rezervuaruose-maišytuvuose dumblo apkrova ir teršalų oksidacijos greitis praktiškai nesikeičia per visą konstrukcijos ilgį. Jie labiausiai tinka koncentruotoms (BDSp iki 1000 mg/l) pramoninėms nuotekoms valyti su dideliais jų srauto ir teršalų koncentracijos svyravimais. Aeracijos rezervuaruose-dislokatoriuose teršalų apkrova dumblui ir jų oksidacijos greitis svyruoja nuo didžiausių verčių statybos pradžioje iki mažiausios jo pabaigoje. Tokios konstrukcijos naudojamos, jei užtikrinamas pakankamai lengvas aktyviojo dumblo pritaikymas. Aeracijos rezervuaruose, kuriuose vanduo tiekiamas išsklaidytas per visą ilgį, vienetinės dumblo apkrovos sumažėja ir tampa vienodos. Tokie įrenginiai naudojami pramoninių ir komunalinių nuotekų mišiniams valyti. Aeracijos rezervuaro veikimas yra neatsiejamai susijęs su normaliu antrinio nusodinimo rezervuaro, iš kurio grįžtamasis aktyvusis dumblas nuolat pumpuojamas į aeracijos baką, darbu. Vietoj antrinio nusodinimo rezervuaro dumblui nuo vandens atskirti galima naudoti flotatorių.
Vienpakopėje schemoje be regeneratoriaus neįmanoma suaktyvinti nuotekų valymo proceso. Esant regeneratoriui, jame baigiasi oksidacijos procesai ir dumblas įgauna pirmines savybes. Esant 150 mg/l BDS, naudojamos vienpakopės schemos be dumblo regeneravimo. Dviejų pakopų schema taikoma, kai pradinė organinių teršalų koncentracija vandenyje yra didelė, taip pat kai vandenyje yra medžiagų, kurių oksidacijos laipsniai smarkiai skiriasi. Pirmajame valymo etape nuotekų BDS sumažėja 50-70%.
Norint užtikrinti normalią biologinio oksidacijos proceso eigą, į aeracijos baką turi būti nuolat tiekiamas oras. Aeracijos sistema – tai konstrukcijų ir specialios įrangos kompleksas, aprūpinantis skystį deguonimi, palaikantis dumblą suspensijoje ir nuolat maišantis nuotekas su dumblu. Daugumos tipų aeravimo rezervuaruose aeravimo sistema užtikrina, kad šios funkcijos būtų atliekamos vienu metu. Pagal oro išsklaidymo vandenyje būdą praktikoje naudojamos šios aeracijos sistemos: pneumatinė, mechaninė, pneumomechaninė ir reaktyvinė. Mūsų šalyje vis labiau paplito pneumatinė aeravimo sistema.
Šiuolaikinė aeracinė talpykla – tai technologiškai lanksti konstrukcija, tai yra koridoriaus tipo gelžbetoninis rezervuaras su aeracijos sistema. Aeracijos rezervuarų darbinis gylis imamas nuo 3 iki 6 m, koridoriaus pločio ir darbinio gylio santykis yra nuo 1:1 iki 2:1. Aeracijos bakams ir regeneratoriams sekcijų skaičius turi būti ne mažesnis kaip dvi; kurių našumas iki 50 tūkst.m 3 /parą, skiriami 4-6 skyriai, didesnio našumo 8-10 sekcijų, visi dirba. Kiekviena sekcija susideda iš 2-4 koridorių.
Išstūmimo aeracijos rezervuarai – tai ilgi koridoriaus statiniai, kuriuose vanduo ir aktyvusis dumblas tiekiamas į statinio pradžią, o jo pabaigoje išleidžiamas dumblo mišinys. Tokiu atveju gaunamas vanduo praktiškai nesimaišo su anksčiau gautu vandeniu. Tokios aeracijos talpyklos susideda iš kelių koridorių ir gali būti su įmontuotu regeneratoriumi arba be jo. Tokių aeracijos rezervuarų ilgis siekia 50-150 m, o tūris – nuo 1,5 iki 30 tūkst.m 3. Poslinkio režimas didžiąja dalimi atitinka korinio tipo aeracijos bakų konstrukciją.Jie yra stačiakampio plano struktūrų, skersinėmis pertvaromis suskirstyti į keletą skyrių. Mišinys iš pirmojo skyriaus patenka į antrąjį (iš apačios), iš antrojo į trečią teka per pertvarą (iš viršaus) ir kt. Kiekvienoje ląstelėje nustatomas pilnas maišymo režimas, o kelių nuoseklių maišytuvų suma sudaro beveik idealų išstūmiklį. Tai neleidžia vandeniui judėti atgal ir nėra išilginio maišymosi.
Nuotekos ir dumblas aeracijos rezervuaruose-maišytuvuose tiekiami ir išleidžiami tolygiai išilgai ilgųjų konstrukcijos kraštų. Manoma, kad gaunamas mišinys labai greitai (skaičiuojant akimirksniu) susimaišo su viso aeracijos bako turiniu. Tai leidžia tolygiai paskirstyti organinius teršalus ir ištirpusį deguonį bei užtikrinti konstrukcijos veikimą esant pastovioms sąlygoms ir didelėms apkrovoms. Aeracijos bako-maišytuvo koridoriaus plotis 3-9 m, koridorių skaičius 2-4, ilgis iki 150 m.
Lyginant su aeraciniais rezervuarais-disloceriais, aeracijos bakuose-maišytuvuose išvalytame vandenyje yra didelė likutinė priemaišų koncentracija. Todėl pirmajame etape patartina juos naudoti koncentruotų nuotekų valymui, o antrajame etape aeracinius rezervuarus-stumtuvus.
