Биологическая очистка.

Для очистки сточных вод пищевых производств наиболее эффективными являются биологические методы. Это объясняется присутствием в производственном стоке органических загрязнений в основном естественного происхождения (белки, аминокислоты), которые легко "поедаются" микроорганизмами.

Сточные воды, направляемые на биологическую (биохимическую) очистку, характеризуются величинами БПК и ХПК. БПК - биологическая потребность в кислороде, или количество кислорода, потреблённое микроорганизмами при окислении органических загрязнений за определённый промежуток времени. Для экологической оценки сточных вод основным показателем является БПК_полн - полная биохимическая потребность в кислороде. ХПК - химическая потребность в кислороде, т.е. количество кислорода, пошедшее (в составе окислителя) на окисление всех органических загрязнений.

Поскольку микроорганизмы могут окислить далеко не все органические загрязнения, показатель ХПК сточных вод всегда больше показателя БПК_полн.

Возможность подачи промышленных сточных вод на сооружения биологической очистки устанавливают по соотношению БПК_полн/ ХПК, которое должно быть более чем 0,5. Для сточных вод пищевых производств это условие всегда соблюдается. Как правило, соотношение БПК_полн к ХПК составляет величину 0,75.

Кроме того, составными условиями пригодности пищевого промстока к биологической очистке являются: рН = 6,5 - 8,5; содержание солей < 10 мг/л; соотношение БПК_полн:N:P = 100:5:1; содержание фенолов не более 15 мг/л; содержание жиров не более 100 мг/л.

Процесс биологической очистки основан на способности микроорганизмов использовать органические вещества для питания в процессе жизнедеятельности.

В практике очистки сточных вод применяются аэробные и анаэробные методы.

Аэробный метод основан на использовании гетеротрофных микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода.

Общий механизм биологического окисления в аэробных условиях гетеротрофными микроорганизмами можно представить следующей схемой:

R - CH₃ + N₂ + P CO₂ + H₂O +микроорганизмы

Приведённая схема показывает окисление исходных органических загрязнений до углекислоты и образование новой биомассы.

При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле и биопленке.

Сооружения биологической очистки, в которых используются микроорганизмы активного ила, называются аэротенками.

Аэротенки представляют собой железобетонные аэрируемые резервуары (рис.1.5).

Рисунок1.5 - Схема очистки сточных вод в аэротенках:

1 - аэротенк; 2 - вторичный отстойник; 3 - система аэрации

Процесс очистки в аэротенке 1 проходит по мере протекания через него аэрируемой смеси сточных вод и активного ила. Во вторичном отстойнике 2 происходит разделение очищенной воды и ила, который возвращается в аэротенк. Система аэрации 3 необходима для насыщения воды кислородом и поддержания ила во взвешенном состоянии.

Активный ил представляет собой амфотерную коллоидную систему влажностью 98%. Сообщество живых организмов (биоценоз) включает скопление бактерий, простейшие, грибы, дрожжи, различные инфузории.

При проектировании очистных сооружений биологической очистки основным расчётным показателем является перид аэрации (время пребывания сточной воды в аэротенке), определяемый в соответствии с п. 6.142 СНиП 2.04.03 - 85.

Биофильтры - сооружения аэробной экологической очистки, в которых загрязнение окисляют микроорганизмы, биоплёнки.

Биофильтры представляют собой железобетонные или металлические резервуары, заполненные фильтрующим материалом - загрузкой. В качестве загрузки используют различные материалы: щебень, гравий, керамзит, керамические и пластмассовые кольца.

Для очистки сточных вод пищевых предприятий пищевой промышленности наиболее экологически целесообразным является так называемый пластинчатый биофильтр с пластмассовой загрузкой (рис.1.6).

В данном биофильтре 1 исходная сточная вода, проходя через сооружение, контактирует с биоплёнкой, прикреплённой к щитам загрузки 2. Толщина биоплёнки составляет 1 - 3 мм. Биоплёнка выполняет те же функции, что и активный ил, содержит микроорганизмы, окисляющие органические загрязнения сточных вод. Для аэрации сточных вод предусмотрена соответствующая система.

Рисунок1.6 - Схема очистки сточных вод в биофильтре:

1- биофильтр; 2 - пластмассовые щиты

Проектирование биофильтров осуществляется в соответствии с пп. 3.235 -6.249 СНиП 2.04.03 - 85.

Для очистки высококонцентрированных жидких отходов предприятий применяют метод анаэробного сбраживания. Сущность данного метода заключается в процессе разрушения органических загрязнений анаэробными бактериями до конечных продуктов - метана и двуокиси углерода.

Процесс брожения проводится в герметически закрытых резервуарах - метантенках (рис.1.7).

Основным параметром анаэробного сбраживания является температура, регулирующая интенсивность процесса. Процессы сбраживания ведут в мезофильных (30 - 35 ºС) и термофильных (50 - 55 ºС) условиях.

Рисунок1.7 = Схема метантенка:

1 - метантенк; 2 - мешалка; 3 - змеевик

Метановое сбраживание жидких отходов в последнее время приобретает актуальное значение, поскольку даёт возможность получить дополнительное топливо - биогаз и не загрязняет окружающую атмосферу.