ออกซิเดชันทางชีวเคมีเป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการบำบัดน้ำเสียทางอุตสาหกรรม หลักการสำคัญในการทำให้บริสุทธิ์ทางชีวเคมีคือจุลินทรีย์ที่ใช้สารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ที่ละลายน้ำเป็นแหล่งสารอาหารและพลังงาน จากนั้นจุลินทรีย์จะนำทุกสิ่งที่จำเป็นสำหรับการสืบพันธุ์ไปพร้อมกับการเพิ่มมวลชีวมวลที่ใช้งานอยู่
สารที่สร้างมลพิษให้กับน้ำเสียในระหว่างการบำบัดทางชีวเคมีแบบแอโรบิกจะถูกออกซิไดซ์โดยตะกอนเร่งซึ่งเป็นไบโอซีโนซิสที่มีจุลินทรีย์อาศัยอยู่อย่างอุดมสมบูรณ์ ตะกอนเร่งจะทำลายสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ในโครงสร้างพิเศษ - ถังเติมอากาศ - ภายใต้เงื่อนไขของการเติมอากาศด้วยอากาศของน้ำเสียและตะกอนซึ่งถูกระงับเนื่องจากการเติมอากาศ ในระหว่างกระบวนการทำความสะอาด จุลินทรีย์จากตะกอนเร่งที่สัมผัสกับสารอินทรีย์และอนินทรีย์ในน้ำเสีย จะทำลายพวกมันโดยใช้เอนไซม์ต่างๆ
ในการสร้างโปรโตพลาสซึม เซลล์จุลินทรีย์จำเป็นต้องมีองค์ประกอบทางชีวภาพ ได้แก่ คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม เหล็ก แมกนีเซียม และธาตุอื่นๆ เซลล์แบคทีเรียสามารถได้รับองค์ประกอบเหล่านี้มากมายจากการปนเปื้อนในน้ำเสียจากการผลิตโค้ก องค์ประกอบที่ขาดหายไป ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมน้อยกว่า จะต้องเติมลงในน้ำเสียที่ได้รับการบำบัดในรูปของกรดออร์โธฟอสฟอริกและเกลือ (โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต)
สำหรับกระบวนการสังเคราะห์สสารในเซลล์ตามปกติ และดังนั้นสำหรับกระบวนการบำบัดน้ำเสียที่มีประสิทธิผล สิ่งแวดล้อมจะต้องมีสารอาหารหลักทั้งหมดที่มีความเข้มข้นเพียงพอ ซึ่งสำหรับน้ำเสียจากการผลิตโค้กจะถูกกำหนดโดยอัตราส่วน:
บีโอดีรวม: N: P = 100: 5: 1, (2)
โดยที่ BOD คือความต้องการออกซิเจนทางชีวภาพทั้งหมด, mg O/l;
N - ความเข้มข้นของไนโตรเจน, มก./ล.;
P - ความเข้มข้นของฟอสฟอรัส, มก./ล.
โดยปกติแล้ววิธีบำบัดทางชีวเคมีจะใช้เพื่อทำให้น้ำเสียอุตสาหกรรมบริสุทธิ์หลังจากบำบัดด้วยวิธีเคมีกายภาพ โดยช่วยกำจัดสารพิษที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ออกจากน้ำและลดความเข้มข้นของสารมลพิษ ความเป็นไปได้ของการบำบัดน้ำเสียทางชีวเคมีถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของ BOD ทั้งหมดต่อ COD ซึ่งควรน้อยกว่า 0.4
ข้อดีของวิธีการทำให้บริสุทธิ์ทางชีวเคมี ได้แก่ ความสามารถในการทำลายสารประกอบอินทรีย์ประเภทต่างๆ อย่างไรก็ตาม สารประกอบอินทรีย์จำนวนหนึ่งไม่อยู่ภายใต้การออกซิเดชันทางชีวเคมี สารประกอบอินทรีย์แต่ละตัวจะสลายตัวแต่ผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวจะไม่ถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ บางครั้งผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวเหล่านี้อาจมีพิษมากกว่าสารดั้งเดิมด้วยซ้ำ บางครั้งไม่สามารถออกซิเดชั่นทางชีวเคมีได้เนื่องจากมีสารปนเปื้อนในน้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูง ซึ่งเป็นพิษต่อจุลินทรีย์
การสลายทางชีวเคมีของสารขึ้นอยู่กับปัจจัยทางเคมีและทางกายภาพหลายประการ เช่น การมีอยู่ของหมู่ฟังก์ชันในโมเลกุล ขนาดของโมเลกุลและโครงสร้างของมัน ความสามารถในการละลายของสาร การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง และปฏิกิริยาของพวกมัน , และคนอื่น ๆ. การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ขั้นกลางยังถูกกำหนดโดยปัจจัยทางชีววิทยา - ความซับซ้อนของกระบวนการเผาผลาญในเซลล์ของจุลินทรีย์, ความแปรปรวนของสายพันธุ์แบคทีเรีย, อิทธิพลของสภาพแวดล้อมและระยะเวลาของการปรับตัวของจุลินทรีย์ ให้เราพิจารณาข้อมูลวรรณกรรมเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างของสารบางชนิดที่มีอยู่ในน้ำเสียจากการผลิตโค้กและความสามารถในการสลายตัวทางชีวเคมี ได้รับการพิสูจน์แล้วจากการทดลองว่าเบนซีนถูกออกซิไดซ์เล็กน้อยโดยจุลินทรีย์ อนุพันธ์ของเบนซีนที่มีเป้าหมายด้านสั้น เช่น โทลูอีน จะสลายตัวได้ค่อนข้างง่ายกว่า ไดอะตอมมิกฟีนอลจะถูกออกซิไดซ์ได้สำเร็จโดยแบคทีเรียเชิงซ้อนที่ดัดแปลง และคาเทคอลจะเร็วกว่าเรซอร์ซินอลถึงสองเท่า ไฮโดรควิโนนเป็นสารออกซิไดซ์ที่ยากที่สุด เมื่อโพลีไฮดริกฟีนอลถูกออกซิไดซ์ จะเกิดสารประกอบควินอยด์ที่มีสี ความเป็นไปได้ของการเกิดออกซิเดชันทางชีวเคมีของฟีนอลเป็นที่ทราบกันมานานแล้ว ในสหภาพโซเวียตตั้งแต่ปี พ.ศ. 2495 เพื่อชำระฟีนอลจากน้ำเสียจากการผลิตเคมีโค้ก มีการใช้แบคทีเรียคอมเพล็กซ์ - จุลินทรีย์ที่ย่อยสลายฟีนอลที่แยกได้จากดินของโรงงานเคมีโค้กโดยสถาบันสุขอนามัยทั่วไปและเทศบาลเคียฟ ( Putilina N.T. และเพื่อนร่วมงาน) เมื่อใช้สารเชิงซ้อนนี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของตะกอนเร่งที่สะสมในระหว่างการทำให้น้ำเสียฟีนอลิกบริสุทธิ์ในถังเติมอากาศ สถาบันสุขอนามัยทั่วไปและเทศบาลเคียฟ และ Giprokoks เรียกวิธีการทำให้บริสุทธิ์ว่า "จุลินทรีย์" ชื่อทั่วไปนี้ยังคงใช้อยู่ แม้ว่าโดยพื้นฐานแล้วจะเป็นการบำบัดทางชีวเคมีด้วยตะกอนเร่งที่เสริมสมรรถนะด้วยจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายฟีนอลและโรเดน
งานของนักวิจัยหลายคนได้สร้างลำดับการทำลายฟีนอลโดยจุลินทรีย์และแยกผลิตภัณฑ์ระดับกลางที่เกิดขึ้น ออกซิเดชันทางชีวเคมีของฟีนอลเกิดขึ้นในขั้นตอนผ่าน pyrocatechol, กรด cis-cis-muconic, แลคโตน, กรด β-ketoadipic, กรดซัคซินิก, กรดอะซิติก ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของออกซิเดชันทางชีวเคมีของฟีนอลคือคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ
น้ำเสียจากการผลิตโค้กมีไทโอไซยาเนต การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการเกิดออกซิเดชันทางชีวเคมีของจุลินทรีย์ชนิดหลังที่ย่อยสลายโรเดนเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของแอมโมเนียมและซัลเฟตไอออน ประสิทธิผลของการบำบัดทางชีวเคมีขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ซึ่งปัจจัยหลัก ได้แก่ อุณหภูมิ ปฏิกิริยาด้านสิ่งแวดล้อม (pH) ระดับออกซิเจน การมีอยู่ของสารอาหารและสารพิษ และระดับโภชนาการ
อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดที่จุลินทรีย์ที่ย่อยสลายฟีนอลและโรเดนพัฒนาได้ดีคือ 30-35°C อายุการใช้งานของจุลินทรีย์เหล่านี้ยังคงอยู่ที่ 20-40°C หากระบอบอุณหภูมิไม่สอดคล้องกับอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดการเติบโตของวัฒนธรรมตลอดจนอัตรากระบวนการเผาผลาญในเซลล์จะต่ำกว่าค่าที่คำนวณได้อย่างเห็นได้ชัด ผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ที่สุดต่อการพัฒนาพืชผลเกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว ในระหว่างการทำให้บริสุทธิ์แบบแอโรบิก ผลด้านลบของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะรุนแรงขึ้นอีกเนื่องจากความสามารถในการละลายของออกซิเจนลดลงที่สอดคล้องกัน
ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน (pH) ส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อการพัฒนาของจุลินทรีย์ จุลินทรีย์ที่ย่อยสลายฟีนอลและโรเดนพัฒนาได้ดีที่สุดในสภาพแวดล้อมที่มีค่า pH 6.5-8.0 ค่าเบี่ยงเบนของ pH ที่เกิน 6 - 9 ส่งผลให้อัตราการออกซิเดชั่นลดลงเนื่องจากการชะลอตัวของกระบวนการเผาผลาญในเซลล์การซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมบกพร่อง ฯลฯ ซึ่งนำไปสู่การเสื่อมสภาพในการทำให้บริสุทธิ์ทางชีวเคมี ที่ pH ต่ำกว่า 5 และสูงกว่า 10 จุลินทรีย์จะตาย หากอุณหภูมิและค่า pH อยู่นอกค่าที่เหมาะสมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งค่าที่อนุญาต จำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์เหล่านี้ในน้ำเสียที่เข้าสู่การบำบัดทางชีวเคมี น้ำเสียฟีนอลิกจากการผลิตโค้กมีแอมโมเนียและเกลือแอมโมเนียมในปริมาณมาก แอมโมเนียไนโตรเจนจำนวนเล็กน้อยถูกใช้ไปในช่วงชีวิตของฟีนอลและจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายไทโอไซยาเนต แต่ในเวลาเดียวกันในระหว่างการออกซิเดชันของไทโอไซยาเนตจากไนโตรเจนไทโอไซยาเนตไอออนจะเกิดแอมโมเนียมไนโตรเจนเพิ่มขึ้น ตามมาตรฐานที่มีอยู่สำหรับการปล่อยน้ำเสียเข้าสู่ระบบบำบัดน้ำเสียของเมืองสำหรับการบำบัดภายหลังที่โรงบำบัดในเมือง ปริมาณแอมโมเนียไนโตรเจนในน้ำฟีนอลิกบริสุทธิ์คือ 2 หรือมากกว่าลำดับความสำคัญสูงกว่าที่อนุญาต
การบำบัดน้ำเสียทางชีวเคมีที่สมบูรณ์จากแอมโมเนียไนโตรเจนประกอบด้วยสองขั้นตอน: ไนตริฟิเคชัน - ออกซิเดชันของแอมโมเนียไนโตรเจนภายใต้การกระทำของแบคทีเรียไนตริไฟริงเมื่อมีออกซิเจนในบรรยากาศ ขั้นแรกเป็นไนไตรต์แล้วจึงไนเตรต ดีไนตริฟิเคชัน - การลดไนไตรต์และไนเตรตภายใต้การกระทำของแบคทีเรียดีไนตริไฟอิงที่ซับซ้อนเมื่อมีสารประกอบอินทรีย์ในปริมาณที่ต้องการ กระบวนการไนตริฟิเคชั่นเกิดขึ้นได้สำเร็จที่ pH 7-9; เมื่อแอมโมเนียมไนโตรเจนถูกออกซิไดซ์เป็นไนไตรต์ กรดจะเกิดขึ้น (จากไนโตรเจน 2 โมล ปฏิกิริยาจะทำให้เกิดไฮโดรเจนไอออน 4 โมล) ซึ่งจะต้องทำให้เป็นกลางสำหรับกระบวนการไนตริฟิเคชั่นตามปกติ ในระหว่างการดีไนตริฟิเคชั่นจะเกิดไฮดรอกซิลไอออน (ตามปฏิกิริยาเมื่อไนเตรตสองโมลลดลงเป็นไนโตรเจนอะตอมมิก ไฮดรอกซิลไอออน O H- สองตัวถูกปล่อยออกมา) นั่นคือการชดเชยบางส่วนสำหรับความเป็นด่างของน้ำที่สูญเสียไปในระหว่างการไนตริฟิเคชัน ดังนั้น เพื่อลดการใช้สารอัลคาไลน์ในขั้นตอนไนตริฟิเคชั่น จึงจำเป็นต้องจัดกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ในลักษณะที่จะใช้ประโยชน์จากความเป็นด่างที่เกิดขึ้นในขั้นตอนการดีไนตริฟิเคชันให้เกิดประโยชน์สูงสุด ในระหว่างการดีไนตริฟิเคชั่น สามารถยกเว้นหรือปล่อยออกซิเจนในบรรยากาศในปริมาณเล็กน้อยได้ เนื่องจากแบคทีเรียที่ทำการดีไนตริฟิเคชั่นจะใช้ออกซิเจนที่จับกับไนไตรต์และไนเตรต ตามข้อมูลของ VUKHIN ในระหว่างกระบวนการดีไนตริฟิเคชัน ปริมาณออกซิเจนในน้ำไม่ควรเกิน 0.1 มก./ลิตร
สารประกอบอินทรีย์ที่ถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายจำนวนหนึ่ง รวมถึงตะกอนเร่งส่วนเกินหรือส่วนหนึ่งของน้ำฟีนอลิกที่ไม่ผ่านการบำบัด ได้รับการเสนอให้เป็นสารอาหารอินทรีย์ในขั้นตอนการดีไนตริฟิเคชัน ในระหว่างการบริโภคสารอาหารที่มีอยู่ในน้ำเสียโดยจุลินทรีย์ กระบวนการสองอย่างที่เชื่อมต่อกันและเกิดขึ้นพร้อมกันเกิดขึ้นในเซลล์จุลินทรีย์ - การสังเคราะห์โปรโตพลาสซึมและการเกิดออกซิเดชันของสารอินทรีย์ ในระหว่างกระบวนการออกซิเดชั่น เซลล์จะใช้ออกซิเจนที่ละลายในน้ำเสีย ในระบบแอโรบิกชีวภาพ ปริมาณอากาศ (รวมถึงออกซิเจนบริสุทธิ์หรืออากาศที่อุดมด้วยออกซิเจน) จะต้องให้แน่ใจว่ามีออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำอย่างน้อย 2 มก./ลิตร อย่างต่อเนื่อง ระบบเติมอากาศยังช่วยให้มั่นใจได้ถึงการผสมน้ำและการบำรุงรักษาตะกอนในระบบแขวนลอยอย่างต่อเนื่อง ในเอกสารทางเทคนิค การวัดระดับโภชนาการถือเป็นปริมาณมลพิษรายวันต่อพื้นที่บำบัด 1 ลบ.ม. หรือต่อมวลชีวภาพแห้ง 1 กรัม หรือต่อมวลชีวภาพส่วนที่ไม่มีเถ้า 1 กรัม ในการฝึกประเมินสิ่งอำนวยความสะดวกการบำบัดของสถานประกอบการโค้กเคมีนั้นส่วนใหญ่จะดำเนินการตามมูลค่าของภาระรายวันสำหรับสารปนเปื้อนแต่ละรายการและ COD ต่อ 1 m 3 ของถังเติมอากาศซึ่งโดยปกติเรียกว่าความสามารถในการออกซิเดชั่นของโครงสร้าง โดยปกติค่านี้จะแสดงเป็นกิโลกรัมของออกซิเจนต่อ 1 ลบ.ม. ต่อวัน (กก. O/ลบ.ม. ต่อวัน)
ทั้งสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ รวมทั้งโลหะ อาจเป็นพิษต่อการเกิดออกซิเดชันทางชีวเคมี อันเป็นผลมาจากพิษของสารทำให้การเจริญเติบโตและการพัฒนาของจุลินทรีย์ล่าช้าหรือตาย น้ำเสียจากโรงงานโค้กมีสารจำนวนมากที่ยับยั้งการพัฒนาของจุลินทรีย์ และบางชนิดอาจทำให้พวกมันตายได้