Aero tankai- maišytuvus galima sujungti su antriniais nusodinimo rezervuarais ir pagaminti atskirai nuo jų. Aero-nusėdimo rezervuarai (aeroakceleratoriai) yra kompaktiški, leidžia padidinti dumblo mišinio recirkuliaciją nenaudojant specialių siurblinių, pagerinti nusodinimo rezervuaro deguonies režimą ir padidinti dumblo dozę iki 3-5 g/ l, atitinkamai didinant oksidacinę galią.
Vidutinio tipo aeracijos rezervuarai sujungia išstumiamųjų aeracijos bakų ir maišymo aeracijos bakų elementus. Tai yra aeracijos rezervuarai su išsklaidytu vandens tiekimu ir koncentruotu aktyviojo dumblo tiekimu, taip pat aeracijos rezervuarų-maišytuvų kaskados. Jie sudaro sąlygas didesnei aktyviojo dumblo koncentracijai vidutinei koncentracijai nei aeracijos rezervuaruose-stumtuvuose ir užtikrina aukštesnę valymo kokybę nei aeracijos rezervuaruose-maišytuvuose. Jie atliekami dviejų ar keturių koridorių konstrukcijų pavidalu. Kapitalo sąnaudos tokių vėdinimo rezervuarų statybai sumažinamos mažiausiai 15%, lyginant su aptartomis aukščiau, išlaikant aukštą valymo kokybę.
Deguonies cisternos skirtos biocheminiam nuotekų valymui, kur vietoj oro naudojamas techninis deguonis. Dėl to susidaro sąlygos didinti aktyviojo dumblo dozę (iki 6-10 g/l), sumažėja energijos sąnaudos aeracijai, padidėja oksidacinė galia (5-10 kartų didesnė nei aeracinių rezervuarų), deguonies panaudojimo efektyvumas yra 90-95%.
Tipiškos biocheminio valymo schemos paprastai apima daugybę įrenginių, skirtų nuotekoms apskaičiuoti, jų mechaniniam valymui, tikras biologinio valymo įrenginys, reagentų paruošimo ir dozavimo prietaisai, nuotekų ir dumblo apdorojimas. Schemos gali būti vienpakopės arba daugiapakopės. Pagal aukščiau pateiktą schemą atliekamas bendras pramoninių ir buitinių nuotekų valymas. Su tokiu valymu procesas vyksta stabiliau ir visapusiškiau, nes Buitinėse nuotekose yra maistinių medžiagų, jos taip pat atskiedžia pramonines nuotekas. Nuotekos, iš anksto išvalytos mechaninio valymo įrenginiuose, siunčiamos biologiniam valymui aeraciniuose rezervuaruose su regeneratoriais. Antriniuose nusodinamuosiuose rezervuaruose išsiskiriantis aktyvusis dumblas skirstomas į du srautus: cirkuliuojantis dumblas siurbline pumpuojamas į regeneratorių, o po to į aeracijos rezervuarą, o perteklinis dumblas siunčiamas nuskaidrinti į pirminius nusodinimo rezervuarus. Išvalytas vanduo chloruojamas ir siunčiamas į rezervuarą arba grąžinamas į gamybą. Atskirtas dumblas apdorojamas pūdytuvuose ir nusausinamas ant dumblo sluoksnių.Pūdinimo metu išsiskiriančios dujos deginamos katilinėje.
4.2. Anaerobiniai valymo metodai.
Nuotekų dumblui neutralizuoti ir koncentruotoms nuotekoms iš anksto išvalyti gali būti naudojamas anaerobinis skaidymo procesas. Priklausomai nuo galutinio produkto tipo, išskiriami šie fermentacijos tipai: alkoholio, propiono rūgštis, pieno rūgštis, metanas ir kt. Galutiniai fermentacijos produktai yra alkoholiai, rūgštys, acetonas, fermentacijos dujos (CO 2, H 2, CH). 4).
Metano fermentacija naudojama nuotekoms valyti. Šis procesas yra sudėtingas ir susideda iš daugelio etapų, metano fermentacijos metu išskiriamos dvi fazės. Pirmoje fermentacijos fazėje (rūgštinėje) suskaidomos sudėtingos organinės medžiagos, susidaro organinės rūgštys, taip pat alkoholiai, amoniakas, acetonas, H 2 S, CO 2, H 2 ir kt., dėl ko susidaro nuotekos parūgštinamos iki pH = 5-6. Tada, veikiant metano bakterijoms (šarminė fazė), rūgštys sunaikinamos, susidaro CH 4 ir CO 2. Manoma, kad transformacijos greičiai abiejose fazėse yra vienodi. Vidutiniškai organinių junginių skilimo laipsnis yra 40%.
Metano fermentacijos procesai atliekami pūdytuvuose – hermetiškai uždarytose talpyklose su įrenginiais apdorotam dumblui įvesti ir fermentuoto dumblui pašalinti.
Fermentacijos procesai vyksta mezofilinėmis (30-35 °C) ir termofilinėmis (50-55 °C) sąlygomis. Termofilinėmis sąlygomis organinių junginių naikinimas vyksta intensyviau. Viryklė yra gelžbetoninis rezervuaras kūginiu dugnu, įrengtas dujų surinkimo ir pašalinimo įtaisas, taip pat su šildytuvu ir maišytuvu. Naudojami iki 20 m skersmens ir iki 4000 m 3 naudingo tūrio skaldytuvai.
