Анаэробный распад загрязнений в искусственных условиях

В искусственных очистных сооружениях для анаэробного распада загрязнений сточных вод (метантенках, септиктенках и двухъярусных отстойниках) осуществляется биологическая обработка твердой фазы сточных вод, состоящей в основном из осадков (с решеток и первичных отстойников), а также избыточного ила и биопленки (из сооружений аэробной биологической очистки – биофильтров и аэротенков). В метантенках осуществляется только сбраживание осадков из первичных отстойников, избыточного активного ила и биопленки. Септиктенки и двухъярусные отстойники предназначены для одновременного осаждения взвешенных веществ из сточной жидкости и анаэробного разложения выпавшего осадка. При разложении осадков различают две фазы: кислую (водородную) и щелочную (метановую).

Кислая фаза. Углеродсодержащие вещества расщепляются с образованием летучих кислот жирного ряда (уксусной, молочной, масляной и др.), спиртов, ацетона, диоксида углерода, водорода. Азотсодержащие органические вещества разлагаются с образованием аминокислот, аммиака, азота, серосодержащие - с образованием сероводорода. В этих процессах принимают участие комплекс анаэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, среди которых молочнокислые, пропионовокислые, маслянокислые, целлюлозоразлагающие, аммонифицирующие, денитрифицирующие, десульфатирующие.

Щелочная фаза. В основном протекают процессы, связанные с накоплением метана. При участии анаэробных метановых бактерий происходит метановое брожение (сбраживание накопившейся в первой фазе уксусной кислоты) с образованием метан и диоксид углерода. Кроме того, метан образуется в результате восстановления СО₂, когда донором водорода служит либо масляная кислота, либо молекулярный водород (продукты разложения веществ в кислой фазе).

Метантенк. Представляет собой закрытую камеру различной конструкции, загружаемую иловыми осадками из отстойника. Процесс интенсифицируется благодаря энергичному перемешиванию и искусственному подогреву этой массы до 30…35^оС, вследствие чего в ней развивается огромное количество мезофильных микроорганизмов, осуществляющих распад органического вещества иловых осадков (рисунок 6.2 -А).

Повышение температуры до 50…55^оС ускоряет распад и делает его более глубоким вследствие благодаря развитию термофильных анаэробных микроорганизмов. Выделяемый метантенками газ не 60…65% состоит из метана, который может быть использован как горючий газ. Остаток твердой фазы, не разрушаемый при брожении, называется сброженным осадком, или септическим илом, используется в виде удобрения, а спрессованный в виде брикетов – как топливо.

Септиктенк (перегниватель). Представляет собой горизонтальный отстойник, через который медленно протекает сточная жидкость (рисунок 6.2 -Б). Выпадающий осадок перегнивает в течение длительного времени. Выделяющиеся при разложении осадка газы брожения поднимаются в виде пузырьков и увлекают в верхние слои частицы осадка, слипающиеся и образующие на поверхности септиктенка корку, которая затем уплотняется, и на ней поселяются разнообразные плесневые грибы. Создаются условия для развития микроорганизмов, осуществляющих анаэробное разложение органической части осадка.

А Б

Рисунок 6.2 – Схемы метантенка (А) и септиктенка (Б)

Двухъярусные отстойники,или эмшеры (эмшерские бассейны). Сточная жидкость протекает с небольшой скоростью по осадочным желобам, взвешенные частицы осаждаются, проваливаются через щели и попадают в нижнюю септическую часть отстойника, где происходит их биохимический распад. Перегнивший ил периодически выводится со дна отстойника через иловую трубу, а на его место поступает ил вышележащего слоя (рисунок 6.3).

Рисунок 6.3 – Схема двухъярусного отстойника

1 – перегнивающий осадок; 2 – иловая труба; 3 – осадочные желоба

Вопросы для самопроверки

1. На какие группы делят факторы самоочищения водоемов от поступающих загрязнений?

2. Как влияет разбавление загрязняющих вод на процесс самоочищения?

3. Каковы различия в интенсивности самоочищения водоемов в летнее и зимнее время?

4. Как воздействуют на процесс самоочищения вредные химические соединения?

5. Каково влияние биологических соединений на процесс самоочищения воды?

6. В чём особенность почвенных методов очистки сточных вод?

7. Какие бывают очистные пруды?

8. Какая очистка сточных вод предшествует их биологической очистке?

9. Какие сооружения применяют для окисления жидкой фазы сточных вод?

10. Какие очистные сооружения применяют для анаэробного распада сточных вод?

Литература: [2, 7, 11].