การเพิ่มแร่ของน้ำเสียส่งผลเสียต่อกระบวนการบำบัดน้ำเสียทางชีวเคมี ขีดจำกัดสูงสุดของการทำให้เป็นแร่ของน้ำเสียอุตสาหกรรมที่เข้าสู่ถังเติมอากาศคือปริมาณเกลือที่ 10 กรัม/ลิตร ความผันผวนอย่างมากในระดับของการทำให้เป็นแร่ส่งผลเสียต่อคุณภาพของน้ำเสียที่ได้รับการบำบัด ออสโมติกช็อกที่เกิดจากเกลือแร่ทำให้เกิดการปลดปล่อยสารอินทรีย์ออกจากเซลล์ตะกอน ซึ่งนำไปสู่การหยุดชะงักของกระบวนการออกซิเดชั่น โหลดไฮดรอลิกที่ต่ำและตะกอนเร่งที่มีความเข้มข้นสูงทำให้ผลกระทบของความเข้มข้นของเกลือที่เพิ่มขึ้นต่อประสิทธิภาพของถังเติมอากาศสังเกตเห็นได้น้อยลง ปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการก่อตัวของ biocenosis ของตะกอนจากพืชชีวเคมีคือองค์ประกอบของน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดและภาระของตะกอน การกระทำของปัจจัยอื่น ๆ เช่นอุณหภูมิการผสมความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายน้ำ - ในทางปฏิบัติแล้วจะไม่เปลี่ยนองค์ประกอบเชิงคุณภาพของตะกอน แต่ส่งผลต่ออัตราส่วนเชิงปริมาณของจุลินทรีย์กลุ่มต่างๆ ปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อระยะเวลาของกระบวนการบำบัดทางชีวเคมีคือความเข้มข้นของสารปนเปื้อนที่เข้ามา ระดับการทำให้บริสุทธิ์ที่ต้องการ ลักษณะทางเคมีของมลพิษ และความเข้มข้นของตะกอนเร่ง
สำหรับการออกแบบการติดตั้งทางชีวเคมีของสถานประกอบการโค้กเคมีมักจะยอมรับองค์ประกอบของน้ำเสียต่อไปนี้ที่เข้าสู่ถังเติมอากาศ (เป็นมิลลิกรัม/ลิตร): ฟีนอล 400, ไทโอไซยาไนด์ 400, ไซยาไนด์ 20, น้ำมันทั้งหมด 35, แอมโมเนียระเหยสูงถึง 250, แอมโมเนียทั้งหมด 500, COD 3000 องค์ประกอบของน้ำบริสุทธิ์ตามสารปนเปื้อนหลักในการออกแบบโรงงานชีวเคมีสมัยใหม่ (เป็นมิลลิกรัม/ลิตร): ฟีนอล 0.5 - 2; ไทโอไซยาเนต 1-3; ไซยาไนด์สูงถึง 5 น้ำมันทั่วไป 10-20, COD 300-500 การปนเปื้อนโดยรวมของน้ำเสียก่อนและหลังการบำบัดมีลักษณะเฉพาะอย่างสมบูรณ์ด้วยค่า COD ที่กำหนดเชิงวิเคราะห์ (ความต้องการออกซิเจนทางเคมีสำหรับการเกิดออกซิเดชัน) สำหรับการเกิดออกซิเดชันทางชีวเคมีของสาร ตัวบ่งชี้ทั่วไปคือค่า BOD (ความต้องการออกซิเจนทางชีวภาพ) ซึ่งถูกกำหนดโดยการทดลองระหว่างการเกิดออกซิเดชันทางชีวเคมีของสารเป็นเวลา 5 วัน - BOD 5, 20 วัน - BOD 20 หรือ BOD ทั้งหมด) ในน้ำเสียฟีนอลิกจากการผลิตโค้ก มลพิษส่วนใหญ่ออกซิไดซ์ได้ยากทางชีวเคมี ดังนั้นค่า COD จึงเป็นตัวบ่งชี้ถึงน้ำเหล่านี้ได้มากกว่า แนวคิดบางประการเกี่ยวกับสารบางชนิดในน้ำเสียจากการผลิตโค้กนั้นได้มาจากข้อมูลวรรณกรรมเกี่ยวกับค่า COD เฉพาะของสารแต่ละชนิด (เป็น mg O/mg ของสาร) รวมถึงอัตราส่วนของ BOD และ COD - ยิ่งต่ำลง คือยิ่งเกิดออกซิเดชันทางชีวเคมีของสารได้ง่ายขึ้นเท่านั้น
ตารางที่ 4. COD และอัตราส่วน BOD และ COD ในน้ำเสียจากการผลิตโค้ก
เมื่อเพิ่มปริมาณของตะกอนเร่งในถังเติมอากาศ ควรคำนึงว่าที่ความเข้มข้นของชีวมวลสูง (ในทางปฏิบัติสามารถรักษาไว้ที่ 5-6 กรัม/ลิตร) จะเป็นสัดส่วนโดยตรงระหว่างความเข้มข้นของตะกอนและอัตราของมลพิษ ไม่รักษาการเกิดออกซิเดชัน อัตราการเกิดออกซิเดชันทางชีวเคมีจะลดลงเมื่อปริมาณตะกอนเริ่มต้นเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเสื่อมสภาพของสารอาหารในแต่ละเซลล์ น้ำเสียจากสถานประกอบการที่แตกต่างกันอาจแตกต่างกันอย่างมากในเนื้อหาของสารปนเปื้อนแต่ละชนิด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทดลองหาความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุดของตะกอนเร่งสำหรับการติดตั้งทางชีวเคมีแต่ละครั้ง
ในการบำบัดน้ำเสียสองขั้นตอนในระยะแรก (ดีฟีโนไลเซชัน) ตะกอนเร่ง (หรือชีวมวลที่แม่นยำยิ่งขึ้น) มักจะถูกกระจายอย่างประณีตและตกตะกอนได้ไม่ดี ดังนั้น เพื่อรักษาความเข้มข้นของชีวมวลที่ต้องการในถังเติมอากาศ น้ำบริสุทธิ์จะถูกส่งกลับ (มากถึง 50% หรือมากกว่า) จากการรวบรวมน้ำที่ไม่มีฟีนอลไลซ์
ในขั้นตอนที่สองของการทำให้บริสุทธิ์ (การปนเปื้อน) สะเก็ดตะกอนเร่งที่มีการตกตะกอนอย่างดีจะเกิดขึ้น (เนื่องจากการเสริมสมรรถนะของชีวมวลด้วยจุลินทรีย์ธรรมดาซึ่งเป็นตัวบ่งชี้การทำให้บริสุทธิ์อย่างล้ำลึกอย่างเพียงพอ) การส่งคืนตะกอนเร่งที่ควบแน่นจากถังตกตะกอนรองจะต้องได้รับการจัดระเบียบทางเทคนิคในลักษณะที่จะไม่ทำลายสะเก็ดตะกอนเร่ง (ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะดำเนินการส่งคืนโดยใช้การขนส่งทางอากาศมากกว่าปั๊มแบบแรงเหวี่ยง) ก่อนที่จะส่งกากตะกอนกลับคืนสู่ถังเติมอากาศแนะนำให้ส่งผ่านภาชนะพิเศษที่มีการเติมอากาศด้วยอากาศอัด (ตัวสร้างตะกอนใหม่) การเพิ่มความเข้มข้นของชีวมวลแอคทีฟในถังเติมอากาศสามารถทำได้โดยการแปลงเป็นถังชีวภาพ กล่าวคือ เติมปริมาตรของถังเติมอากาศด้วยวัสดุที่มีรูพรุนคงที่ (ซึ่งแผ่นชีวะจะเติบโตและเกาะติด) หรือโดยการใช้ของแข็ง ตัวดูดซับที่ลอยอยู่ในปริมาตรของถังเติมอากาศ (การทำให้บริสุทธิ์ด้วยการดูดซับทางชีวภาพ)
ความผันผวนอย่างมากของความเข้มข้นของสารปนเปื้อนที่ไหลเข้าสู่น้ำเสีย ส่งผลให้การบำบัดทางชีวเคมีหยุดชะงัก เพื่อชดเชยความผันผวนเหล่านี้ สถานประกอบการทางชีวเคมีจึงติดตั้งเครื่องหาค่าเฉลี่ย การแปลงโฮโมจีไนเซอร์เป็นถังเติมอากาศช่วยให้มีเสถียรภาพและเพิ่มความลึกของการบำบัดน้ำเสีย: น้ำเสียบริสุทธิ์ที่มีตะกอนเร่งจะถูกจ่ายให้กับโฮโมจีไนเซอร์ในปริมาณ 10 - 20% ของน้ำฟีนอลิกที่เข้ามา และปริมาณของอากาศอัด ที่จ่ายสำหรับผสมน้ำในโฮโมจีไนเซอร์จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย - มากถึง 30 ม. 3 /ม. 3 ของน้ำเสียที่เข้ามา การเจือจางเล็กน้อยของน้ำแหล่งที่มาด้วยน้ำบริสุทธิ์ที่เกิดขึ้นในพรีแอโรแทนยังส่งผลดีต่อการทำให้บริสุทธิ์ทางชีวเคมีเพิ่มเติมอีกด้วย ประสบการณ์การดำเนินงานแสดงให้เห็นว่าฟีนอลที่เข้ามา 25-30% ถูกออกซิไดซ์ในถังเติมอากาศ และผลกระทบด้านลบของการปล่อยวอลเลย์ต่อกิจกรรมที่สำคัญของตะกอนเร่งในถังเติมอากาศจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
ประสิทธิผลของการบำบัดทางชีวเคมีส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบเติมอากาศ ระบบเติมอากาศต่างๆ ได้รับการทดสอบในสถานประกอบการทางชีวเคมีภายในประเทศ: ระบบนิวแมติก ระบบนิวโมเมคานิคอล ระบบเครื่องกล การเลือกระบบเติมอากาศควรขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบประสิทธิภาพ ผลผลิตออกซิเจน การใช้ออกซิเจนในบรรยากาศ ตลอดจนการประเมินข้อดีและข้อเสียในการปฏิบัติงาน นอกจากนี้ เพื่อให้มั่นใจว่ามีการบำบัดทางชีวเคมีที่สมบูรณ์เพียงพอ ระบบเติมอากาศจะต้องรับประกันการผสมตะกอนเร่งที่มีปริมาณค่อนข้างมาก และด้วยโครงสร้างการเติมอากาศที่มีปริมาณมาก ระบบจะต้องไม่ทำให้น้ำเสียเย็นเกินไป (ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการเกิดออกซิเดชัน) ของไทโอไซยาเนต)
การเติมอากาศด้วยลมผ่านท่อโลหะหรือพลาสติกที่มีรูพรุน (ระบบเติมอากาศแบบฟองปานกลาง) ให้อัตราการใช้ออกซิเจนในอากาศต่ำมากประมาณ 2%; นอกจากนี้ การบำรุงรักษาตะกอนเร่งให้อยู่ในสถานะแขวนลอยไม่เป็นที่น่าพอใจ ความสามารถในการออกซิไดซ์ค่อนข้างสูง (นั่นคือปริมาณออกซิเจนที่แนะนำต่อหน่วยเวลา) และระดับการใช้ออกซิเจนในอากาศถูกบันทึกไว้เมื่อใช้ระบบเติมอากาศแบบเครื่องกลปอด อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนในการใช้งานระบบเหล่านี้ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวข้องกับสภาวะการทำงานที่ยากลำบากของมอเตอร์ไฟฟ้าและกระปุกเกียร์ในไอน้ำและสารเคมีปนเปื้อนเหนือถังเติมอากาศ) เป็นเหตุผลหลักที่ทำให้ระบบเหล่านี้ไม่แพร่หลาย นอกจากนี้ การใช้เครื่องเติมอากาศที่พื้นผิวแบบกลไกทำให้อุณหภูมิของน้ำที่ผ่านการบำบัดลดลงอย่างมาก ซึ่งเป็นที่ยอมรับไม่ได้ในฤดูหนาว โดยเฉพาะในโรงงานของยูเครน การติดตั้งทางชีวเคมีสมัยใหม่ที่โรงงานโค้กเป็นโครงสร้างที่ค่อนข้างทรงพลัง โดยคำนึงถึงสภาพภูมิอากาศ ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและซ่อมแซม และความสามารถในการควบคุมกระบวนการบำบัดทางชีวเคมี ขอแนะนำให้สร้างสถานีเป่าลมส่วนกลาง และใช้เครื่องเติมอากาศแบบยกอากาศเป็นระบบเติมอากาศ ซึ่งที่ ในเวลาเดียวกันให้แน่ใจว่ามีการผสมของเหลวในถังเติมอากาศอย่างดี การทดสอบระบบเติมอากาศทางอากาศครั้งแรกที่ดำเนินการในยุค 70 โดย Nesmashny ที่โรงงาน Krivoy Rog Coke และโรงงานเคมี แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่ไม่อาจปฏิเสธได้ของระบบเติมอากาศนี้ ในปีต่อๆ มา ต้องขอบคุณการวิจัยและพัฒนาอย่างเป็นระบบที่ VUKHIN (V.G. Plaksin, V.M. Kagasov, A.V. Govorkov, A.V. Putilov, I.V. Pimenov ฯลฯ) ระบบที่เหมาะสมที่สุดได้ถูกสร้างขึ้น การเติมอากาศทางอากาศ ซึ่งให้การเติมอากาศที่มีประสิทธิภาพที่ปริมาณมาก น้ำเสียและอากาศ การผสมของเหลวอย่างเข้มข้น และความเร็วต่ำสุดที่จำเป็นของของเหลวในภาชนะขนาดใหญ่ ระดับการใช้ออกซิเจนในอากาศ ขึ้นอยู่กับปริมาณอากาศบนเครื่องเติมอากาศและระดับของเหลวในถังคือ 10-25% ลักษณะทางเทคนิคหลักของระบบสำหรับการติดตั้งในถังเติมอากาศขนาด 400 ลบ.ม. และระดับของเหลว 4 ม.: อัตราการไหลของอากาศ 2000 (หรือมากกว่า) ลบ.ม. / ชม. จำนวนเครื่องเติมอากาศ 45-70 เส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องเติมอากาศ 0.5 - 0.3 ม. , ความสูงของเครื่องเติมอากาศ 1 -2 ม., ความเร็วของของเหลวผิวเผินในเครื่องเติมอากาศ 1.5 - 2.5 ม./วินาที, ความเร็วของของเหลวด้านล่างมากกว่า 0.3 ม./วินาที, อัตราการไหลเวียนอย่างน้อย 50 ลิตร/ชม., ปัจจัยการใช้ออกซิเจน 20-25%, จำนวน ให้ออกซิเจน 120 -150 กก./ชม. ประสิทธิภาพการเติมอากาศ 2. ออกซิเจน 35 - 2.95 กก./กิโลวัตต์ h แรงดันตกคร่อมอุปกรณ์จ่ายก๊าซคือ 1,000-1500 Pa ขนาดฟองไม่เกิน 6 มม. ในโรงงานชีวเคมีที่ดำเนินงานอยู่ส่วนใหญ่ ระบบเติมอากาศสำหรับการขนส่งทางอากาศที่ใช้บ่อยที่สุดซึ่งมีอัตราการใช้ออกซิเจน 12% ถือเป็นระบบที่ใช้บ่อยที่สุดในปัจจุบัน จากประสบการณ์จริงแสดงให้เห็นว่าความสูงของเครื่องเติมอากาศควรต่ำกว่าระดับน้ำในถังเติมอากาศ 0.3 เมตร เพื่อป้องกันการเกิดคลื่น
ในระหว่างการทำงานของถังเติมอากาศจะสังเกตเห็นโฟมจำนวนมากอยู่ในนั้น สาเหตุของการก่อตัวของโฟมที่เสถียรคือการมีสารลดแรงตึงผิวและสารเพิ่มความคงตัวของโฟมในน้ำเสีย: โค้กเนื้อละเอียดและผงพิทช์ โพลีเมอร์เหลว ส่วนประกอบของน้ำมันถ่านหินที่รวมอยู่ในสารที่ไม่ละลายโทลูอีน ตะกอนเร่งแบบละเอียดยังเป็นสารกันบูดโฟมอีกด้วย เมื่อตะกอนเร่งมีขนาดใหญ่ขึ้น ผลการรักษาเสถียรภาพของโฟมจะลดลง วิธีการดับเพลิงด้วยโฟมแบบไฮดรอลิกไม่ได้ผลกับถังเติมอากาศที่มีพื้นผิวขนาดใหญ่ เนื่องจากเป็นเรื่องยากที่จะรับประกันการกระจายของน้ำอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิว นอกจากนี้ น้ำปริมาณมากที่จ่ายเพื่อดับโฟมจะขัดขวางกระบวนการทำความสะอาดตามปกติ . มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการใช้ถังเติมอากาศที่มีเพดานและพื้นที่ใต้โค้งสูงถึง 2 เมตร: ในกรณีนี้ คาบสมุทรจะถูกทำลายโดยน้ำเสียที่เข้ามาและน้ำบริสุทธิ์ที่ส่งคืนจากถังตกตะกอนรอง การปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าความสูงของชั้นโฟมไม่เกิน 1.5 - 2 ม. การมีถังเติมอากาศที่ทับซ้อนกันช่วยให้มีการปล่อยอากาศเสียอย่างเป็นระบบและดำเนินมาตรการเพื่อทำความสะอาดจากการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายสู่ชั้นบรรยากาศ การออกแบบทางวิศวกรรมของแผนการบำบัดทางชีวเคมีมีการเปลี่ยนแปลงโดยพื้นฐานในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา: น้ำจะถูกจ่ายไปยังถังเติมอากาศโดยปั๊ม แทนที่จะจ่ายตามแรงโน้มถ่วง ทำให้ปรับโหลดไฮดรอลิกได้ง่ายขึ้น ควบคุมต้นทุน และช่วยให้คุณเปลี่ยน ทิศทางการไหลระหว่างการทำงานด้วยต้นทุนที่ต่ำที่สุด ถังเติมอากาศโลหะในการออกแบบเหนือพื้นดินปรากฏขึ้นและพิสูจน์ตัวเองได้ดี (โดยเฉพาะอย่างยิ่งช่วยลดการปนเปื้อนของพื้นที่โดยรอบเนื่องจากการรั่วไหลในโครงสร้างลักษณะเฉพาะของการสร้างถังเติมอากาศที่ทำจากคอนกรีตเสริมเหล็กสำเร็จรูป)