Nuotekų fermentacijos procesas vyksta dviem etapais. Šiuo atveju dalis nuosėdų iš antrojo pūdytuvo grąžinama į pirmąjį, kur užtikrinamas geras maišymasis. Fermentacijos metu išsiskiria dujos, kuriose vidutiniškai yra CH 4 - 63-65%, CO 2 - 32-34%. Dujų kaloringumas 23 MJ/kg, jos kūrenamos garo katilų krosnyse. Gautas garas naudojamas nuosėdoms kaitinti pūdyklose ar kitiems tikslams.
Bibliografija
Aplinkos apsaugos technologija / Rodionovas A.I., Klushin V.N., Torocheshnikov N.S. Vadovėlis universitetams. – M.: Chemija, 1989 m.
Komarova L.F., Kormina L.A. Aplinkos apsaugos inžineriniai metodai. Atmosferos ir hidrosferos apsaugos nuo pramoninės taršos technologija: vadovėlis. – Barnaulas, 2000 m.
Nuotekose yra organinės ir neorganinės kilmės medžiagų, kur daug daugiau organinių. O jei neorganinių intarpų lengviausia atsikratyti mechaniškai, tai organinėms priemaišoms pašalinti reikalingi kiti metodai. Vienas pagrindinių – biologinis nuotekų valymas. Šiame straipsnyje sužinosite apie jo savybes, veisles ir technologijas.
Vanduo yra gyvybė, bet mes vartojame jį švarų ir grąžiname nešvarų. Jei kanalizacija nebus išvalyta, labai greitai ateis daugelio mokslinės fantastikos rašytojų aprašytas „brangios drėgmės“ metas. Gamta pati gali išvalyti vandenį, tačiau šie procesai vyksta labai lėtai. Daugėja žmonių, didėja ir vandens suvartojimo apimtys, todėl organizuoto ir kruopštaus nuotekų valymo problema ypač opi. Veiksmingiausia vandens valymo technologija yra biologinė. Tačiau prieš svarstydami pagrindinius jo veikimo principus, turite suprasti vandens sudėtį.
Buitinių nuotekų sudėtis
Bet kuriame name, kuriame yra tekantis vanduo, taip pat yra kanalizacijos sistema. Ji užtikrina normalius nuotekų transportavimo iš butų ir namų į valymo stotis procesus. Kanalizacijos vamzdžiuose yra paprastas vanduo, tačiau jis yra užterštas. Joje yra tik 1% priemaišų, tačiau būtent dėl to nuotekos netinkamos tolesniam naudojimui. Tik išvalius vandenį galima pakartotinai gerti ir naudoti kasdien.
Tikslios nuotekų sudėties įvardinti negalima, nes ji priklauso nuo specialaus mėginio paėmimo vietos, tačiau net ir toje pačioje vietoje priemaišų kiekis ir rinkinys gali skirtis. Dažniausiai vandenyje yra kietųjų dalelių, biologinių priemaišų ir neorganinių intarpų. Su neorganinėmis medžiagomis viskas paprasta – net paprasčiausias filtras ją pašalina, bet su organinėmis medžiagomis teks kovoti. Jei nieko nedaroma, šios medžiagos pradeda skaidytis ir formuojasi pūvančios nuosėdos (todėl atsiranda nemalonus būdingas „nuotekų kvapas“). Be to, pradeda pūti ne tik suirusios organinės medžiagos, bet ir vanduo.
Trumpai tariant, nuotekose yra riebalų, aktyviųjų paviršiaus medžiagų, fosfatų, chlorido ir azoto junginių, naftos produktų ir sulfatų. Jie negali išnykti iš vandens savaime – jiems reikia visapusiško valymo. Problema ypač aktuali tuose namuose, kuriuose įrengta autonominė drenažo ir vandentiekio sistema, nes kiekvienoje aikštelėje yra ir kubilas, ir vandens gręžinys. Neišvalius kanalizacijos jos gali patekti į čiaupą – ir situacija gali tapti pavojinga gyvybei.
Buitinių ir pramoninių nuotekų valymo metodai
Natūraliomis sąlygomis nuotekos gali savaime išsivalyti, tačiau tik tada, kai jų tūris yra mažas. Kadangi pramonės sektorius šiandien yra labai išvystytas, išleidimo angoje susidaro didelis kiekis nuotekų. O tam, kad gautų švarų vandenį, žmogus turi išspręsti nuotekų klausimą – tai yra jas išvalyti. Yra keli nuotekų valymo būdai – mechaninis, cheminis, fizikinis-cheminis ir biologinis. Pažvelkime atidžiau į kiekvieno iš jų ypatybes.
Mechaninis valymas apima tokius metodus kaip filtravimas ir sedimentacija. Pagrindiniai įrankiai yra grotelės, sietai, filtrai, gaudyklės ir gaudyklės. Kai vanduo yra išvalomas pirminiu būdu, jis patenka į nusodinimo rezervuarą - konteinerį, skirtą nuotekoms nusėsti, kai susidaro nuosėdos. Mechaninis valymas naudojamas daugelyje šiuolaikinių sistemų, tačiau retai kaip savarankiškas metodas. Reikalas tas, kad jis netinka cheminiams komponentams ir organinėms priemaišoms pašalinti.
Cheminis valymas atliekamas naudojant reagentus – specialias chemines medžiagas, kurios reaguoja su vandenyje esančiomis priemaišomis ir sudaro netirpias nuosėdas. Dėl to tirpių suspenduotų medžiagų kiekis sumažėja 25%, o netirpių - 95%.
Fizikinis ir cheminis valymas apima tokius metodus kaip oksidacija, koaguliacija, ekstrahavimas ir pan. Šie procesai leidžia pašalinti iš vandens neorganinius inkliuzus ir sunaikinti prastai oksiduotas organines priemaišas. Populiariausias fizinis ir cheminis valymo būdas yra elektrolizė.
Biologinis apdorojimas – tai procesas, pagrįstas specifinių mikroorganizmų panaudojimu ir jų gyvavimo principais. Bakterijos konkrečiai veikia specifinius organinius teršalus ir vyksta vandens valymas.
Biologinio nuotekų valymo metodai ir jų nauda. Biologinio nuotekų valymo stotys ir statiniai
Biologinio nuotekų valymo būdai – tai aeracijos rezervuarai, biologiniai filtrai ir vadinamieji biotvenkiniai. Kiekvienas metodas turi savo ypatybes, apie kurias mes jums papasakosime toliau.
Aero tankai
Šis biologinio valymo metodas apima anksčiau mechaniškai išvalytų nuotekų ir aktyviojo dumblo sąveiką. Sąveika vyksta specialiuose konteineriuose – jie susideda iš mažiausiai dviejų sekcijų ir yra aprūpintos aeracinėmis sistemomis. Aktyviame dumble yra daug aerobinių mikroorganizmų, kurie atitinkamomis sąlygomis pašalina iš nuotekų įvairius teršalus. Dumblas yra sudėtinga biocenozės sistema, kurioje bakterijos, reguliariai tiekiamos deguonimi, pradeda absorbuoti organines priemaišas. Biologinis valymas vyksta nuolat, esant vienai pagrindinei sąlygai – į vandenį turi patekti oras. Pasibaigus organiniam apdorojimui, deguonies suvartojimo (BOD) lygis nukrenta ir vanduo tiekiamas į kitas sekcijas.
Kituose skyriuose į darbą įtraukiamos nitrifikuojančios bakterijos, kurios iš amonio druskų apdoroja tokį elementą kaip azotas, kad susidarytų nitritai. Šiuos procesus vykdo viena dalis mikroorganizmų, o kita valgo nitritus, kad susidarytų nitratai. Pasibaigus šiam procesui, išvalytos nuotekos tiekiamos į antrinį nusodinimo rezervuarą. Čia aktyvusis dumblas nusėda, o išgrynintas vanduo siunčiamas į rezervuarus.
Biofiltras yra biologinio valymo stotis, populiari tarp kaimo namų savininkų. Tai kompaktiškas įrenginys, kuriame yra rezervuaras su pakrovimo medžiaga. Aktyvios plėvelės pavidalu biofiltre yra mikroorganizmų, kurie vykdo tuos pačius procesus kaip ir pirmuoju atveju.
Instaliacijų tipai:
- dviejų pakopų;
- lašelinis filtravimas.
Įrenginių su lašeliniu filtravimu našumas yra mažas, tačiau jie garantuoja maksimalų nuotekų valymo laipsnį. Antrasis tipas yra produktyvesnis, tačiau valymo kokybė bus maždaug tokia pati kaip ir pirmuoju atveju. Abu filtrai susideda iš vadinamojo „korpuso“, skirstytuvo, drenažo ir oro paskirstymo sistemų. Biofiltrų veikimo principas panašus į aeracinių rezervuarų veikimo principą.
Biologiniai tvenkiniai
Norint atlikti nuotekų valymą šiuo metodu, turi būti atviras dirbtinis rezervuaras, kuriame vyks savaiminio apsivalymo procesai. Šis metodas yra efektyviausias, tinka net negilūs, iki vieno metro gylio tvenkiniai. Didelis paviršiaus plotas leidžia vandeniui gerai sušilti, o tai taip pat turi reikiamą poveikį valymo procese dalyvaujančių mikroorganizmų gyvybiniams procesams. Šis būdas efektyviausias šiltuoju metų laiku – esant maždaug 6 laipsnių ir žemesnei temperatūrai, oksidacijos procesai sustabdomi. Žiemą valymas visai nevyksta.
Tvenkinių tipai:
- žuvų auginimas (su skiedimu);
- daugiapakopis (be skiedimo);
- tretinio valymo tvenkiniai.
Pirmuoju atveju nuotekos sumaišomos su upės vandeniu ir siunčiamos į tvenkinius. Antruoju atveju vanduo į rezervuarą siunčiamas neatskiedus iškart po nusistovėjimo. Pirmasis metodas reikalauja maždaug dviejų savaičių laiko, o antrasis - mėnesio. Daugiapakopių sistemų privalumas – palyginti maža kaina.
Kokie yra biologinio nuotekų valymo privalumai?
Biologinis nuotekų valymas garantuoja beveik 100% švaraus vandens gamybą. Tačiau atkreipkite dėmesį, kad biostotis nenaudojama kaip savarankiškas metodas. Jūs galite gauti krištolo skaidrumo vandenį tik tada, kai iš pradžių pašalinsite neorganines priemaišas kitomis priemonėmis, o tada pašalinsite organines medžiagas biologiniu metodu.
Aerobinės ir anaerobinės bakterijos – kas tai?
Nuotekų valymo procese naudojami mikroorganizmai skirstomi į aerobinius ir anaerobinius. Aerobinės egzistuoja tik deguonies turinčioje aplinkoje ir visiškai suskaido organines medžiagas į CO2 ir H2O, kartu sintetindamos savo biomasę. Šio proceso formulė yra tokia:
CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + bakterijų biomasė,
kur CxHyOz yra organinė medžiaga.
Anaerobiniai mikroorganizmai normaliai susitvarko be deguonies, tačiau jų biomasės prieaugis nedidelis. Šio tipo bakterijos reikalingos organinių junginių fermentacijai be deguonies, kai susidaro metanas. Formulė:
CxHyOz -> CH4 + CO2 + bakterijų biomasė
Anaerobiniai metodai yra būtini esant didelėms organinių medžiagų koncentracijoms, kurios viršija didžiausią leistiną aerobiniams mikroorganizmams. Esant mažam organinių medžiagų kiekiui, anaerobiniai mikroorganizmai, atvirkščiai, yra neveiksmingi.