เมื่อออกแบบการติดตั้งทางชีวเคมีจะยอมรับการพึ่งพาการคำนวณขั้นพื้นฐานต่อไปนี้ (ต้องใช้ระหว่างการดำเนินการเมื่อวิเคราะห์การทำงานของการติดตั้ง): ปริมาตรของถังเติมอากาศในขั้นตอนที่ 1 และ 2 (V) ถูกกำหนดบนพื้นฐานของ พลังออกซิเดชันของฟีนอลและไทโอไซยาเนต ตามลำดับ (ในหน่วย m 3 )
C 1 และ C 2 - ความเข้มข้นของสารออกซิไดซ์ตามลำดับก่อนและหลังการทำความสะอาด mg/l;
OM - พลังงานออกซิเดชันของถังเติมอากาศ (เป็นกิโลกรัมของสารออกซิไดซ์ต่อถังเติมอากาศ 1 m 3 ต่อวัน)
พลังงานออกซิเดชันขึ้นอยู่กับความเข้มข้นเริ่มต้นของสาร องค์ประกอบของน้ำเสีย ประสิทธิภาพการเติมอากาศ และปัจจัยอื่นๆ กำหนดโดยการทดลอง สำหรับน้ำเสียฟีนอลิกจากพืชโค้ก กำลังออกซิเดชันของฟีนอลอยู่ในช่วง 0.6-1.2; สำหรับไทโอไซยาเนต 0.6 - 0.4 (นั่นคือต่ำกว่าฟีนอล 2 - 3 เท่า)
ปริมาณการใช้อากาศในถังเติมอากาศ (Q in) คำนวณโดยสูตร (เป็น nm 3 / h):
โดยที่: L - ปริมาณน้ำเสีย, m 3 / h;
COD 1 และ COD 2 - ออกซิเดชันของน้ำเสียตามลำดับก่อนและหลังการบำบัด (mg O / l ของน้ำ)
K 1 - ปัจจัยด้านความปลอดภัย (ปกติคือ 1.2 - 1.25)
0.21 - สัดส่วนปริมาตรของออกซิเจนในอากาศ
0.8 - สัมประสิทธิ์การใช้ออกซิเจนละลายน้ำสำหรับการเกิดออกซิเดชันของสารมลพิษ
1.429 - ความหนาแน่นของออกซิเจนภายใต้สภาวะปกติ (กก./นาโนเมตร 3)
q คือสัมประสิทธิ์การใช้ออกซิเจนในอากาศสำหรับระบบเติมอากาศที่กำหนด (%)
n1.doc
| 1. วิธีบำบัดน้ำเสียทางชีวเคมี สาระสำคัญของวิธีการ | |
| 2. รูปแบบการสลายตัวของสารอินทรีย์ | 5 |
| 3. อิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ที่มีต่อกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ทางชีวเคมี | |
| 4. การจำแนกประเภทของวิธีทางชีวเคมี | 8 |
| 4.1. วิธีการทำความสะอาดแบบแอโรบิก | 9 |
| 4.2. วิธีการรักษาแบบไม่ใช้ออกซิเจน | 15 |
| บรรณานุกรม | 17 |
1. วิธีบำบัดน้ำเสียทางชีวเคมี สาระสำคัญของวิธีการ
ออกซิเดชันทางชีวภาพเป็นวิธีการบำบัดน้ำเสียที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งทำให้สามารถกำจัดสารอินทรีย์และอนินทรีย์บางชนิด (ไฮโดรเจนซัลไฟด์, ซัลไฟด์, แอมโมเนีย, ไนไตรต์ ฯลฯ ) ออกจากพวกมันได้ การบำบัดน้ำเสียทางชีวเคมีขึ้นอยู่กับความสามารถของจุลินทรีย์ในการใช้มลพิษอินทรีย์ที่ละลายน้ำและคอลลอยด์เป็นแหล่งสารอาหารในกระบวนการชีวิต สารมลพิษอินทรีย์หลายประเภทจากน้ำเสียชุมชนและอุตสาหกรรมได้รับการประมวลผลทางชีวภาพ ส่งผลให้สิ่งเหล่านั้นถูกทำลายบางส่วนหรือทั้งหมด เมื่อสัมผัสกับสารอินทรีย์จุลินทรีย์จะทำลายพวกมันบางส่วนทำให้พวกมันกลายเป็นน้ำคาร์บอนไดออกไซด์ไนไตรต์และซัลเฟตไอออน ฯลฯ ส่วนอื่น ๆ ของสารจะไปที่การก่อตัวของชีวมวล สารอินทรีย์บางชนิดสามารถออกซิไดซ์ได้ง่าย ในขณะที่สารบางชนิดไม่ออกซิไดซ์เลยหรือช้ามาก
การใช้วิธีทางชีวเคมีอย่างแพร่หลายนั้นมีข้อดีคือความสามารถในการกำจัดสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์บางชนิดที่พบในน้ำในสถานะละลายคอลลอยด์และไม่ละลายออกจากน้ำเสียรวมถึงสารพิษ ความเรียบง่ายของการออกแบบฮาร์ดแวร์ ต้นทุนการดำเนินงานที่ค่อนข้างต่ำ และการทำความสะอาดเชิงลึก ข้อเสีย ได้แก่ ต้นทุนเงินทุนสูง ความจำเป็นในการปฏิบัติตามกฎเกณฑ์การทำความสะอาดอย่างเคร่งครัด ผลกระทบที่เป็นพิษต่อจุลินทรีย์ของสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์จำนวนหนึ่ง และความจำเป็นในการเจือจางน้ำเสียในกรณีที่มีความเข้มข้นสูงของสิ่งเจือปน
เพื่อตรวจสอบความเป็นไปได้ในการจัดหาน้ำเสียอุตสาหกรรมให้กับโรงบำบัดทางชีวเคมี ได้มีการกำหนดความเข้มข้นสูงสุดของสารพิษซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อกระบวนการออกซิเดชันทางชีวเคมี (MK b) และการทำงานของสิ่งอำนวยความสะดวกบำบัด (MK bos) ในกรณีที่ไม่มีข้อมูลดังกล่าว ความเป็นไปได้ของการเกิดออกซิเดชันทางชีวเคมีจะถูกกำหนดโดยตัวบ่งชี้ทางชีวเคมี BOD p/COD สำหรับน้ำเสียชุมชน อัตราส่วนนี้จะอยู่ที่ประมาณ 0.86 และสำหรับน้ำเสียอุตสาหกรรม จะแตกต่างกันไปในช่วงกว้างมาก: ตั้งแต่ 0 ถึง 0.9 น้ำเสียที่มีอัตราส่วน BOD p/COD ต่ำมักจะมีสารปนเปื้อนที่เป็นพิษ ซึ่งการสกัดล่วงหน้าจะสามารถเพิ่มอัตราส่วนนี้ได้ กล่าวคือ ให้ความเป็นไปได้ของการเกิดออกซิเดชันทางชีวเคมี ดังนั้นน้ำเสียจึงไม่ควรมีสารพิษและสิ่งเจือปนของเกลือของโลหะหนัก การทำให้บริสุทธิ์ทางชีวเคมีถือว่าสมบูรณ์หาก BOD n ของน้ำบริสุทธิ์น้อยกว่า 20 มก./ล. และไม่สมบูรณ์หาก BOD n > 20 มก./ล. คำจำกัดความนี้มีเงื่อนไข เนื่องจากถึงแม้จะมีการทำให้บริสุทธิ์ทางชีวเคมีโดยสมบูรณ์ ก็จะมีการปลดปล่อยน้ำเพียงบางส่วนจากปริมาณสิ่งเจือปนที่มีอยู่ในนั้นเท่านั้น
ออกซิเดชันทางชีวภาพดำเนินการโดยชุมชนของจุลินทรีย์ (biocenosis) รวมถึงแบคทีเรียโปรโตซัวและสาหร่ายเชื้อรา ฯลฯ หลายชนิดที่เชื่อมโยงถึงกันเป็นคอมเพล็กซ์เดียวโดยความสัมพันธ์ที่ซับซ้อน (เมตาไบโอซิส ซิมไบโอซิส และการเป็นปรปักษ์กัน) บทบาทที่โดดเด่นในชุมชนนี้เป็นของแบคทีเรียซึ่งจำนวนแตกต่างกันไปตั้งแต่ 10 6 ถึง 10 14 เซลล์ต่อชีวมวลแห้ง 1 กรัม ในกระบวนการออกซิเดชันทางชีวเคมีภายใต้สภาวะแอโรบิก ชุมชนของจุลินทรีย์เรียกว่าตะกอนเร่งหรือฟิล์มชีวภาพ ตะกอนเร่งประกอบด้วยจุลินทรีย์ที่มีชีวิตและสารตั้งต้นที่เป็นของแข็ง และมีลักษณะคล้ายเกล็ดตกตะกอนที่มีสีตั้งแต่สีน้ำตาลขาวไปจนถึงสีน้ำตาลเข้ม การสะสมของแบคทีเรียในตะกอนเร่งจะถูกล้อมรอบด้วยชั้นเมือก (แคปซูล) และเรียกว่า Zooglea ช่วยปรับปรุงโครงสร้างของตะกอน การตกตะกอนและการบดอัด
ตะกอนเร่งคือแอมโฟเทอริกคอลลอยด์ซึ่งมีประจุลบในช่วง pH 4-9 และมีความสามารถในการดูดซับสูงเนื่องจากพื้นผิวของเซลล์แบคทีเรียที่พัฒนาขึ้นทั้งหมด ความสามารถในการดูดซับของตะกอนเร่งจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากการอิ่มตัวของน้ำเสียที่มีสารปนเปื้อน กระบวนการนำกลับคืนเกิดขึ้นเนื่องจากกิจกรรมสำคัญของจุลินทรีย์ที่อยู่ในตะกอนเร่ง และเรียกว่าการสร้างใหม่ แม้ว่าน้ำเสียที่ได้รับการบำบัดจะมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ แต่องค์ประกอบทางเคมีของตะกอนเร่งก็ค่อนข้างใกล้เคียงกันแม้ว่าจะไม่เหมือนกันก็ตาม ความคล้ายคลึงกันนี้เป็นผลมาจากความธรรมดาของเซลล์แบคทีเรียพื้นฐาน องค์ประกอบของเซลล์ประกอบด้วย H, N, S, C, O, P, เถ้า, โปรตีนรวมถึงธาตุต่างๆ - B, V, Fe, Co, Mn, Mo, Cu เป็นต้น H, N, C และ O ก่อตัวเป็นสารอินทรีย์กลุ่มองค์ประกอบเหล่านี้จะเข้าสู่เซลล์แบคทีเรียในรูปของน้ำ โปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรต 80-85% ของน้ำหนักของจุลินทรีย์คือน้ำ
กากตะกอนเร่งเป็นเรื่องที่ซับซ้อนของแร่ธาตุ (10-30%) และสารอินทรีย์ (70-90%) สารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่เป็นโปรตีน องค์ประกอบของเซลล์เถ้าประกอบด้วยองค์ประกอบขนาดเล็ก - Ca, K, Mg, S, Mn, Cu, Na, Fe, Zn เป็นต้น นอกจากนี้ในการสร้างเซลล์แบคทีเรียจำเป็นต้องมีองค์ประกอบทางชีวภาพ - ฟอสฟอรัส, ไนโตรเจน, โพแทสเซียม. คุณภาพของตะกอนจะถูกกำหนดโดยอัตราการตกตะกอนและระดับการทำน้ำให้บริสุทธิ์ สถานะของตะกอนมีลักษณะเฉพาะคือดัชนีตะกอนซึ่งเป็นอัตราส่วนของปริมาตรของส่วนตะกอนของตะกอนเร่งต่อมวลของตะกอนแห้ง (เป็นกรัม) หลังจากตกตะกอนเป็นเวลา 30 นาที ยิ่งดัชนีตะกอนยิ่งสูง ตะกอนก็จะยิ่งตกตะกอนมากขึ้นเท่านั้น
2. รูปแบบการสลายตัวของสารอินทรีย์
กลไกในการกำจัดสารออกจากน้ำเสียและการบริโภคของจุลินทรีย์นั้นซับซ้อนมาก โดยทั่วไปกระบวนการนี้สามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน:
1) การถ่ายโอนมวลของสสารจากของเหลวไปยังผิวเซลล์เนื่องจากการแพร่กระจายของโมเลกุลและการพาความร้อน
2) การแพร่กระจายของสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์แบบกึ่งซึมผ่านได้ซึ่งเป็นผลมาจากความเข้มข้นของสารที่แตกต่างกันทั้งในและนอกเซลล์
3) กระบวนการเปลี่ยนรูปของสาร (เมแทบอลิซึม) ที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ด้วยการปล่อยพลังงานและการสังเคราะห์สารในเซลล์ใหม่
อัตราของระยะแรกถูกกำหนดโดยกฎการแพร่กระจายและสภาวะอุทกพลศาสตร์ในโรงบำบัดทางชีวเคมี การไหลปั่นป่วนทำให้เกิดการสลายตัวของสะเก็ดตะกอนที่ถูกกระตุ้นจนกลายเป็นอาณานิคมเล็กๆ ของจุลินทรีย์ และนำไปสู่การต่ออายุการเชื่อมต่อระหว่างจุลินทรีย์และสิ่งแวดล้อมอย่างรวดเร็ว
กระบวนการถ่ายโอนสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์แบบกึ่งซึมผ่านได้สามารถทำได้สองวิธี: โดยการละลายสารที่แพร่กระจายในวัสดุเมมเบรนเนื่องจากสารนั้นผ่านเข้าไปในเซลล์ หรือโดยการติดสารที่แทรกซึมเข้ากับตัวพาเฉพาะ โปรตีนจะละลายสารเชิงซ้อนที่เกิดขึ้นและการแพร่กระจายเข้าไปในเซลล์ โดยที่สารเชิงซ้อนจะสลายตัวและโปรตีน -ตัวขนส่งจะถูกปล่อยออกมาเพื่อทำให้วงจรใหม่สมบูรณ์
บทบาทหลักในการบำบัดน้ำเสียนั้นเกิดจากกระบวนการเปลี่ยนรูปของสารภายในเซลล์ของจุลินทรีย์ส่งผลให้เกิดออกซิเดชันของสารด้วยการปล่อยพลังงาน (การเปลี่ยนแปลงแบบ catabolic) และการสังเคราะห์สารโปรตีนใหม่ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับค่าใช้จ่าย พลังงาน (การเปลี่ยนแปลงแบบอะนาโบลิก)
อัตราการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและลำดับถูกกำหนดโดยเอนไซม์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและเป็นสารประกอบโปรตีนเชิงซ้อนที่มีน้ำหนักโมเลกุลมากถึงหลายแสนล้าน กิจกรรมของพวกเขาขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ pH และการมีอยู่ของสารต่างๆ ในน้ำเสีย
ปฏิกิริยารวมของออกซิเดชันทางชีวเคมีภายใต้สภาวะแอโรบิกสามารถแสดงได้ดังนี้:
ออกซิเดชันของสารอินทรีย์
C x สูง y O z (x + 0.25y - 0.5z)O 2 ? xС0 2 + 0.5уН 2 О + ?Н;
การสังเคราะห์เซลล์แบคทีเรีย
C x H y O z + nNH 3 + n(x + 0.25у - 0.5z - 5)0 2 ? n(C 5 H 7 N0 2) + n(x-5)C0 2 + 0.5n(y-4)H 2 O - ?H;
ออกซิเดชันของวัสดุเซลล์
ไม่มี(C 5 H 7 N0 2) + 5n0 2 ? 5nC0 2 + 2nH 2 0 + nNH 3 + ?Н
การเปลี่ยนแปลงทางเคมีเป็นแหล่งพลังงานที่จำเป็นสำหรับจุลินทรีย์ สิ่งมีชีวิตสามารถใช้พลังงานเคมีที่ถูกผูกไว้เท่านั้น ตัวพาพลังงานสากลในเซลล์คือกรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก (ATP)
จุลินทรีย์สามารถออกซิไดซ์สารอินทรีย์หลายชนิดได้ แต่ต้องใช้เวลาในการปรับตัวต่างกัน แอลกอฮอล์ ไกลคอล กรดเบนโซอิก อะซิโตน กลีเซอรีน เอสเทอร์ ฯลฯ หลายชนิดถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย สารประกอบไนโตร สารลดแรงตึงผิวบางชนิด และสารประกอบอินทรีย์ที่มีคลอรีนออกซิไดซ์ได้ไม่ดี
กระบวนการออกซิเดชันแบบแอโรบิกจะใช้ออกซิเจนที่ละลายในน้ำเสีย เพื่อให้น้ำเสียอิ่มตัวด้วยออกซิเจน กระบวนการเติมอากาศจะดำเนินการโดยแบ่งการไหลของอากาศออกเป็นฟองซึ่งหากเป็นไปได้จะมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอในน้ำเสีย จากฟองอากาศ ออกซิเจนจะถูกดูดซับด้วยน้ำแล้วถ่ายโอนไปยังจุลินทรีย์ กระบวนการนี้เกิดขึ้นในสองขั้นตอน ประการแรกเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนออกซิเจนจากฟองอากาศไปยังของเหลวจำนวนมาก ส่วนประการที่สองเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนออกซิเจนที่ดูดซับจากของเหลวจำนวนมากไปยังเซลล์ของจุลินทรีย์ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ภายใต้อิทธิพลของการเต้นแบบปั่นป่วน
วิธีที่เชื่อถือได้ที่สุดในการเพิ่มปริมาณออกซิเจนให้กับน้ำเสียคือการเพิ่มความเข้มข้นของการกระจายตัวของการไหลของก๊าซเช่น ลดขนาดของฟองก๊าซ อัตราการใช้ออกซิเจนขึ้นอยู่กับปัจจัยที่เกี่ยวข้องกันหลายประการ ได้แก่ ปริมาณชีวมวล อัตราการเติบโตและกิจกรรมทางสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ ชนิดและความเข้มข้นของสารอาหาร การสะสมของผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมที่เป็นพิษ ปริมาณและธรรมชาติของสารอาหาร และปริมาณออกซิเจน ในน้ำ.
3. อิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ที่มีต่อกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ทางชีวเคมี
ประสิทธิผลของการบำบัดทางชีวภาพขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ซึ่งบางส่วนคล้อยตามการเปลี่ยนแปลงและการควบคุมภายในช่วงกว้าง ในขณะที่การควบคุมของปัจจัยอื่นๆ เช่น องค์ประกอบของน้ำเสียที่เข้าสู่การบำบัด แทบจะเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ ปัจจัยหลักที่กำหนดปริมาณงานของระบบและระดับการบำบัดน้ำเสีย ได้แก่ การมีอยู่ของออกซิเจนในน้ำ ความสม่ำเสมอของการไหลของน้ำเสีย และความเข้มข้นของสิ่งเจือปนในนั้น อุณหภูมิ pH ของสิ่งแวดล้อม การผสม การมีอยู่ สิ่งเจือปนและสารอาหารที่เป็นพิษ ความเข้มข้นของชีวมวล ฯลฯ
เงื่อนไขการทำความสะอาดที่เหมาะสมที่สุดมีดังนี้ ความเข้มข้นของสารออกซิไดซ์ทางชีวเคมีในน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดไม่ควรเกินค่าที่อนุญาต MK b หรือ MK bos ซึ่งโดยปกติจะทำการทดลอง น้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูงจะต้องเจือจาง ขีดจำกัดความเข้มข้นสูงสุดสำหรับสารที่เข้าสู่สถานบำบัดทางชีวภาพมีระบุไว้ในเอกสารอ้างอิง
การจัดหาสิ่งอำนวยความสะดวกการบำบัดทางชีวเคมีด้วยออกซิเจนในอากาศจะต้องอย่างต่อเนื่องและในปริมาณที่น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วออกจากถังตกตะกอนรองมีอย่างน้อย 2 มก./ลิตร อัตราการละลายออกซิเจนในน้ำไม่ควรต่ำกว่าอัตราการใช้ของจุลินทรีย์ ในช่วงเริ่มต้นของการเกิดออกซิเดชัน อัตราการใช้ออกซิเจนอาจสูงกว่าเมื่อสิ้นสุดกระบวนการหลายสิบเท่า โดยขึ้นอยู่กับลักษณะของมลพิษทางน้ำและเป็นสัดส่วนกับปริมาณของชีวมวล
อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการแอโรบิกที่เกิดขึ้นในโรงบำบัดน้ำเสียจะอยู่ที่ 20-30 °C แม้ว่าอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับแบคทีเรียในกลุ่มต่างๆ จะแตกต่างกันไปอย่างมาก ตั้งแต่ -8 °C ถึง +85 °C การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเกินเกณฑ์ปกติทางสรีรวิทยาของจุลินทรีย์นำไปสู่การตายของพวกมันและการลดลงจะช่วยลดการทำงานของจุลินทรีย์เท่านั้น เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความสามารถในการละลายของออกซิเจนในน้ำจะลดลง ดังนั้นในฤดูร้อนจึงจำเป็นต้องทำการเติมอากาศที่เข้มข้นยิ่งขึ้น และในฤดูหนาว จำเป็นต้องรักษาความเข้มข้นของจุลินทรีย์ให้สูงขึ้นในตะกอนหมุนเวียนและเพิ่มระยะเวลา ของการเติมอากาศ
ปฏิกิริยาต่อสิ่งแวดล้อมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับส่วนสำคัญของแบคทีเรียนั้นเป็นกลางหรือใกล้เคียงกัน แม้ว่าจะมีสายพันธุ์ที่พัฒนาได้ดีในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด (เชื้อรา ยีสต์) หรือมีความเป็นด่างเล็กน้อย (แอคติโนไมซีต)
สำหรับกระบวนการสังเคราะห์สสารในเซลล์ตามปกติ และดังนั้นสำหรับกระบวนการบำบัดน้ำเสียที่มีประสิทธิภาพ สารอาหารทั้งหมดจะต้องมีความเข้มข้นเพียงพอ - คาร์บอนอินทรีย์ (BOD), ไนโตรเจน, ฟอสฟอรัส
นอกเหนือจากองค์ประกอบพื้นฐานของเซลล์ (C, O, N, H) แล้ว ส่วนประกอบอื่น ๆ - องค์ประกอบขนาดเล็ก (Mn, Cu, Zn, Mo, Mg, Co ฯลฯ ) จำเป็นสำหรับการก่อสร้างในปริมาณเล็กน้อย เนื้อหาขององค์ประกอบเหล่านี้ในน้ำธรรมชาติที่เกิดจากน้ำเสียมักจะเพียงพอสำหรับการเกิดออกซิเดชันทางชีวเคมี การขาดไนโตรเจนจะยับยั้งการเกิดออกซิเดชันของสารมลพิษอินทรีย์ และทำให้เกิดตะกอนที่ตกตะกอนได้ยาก การขาดฟอสฟอรัสทำให้เกิดการพัฒนาของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใย ซึ่งเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ตะกอนเร่งบวม การตกตะกอนและการกำจัดออกจากโรงบำบัดไม่ดี การเติบโตของตะกอนช้าลง และความเข้มของออกซิเดชันลดลง องค์ประกอบทางชีวภาพจะถูกดูดซึมได้ดีที่สุดในรูปแบบของสารประกอบที่พบในเซลล์จุลินทรีย์: ไนโตรเจน - ในรูปของ NH 4 และฟอสฟอรัส - ในรูปของเกลือในกรดฟอสฟอริก หากขาดไนโตรเจน ฟอสฟอรัส หรือโพแทสเซียม ปุ๋ยไนโตรเจน โพแทสเซียม และฟอสฟอรัสต่างๆ จะถูกเติมลงในน้ำเสีย องค์ประกอบเหล่านี้มีอยู่ในน้ำเสียในครัวเรือน สารเคมีจำนวนมากจึงอาจเป็นพิษต่อจุลินทรีย์ และขัดขวางการทำงานที่สำคัญของจุลินทรีย์ สารดังกล่าวเมื่อเข้าสู่เซลล์แบคทีเรียจะมีปฏิกิริยากับส่วนประกอบต่างๆ และขัดขวางการทำงานของสารดังกล่าว ได้แก่ S in, Ag, Cu, Co, Hg, Pv เป็นต้น ปริมาณอนุภาคแขวนลอยไม่ควรเกิน 100 มก./ลิตร สำหรับ ตัวกรองทางชีวภาพและ 150 มก./ลิตร สำหรับถังเติมอากาศ
ความเข้มข้นและประสิทธิภาพของการบำบัดน้ำเสียไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับสภาพความเป็นอยู่ของจุลินทรีย์เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับปริมาณของจุลินทรีย์ด้วย เช่น ปริมาณของตะกอนเร่งซึ่งเก็บรักษาไว้ในถังเติมอากาศมักจะอยู่ที่ 2-4 กรัม/ลิตร การเพิ่มความเข้มข้นของจุลินทรีย์ในน้ำเสียทำให้กระบวนการบำบัดทางชีวภาพเร็วขึ้น แต่ในขณะเดียวกันก็จำเป็นต้องเพิ่มปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำซึ่งถูกจำกัดโดยสถานะความอิ่มตัวและปรับปรุงสภาวะการถ่ายโอนมวล . สำหรับการบำบัดทางชีวภาพจำเป็นต้องใช้ตะกอนเร่ง "หนุ่ม" อายุ 2-3 วัน มันไม่บวม ทนทานต่อความผันผวนของอุณหภูมิและ pH ได้มากกว่า และสะเก็ดขนาดเล็กจะเกาะตัวได้ดีขึ้น เงื่อนไขที่สำคัญในการปรับปรุงการบำบัดทางชีวภาพและลดปริมาตรของสิ่งอำนวยความสะดวกในการบำบัดคือการสร้างตะกอนเร่งใหม่ซึ่งประกอบด้วยการเติมอากาศในกรณีที่ไม่มีสารตั้งต้นที่เป็นสารอาหาร
เพื่อสร้างสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการถ่ายโอนมวลสารอาหารและออกซิเจนไปยังพื้นผิวของเซลล์จุลินทรีย์ จำเป็นต้องผสมน้ำเสียและตะกอนเร่ง ในกรณีนี้ความปั่นป่วนของของเหลวนำไปสู่การทำลายสะเก็ดตะกอนเร่งการต่ออายุพื้นผิวการจัดหาเซลล์ที่ดีขึ้นด้วยสารอาหารและออกซิเจนและสร้างสภาพความเป็นอยู่ที่ดีขึ้นสำหรับจุลินทรีย์
4. การจำแนกประเภทของวิธีทางชีวเคมี
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วถึงวิธีการบำบัดทางชีวเคมีแบบแอโรบิกและแบบไม่ใช้ออกซิเจน วิธีแอโรบิกขึ้นอยู่กับการใช้กลุ่มจุลินทรีย์แบบแอโรบิกซึ่งอายุการใช้งานต้องใช้ออกซิเจนไหลคงที่และอุณหภูมิ 20-40 ° C เมื่อสภาวะอุณหภูมิและออกซิเจนเปลี่ยนแปลง องค์ประกอบและจำนวนของจุลินทรีย์จะเปลี่ยนไป โดยจะถูกเพาะเลี้ยงในแอคทิเวเตดสลัดจ์หรือแผ่นชีวะ วิธีไร้ออกซิเจนเกิดขึ้นโดยไม่มีออกซิเจนและใช้สำหรับบำบัดตะกอนเป็นหลัก สิ่งอำนวยความสะดวกการบำบัดทางชีวภาพทั้งชุดสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่มตามตำแหน่งของชีวมวลที่ใช้งานอยู่:
1) ชีวมวลที่ใช้งานได้รับการแก้ไขบนวัสดุที่อยู่นิ่งและน้ำเสียจะเลื่อนเป็นชั้นบาง ๆ เหนือวัสดุที่บรรทุก - ตัวกรองชีวภาพ
2) ชีวมวลที่ใช้งานอยู่ในน้ำในสถานะอิสระ (ถูกระงับ) - ถังเติมอากาศ, ช่องออกซิเดชันการไหลเวียน, ออกซิถัง
3) การรวมกันของทั้งสองตัวเลือกสำหรับตำแหน่งของชีวมวล - ตัวกรองชีวภาพใต้น้ำ, ถังชีวภาพ, ถังเติมอากาศพร้อมตัวเติม
การบำบัดทางชีวภาพสามารถทำได้ภายใต้สภาพธรรมชาติในโรงบำบัดดินและในบ่อชีวภาพ
4.1. วิธีการทำความสะอาดแบบแอโรบิก
การบำบัดในเขตชลประทาน พื้นที่กรอง และบ่อชีวภาพมีความโดดเด่นด้วยต้นทุนการก่อสร้างและการดำเนินงานที่ค่อนข้างต่ำ ความสามารถในการบัฟเฟอร์ระหว่างการปล่อยน้ำเสียแบบวอลเลย์ ความผันผวนของค่า pH อุณหภูมิ และระดับการกำจัดสารอาหารออกจากน้ำที่เพียงพอ ข้อเสีย ได้แก่ ฤดูกาลของงานและอัตราการออกซิเดชันของสารปนเปื้อนต่ำ ทุ่งชลประทานและทุ่งกรองเป็นวิธีการบำบัดดิน
ทุ่งชลประทานเป็นพื้นที่เกษตรกรรมที่ออกแบบมาเพื่อการบำบัดน้ำเสียโดยเฉพาะและในขณะเดียวกันก็ปลูกพืชด้วย ในด้านการกรอง การทำให้บริสุทธิ์จะดำเนินการโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของพืช การบำบัดน้ำเสียในเขตชลประทานขึ้นอยู่กับอิทธิพลของจุลินทรีย์ในดิน ออกซิเจนในอากาศ ดวงอาทิตย์ และกิจกรรมของพืช ชั้นดินที่มีฤทธิ์หนา 1.5-2 ม. เกี่ยวข้องกับการบำบัดน้ำเสียในระดับต่าง ๆ การทำให้เป็นแร่ของอินทรียวัตถุส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ ดินชั้นบนครึ่งเมตร ในเวลาเดียวกันความอุดมสมบูรณ์ของดินเพิ่มขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการเพิ่มคุณค่าของดินด้วยไนเตรตฟอสฟอรัสและโพแทสเซียม อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบเกลือรวมของน้ำเสียไม่ควรเกิน 4-6 กรัม/ลิตร เพื่อป้องกันไม่ให้ดินเค็ม น้ำเสียจะถูกส่งไปยังเขตชลประทานเป็นระยะ ๆ เป็นระยะเวลา 5 วัน ในฤดูหนาว สำหรับพื้นที่ที่มีอากาศหนาวเย็น น้ำเสียจะถูกแช่แข็ง ในการรวบรวมน้ำเสียที่ใช้ในทุ่งชลประทาน จะใช้บ่อกักเก็บน้ำที่มีความจุเท่ากับหกเดือนในการสะสมน้ำ
ทางชีวภาพ บ่อน้ำ- อ่างเก็บน้ำที่สร้างขึ้นเทียมหรือตามธรรมชาติซึ่งมีการบำบัดน้ำเสียเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ในตัวเองตามธรรมชาติ สามารถใช้ทั้งสำหรับการบำบัดด้วยตนเองและสำหรับการบำบัดน้ำเสียหลังการบำบัดแบบลึกที่ผ่านการบำบัดทางชีวภาพแล้ว เป็นแหล่งกักเก็บน้ำตื้น (0.5-1 ม.) ได้รับความร้อนจากแสงแดดและมีสิ่งมีชีวิตในน้ำอาศัยอยู่
ในกระบวนการที่เกิดขึ้นในบ่อชีวภาพ จะมีการสังเกตวัฏจักรตามธรรมชาติของการทำลายสารมลพิษอินทรีย์โดยสมบูรณ์ ผลกระทบของปัจจัยต่างๆ ต่อการทำงานของบ่อสามารถสร้างสภาวะแอโรบิกและแอโรบิก-แอนแอโรบิกในบ่อได้ บ่อที่ทำงานอย่างต่อเนื่องภายใต้สภาวะแอโรบิกเรียกว่าการเติมอากาศ ในขณะที่บ่อที่มีสภาวะแปรผันเรียกว่าแบบปัญญา
สภาพแอโรบิกในบ่อสามารถรักษาไว้ได้ไม่ว่าจะโดยการจัดหาออกซิเจนตามธรรมชาติจากบรรยากาศและการสังเคราะห์ด้วยแสง หรือโดยการบังคับนำอากาศเข้าไปในน้ำ ดังนั้นจึงมีความแตกต่างระหว่างบ่อที่มีการเติมอากาศตามธรรมชาติและการเติมอากาศเทียม ระยะเวลาการอยู่อาศัยของน้ำในบ่อที่มีการเติมอากาศตามธรรมชาติอยู่ระหว่าง 7 ถึง 60 วัน ตะกอนเร่งซึ่งเป็นวัสดุเมล็ดพืชจะถูกกำจัดออกจากถังตกตะกอนรองร่วมกับน้ำเสีย ประสิทธิภาพการทำความสะอาดในบ่อจะถูกกำหนดตามเวลาของปีในช่วงเย็นจะลดลงอย่างรวดเร็ว
บ่อที่มีการเติมอากาศเทียมจะมีปริมาตรน้อยกว่ามากและโดยปกติแล้วจะได้ระดับการทำให้บริสุทธิ์ตามที่ต้องการภายใน 1-3 วัน