Biologinių vandens valymo metodų paskirtis
Dauguma atliekų teršalų yra organinės kilmės medžiagos. Pagrindiniai šių teršalų šaltiniai ir išvalytų nuotekų vartotojai:
- Būsto ir komunalinės paslaugos, maisto pramonės įmonės ir gyvulininkystės kompleksai.
- Chemijos, naftos perdirbimo, celiuliozės ir popieriaus bei odos pramonės įmonės.
Nuotekų sudėtis šiais atvejais bus skirtinga. Aišku viena – idealių rezultatų galima pasiekti tik visapusiškai valant ir naudojant privalomus biologinius metodus.
Biologinio valymo principai ir reikalingos įrangos sąrašas
Atsižvelgiant į galiojančius biologinio valymo principus, parenkama įranga biologinio valymo įrenginiui organizuoti. Pagrindinės parinktys:
- biologiniai tvenkiniai;
- filtrų laukai;
- biofiltrai;
- vėdinimo rezervuarai;
- metatenksai;
- filtravimo šuliniai;
- smėlio ir žvyro filtrai;
- cirkuliaciniai oksidacijos kanalai;
- bioreaktoriai.
Atkreipkite dėmesį, kad dirbtiniam ir natūraliam nuotekų valymui gali būti naudojami skirtingi metodai.
Nuotekų valymas biologiniais metodais: privalumai ir trūkumai
Biologiniai metodai yra veiksmingi valant nuotekas nuo organinių medžiagų, tačiau tikrai aukštų rezultatų galima pasiekti tik kompleksiškai naudojant skirtingus metodus. Be to, bakterijų galimybės nėra beribės – mikroorganizmai pašalina smulkias organines priemaišas. Biologinio valymo įrenginių kaina yra palyginti nedidelė.
Visi nuotekų valymo būdai
Prieš patenkant į biologinio valymo sistemą, nuotekos turi būti valomos mechaniniu būdu, o po jo – dezinfekcija (chloravimas, ultragarsas, elektrolizė, ozonavimas ir kt.) ir dezinfekcija. Todėl kaip visapusiško nuotekų valymo dalis taip pat naudojami cheminiai, mechaniniai, membraniniai ir reagentiniai metodai.
Šie metodai naudojami buitinėms ir pramoninėms nuotekoms valyti nuo daugelio tirpių organinių ir kai kurių neorganinių (vandenilio sulfido, amoniako, sulfidų, nitritų ir kt.) medžiagų. Valymo procesas pagrįstas mikroorganizmų gebėjimu gyvybės procese naudoti išvardytas medžiagas mitybai – organinės medžiagos mikroorganizmams yra anglies šaltinis. Biocheminis nuotekų valymas gali vykti aerobinėmis (biocheminės oksidacijos) ir anaerobinėmis (biologinio skilimo) sąlygomis.
Anaerobinis gydymas atsiranda veikiant anaerobiniams mikroorganizmams, dėl to sumažėja organinių teršalų, esančių nuotekose, kiekis, nes jie virsta dujomis (metanu, anglies dioksidu) ir ištirpusiomis druskomis, taip pat auga anaerobinių augalų biomasė. Skilimas vyksta 2 fazėse: pirmiausia organinės medžiagos virsta organinėmis rūgštimis ir alkoholiais (pirmoji mikroorganizmų grupė), o po to organinės rūgštys ir alkoholiai virsta metanu ir anglies dioksidu (antroji mikroorganizmų grupė).
Visas procesas priklauso nuo abiem mikroorganizmų grupėms palankios aplinkos palaikymo, o fazių pusiausvyra turi būti tokia, kad rūgštys būtų pašalintos tokiu pat greičiu, kokiu jos susidaro. Anaerobinis metodas daugiausia naudojamas anaerobinio apdorojimo metu susidarančio aktyviojo dumblo pertekliaus virškinimui.
Valymas anaerobinėmis sąlygomis vyksta esant vandenyje ištirpusiam deguoniui, o tai yra natūralaus gamtoje vykstančių rezervuarų savaiminio apsivalymo proceso modifikacija. Pramoninių nuotekų biologiniam valymui dažniausiai naudojami aktyviojo dumblo procesai, atliekami aeracijos rezervuaruose. Aktyvusis dumblas susidaro dėl skendinčių dalelių, kurios nesulaikomos nusėdimo metu, ir dėl koloidinių medžiagų, ant kurių dauginasi mikroorganizmai. Aktyvusis dumblas aeruotame skystyje žymiai pagreitina oksidacijos procesus ir sudaro sąlygas organinių medžiagų adsorbcijos procesams.
Organinių medžiagų skilimas į anglies dioksidą ir kitus nekenksmingus oksidacijos produktus vyksta dėl biocenozės, t.y. visų bakterijų ir pirmuonių mikroorganizmų, besivystančių tam tikroje struktūroje, kompleksas. Organinius nuotekų komponentus mikroorganizmai suvartoja 3 etapais: 1) organinių medžiagų ir deguonies masės pernešimas iš skysčio į ląstelės paviršių; 2) medžiagos ir deguonies difuzija per pusiau pralaidžią ląstelės membraną; 3) išsklaidytų produktų apykaita, kurią lydi biomasės padidėjimas, energijos išsiskyrimas, anglies dioksidas ir kt.
Biologinio nuotekų valymo intensyvumą ir efektyvumą lemia bakterijų skilimo greitis.
Biologinis nuotekų valymas gali būti atliekamas natūraliomis arba dirbtinėmis sąlygomis.