ตัวกรองชีวภาพ - โครงสร้างการบำบัดทางชีวภาพเทียม - เป็นโครงสร้างทรงกลมหรือสี่เหลี่ยมที่ทำจากอิฐหรือคอนกรีตเสริมเหล็กที่บรรจุด้วยวัสดุกรองบนพื้นผิวที่แผ่นชีวะพัฒนาขึ้น น้ำเสียจะถูกกรองผ่านชั้นโหลดที่ปกคลุมไปด้วยแผ่นฟิล์มจุลินทรีย์ เนื่องจากมีกิจกรรมสำคัญในการดำเนินการทำให้บริสุทธิ์ แผ่นชีวะที่ใช้แล้ว (ที่ตายแล้ว) จะถูกชะล้างออกด้วยน้ำเสียที่ไหล และนำออกจากแผ่นกรองชีวภาพ
ขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุที่ใส่ ตัวกรองชีวภาพแบ่งออกเป็นสองประเภท: แบบปริมาตร (เม็ด) และการโหลดแบบเรียบ หินบด, กรวด, กรวด, ตะกรัน, ดินเหนียวขยายตัว, แหวนเซรามิกและพลาสติก, ลูกบาศก์, ลูกบอล, กระบอกสูบ ฯลฯ ถูกใช้เป็นการโหลดแบบละเอียด การโหลดแบบเรียบประกอบด้วยตาข่ายโลหะ ผ้า และพลาสติก ตะแกรง บล็อก แผ่นลูกฟูก ฟิล์ม ฯลฯ ซึ่งมักจะรีดเป็นม้วน
ตัวกรองชีวภาพที่มีการโหลดตามปริมาตรจะแบ่งออกเป็นแบบหยด โหลดสูง และแบบทาวเวอร์ ตัวกรองชีวภาพแบบหยดเป็นการออกแบบที่ง่ายที่สุด โดยบรรจุด้วยวัสดุที่เป็นเศษส่วนละเอียดสูง 1-2 ม. และมีความจุสูงถึง 1,000 ม. 3 ต่อวัน ทำให้มีระดับการทำให้บริสุทธิ์ในระดับสูง ในตัวกรองที่มีการรับน้ำหนักสูงจะใช้ชิ้นส่วนที่โหลดขนาดใหญ่ขึ้นและมีความสูง 2-4 ม. ความสูงในการโหลดในตัวกรองแบบทาวเวอร์สูงถึง 8-16 ม. ตัวกรองสองประเภทสุดท้ายจะใช้ที่อัตราการไหลของน้ำเสียที่ มากถึง 50,000 m 3 / วัน ทั้งสำหรับการบำบัดทางชีวภาพแบบเต็มและไม่สมบูรณ์
ตัวกรองทางชีวภาพที่มีการโหลดแบบเรียบมีความสามารถในการออกซิเดชันสูงกว่าตัวกรองที่มีการโหลดตามปริมาตรอย่างมาก ความสามารถในการออกซิไดซ์คืออัตราการละลายของออกซิเจนในระหว่างการเติมอากาศของน้ำที่ไม่มีออกซิเจนอย่างสมบูรณ์ที่ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิ 20 °C (g O 2 /h)) ใกล้กับมันคือแนวคิดของพลังงานออกซิเดชัน - อัตราของปฏิกิริยาออกซิเดชันของมลพิษ (g O 2 / (m 3 ชั่วโมง))
ตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างถังเติมอากาศและตัวกรองชีวภาพจะถูกครอบครองโดยตัวกรองชีวภาพใต้น้ำและตัวกรองชีวภาพจากถังชีวภาพ
ตัวกรองชีวภาพแบบจุ่มใต้น้ำ (แบบดิสก์) เป็นแหล่งกักเก็บที่มีเพลาหมุนโดยมีจานติดตั้งอยู่ โดยสลับกันสัมผัสกับน้ำเสียและอากาศ ขนาดของดิสก์คือ 0.5-3 ม. ระยะห่างระหว่างพวกเขาคือ 10-20 มม. อาจเป็นโลหะพลาสติกและซีเมนต์ใยหินจำนวนดิสก์บนเพลาอยู่ระหว่าง 20 ถึง 200 . ไบโอแทงค์-ไบโอฟิลเตอร์คือตัวเครื่องที่บรรจุส่วนประกอบของถาดวางในรูปแบบกระดานหมากรุก องค์ประกอบเหล่านี้ได้รับการชลประทานจากด้านบนด้วยน้ำซึ่งไหลลงมาตามขอบ แผ่นชีวะก่อตัวบนพื้นผิวด้านนอกขององค์ประกอบ และชีวมวลที่มีลักษณะคล้ายตะกอนเร่งจะเกิดขึ้นภายใน การออกแบบให้ประสิทธิภาพสูงและประสิทธิภาพการทำความสะอาด
ตามหลักการของการไหลของอากาศเข้าสู่ความหนาของมวลอากาศ ตัวกรองชีวภาพสามารถใช้การเติมอากาศตามธรรมชาติและแบบบังคับได้
ในช่วงเริ่มต้นของตัวกรองทางชีวภาพ ฟิล์มชีวภาพจะเติบโตบนชิ้นส่วนของอาหาร ตัวแทนหลักของภาพยนตร์เรื่องนี้คือประชากรจุลินทรีย์ จุลินทรีย์ในแผ่นชีวะใช้สิ่งเจือปนอินทรีย์ในน้ำเสียเป็นแหล่งโภชนาการและการหายใจ และมวลของแผ่นชีวะจะเพิ่มขึ้น เมื่อความหนาของฟิล์มเพิ่มขึ้น ฟิล์มก็จะตายและถูกชะล้างออกไปโดยน้ำเสียที่ไหลออกมา น้ำที่ผ่านการกรองในตัวกรองชีวภาพพร้อมกับอนุภาคของฟิล์มชีวะที่ตายแล้วจะเข้าสู่ถังตกตะกอนรอง โดยทั่วไปไม่มีการรีไซเคิลวัสดุออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เนื่องจากมีความสามารถในการกักเก็บสูงของโครงสร้างมวลของฟิล์มชีวะ
เมื่อรับน้ำเสียที่มีค่า BOD > 300 มก./ลิตร เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้พื้นผิวตัวกรองชีวภาพเกิดตะกอนบ่อยครั้ง จึงมีการหมุนเวียนน้ำ - การคืนน้ำบริสุทธิ์บางส่วนเพื่อเจือจางน้ำเสียเดิม การหมุนเวียนของน้ำบริสุทธิ์จะเพิ่มปริมาณออกซิเจนที่ละลายในส่วนผสม รักษาภาระไฮดรอลิกที่สม่ำเสมอมากขึ้น และทำให้ความเข้มข้นของฟิล์มชีวะเท่ากันตามความสูงของโครงสร้าง อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเพิ่มความจำเป็นในการปรับปริมาตรถังและเพิ่มการใช้พลังงานในการสูบน้ำ
การกระจายน้ำเสียเหนือพื้นผิวของตัวกรองชีวภาพจะดำเนินการโดยสปริงเกอร์แบบอยู่กับที่ (สปริงเกอร์) หรือสปริงเกอร์แบบเจ็ทหมุนที่มีการจ่ายน้ำแบบวนเป็นเวลา 5-10 นาที
การใช้ตัวกรองชีวภาพถูกจำกัดด้วยความเป็นไปได้ที่จะเกิดตะกอน พลังออกซิเดชันที่ลดลงระหว่างการทำงาน มีกลิ่นไม่พึงประสงค์ และความยากลำบากในการเจริญเติบโตของฟิล์มสม่ำเสมอ
การทำความสะอาดในถังเติมอากาศการบำบัดทางชีวภาพแบบแอโรบิกของน้ำเสียจำนวนมากดำเนินการในถังเติมอากาศ - โครงสร้างคอนกรีตมวลเบาที่มีตะกอนลอยอิสระในปริมาตรของน้ำที่ผ่านการบำบัดซึ่งเป็นประชากรทางชีวภาพที่ใช้มลพิษทางน้ำเสียในการดำรงชีวิต
ถัง Aero สามารถจำแนกได้ตามเกณฑ์ต่อไปนี้:
1) ตามโครงสร้างการไหล - ถังเติมอากาศ - ดิสเพลสเซอร์, ถังเติมอากาศ - เครื่องผสมและถังเติมอากาศที่มีทางเข้าของของเหลวเสียแบบกระจาย (ชนิดกลาง)
2) ตามวิธีการฟื้นฟูตะกอนเร่ง - ถังเติมอากาศพร้อมเครื่องกำเนิดตะกอนแยกหรือรวมกัน
3) ตามภาระของตะกอนเร่ง - โหลดสูง (สำหรับการบำบัดที่ไม่สมบูรณ์), โหลดธรรมดาและโหลดต่ำ (พร้อมการเติมอากาศแบบขยาย);
4) ตามจำนวนสเตจ - หนึ่ง, สองและหลายสเตจ;
5) ตามโหมดของอินพุตน้ำเสีย - ไหลผ่าน, กึ่งไหลผ่าน, พร้อมระดับการทำงานที่แปรผัน, การสัมผัส;
6) ตามประเภทของการเติมอากาศ - นิวเมติก, เครื่องกล, อุทกพลศาสตร์รวมหรือเครื่องกลปอด
7) ตามลักษณะการออกแบบ - สี่เหลี่ยม, กลม, รวม, เพลา, ถังกรอง, ถังลอย ฯลฯ
ถัง Aerotanks ถูกใช้ในอัตราการไหลของน้ำเสียที่หลากหลายมาก ตั้งแต่หลายร้อยถึงล้านลูกบาศก์เมตรต่อวัน
ในเครื่องผสมอากาศถังเติมอากาศ โหลดกากตะกอนและอัตราการออกซิเดชันของสารปนเปื้อนแทบไม่เปลี่ยนแปลงตามความยาวของโครงสร้าง เหมาะที่สุดสำหรับการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมที่มีความเข้มข้น (BODp สูงถึง 1,000 มก./ลิตร) โดยมีอัตราการไหลและความเข้มข้นของสารปนเปื้อนผันผวนอย่างมาก ในถังเติมอากาศ-แทนที่ ปริมาณของสารปนเปื้อนบนตะกอนและอัตราการออกซิเดชันจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ค่าสูงสุดที่จุดเริ่มต้นของการก่อสร้างไปจนถึงค่าต่ำสุดที่ส่วนท้าย โครงสร้างดังกล่าวจะใช้หากมั่นใจว่ามีการปรับตัวของตะกอนเร่งได้ง่ายเพียงพอ ในถังเติมอากาศที่มีน้ำกระจายไปตามความยาว ปริมาณของตะกอนจะลดลงและสม่ำเสมอ สิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าวใช้เพื่อบำบัดส่วนผสมของน้ำเสียอุตสาหกรรมและน้ำเสียชุมชน การทำงานของถังเติมอากาศจะเชื่อมโยงอย่างแยกไม่ออกกับการทำงานปกติของถังตกตะกอนรอง ซึ่งตะกอนเร่งจะถูกสูบเข้าสู่ถังเติมอากาศอย่างต่อเนื่อง แทนที่จะใช้ถังตกตะกอนรอง สามารถใช้ตัวลอยเพื่อแยกตะกอนออกจากน้ำได้
ในโครงการขั้นตอนเดียวที่ไม่มีเครื่องกำเนิดใหม่ เป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้กระบวนการบำบัดน้ำเสียเข้มข้นขึ้น เมื่อมีตัวสร้างใหม่ กระบวนการออกซิเดชั่นจะสิ้นสุดลงและกากตะกอนจะได้คุณสมบัติดั้งเดิม แผนขั้นตอนเดียวที่ไม่มีการสร้างตะกอนใหม่จะใช้ที่ BOD 150 มก./ลิตร รูปแบบสองขั้นตอนจะใช้เมื่อความเข้มข้นเริ่มต้นของสารมลพิษอินทรีย์ในน้ำสูง เช่นเดียวกับเมื่อมีสารในน้ำซึ่งมีอัตราการออกซิเดชันเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ในขั้นตอนแรกของการบำบัด ค่า BOD ของน้ำเสียจะลดลง 50-70%
เพื่อให้มั่นใจว่ากระบวนการออกซิเดชั่นทางชีวภาพดำเนินไปตามปกติ อากาศจะต้องถูกส่งไปยังถังเติมอากาศอย่างต่อเนื่อง ระบบเติมอากาศเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนและอุปกรณ์พิเศษที่จ่ายออกซิเจนให้กับของเหลว รักษาตะกอนที่แขวนลอย และผสมน้ำเสียกับตะกอนอย่างต่อเนื่อง สำหรับถังเติมอากาศส่วนใหญ่ ระบบเติมอากาศช่วยให้แน่ใจว่าฟังก์ชันเหล่านี้ทำงานพร้อมกัน ตามวิธีการกระจายอากาศในน้ำ ในทางปฏิบัติระบบเติมอากาศต่อไปนี้ถูกนำมาใช้: นิวแมติก, เครื่องกล, เครื่องกลลมและเจ็ท ในประเทศของเราระบบเติมอากาศแบบนิวแมติกแพร่หลายมากขึ้น
ถังเติมอากาศที่ทันสมัยเป็นโครงสร้างที่มีความยืดหยุ่นทางเทคโนโลยีซึ่งเป็นถังคอนกรีตเสริมเหล็กแบบทางเดินที่ติดตั้งระบบเติมอากาศ ความลึกในการทำงานของถังเติมอากาศอยู่ที่ 3 ถึง 6 ม. อัตราส่วนความกว้างของทางเดินต่อความลึกในการทำงานคือตั้งแต่ 1:1 ถึง 2:1 สำหรับถังเติมอากาศและเครื่องกำเนิดใหม่ จำนวนส่วนต้องมีอย่างน้อยสองส่วน ด้วยผลผลิตสูงถึง 50,000 ลบ.ม. ต่อวัน โดยกำหนด 4-6 ส่วน โดยให้ผลผลิตสูงกว่า 8-10 ส่วน ซึ่งทั้งหมดทำงานได้ แต่ละส่วนประกอบด้วยทางเดิน 2-4 ทางเดิน
ถังเติมอากาศแบบแทนที่เป็นโครงสร้างทางเดินยาวซึ่งมีการจ่ายน้ำและตะกอนเร่งไปที่จุดเริ่มต้นของโครงสร้าง และส่วนผสมของตะกอนจะถูกระบายออกที่ส่วนท้ายของถัง ในกรณีนี้แทบไม่มีการผสมน้ำที่เข้ามากับน้ำที่ได้รับก่อนหน้านี้ ถังเติมอากาศดังกล่าวประกอบด้วยทางเดินหลายทางและอาจมีหรือไม่มีเครื่องกำเนิดใหม่ในตัวก็ได้ ความยาวของถังเติมอากาศดังกล่าวสูงถึง 50-150 ม. และปริมาตรอยู่ที่ 1.5 ถึง 30,000 ม. 3 ในระดับมากโหมดการกระจัดนั้นสอดคล้องกับการออกแบบถังเติมอากาศประเภท เซลลูล่าร์ พวกมันเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าในโครงสร้างแผนแบ่งออกเป็นหลายช่องด้วยพาร์ติชั่นตามขวาง ส่วนผสมจากช่องแรกเข้าสู่ส่วนที่สอง (จากด้านล่าง) จากส่วนที่สองไปที่สามจะไหลผ่านพาร์ติชัน (จากด้านบน) เป็นต้น ในแต่ละเซลล์ โหมดการผสมที่สมบูรณ์จะถูกสร้างขึ้น และผลรวมของเครื่องผสมแบบลำดับจำนวนหนึ่งถือเป็นตัวแทนที่ที่เกือบจะสมบูรณ์แบบ เพื่อป้องกันการเคลื่อนตัวของน้ำ และไม่มีการผสมตามยาว
น้ำเสียและกากตะกอนในถังเติมอากาศ-เครื่องผสมจะถูกจ่ายและระบายออกอย่างสม่ำเสมอตลอดด้านยาวของโครงสร้าง เชื่อกันว่าส่วนผสมที่เข้ามาอย่างรวดเร็ว (ในการคำนวณทันที) ผสมกับเนื้อหาของถังเติมอากาศทั้งหมด ทำให้สามารถกระจายสารปนเปื้อนอินทรีย์และออกซิเจนละลายน้ำได้อย่างเท่าเทียมกัน และรับประกันการทำงานของโครงสร้างภายใต้สภาวะคงที่และการรับน้ำหนักสูง ความกว้างของทางเดินของถังผสมอากาศคือ 3-9 ม. จำนวนทางเดินคือ 2-4 ความยาวสูงสุด 150 ม.
เมื่อเปรียบเทียบกับถังเติมอากาศ-ดิสเพลสเซอร์ ถังเติมอากาศ-เครื่องผสมอาหารมีความเข้มข้นของสิ่งเจือปนตกค้างสูงในน้ำบริสุทธิ์ ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้ในการบำบัดน้ำเสียเข้มข้นในระยะแรกและถังเติมอากาศ - แทนที่ - ในขั้นตอนที่สอง
ถังแอโร- เครื่องผสมสามารถเชื่อมต่อกับถังตกตะกอนรองและแยกออกจากถังเหล่านั้นได้ ถังบำบัดอากาศเสีย (เครื่องเร่งอากาศ) มีขนาดกะทัดรัด ช่วยให้คุณเพิ่มการหมุนเวียนของส่วนผสมของตะกอนโดยไม่ต้องใช้สถานีสูบน้ำแบบพิเศษ ปรับปรุงระบบออกซิเจนของถังตกตะกอน และเพิ่มปริมาณของตะกอนเป็น 3-5 กรัม/ l ตามด้วยการเพิ่มพลังงานออกซิเดชัน
ถังเติมอากาศชนิดกลางผสมผสานองค์ประกอบของถังเติมอากาศแบบดิสเพลสเซอร์และถังเติมอากาศแบบผสม ซึ่งรวมถึงถังเติมอากาศที่มีน้ำจ่ายกระจายและกากตะกอนเร่งที่มีความเข้มข้น รวมถึงถังเติมอากาศและเครื่องผสมแบบเรียงซ้อน โดยจะสร้างสภาวะสำหรับความเข้มข้นเฉลี่ยของตะกอนเร่งที่สูงกว่าในถังเติมอากาศ-ตัวแทนที่ และให้คุณภาพการทำความสะอาดที่สูงกว่าในถังเติมอากาศ-เครื่องผสม ดำเนินการในรูปแบบของโครงสร้างทางเดินสองหรือสี่ทาง ต้นทุนทุนสำหรับการก่อสร้างถังเติมอากาศดังกล่าวลดลงอย่างน้อย 15% เมื่อเทียบกับที่กล่าวไว้ข้างต้น ขณะที่ยังคงรักษาคุณภาพการทำความสะอาดไว้ในระดับสูง
ถังออกซิแทงค์มีไว้สำหรับการบำบัดน้ำเสียทางชีวเคมี โดยจะใช้ออกซิเจนทางเทคนิคแทนอากาศ ด้วยเหตุนี้ เงื่อนไขจึงถูกสร้างขึ้นเพื่อเพิ่มปริมาณของตะกอนเร่ง (สูงถึง 6-10 กรัม/ลิตร) ลดการใช้พลังงานในการเติมอากาศ พลังงานออกซิเดชันเพิ่มขึ้น (สูงกว่าถังเติมอากาศ 5-10 เท่า) และ ประสิทธิภาพการใช้ออกซิเจนอยู่ที่ 90-95%
แผนงานทั่วไปสำหรับการบำบัดทางชีวเคมีตามกฎแล้ว ได้แก่ การติดตั้งจำนวนหนึ่งสำหรับการเฉลี่ยน้ำเสีย การบำบัดเชิงกล สิ่งอำนวยความสะดวกในการบำบัดทางชีวภาพจริง อุปกรณ์สำหรับการเตรียมและการจ่ายสารรีเอเจนต์ การบำบัดหลังการบำบัดน้ำเสียและตะกอน แบบแผนอาจเป็นขั้นตอนเดียวหรือหลายขั้นตอนก็ได้ ตามโครงการข้างต้นจะมีการบำบัดร่วมกันสำหรับน้ำเสียอุตสาหกรรมและน้ำเสียในครัวเรือน ด้วยการทำความสะอาดดังกล่าว กระบวนการดำเนินไปอย่างมั่นคงและสมบูรณ์มากขึ้นเพราะว่า น้ำเสียจากครัวเรือนประกอบด้วยสารอาหารและทำให้น้ำเสียจากอุตสาหกรรมเจือจางด้วย น้ำเสียที่ได้รับการบำบัดล่วงหน้าที่โรงบำบัดด้วยเครื่องจักร จะถูกส่งไปบำบัดทางชีวภาพในถังเติมอากาศพร้อมเครื่องกำเนิดใหม่ ตะกอนเร่งที่ปล่อยออกมาในถังตกตะกอนรองจะถูกแบ่งออกเป็นสองกระแส: ตะกอนหมุนเวียนจะถูกสูบเข้าไปในเครื่องสร้างใหม่โดยใช้สถานีสูบน้ำ จากนั้นเข้าไปในถังเติมอากาศ ตะกอนส่วนเกินจะถูกส่งไปยังถังตกตะกอนหลักเพื่อชี้แจงให้กระจ่าง น้ำบริสุทธิ์จะถูกเติมคลอรีนและส่งไปยังอ่างเก็บน้ำหรือกลับสู่การผลิต กากตะกอนที่แยกออกมาจะถูกนำไปแปรรูปในเครื่องย่อยและแยกน้ำออกจากเตียงตะกอน ก๊าซที่ปล่อยออกมาระหว่างการย่อยจะถูกเผาในห้องหม้อไอน้ำ
4.2. วิธีการทำความสะอาดแบบไม่ใช้ออกซิเจน
กระบวนการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนสามารถใช้เพื่อทำให้ตะกอนน้ำเสียเป็นกลางและบำบัดน้ำเสียที่มีความเข้มข้นล่วงหน้าได้ การหมักประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่นขึ้นอยู่กับประเภทสุดท้ายของผลิตภัณฑ์: แอลกอฮอล์, กรดโพรพิโอนิก, กรดแลคติค, มีเทน ฯลฯ ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการหมักคือแอลกอฮอล์, กรด, อะซิโตน, ก๊าซหมัก (CO 2, H 2, CH 4)
การหมักมีเทนใช้ในการบำบัดน้ำเสีย กระบวนการนี้ซับซ้อนและประกอบด้วยหลายขั้นตอน ในการหมักมีเทน มีสองขั้นตอนที่แตกต่างกัน ในระยะแรกของการหมัก (กรด) สารอินทรีย์ที่ซับซ้อนจะถูกสลายด้วยการก่อตัวของกรดอินทรีย์เช่นเดียวกับแอลกอฮอล์, แอมโมเนีย, อะซิโตน, H 2 S, CO 2, H 2 เป็นต้น ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ น้ำเสียจะมีสภาพเป็นกรดถึง pH = 5-6 จากนั้นภายใต้การกระทำของแบคทีเรียมีเทน (เฟสอัลคาไลน์) กรดจะถูกทำลายโดยเกิด CH 4 และ CO 2 เชื่อกันว่าอัตราการเปลี่ยนแปลงในทั้งสองระยะจะเท่ากัน โดยเฉลี่ยระดับการสลายตัวของสารประกอบอินทรีย์คือ 40%
กระบวนการหมักมีเทนดำเนินการในเครื่องย่อย - ถังปิดผนึกอย่างแน่นหนาซึ่งมีอุปกรณ์สำหรับแนะนำตะกอนที่ผ่านการประมวลผลและกำจัดตะกอนหมัก
กระบวนการหมักจะดำเนินการภายใต้สภาวะมีโซฟิลิก (30-35 °C) และสภาวะเทอร์โมฟิลิก (50-55 °C) ภายใต้สภาวะเทอร์โมฟิลิก การทำลายสารประกอบอินทรีย์จะเกิดขึ้นอย่างเข้มข้นยิ่งขึ้น เครื่องย่อยเป็นถังคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีก้นทรงกรวยพร้อมกับอุปกรณ์สำหรับจับและกำจัดก๊าซและยังมีเครื่องทำความร้อนและเครื่องกวนอีกด้วย ใช้เครื่องย่อยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 20 ม. และปริมาตรที่มีประโยชน์สูงถึง 4,000 ม. 3
กระบวนการหมักน้ำเสียดำเนินการในสองขั้นตอน ในกรณีนี้ส่วนหนึ่งของตะกอนจากเครื่องย่อยที่สองจะถูกส่งกลับไปยังเครื่องแรกซึ่งรับประกันการผสมที่ดี ในระหว่างการหมักก๊าซจะถูกปล่อยออกมาโดยมีปริมาณเฉลี่ย CH 4 - 63-65%, CO 2 - 32-34% ค่าความร้อนของก๊าซคือ 23 MJ/kg โดยนำไปเผาในเตาเผาของหม้อต้มไอน้ำ ไอน้ำที่ได้จะถูกนำมาใช้เพื่อให้ความร้อนแก่ตะกอนในเครื่องย่อยหรือเพื่อวัตถุประสงค์อื่น
บรรณานุกรม
เทคโนโลยีการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม /Rodionov A.I., Klushin V.N., Torocheshnikov N.S. หนังสือเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย – อ.: เคมี, 2532.
โคมาโรวา แอล.เอฟ., คอร์มิน่า แอล.เอ. วิธีการทางวิศวกรรมเพื่อการรักษาสิ่งแวดล้อม เทคโนโลยีในการปกป้องบรรยากาศและไฮโดรสเฟียร์จากมลภาวะทางอุตสาหกรรม: หนังสือเรียน – บาร์นาอูล, 2000.
น้ำทิ้งประกอบด้วยสารที่มีต้นกำเนิดจากอินทรีย์และอนินทรีย์ โดยมีสารอินทรีย์มากกว่ามาก และหากวิธีที่ง่ายที่สุดในการกำจัดสิ่งเจือปนของอนินทรีย์คือโดยกลไก ก็จำเป็นต้องใช้วิธีอื่นในการกำจัดสิ่งเจือปนอินทรีย์ หนึ่งในสิ่งสำคัญคือการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติ ความหลากหลาย และเทคโนโลยีในบทความนี้
น้ำคือชีวิต แต่เราบริโภคมันสะอาดและทำให้มันสกปรก หากไม่ทำความสะอาดท่อระบายน้ำ เวลาแห่ง "ความชื้นอันล้ำค่า" ที่นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์หลายคนบรรยายไว้ก็จะมาถึงในไม่ช้า ธรรมชาติสามารถทำให้น้ำบริสุทธิ์ได้ด้วยตัวเอง แต่กระบวนการเหล่านี้ดำเนินไปช้ามาก จำนวนผู้คนเพิ่มขึ้น ปริมาณการใช้น้ำก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังนั้นปัญหาในการบำบัดน้ำเสียอย่างเป็นระบบและทั่วถึงจึงรุนแรงเป็นพิเศษ เทคโนโลยีการทำน้ำให้บริสุทธิ์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือเทคโนโลยีชีวภาพ แต่ก่อนที่จะพิจารณาหลักการพื้นฐานของการทำงานคุณต้องเข้าใจองค์ประกอบของน้ำเสียก่อน
องค์ประกอบของน้ำเสียชุมชน
บ้านทุกหลังที่มีน้ำประปาก็มีระบบท่อระบายน้ำเช่นกัน ช่วยให้มั่นใจได้ถึงกระบวนการปกติในการขนส่งน้ำเสียจากอพาร์ตเมนต์และบ้านไปยังสถานีบำบัด ท่อระบายน้ำทิ้งมีน้ำธรรมดาแต่มีมลพิษ มีสิ่งสกปรกเพียง 1% แต่เป็นเหตุที่ทำให้น้ำเสียไม่เหมาะสมสำหรับการใช้ต่อไป หลังจากทำให้บริสุทธิ์แล้วเท่านั้น น้ำจึงจะสามารถนำมาใช้ซ้ำเพื่อการดื่มและการใช้ในชีวิตประจำวันได้
ไม่สามารถตั้งชื่อองค์ประกอบที่แน่นอนของน้ำเสียได้ เนื่องจากขึ้นอยู่กับสถานที่เก็บตัวอย่างพิเศษ แต่ปริมาณและชุดของสิ่งเจือปนอาจแตกต่างกันไปแม้จะอยู่ในสถานที่เดียวกันก็ตาม น้ำส่วนใหญ่มักประกอบด้วยอนุภาคของแข็ง สิ่งเจือปนทางชีวภาพ และการรวมตัวของอนินทรีย์ ด้วยสารอนินทรีย์ทุกอย่างเป็นเรื่องง่าย - แม้แต่ตัวกรองที่ง่ายที่สุดก็สามารถกำจัดมันออกไปได้ แต่คุณจะต้องต่อสู้ด้วยสารอินทรีย์ หากไม่ดำเนินการใดๆ สารเหล่านี้จะเริ่มสลายตัวและกลายเป็นตะกอนที่เน่าเปื่อย (จึงเกิด "กลิ่นน้ำเสีย" ที่ไม่พึงประสงค์) ยิ่งกว่านั้นอินทรียวัตถุที่ย่อยสลายไม่เพียงแต่เริ่มเน่า แต่ยังรวมถึงน้ำด้วย
โดยสรุป น้ำเสียประกอบด้วยไขมัน สารลดแรงตึงผิว ฟอสเฟต สารประกอบคลอไรด์และไนโตรเจน ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม และซัลเฟต พวกมันไม่สามารถหายไปจากน้ำได้ด้วยตัวเอง แต่จำเป็นต้องทำความสะอาดอย่างครอบคลุม ปัญหาจะรุนแรงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบ้านที่มีระบบระบายน้ำและน้ำประปาอัตโนมัติ เนื่องจากแต่ละไซต์มีส้วมซึมและบ่อน้ำ หากไม่ทำความสะอาดท่อระบายน้ำ อาจไปอยู่ในก๊อกน้ำได้ และสถานการณ์นี้อาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้
วิธีการบำบัดน้ำเสียจากครัวเรือนและอุตสาหกรรม
น้ำเสียสามารถทำให้บริสุทธิ์ได้เองภายใต้สภาพธรรมชาติ แต่ต้องมีปริมาณน้อยเท่านั้น เนื่องจากภาคอุตสาหกรรมได้รับการพัฒนาอย่างมากในปัจจุบัน น้ำเสียจำนวนมากจึงถูกสร้างขึ้นที่ทางออก และเพื่อให้ได้น้ำสะอาดบุคคลจะต้องแก้ไขปัญหาน้ำเสียนั่นคือทำให้บริสุทธิ์ การบำบัดน้ำเสียมีหลายวิธี - เครื่องกล, เคมี, เคมีกายภาพและชีวภาพ เรามาดูคุณสมบัติของแต่ละอันกันดีกว่า
การทำความสะอาดเชิงกลเกี่ยวข้องกับการใช้เทคนิคต่างๆ เช่น การกรองและการตกตะกอน เครื่องมือหลักคือตะแกรง ตะแกรง ตัวกรอง กับดัก และกับดัก เมื่อน้ำผ่านการทำให้บริสุทธิ์เบื้องต้น น้ำจะเข้าสู่ถังตกตะกอน ซึ่งเป็นภาชนะที่ออกแบบมาเพื่อกรองน้ำเสียด้วยการก่อตัวของตะกอน การทำความสะอาดกลไกใช้ในระบบสมัยใหม่ส่วนใหญ่ แต่ไม่ค่อยเป็นวิธีอิสระ ประเด็นก็คือมันไม่เหมาะสำหรับการขจัดส่วนประกอบทางเคมีและสิ่งสกปรกอินทรีย์
การทำให้บริสุทธิ์ด้วยสารเคมีดำเนินการโดยใช้รีเอเจนต์ - สารเคมีพิเศษที่ทำปฏิกิริยากับสิ่งเจือปนที่มีอยู่ในน้ำและก่อให้เกิดตะกอนที่ไม่ละลายน้ำ เป็นผลให้เนื้อหาของสารแขวนลอยที่ละลายน้ำได้ลดลง 25% และสารแขวนลอยที่ไม่ละลายน้ำลดลง 95%
การทำให้บริสุทธิ์ทางเคมีกายภาพเกี่ยวข้องกับการใช้เทคนิคต่างๆ เช่น ออกซิเดชัน การแข็งตัว การสกัด และอื่นๆ กระบวนการเหล่านี้ทำให้สามารถกำจัดสิ่งเจือปนของอนินทรีย์ออกจากน้ำและทำลายสิ่งเจือปนอินทรีย์ที่ถูกออกซิไดซ์ได้ไม่ดี วิธีการทำความสะอาดทางกายภาพและเคมีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส
การบำบัดทางชีวภาพเป็นกระบวนการที่อยู่บนพื้นฐานของการใช้จุลินทรีย์จำเพาะและหลักการของชีวิต แบคทีเรียทำหน้าที่โดยเฉพาะกับสารมลพิษอินทรีย์ และเกิดการทำน้ำให้บริสุทธิ์
วิธีการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพและคุณประโยชน์ สถานีและโครงสร้างสำหรับบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ
วิธีการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ ได้แก่ ถังเติมอากาศ ตัวกรองชีวภาพ และสิ่งที่เรียกว่าบ่อชีวภาพ แต่ละวิธีมีลักษณะเฉพาะของตัวเองซึ่งเราจะบอกคุณด้านล่าง
ถังแอโร
วิธีบำบัดทางชีวภาพนี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาระหว่างน้ำเสียที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์ด้วยกลไกก่อนหน้านี้และตะกอนเร่ง ปฏิสัมพันธ์เกิดขึ้นในภาชนะพิเศษ - ประกอบด้วยอย่างน้อยสองส่วนและติดตั้งระบบเติมอากาศ ตะกอนเร่งประกอบด้วยจุลินทรีย์แอโรบิกจำนวนมาก ซึ่งกำจัดมลพิษต่างๆ ออกจากน้ำเสียภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ตะกอนเป็นระบบ biocenosis ที่ซับซ้อน ซึ่งแบคทีเรียซึ่งได้รับออกซิเจนเป็นประจำจะเริ่มดูดซับสิ่งสกปรกอินทรีย์ การทำให้บริสุทธิ์ทางชีวภาพเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องภายใต้เงื่อนไขหลักประการเดียว - อากาศจะต้องเข้าสู่น้ำ เมื่อกระบวนการอินทรีย์เสร็จสิ้น ระดับการใช้ออกซิเจน (BOD) จะลดลงและน้ำจะถูกส่งไปยังส่วนถัดไป
ในส่วนอื่นๆ งานนี้รวมแบคทีเรียไนตริไฟนิ่งเข้าไปด้วย ซึ่งประมวลผลองค์ประกอบ เช่น ไนโตรเจน จากเกลือแอมโมเนียมเพื่อสร้างไนไตรต์ กระบวนการเหล่านี้ดำเนินการโดยจุลินทรีย์ส่วนหนึ่ง ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งกินไนไตรต์เพื่อสร้างไนเตรต เมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการนี้ น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วจะถูกป้อนเข้าไปในถังตกตะกอนรอง ที่นี่ตะกอนเร่งจะตกตะกอนและน้ำบริสุทธิ์จะถูกส่งไปยังอ่างเก็บน้ำ
Biofilter เป็นสถานีบำบัดทางชีวภาพที่ได้รับความนิยมในหมู่เจ้าของบ้านในชนบท เป็นอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดที่มีอ่างเก็บน้ำพร้อมวัสดุบรรจุ ในรูปของฟิล์มแอคทีฟในตัวกรองชีวภาพจะมีจุลินทรีย์ที่ดำเนินกระบวนการเดียวกันกับในกรณีแรก
ประเภทของการติดตั้ง:
- สองขั้นตอน;
- การกรองแบบหยด
ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่มีการกรองแบบหยดอยู่ในระดับต่ำ แต่รับประกันระดับสูงสุดของการทำให้น้ำเสียบริสุทธิ์ ประเภทที่สองมีประสิทธิผลมากกว่า แต่คุณภาพของการทำความสะอาดจะใกล้เคียงกับในกรณีแรกโดยประมาณ ตัวกรองทั้งสองประกอบด้วยสิ่งที่เรียกว่า "ตัวถัง" ซึ่งเป็นระบบจำหน่าย ระบบระบายน้ำ และระบบกระจายอากาศ หลักการทำงานของตัวกรองชีวภาพนั้นคล้ายคลึงกับหลักการทำงานของถังเติมอากาศ
บ่อชีวภาพ
ในการดำเนินการบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีนี้ จะต้องมีอ่างเก็บน้ำเทียมแบบเปิดซึ่งจะมีกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ในตัวเอง วิธีนี้ได้ผลดีที่สุด แม้แต่บ่อน้ำตื้นลึกไม่เกิน 1 เมตรก็เหมาะสม พื้นที่ผิวที่สำคัญช่วยให้น้ำอุ่นได้ดี ซึ่งยังส่งผลที่จำเป็นต่อกระบวนการสำคัญของจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับการทำให้บริสุทธิ์อีกด้วย วิธีนี้มีประสิทธิภาพมากที่สุดในฤดูร้อน - ที่อุณหภูมิประมาณ 6 องศาและต่ำกว่ากระบวนการออกซิเดชั่นจะถูกระงับ ในฤดูหนาว ไม่มีการทำความสะอาดเลย
ประเภทของบ่อ:
- การเลี้ยงปลา (แบบเจือจาง);
- หลายขั้นตอน (ไม่มีการเจือจาง);
- บ่อบำบัดระดับตติยภูมิ
ในกรณีแรก น้ำเสียจะถูกผสมกับน้ำในแม่น้ำแล้วส่งลงบ่อ ประการที่สอง น้ำจะถูกส่งไปยังอ่างเก็บน้ำโดยไม่มีการเจือจางทันทีหลังจากตกตะกอน วิธีแรกใช้เวลาประมาณสองสัปดาห์ และวิธีที่สองต่อเดือน ข้อดีของระบบหลายขั้นตอนคือราคาค่อนข้างต่ำ
ข้อดีของการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพมีอะไรบ้าง?
การบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพรับประกันการผลิตน้ำสะอาดเกือบ 100% อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่า biostation ไม่ได้ใช้เป็นวิธีการอิสระ คุณสามารถได้น้ำที่ใสดุจคริสตัลหากคุณกำจัดสิ่งเจือปนอนินทรีย์ด้วยวิธีอื่นก่อน จากนั้นจึงกำจัดอินทรียวัตถุโดยใช้วิธีทางชีวภาพ
แบคทีเรียแอโรบิกและแอนแอโรบิก - พวกมันคืออะไร?
จุลินทรีย์ที่ใช้ในกระบวนการบำบัดน้ำเสียแบ่งออกเป็นแบบแอโรบิกและแบบไม่ใช้ออกซิเจน แอโรบิกมีอยู่เฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนและสลายอินทรียวัตถุออกเป็น CO2 และ H2O โดยสมบูรณ์ ขณะเดียวกันก็สังเคราะห์ชีวมวลของพวกมันเองไปพร้อมๆ กัน สูตรสำหรับกระบวนการนี้มีดังนี้:
CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + ชีวมวลของแบคทีเรีย
โดยที่ CxHyOz เป็นสารอินทรีย์
จุลินทรีย์ไร้ออกซิเจนสามารถรับมือได้ตามปกติโดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน แต่การเติบโตของชีวมวลมีน้อย แบคทีเรียประเภทนี้จำเป็นสำหรับการหมักสารประกอบอินทรีย์โดยปราศจากออกซิเจนและเกิดมีเทน สูตร:
CxHyOz -> CH4 + CO2 + ชีวมวลของแบคทีเรีย
เทคนิคแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้เมื่อมีอินทรียวัตถุที่มีความเข้มข้นสูง ซึ่งเกินกว่าค่าสูงสุดที่จุลินทรีย์แอโรบิกอนุญาต เมื่อมีปริมาณสารอินทรีย์ต่ำ จุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนจึงไม่มีประสิทธิภาพ
วัตถุประสงค์ของวิธีการทางชีวภาพในการทำน้ำให้บริสุทธิ์
มลพิษของเสียส่วนใหญ่เป็นสารที่มีต้นกำเนิดจากสารอินทรีย์ แหล่งที่มาหลักของมลพิษเหล่านี้และผู้บริโภคน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้ว:
- ที่อยู่อาศัยและบริการชุมชน สถานประกอบการอุตสาหกรรมอาหารและศูนย์ปศุสัตว์
- วิสาหกิจในอุตสาหกรรมเคมี การกลั่นน้ำมัน เยื่อกระดาษและกระดาษ และอุตสาหกรรมเครื่องหนัง
องค์ประกอบของน้ำเสียในกรณีนี้จะแตกต่างกัน สิ่งหนึ่งที่แน่นอนคือ เฉพาะการทำความสะอาดที่ครอบคลุมโดยใช้วิธีการทางชีววิทยาตามข้อบังคับเท่านั้นจึงจะสามารถบรรลุผลลัพธ์ในอุดมคติได้
หลักการบำบัดทางชีวภาพและรายการอุปกรณ์ที่จำเป็น
โดยคำนึงถึงหลักการปัจจุบันของการบำบัดทางชีวภาพ อุปกรณ์จึงได้รับการคัดเลือกสำหรับการจัดระเบียบโรงบำบัดทางชีวภาพ ตัวเลือกหลัก:
- บ่อชีวภาพ
- ฟิลด์ตัวกรอง
- ตัวกรองชีวภาพ;
- ถังเติมอากาศ
- เมทาเท็งค์;
- บ่อกรอง
- ตัวกรองทรายและกรวด
- ช่องออกซิเดชันการไหลเวียน
- เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ
โปรดทราบว่าสามารถใช้เทคนิคที่แตกต่างกันในการบำบัดน้ำเสียเทียมและธรรมชาติได้
การบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีทางชีวภาพ: ข้อดีและข้อเสีย
วิธีการทางชีวภาพมีประสิทธิภาพในการทำให้น้ำเสียจากอินทรียวัตถุบริสุทธิ์ แต่ผลลัพธ์ที่สูงจริงๆ สามารถทำได้โดยการใช้วิธีการต่างๆ ผสมผสานกันเท่านั้น นอกจากนี้ความเป็นไปได้ของแบคทีเรียนั้นไม่มีขีดจำกัด - จุลินทรีย์จะกำจัดสิ่งเจือปนอินทรีย์เล็กน้อย ต้นทุนของโรงบำบัดทางชีวภาพค่อนข้างต่ำ
วิธีการบำบัดน้ำเสียทั้งหมด
ก่อนที่จะเข้าสู่ระบบบำบัดทางชีวภาพ น้ำเสียจะต้องผ่านการทำให้บริสุทธิ์เชิงกล และหลังจากนั้น - การฆ่าเชื้อ (คลอรีน อัลตราซาวนด์ อิเล็กโทรไลซิส โอโซน ฯลฯ ) และการฆ่าเชื้อ ดังนั้น ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของการบำบัดน้ำเสียแบบครบวงจร จึงมีการใช้วิธีทางเคมี เครื่องกล เมมเบรน และรีเอเจนต์ด้วย
วิธีการเหล่านี้ใช้ในการกรองน้ำเสียในครัวเรือนและอุตสาหกรรมจากสารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้และสารอนินทรีย์บางชนิด (ไฮโดรเจนซัลไฟด์ แอมโมเนีย ซัลไฟด์ ไนไตรต์ ฯลฯ) กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ขึ้นอยู่กับความสามารถของจุลินทรีย์ในการใช้สารที่ระบุไว้สำหรับโภชนาการในกระบวนการของชีวิต - สารอินทรีย์สำหรับจุลินทรีย์เป็นแหล่งของคาร์บอน การบำบัดน้ำเสียทางชีวเคมีสามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้สภาวะแอโรบิก (ออกซิเดชันทางชีวเคมี) และแบบไม่ใช้ออกซิเจน (การสลายตัวทางชีวภาพ)
การบำบัดแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจน ส่งผลให้ปริมาณสารมลพิษอินทรีย์ที่มีอยู่ในน้ำเสียลดลงเนื่องจากการเปลี่ยนเป็นก๊าซ (มีเธน คาร์บอนไดออกไซด์) และเกลือละลาย รวมถึงการเติบโตของมวลชีวภาพของพืชไร้อากาศ การสลายตัวเกิดขึ้นใน 2 ระยะ ขั้นแรก สารอินทรีย์จะถูกแปลงเป็นกรดอินทรีย์และแอลกอฮอล์ (จุลินทรีย์กลุ่มแรก) จากนั้นจึงเปลี่ยนกรดอินทรีย์และแอลกอฮอล์เป็นมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ (จุลินทรีย์กลุ่มที่สอง)
กระบวนการโดยรวมขึ้นอยู่กับการรักษาสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับจุลินทรีย์ทั้งสองกลุ่ม และความสมดุลระหว่างเฟสจะต้องทำให้กรดถูกกำจัดออกไปในอัตราเดียวกับที่กรดเกิดขึ้น วิธีแบบไม่ใช้ออกซิเจนใช้เป็นหลักในการย่อยตะกอนเร่งส่วนเกินที่เกิดขึ้นระหว่างการบำบัดแบบไม่ใช้ออกซิเจน
การทำให้บริสุทธิ์ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนเกิดขึ้นเมื่อมีออกซิเจนละลายในน้ำ ซึ่งแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงกระบวนการทางธรรมชาติของการทำให้บริสุทธิ์ในอ่างเก็บน้ำที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ สำหรับการบำบัดทางชีวภาพของน้ำเสียทางอุตสาหกรรม กระบวนการที่พบบ่อยที่สุดคือกระบวนการที่ใช้ตะกอนเร่งซึ่งดำเนินการในถังเติมอากาศ ตะกอนเร่งถูกสร้างขึ้นเนื่องจากอนุภาคแขวนลอยที่ไม่ได้ถูกกักขังไว้ในระหว่างการตกตะกอน และเนื่องจากสารคอลลอยด์ที่มีจุลินทรีย์เพิ่มจำนวนขึ้น ตะกอนเร่งในของเหลวมวลเบาช่วยเร่งกระบวนการออกซิเดชั่นอย่างมีนัยสำคัญและสร้างสภาวะสำหรับกระบวนการดูดซับของสารอินทรีย์
การทำลายสารอินทรีย์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่นที่ไม่เป็นอันตรายอื่น ๆ เกิดขึ้นเนื่องจาก biocenosis เช่น ความซับซ้อนของแบคทีเรียและจุลินทรีย์โปรโตซัวทั้งหมดที่กำลังพัฒนาในโครงสร้างที่กำหนด การใช้ส่วนประกอบอินทรีย์ของน้ำเสียโดยจุลินทรีย์เกิดขึ้นใน 3 ขั้นตอน: 1) การถ่ายโอนมวลของอินทรียวัตถุและออกซิเจนจากของเหลวไปยังผิวเซลล์; 2) การแพร่กระจายของสสารและออกซิเจนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์แบบกึ่งซึมผ่านได้ 3) เมแทบอลิซึมของผลิตภัณฑ์ที่กระจายพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของมวลชีวมวลการปลดปล่อยพลังงานคาร์บอนไดออกไซด์ ฯลฯ
ความเข้มข้นและประสิทธิภาพของการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพนั้นพิจารณาจากอัตราการสลายตัวของแบคทีเรีย
การบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพสามารถทำได้ภายใต้สภาพธรรมชาติหรือเทียม
ในสภาพธรรมชาติจะใช้ที่ดินที่เตรียมไว้เป็นพิเศษ (เขตชลประทานและการกรอง) หรือบ่อชีวภาพ เป็นแหล่งกักเก็บดินที่มีความลึก 0.5ธ1 ม. ซึ่งกระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นเช่นเดียวกับในระหว่างการทำให้อ่างเก็บน้ำบริสุทธิ์ในตัวเอง
ทุ่งชลประทาน– ที่ดินที่จัดเตรียมเป็นพิเศษเพื่อใช้พร้อมกันในการบำบัดน้ำเสียและการเกษตร ได้แก่ สำหรับการปลูกพืชธัญพืชและหญ้าหมัก สมุนไพร ผัก ตลอดจนการปลูกไม้พุ่มและต้นไม้ สาขาการกรองมีไว้สำหรับการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพเท่านั้น
ทุ่งชลประทานและบ่อชีวภาพตั้งอยู่บนภูมิประเทศที่มีความลาดเอียงเป็นขั้นๆ เพื่อให้น้ำไหลตามแรงโน้มถ่วงจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง การทำความสะอาดสารปนเปื้อนเกิดขึ้นโดยกระบวนการกรองน้ำผ่านดิน โดยกักเก็บอนุภาคแขวนลอยและคอลลอยด์ไว้ ก่อตัวเป็นแผ่นฟิล์มในรูพรุนของดิน การแทรกซึมของออกซิเจนลงสู่ชั้นลึกของดินเป็นเรื่องยากดังนั้นการเกิดออกซิเดชันที่รุนแรงที่สุดจึงเกิดขึ้นในชั้นบนของดินเช่น ที่ระดับความลึกสูงสุด 0.2ธ0.4 ม.
บ่อชีวภาพ– ออกแบบมาเพื่อการบำบัดทางชีวภาพและสำหรับการบำบัดน้ำเสียหลังการบำบัดร่วมกับสิ่งอำนวยความสะดวกในการบำบัดอื่น ๆ พวกมันถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของสระน้ำที่มีน้ำตกประกอบด้วย 3-5 ขั้น กระบวนการบำบัดน้ำเสียดำเนินการตามรูปแบบต่อไปนี้: แบคทีเรียใช้ออกซิเจนที่ปล่อยออกมาจากสาหร่ายในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง เช่นเดียวกับออกซิเจนจากอากาศเพื่อออกซิไดซ์สารมลพิษ สาหร่ายกินคาร์บอนไดออกไซด์ ฟอสเฟต และไนโตรเจนแอมโมเนียที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวทางชีวเคมีของอินทรียวัตถุ ดังนั้นเพื่อให้บ่อทำงานได้ตามปกติจึงจำเป็นต้องรักษาค่า pH และอุณหภูมิของน้ำเสียให้เหมาะสม อุณหภูมิต้องมีอย่างน้อย 6°C ดังนั้นจึงไม่ใช้บ่อในฤดูหนาว
มีบ่อน้ำที่มีการเติมอากาศตามธรรมชาติและเทียม ความลึกของบ่อที่มีการเติมอากาศบนพื้นผิวตามธรรมชาติไม่เกิน 1 ม. เมื่อเติมอากาศในบ่อโดยใช้เครื่องเติมอากาศแบบกลหรือเป่าลมผ่านคอลัมน์น้ำความลึกของบ่อจะเพิ่มขึ้นเป็น 3 ม. การใช้การเติมอากาศเทียมช่วยเร่งกระบวนการทำให้น้ำบริสุทธิ์ ข้อเสียของบ่อคือความสามารถในการออกซิไดซ์ต่ำ ฤดูกาลของการดำเนินงาน และความต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่
สิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการบำบัดทางชีวภาพเทียมขึ้นอยู่กับตำแหน่งของชีวมวลที่ใช้งานอยู่สามารถแบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม: 1) ชีวมวลที่ใช้งานถูกแขวนลอยอยู่ในน้ำเสียที่ผ่านการบำบัด (ถังอากาศ, ถังออกซี) 2) ชีวมวลที่ใช้งานได้รับการแก้ไขบนวัสดุที่อยู่นิ่ง และน้ำเสียจะไหลไปรอบๆ เป็นชั้นฟิล์มบาง (ตัวกรองชีวภาพ)
ถังแอโรเป็นถังคอนกรีตเสริมเหล็ก เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า แบ่งตามฉากกั้นเป็นทางเดินแยกกัน
น้ำเสียหลังจากระบบบำบัดเชิงกลจะถูกผสมกับตะกอนเร่งที่ส่งคืน (biocenosis) และผ่านทางเดินของถังเติมอากาศอย่างต่อเนื่อง จะเข้าสู่ถังตกตะกอนรอง เวลาพักของน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดในถังเติมอากาศ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำ อยู่ในช่วง 6 ถึง 12 ชั่วโมง ในช่วงเวลานี้ สารมลพิษอินทรีย์จำนวนมากจะถูกประมวลผลโดย biocenosis ของตะกอนเร่ง เพื่อรักษาตะกอนเร่งไว้ในสารแขวนลอย ให้ผสมอย่างเข้มข้นและทำให้ส่วนผสมที่ผ่านการบำบัดด้วยออกซิเจนในอากาศเปียกโชก ระบบเติมอากาศต่างๆ (โดยปกติจะเป็นแบบกลไกหรือแบบนิวแมติก) ได้รับการติดตั้งในถังเติมอากาศ จากถังเติมอากาศ ส่วนผสมของน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดและตะกอนเร่งจะเข้าสู่ถังตกตะกอนรอง จากที่ซึ่งตะกอนเร่งที่ตกตะกอนจนถึงด้านล่างจะถูกปล่อยลงสู่อ่างเก็บน้ำของสถานีสูบน้ำโดยใช้อุปกรณ์พิเศษ (ปั๊มตะกอน) และตัวกรองที่บริสุทธิ์ น้ำเสียจะถูกส่งไปเพื่อทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมหรือถูกฆ่าเชื้อ ในกระบวนการออกซิเดชันทางชีวภาพ ชีวมวลของตะกอนเร่งจะเพิ่มขึ้น เพื่อสร้างสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับอายุการใช้งาน ตะกอนส่วนเกินจะถูกกำจัดออกจากระบบและส่งไปยังโรงบำบัดตะกอน และส่วนหลักในรูปของตะกอนกลับจะถูกส่งกลับไปยังถังเติมอากาศ
คอมเพล็กซ์ของสิ่งอำนวยความสะดวกการบำบัด ซึ่งรวมถึงถังเติมอากาศ มีความจุน้ำเสียหลายสิบถึง 2ø3 ล้าน ลบ.ม. ต่อวัน
แทนที่จะใช้อากาศ สามารถจัดหาออกซิเจนบริสุทธิ์เพื่อการเติมอากาศเสียแบบนิวแมติกได้ สำหรับกระบวนการนี้ จะใช้ถังออกซีแทงค์ซึ่งมีการออกแบบค่อนข้างแตกต่างจากถังเติมอากาศ ความสามารถในการออกซิเดชั่นของออกซีเทนก์นั้นสูงกว่า 3 เท่า
ตัวกรองชีวภาพค้นหาการใช้งานที่กว้างขวางโดยมีปริมาณการใช้น้ำเสียในครัวเรือนและอุตสาหกรรมรายวันสูงถึง 20,000-30,000 ลบ.ม. ต่อวัน ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของตัวกรองชีวภาพคือวัสดุที่บรรจุ ขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุที่บรรทุกจะแบ่งออกเป็น 2 ประเภท: มีการโหลดตามปริมาตรและแบบเรียบ ตัวกรองชีวภาพเป็นถังทรงกลมและสี่เหลี่ยมที่บรรจุวัสดุไว้เต็ม วัสดุเชิงปริมาตรประกอบด้วยกรวด, ดินเหนียวขยายตัว, ตะกรันที่มีขนาดเศษส่วน15ø80มม. หลังจากคัดแยกเศษส่วนแล้ว, เต็มไปด้วยชั้นสูง2ø4ม. วัสดุระนาบทำในรูปแบบของแข็ง (วงแหวน, องค์ประกอบท่อ ทำจากพลาสติก เซรามิก โลหะ) และบล็อกเนื้อนุ่ม (ผ้ารีด) ซึ่งติดตั้งอยู่ในตัวตัวกรองชีวภาพในชั้นหนา 8 ม.