Natūraliomis sąlygomis naudojami specialiai paruošti žemės sklypai (laistymo ir filtravimo laukai) arba biologiniai tvenkiniai. Tai 0,5¸1 m gylio moliniai rezervuarai, kuriuose vyksta tie patys procesai, kaip ir savaiminio rezervuaro valymo metu.
Drėkinimo laukai– specialiai paruoštus žemės sklypus, vienu metu naudojamus nuotekų valymui ir žemės ūkio paskirčiai, t. grūdinėms ir silosinėms kultūroms, vaistažolėms, daržovėms auginti, taip pat krūmams ir medžiams sodinti. Filtravimo laukai skirti tik biologiniam nuotekų valymui.
Drėkinimo laukai ir biologiniai tvenkiniai yra vietovėje, kurios nuolydis yra laipteliais, todėl vanduo gravitacijos būdu teka iš vienos vietos į kitą. Teršalų valymas vyksta filtruojant vandenį per dirvą, kuriame sulaikomos suspenduotos ir koloidinės dalelės, sudarančios plėvelę dirvožemio porose. Deguonies prasiskverbimas į giliuosius dirvožemio sluoksnius yra sunkus, todėl stipriausia oksidacija vyksta viršutiniuose dirvožemio sluoksniuose, t.y. iki 0,2¸0,4 m gylyje.
Biologiniai tvenkiniai– skirtas biologiniam ir nuotekų valymui kartu su kitais valymo įrenginiais. Jie yra pagaminti iš tvenkinių kaskados, susidedančios iš 3-5 žingsnių. Nuotekų valymo procesas įgyvendinamas pagal tokią schemą: teršalams oksiduoti bakterijos naudoja fotosintezės metu dumblių išskiriamą deguonį, taip pat deguonį iš oro. Dumbliai sunaudoja anglies dioksidą, fosfatus ir amoniakinį azotą, išsiskiriantį biocheminio organinių medžiagų skilimo metu. Todėl normaliam tvenkinių eksploatavimui būtina palaikyti optimalias pH vertes ir nuotekų temperatūrą. Temperatūra turi būti ne žemesnė kaip 6°C, todėl tvenkiniai žiemą nenaudojami.
Yra tvenkiniai su natūralia ir dirbtine aeracija. Natūralios paviršiaus aeracijos tvenkinių gylis neviršija 1 m.. Dirbtinai aeruojant tvenkinius naudojant mechaninius aeratorius arba pučiant orą per vandens stulpelį, jų gylis padidėja iki 3 m.. Dirbtinės aeracijos naudojimas pagreitina vandens valymo procesus. Tvenkinių trūkumai – mažas oksidacinis pajėgumas, eksploatacijos sezoniškumas, didelių plotų poreikis.
Dirbtinio biologinio apdorojimo įrenginiai Pagal aktyviosios biomasės išsidėstymą jose jas galima suskirstyti į 2 grupes: 1) išvalytose nuotekose (aerotankai, oksitankai) suspenduota aktyvi biomasė; 2) aktyvi biomasė fiksuojama ant stacionarios medžiagos, o aplink ją plonu sluoksniu teka nuotekos (biofiltrai).
Aero tankai Tai gelžbetoninės talpyklos, stačiakampio plano, pertvaromis suskirstytos į atskirus koridorius.
Nuotekos po mechaninio valymo įrenginių sumaišomos su grįžtamuoju aktyviuoju dumblu (biocenozė) ir, eidamos aeracijos rezervuaro koridoriais, patenka į antrinį nusodintuvą. Išvalytų nuotekų buvimo aeracijos rezervuare laikas, priklausomai nuo jų sudėties, svyruoja nuo 6 iki 12 valandų. Per šį laiką didžioji dalis organinių teršalų yra apdorojama aktyviojo dumblo biocenozės būdu. Norint palaikyti aktyvųjį dumblą suspensijoje, jį intensyviai maišyti ir apdorotą mišinį prisotinti oro deguonimi, aeracijos rezervuaruose įrengiamos įvairios aeracijos sistemos (dažniausiai mechaninės arba pneumatinės). Iš aeracijos rezervuarų išvalytų nuotekų ir aktyviojo dumblo mišinys patenka į antrinį nusodintuvą, iš kurio į dugną nusėdęs aktyvusis dumblas specialiais įrenginiais (dumblo siurbliais) išleidžiamas į siurblinės rezervuarą, o išvalytas. nuotekos tiekiamos tolesniam valymui arba dezinfekuojamos. Biologinės oksidacijos procese didėja aktyviojo dumblo biomasė. Siekiant sudaryti optimalias jo gyvavimo sąlygas, perteklinis dumblas pašalinamas iš sistemos ir siunčiamas į dumblo apdorojimo įrenginius, o pagrindinė dalis grįžtamojo dumblo pavidalu grąžinama į aeravimo baką.
Valymo įrenginių kompleksai, kuriuose yra aeracijos rezervuarų, turi nuo kelių dešimčių iki 2¸3 mln. m3 nuotekų per dieną.
Vietoj oro pneumatiniam nuotekų aeravimui gali būti tiekiamas grynas deguonis. Šiam procesui naudojami oksitankai, kurių konstrukcija šiek tiek skiriasi nuo aeracijos bakų. Oksitenkų oksidacinis pajėgumas yra 3 kartus didesnis.