น้ำเสียที่จ่ายเหนือพื้นผิวของวัสดุที่บรรจุจะถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกัน ในขณะที่ฟิล์มชีวภาพ (biocenosis) จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของวัสดุ คล้ายกับตะกอนเร่งในถังเติมอากาศ วัสดุที่บรรจุได้รับการรองรับโดยด้านล่างเป็นโครงตาข่าย โดยผ่านรูที่น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดจะเข้าสู่ก้นทึบของตัวกรองชีวภาพ และถูกปล่อยออกจากตัวกรองชีวภาพลงในถังตกตะกอนรองโดยใช้ถาด
ตัวกรองชีวภาพที่มีการโหลดตามปริมาตรมีประสิทธิภาพสำหรับการบำบัดทางชีวภาพอย่างสมบูรณ์ ตัวกรองชีวภาพที่มีการบรรจุแบบเรียบยังสามารถใช้สำหรับการบำบัดทางชีวภาพที่สมบูรณ์ได้ แต่จะเป็นการสมควรมากกว่าที่จะใช้เป็นขั้นตอนแรกของการบำบัดทางชีวภาพแบบสองขั้นตอน เมื่อมีการปล่อยน้ำเสียทางอุตสาหกรรมที่มีความเข้มข้นสูงออกมาระเบิด หรือเมื่อมีการสร้างคอมเพล็กซ์การบำบัดขึ้นมาใหม่
เมื่อใช้งานสถานบำบัดทางชีวภาพ จำเป็นต้องปฏิบัติตามกฎระเบียบทางเทคโนโลยีในการดำเนินงานเพื่อหลีกเลี่ยงการบรรทุกเกินพิกัดและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการสะสมของส่วนประกอบที่เป็นพิษ เนื่องจากการละเมิดดังกล่าวอาจส่งผลเสียต่อชีวิตของสิ่งมีชีวิต ดังนั้นในน้ำเสียที่ส่งไปเพื่อการบำบัดทางชีวภาพ ปริมาณน้ำมันและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมไม่ควรเกิน 25 มก./ล. สารลดแรงตึงผิว - ไม่เกิน 50 มก./ล. เกลือที่ละลายได้ - ไม่เกิน 10 ก./ล.
การบำบัดทางชีวภาพไม่ได้รับประกันการทำลายแบคทีเรียก่อโรคในน้ำเสียอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นหลังจากนั้นน้ำจะถูกฆ่าเชื้อด้วยคลอรีนเหลวหรือสารฟอกขาว, โอโซน, รังสีอัลตราไวโอเลต, อิเล็กโทรไลซิสหรืออัลตราซาวนด์
การฆ่าเชื้อน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วจะดำเนินการเพื่อทำลายแบคทีเรียไวรัสและจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคที่มีอยู่ในนั้น ผลการฆ่าเชื้อควรจะเกือบ 100% ดังนั้นหลังจากการทำให้บริสุทธิ์อย่างสมบูรณ์ สารประกอบคลอรีนหรือสารออกซิไดซ์ที่แรง (โอโซน) อื่น ๆ จะถูกนำเข้าไปในน้ำเสียซึ่งช่วยปกป้องแหล่งน้ำจากการเข้ามาของเชื้อโรค
สิ่งที่อันตรายที่สุดสำหรับน้ำธรรมชาติ สุขภาพของมนุษย์ สัตว์ และปลา คือกากกัมมันตภาพรังสีต่างๆ ที่เกิดขึ้นที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ระหว่างการแปรรูปเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ การบำบัดน้ำเสียที่มีการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีขึ้นอยู่กับระดับของกิจกรรมและความเค็ม น้ำที่มีความเค็มต่ำจะได้รับการบำบัดด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนและตัวกรองลุ่มน้ำ ที่ปริมาณเกลือสูง จะใช้วิธีการอิเล็กโตรไดอะไลซิสและการระเหย และกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่ตกค้างโดยใช้หน่วยแลกเปลี่ยนไอออน น้ำเสียทั้งหมดที่มีกัมมันตภาพรังสีสูงกว่าระดับที่อนุญาตจะถูกระบายลงสู่อ่างเก็บน้ำใต้ดินพิเศษหรือสูบลงสู่แอ่งระบายน้ำใต้ดินลึก
วิธีทางชีวเคมี (ชีวภาพ) ใช้ในการกรองน้ำเสียในครัวเรือนและอุตสาหกรรมจากสารอินทรีย์ที่ละลายในน้ำและสารอนินทรีย์บางชนิด (ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซัลไฟด์ แอมโมเนีย ไนไตรต์) กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ขึ้นอยู่กับความสามารถของจุลินทรีย์ในการใช้สารเหล่านี้เป็นสารอาหารในกระบวนการของชีวิต เนื่องจากสารอินทรีย์สำหรับจุลินทรีย์เป็นแหล่งของคาร์บอน
ออกซิเดชันทางชีวเคมี
เมื่อสัมผัสกับสารอินทรีย์จุลินทรีย์จะทำลายพวกมันบางส่วนโดยเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ไนไตรท์และซัลเฟตไอออน ฯลฯ ให้เป็นน้ำ ส่วนอื่น ๆ ของสารจะไปที่การก่อตัวของชีวมวล การทำลายสารอินทรีย์เรียกว่าออกซิเดชันทางชีวเคมี
ออกซิเดชันทางชีวเคมีดำเนินการโดยชุมชนของจุลินทรีย์ (biocenosis) รวมถึงแบคทีเรียโปรโตซัวและสิ่งมีชีวิตที่มีการจัดระเบียบสูงอีกจำนวนหนึ่ง - สาหร่ายเชื้อรา ฯลฯ ซึ่งเชื่อมโยงถึงกันเป็นคอมเพล็กซ์เดียวโดยความสัมพันธ์ที่ซับซ้อน (เมตาไบโอซิส ซิมไบโอซิส และการเป็นปรปักษ์กัน ). บทบาทที่โดดเด่นในชุมชนนี้เป็นของแบคทีเรียซึ่งจำนวนแตกต่างกันไปตั้งแต่ 10 6 ถึง 10 14 เซลล์ต่อมวลชีวภาพแห้ง (ชีวมวล) 1 กรัม จำนวนแบคทีเรียจำพวกสามารถเข้าถึง 5...10 จำนวนสปีชีส์ - หลายสิบหรือหลายร้อย ชุมชนของจุลินทรีย์จะแสดงโดยแบคทีเรียเพียงอย่างเดียวหากดำเนินการทำให้บริสุทธิ์ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน (ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนละลายในน้ำ) พบแบคทีเรียมากถึง 30 ชนิดในน้ำเสียอุตสาหกรรม แบคทีเรียเหล่านี้จะย่อยน้ำมัน พาราฟิน แนฟธีน ฟีนอล และสารประกอบอื่นๆ
ในบรรดาแบคทีเรียในโรงบำบัดน้ำเสีย มีเฮเทอโรโทรฟและออโตโทรฟอยู่ร่วมกัน และกลุ่มหนึ่งหรืออีกกลุ่มหนึ่งจะพัฒนาขึ้นเป็นพิเศษขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานของระบบ แบคทีเรียทั้งสองกลุ่มนี้มีความสัมพันธ์กับแหล่งที่มาของสารอาหารคาร์บอนต่างกัน เฮเทอโรโทรฟใช้สารอินทรีย์สำเร็จรูปเป็นแหล่งคาร์บอนและแปรรูปเพื่อผลิตพลังงานและการสังเคราะห์ทางชีวภาพของเซลล์ สิ่งมีชีวิตออโตโทรฟิคใช้คาร์บอนอนินทรีย์ในการสังเคราะห์เซลล์ และพลังงานได้มาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยใช้พลังงานแสง หรือการสังเคราะห์ทางเคมีผ่านการออกซิเดชันของสารประกอบอนินทรีย์บางชนิด (เช่น แอมโมเนีย ไนไตรต์ เกลือของเหล็ก ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ธาตุซัลเฟอร์ เป็นต้น)
จุลินทรีย์สามารถออกซิไดซ์สารอินทรีย์หลายชนิดได้ แต่ต้องใช้เวลาในการปรับตัวต่างกัน กรดเบนโซอิก เอทิลและเอมิลแอลกอฮอล์ ไกลคอล คลอไฮไดรด์ อะซิโตน กลีเซอรีน อะนิลีน และเอสเทอร์จะถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย
สารที่พบในน้ำเสียในสถานะคอลลอยด์หรือที่มีการกระจายตัวอย่างละเอียดจะออกซิไดซ์ในอัตราที่ต่ำกว่าสารที่ละลายในน้ำ
น้ำเสียที่ส่งไปบำบัดทางชีวเคมีมีลักษณะเฉพาะด้วยค่า WPC และ COD
MIC คือความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี หรือปริมาณออกซิเจนที่ใช้ในกระบวนการทางชีวเคมีของการออกซิเดชันของสารอินทรีย์ (ไม่รวมกระบวนการไนตริฟิเคชั่น) สำหรับระยะเวลาฟักตัวของตัวอย่าง (2, 5, 8, 10, 20 วัน), mg O 2 /มิลลิกรัมของสาร ตัวอย่างเช่น BOD 5 คือความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมีเป็นเวลาห้าวัน BOD n คือความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมีทั้งหมดก่อนเริ่มกระบวนการไนตริฟิเคชั่น เช่น จนกระทั่งไนไตรต์ปรากฏในปริมาณ 0.1 มก./ล. (ประมาณ 20 วัน) มก. O 2 / มก. ของสาร
COD คือความต้องการทางเคมีสำหรับออกซิเจน ซึ่งกำหนดโดยวิธีไดโครเมต เช่น ปริมาณออกซิเจนเทียบเท่ากับปริมาณของสารออกซิไดซ์ที่ใช้ซึ่งจำเป็นต่อการเกิดออกซิเดชันของตัวรีดิวซ์ทั้งหมดที่มีอยู่ในน้ำ mg Og/mg ของสาร
กิจกรรมทางชีวเคมีของจุลินทรีย์คือกิจกรรมทางชีวเคมีที่เกี่ยวข้องกับการทำลายสิ่งปนเปื้อนในน้ำเสียอินทรีย์ ความเป็นไปได้ของการเกิดออกซิเดชันทางชีวเคมี (ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของน้ำเสีย) นั้นมีลักษณะเฉพาะโดยตัวบ่งชี้ทางชีวเคมีเช่น อัตราส่วน ΒΠΚ สมบูรณ์ /ΧΠΚ. มูลค่าของมันแตกต่างกันไปอย่างมากสำหรับน้ำเสียกลุ่มต่างๆ: น้ำเสียอุตสาหกรรมมีตัวบ่งชี้ทางชีวเคมีต่ำ (0.05...0.3), น้ำเสียในครัวเรือน - มากกว่า 0.5 เมื่ออัตราส่วน (BOD/COD) เท่ากับ 100% = 50% สารเหล่านี้สามารถออกซิไดซ์ทางชีวเคมีได้ ในขณะเดียวกันน้ำเสียก็จำเป็นที่ไม่มีสารพิษหรือสิ่งเจือปนของเกลือของโลหะหนัก ตัวบ่งชี้ทางชีวเคมีจำเป็นสำหรับการคำนวณและการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสีย
เพื่อให้สามารถจัดหาน้ำเสียสำหรับการบำบัดทางชีวเคมีได้ จึงได้มีการกำหนดความเข้มข้นสูงสุดของสารพิษซึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่อกระบวนการออกซิเดชันทางชีวเคมี (MK 6) และการทำงานของสิ่งอำนวยความสะดวกในการบำบัด (MK b.o.s.) สำหรับสารอนินทรีย์ที่ไม่สามารถตอบสนองต่อออกซิเดชันทางชีวเคมีได้จริง จะมีการกำหนดความเข้มข้นสูงสุดไว้ด้วย ซึ่งเกินกว่านั้นน้ำจะไม่สามารถทำให้บริสุทธิ์ทางชีวเคมีได้
อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการแอโรบิกที่เกิดขึ้นในโรงบำบัดน้ำเสียคือ 20..30°C ในขณะที่การเกิดไบโอซีโนซิสภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวยอื่นๆ นั้นจะแสดงด้วยจุลินทรีย์ที่มีความหลากหลายและได้รับการพัฒนาอย่างดีที่สุด จุลินทรีย์เจริญเติบโตได้ดีที่อุณหภูมิที่เหมาะสมและรักษาความมีชีวิตได้เมื่ออุณหภูมิผันผวนในช่วงที่มีนัยสำคัญ
ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการพัฒนาของจุลินทรีย์ ส่วนสำคัญของแบคทีเรียพัฒนาได้ดีที่สุดในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางหรือใกล้เคียง แต่มีสายพันธุ์ที่พัฒนาได้ดีในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดโดยมีค่า pH 4...6 (เชื้อรา ยีสต์) หรือในทางกลับกัน ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเล็กน้อย (แอคติโนมัยซีเตส) การบำบัดทางชีวภาพจะมีประสิทธิภาพมากที่สุดหากค่า pH ไม่เกิน 5...9 สภาพแวดล้อมที่มีค่า pH 6.5...7.5 ถือว่าเหมาะสมที่สุด ค่าเบี่ยงเบน pH เกิน 5...9 ช่วยลดอัตราการพัฒนา
สำหรับกระบวนการสังเคราะห์สสารในเซลล์ตามปกติ และดังนั้นสำหรับกระบวนการบำบัดน้ำเสียที่มีประสิทธิภาพ สิ่งแวดล้อมจะต้องมีความเข้มข้นเพียงพอของสารอาหารหลักทั้งหมด - คาร์บอนอินทรีย์ (BOD) ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส นอกจากองค์ประกอบพื้นฐานขององค์ประกอบของเซลล์ (C, N, O, H) แล้ว ยังจำเป็นต้องมีส่วนประกอบอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อยเพื่อการก่อสร้าง ความเพียงพอของสารอาหารสำหรับแบคทีเรียในน้ำเสียถูกกำหนดโดยอัตราส่วน BOD: N: P (ไนโตรเจนของเกลือแอมโมเนียมหรือโปรตีนและฟอสฟอรัสในรูปของฟอสเฟตที่ละลาย)
สารอินทรีย์และอนินทรีย์อาจมีพิษต่อกระบวนการทางชีวภาพ ผลกระทบที่เป็นพิษอาจเป็นผลต่อจุลินทรีย์หากการเจริญเติบโตและการพัฒนาของจุลินทรีย์ล่าช้าหรือเกิดการฆ่า (จุลินทรีย์) สารส่วนใหญ่แสดงผลอย่างใดอย่างหนึ่งขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารนั้นในสารผสมที่กำลังทำให้บริสุทธิ์