Biofiltrai rasti platų pritaikymą kasdien suvartojant buitinių ir pramoninių nuotekų iki 20-30 tūkst.m 3 per dieną. Svarbiausias biofiltrų komponentas yra pakrovimo medžiaga. Pagal pakrovimo medžiagos tipą jie skirstomi į 2 kategorijas: su tūriniu ir plokščiu apkrovimu. Biofiltrai yra apvalios ir stačiakampės talpyklos, užpildytos pakrovimo medžiaga. Tūrinė medžiaga, susidedanti iš žvyro, keramzito, šlako, kurio frakcijos dydis 15¸80 mm, surūšiavus frakcijas užpildoma 2¸4 m aukščio sluoksniu Plokščia medžiaga gaminama kieto pavidalo (žiediniai, vamzdiniai elementai pagaminti iš plastiko, keramikos, metalo) ir minkštų ( valcuoto audinio) blokelių, kurie sumontuoti biofiltro korpuse 8 m storio sluoksniu.
Virš kraunamos medžiagos paviršiaus tiekiamos nuotekos per ją tolygiai pasiskirsto, o medžiagos paviršiuje susidaro biologinė plėvelė (biocenozė), panaši į aktyvųjį dumblą aeracijos rezervuaruose. Pakrovimo medžiaga palaikoma grotelių dugnu, per kurio angas išvalytos nuotekos patenka į kietą biofiltro dugną ir padėklais iš biofiltro išleidžiamos į antrinį nusodintuvą.
Biofiltrai su tūrine apkrova yra veiksmingi pilnam biologiniam valymui. Biofiltrai su plokščia apkrova gali būti naudojami ir pilnam biologiniam valymui, tačiau juos tikslingiau naudoti kaip pirmąjį dviejų etapų biologinio valymo etapą, kai yra labai koncentruotų pramoninių nuotekų sprogimo išmetimai arba rekonstruojami valymo kompleksai.
Eksploatuojant biologinio valymo įrenginius, būtina laikytis jų eksploatavimo technologinių nuostatų, vengti perkrovų ir ypač toksinių komponentų salvių, nes tokie pažeidimai gali turėti neigiamos įtakos organizmų gyvybei. Todėl biologiniam valymui siunčiamose nuotekose naftos ir naftos produktų turi būti ne daugiau kaip 25 mg/l, aktyviųjų paviršiaus medžiagų - ne daugiau kaip 50 mg/l, ištirpusių druskų - ne daugiau kaip 10 g/l.
Biologinis valymas neužtikrina visiško visų patogeninių bakterijų sunaikinimo nuotekose. Todėl po jo vanduo dezinfekuojamas skystu chloru arba balikliu, ozonavimu, ultravioletine spinduliuote, elektrolize arba ultragarsu.
Išvalytų nuotekų dezinfekcija atliekama siekiant sunaikinti jose esančias patogenines bakterijas, virusus ir mikroorganizmus; dezinfekavimo efektas turėtų būti beveik 100%. Todėl po visiško išvalymo į nuotekas patenka chloro junginių ar kitų stiprių oksidatorių (ozono), kurie apsaugo vandens telkinius nuo ligų sukėlėjų patekimo į jas.
Pavojingiausios natūraliems vandenims, žmonių sveikatai, gyvūnams ir žuvims yra įvairios radioaktyviosios atliekos, kurios susidaro atominėse elektrinėse perdirbant branduolinį kurą. Nuotekų, kuriose yra radioaktyviosios taršos, valymas priklauso nuo aktyvumo lygio ir druskingumo. Mažo druskingumo vandenys apdorojami jonų mainų ir aliuviniais filtrais. Esant dideliam druskos kiekiui, naudojami elektrodializės ir garinimo metodai, o likutiniai teršalai pašalinami naudojant jonų mainų įrenginius. Visos nuotekos, kurių radioaktyvumas viršija leistiną lygį, nuleidžiamos į specialius požeminius rezervuarus arba pumpuojamos į gilius požeminius drenažo baseinus.
Biocheminiais (biologiniais) metodais išvalomos buitinės ir pramoninės nuotekos iš daugelio ištirpusių organinių ir kai kurių neorganinių (vandenilio sulfido, sulfidų, amoniako, nitritų) medžiagų. Valymo procesas grindžiamas mikroorganizmų gebėjimu naudoti šias medžiagas mitybai gyvenimo procese, nes organinės medžiagos mikroorganizmams yra anglies šaltinis.
Biocheminė oksidacija
Susilietus su organinėmis medžiagomis mikroorganizmai jas dalinai sunaikina, paversdami vandeniu anglies dvideginį, nitritų ir sulfatų jonus ir kt.. Kita medžiagos dalis atitenka biomasei formuoti. Organinių medžiagų sunaikinimas vadinamas biochemine oksidacija.
Biocheminę oksidaciją vykdo mikroorganizmų bendruomenė (biocenozė), apimanti daugybę skirtingų bakterijų, pirmuonių ir daug labiau organizuotų organizmų – dumblių, grybų ir kt., sujungtų į vieną kompleksą sudėtingais ryšiais (metabioze, simbioze ir antagonizmu). ). Dominuojantis vaidmuo šioje bendruomenėje tenka bakterijoms, kurių skaičius svyruoja nuo 10 6 iki 10 14 ląstelių 1 g sausos biologinės masės (biomasės). Bakterijų genčių skaičius gali siekti 5...10, rūšių skaičius – kelias dešimtis ir net šimtus. Mikroorganizmų bendruomenei atstovauja vien bakterijos, jei gryninimas atliekamas anaerobinėmis sąlygomis (nesant vandenyje ištirpusio deguonies). Pramoninėse nuotekose randama iki 30 rūšių bakterijų. Šios bakterijos virškina aliejų, parafinus, naftenus, fenolius ir kitus junginius.
Tarp bakterijų nuotekų valymo įrenginiuose kartu egzistuoja heterotrofai ir autotrofai, o viena ar kita grupė vystosi, priklausomai nuo sistemos veikimo sąlygų. Šios dvi bakterijų grupės skiriasi savo ryšiu su anglies mitybos šaltiniu. Heterotrofai naudoja paruoštas organines medžiagas kaip anglies šaltinį ir apdoroja jas energijai gaminti ir ląstelių biosintezei. Autotrofiniai organizmai ląstelių sintezei sunaudoja neorganinę anglį, o energija gaunama fotosintezės būdu, naudojant šviesos energiją, arba chemosintezę, oksiduojant tam tikrus neorganinius junginius (pavyzdžiui, amoniaką, nitritus, geležies druskas, vandenilio sulfidą, elementinę sierą ir kt.).
Mikroorganizmai gali oksiduoti daugelį organinių medžiagų, tačiau tam reikia skirtingo prisitaikymo laiko. Benzenkarboksirūgštis, etilo ir amilo alkoholiai, glikoliai, chlorhidridai, acetonas, glicerinas, anilinas ir esteriai lengvai oksiduojasi.
Medžiagos, esančios nuotekose koloidinės arba smulkiai dispersinės būsenos, oksiduojasi mažesniu greičiu nei medžiagos, ištirpusios vandenyje.
Biocheminiam valymui siunčiamos nuotekos pasižymi WPC ir ChDS reikšmėmis.
MIC – biocheminis deguonies poreikis arba deguonies kiekis, sunaudotas biocheminiuose organinių medžiagų oksidacijos procesuose (neįskaitant nitrifikacijos procesų) tam tikrą mėginio inkubavimo laiką (2, 5, 8, 10, 20 dienų), mg O 2 / mg medžiagos. Pavyzdžiui, BDS 5 yra biocheminis deguonies poreikis penkioms dienoms; BDS n – bendras biocheminis deguonies poreikis iki nitrifikacijos procesų pradžios, t.y. kol atsiras nitritų 0,1 mg/l (apie 20 dienų), mg O 2 / mg medžiagos;
ChDS – tai cheminis deguonies poreikis, nustatomas dichromato metodu, t.y. deguonies kiekis, atitinkantis sunaudoto oksidatoriaus kiekį, reikalingą visų vandenyje esančių reduktorių oksidacijai, mg Og/mg medžiagos.
Biocheminis mikroorganizmų aktyvumas yra biocheminis aktyvumas, susijęs su organinių nuotekų teršalų sunaikinimu. Biocheminės oksidacijos (nuotekų biologinio skaidumo) galimybė pasižymi biocheminiu rodikliu, t.y. santykis ΒΠΚ pilnas /ΧΠΚ. Jo vertė labai skiriasi skirtingoms nuotekų grupėms: pramoninės nuotekos turi žemą biocheminį rodiklį (0,05...0,3), buitinės - virš 0,5. Kai santykis (BDS/CDS) yra 100 % = 50 %, medžiagos yra biochemiškai oksiduojamos. Tuo pačiu metu būtina, kad nuotekose nebūtų toksiškų medžiagų ar sunkiųjų metalų druskų priemaišų. Biocheminis rodiklis būtinas nuotekų valymo įrenginių skaičiavimui ir eksploatavimui.
Kad nuotekos būtų galima tiekti biocheminiam valymui, nustatomos maksimalios toksinių medžiagų koncentracijos, neturinčios įtakos biocheminės oksidacijos procesams (MK 6) ir valymo įrenginių darbui (MK b.o.s.). Neorganinėms medžiagoms, kurios praktiškai nėra atsparios biocheminiam oksidavimui, taip pat nustatomos didžiausios koncentracijos, kurias viršijus vanduo negali būti valomas biochemiškai.
Optimali temperatūra nuotekų valymo įrenginiuose vykstantiems aerobiniams procesams laikoma 20...30°C, o biocenozei, esant kitoms palankioms sąlygoms, atstovauja patys įvairiausi ir labiausiai išsivysčiusi mikroorganizmai. Mikroorganizmai gerai vystosi esant optimalioms temperatūroms ir išlaiko gyvybingumą, kai temperatūra svyruoja dideliuose diapazonuose.
Vandenilio jonų koncentracija reikšmingai veikia mikroorganizmų vystymąsi. Nemaža dalis bakterijų geriausiai vystosi neutralioje aplinkoje arba šalia jos, tačiau yra rūšių, kurios gerai vystosi rūgščioje aplinkoje, kurios pH 4...6 (grybai, mielės) arba, atvirkščiai, silpnai šarminėje aplinkoje. (aktinomicetai). Biologinis apdorojimas efektyviausias, jei pH vertė neviršija 5...9, optimalia laikoma aplinka, kurios pH yra 6,5...7,5. PH nuokrypis virš 5...9 sumažina vystymosi greitį.
Normaliam ląstelinės medžiagos sintezės procesui, taigi ir efektyviam nuotekų valymo procesui, aplinkoje turi būti pakankamai visų pagrindinių maistinių medžiagų – organinės anglies (BDS), azoto, fosforo. Be pagrindinių ląstelės sudėties elementų (C, N, O, H), jo konstrukcijai reikia nedidelio kiekio kitų komponentų. Maistinių medžiagų pakankamumą bakterijoms nuotekose lemia santykis BDS: N:P (amonio druskų azotas arba baltymas ir fosforas ištirpusių fosfatų pavidalu).
Organinės ir neorganinės medžiagos gali turėti toksišką poveikį biologiniams procesams. Toksinis poveikis gali būti mikrobiostatinis, jei mikroorganizmų augimas ir vystymasis sulėtėja, arba žudantis (mikrobicidinis). Dauguma medžiagų turi vienokį ar kitokį poveikį, priklausomai nuo jų koncentracijos valomame mišinyje.