В упрощенном ответе верхнего уровня на этот вопрос система биологической очистки сточных вод технология, в которой в первую очередь используются бактерии, некоторые простейшие и, возможно, другие специальности микробы в чистую воду .Когда эти микроорганизмы разрушают органические загрязняющие вещества для пищевых продуктов, они слипаются, что создает эффект флокуляции, позволяющий органическое вещество осесть из раствора. Это дает легкий в обращении осадок, который затем обезвоживается и утилизируется как твердый трата.

Обычно делятся на три основные категории: биологические очистка сточных вод может быть:

1. аэробный, когда микроорганизмам требуется кислород до разлагает органические вещества до диоксида углерода и микробной биомассы
2. анаэробный, , когда микроорганизмы не нуждаются в кислород для разложения органических веществ, часто с образованием метана, двуокиси углерода, и избыток биомассы
3. бескислородный, когда микроорганизмы используют молекулы, отличные от кислорода , для роста, например, для удаления сульфата, нитрата, нитрита, селената и селенита

Эти микроорганизмы разлагают следующие органические загрязнители: часто измеряется биологической потребностью в кислороде, или БПК, который относится к количеству растворенного кислорода, необходимого аэробным организмам для разложения органических веществ на более мелкие молекулы.Высокий уровень БПК указывает на повышенную концентрацию биоразлагаемого материала, присутствующего в сточных водах, и может быть вызвано внесение загрязняющих веществ, таких как промышленные стоки, бытовые фекалии отходы или сток удобрений.

Когда уровни загрязняющих веществ повышаются, БПК может снижаться. кислород, необходимый другим водным организмам для жизни, что приводит к цветению водорослей, гибель рыбы и вредные изменения в водной экосистеме , где сточные воды сбрасываются. Из-за этого для обрабатывать их отходы, возможно, биологически, перед сбросом — но это уровень органических и неорганических загрязнителей в связи с их сбросами требования, которые будут диктовать, какое конкретное подразделение работает на объекте потребуется система биологической очистки сточных вод и как они будут работать в последовательности и эксплуатируется.

Короче говоря, биологические системы очистки промышленных сточных вод оптимизируют естественный процесс микробного разложения для разложения промышленных загрязнителей сточных вод таким образом, чтобы их можно было удалить вместе с другими нежелательными материалами . Они также часто заменяют (а иногда используются вместе) физические и химические методы лечения, которые могут быть среди более дорогих альтернатив лечения.

В зависимости от химического состава сточных вод в отношение к сточным водам требований, система биологической очистки сточных вод может состоять из несколько различных процессов и множество Виды микроорганизмов .Они также потребуют определенных операционных процедур. это будет варьироваться в зависимости от окружающей среды, необходимой для поддержания темпов роста биомассы. оптимально для конкретных микробных популяций. Например, часто бывает требуется для контроля и регулировки аэрации для поддержания постоянного уровня растворенного кислорода уровень, чтобы бактерии в системе размножались с соответствующей скоростью, чтобы удовлетворить требования к разряду.

Помимо растворенного кислорода, биологическим системам часто требуется быть сбалансированным по расходу, нагрузке, pH, температуре и питательным веществам.Уравновешивание комбинации системных факторов — вот где процесс биологической очистки может стать очень сложный. Ниже приведены примеры примерно распространенных видов биологических сточных вод. очистные системы , , включая краткое описание того, как они функционируют в режим очистки промышленных сточных вод, чтобы дать вам представление о типах технологии и системы, которые могут принести пользу вашему промышленному предприятию.

Активный ил был первым разработан в начале 1900-х годов в Англии и стал общепринятым процесс биологической очистки, широко используемый в коммунальном хозяйстве, но также может использоваться в других промышленных приложениях.Сточные воды первичного Фаза обработки поступает в аэротенк, где происходит аэрация в присутствии взвешенных (свободно плавающие) аэробные микроорганизмы. Органический материал разрушается и потребляются, образуя биологические твердые вещества, которые флокулируются в более крупные комки, или хлопья. Взвешенные хлопья поступают в отстойник и удаляются из сточные воды путем отстаивания. Рециркуляция осажденных твердых частиц в аэротенк контролирует уровни взвешенных твердых частиц, а избыточные твердые частицы выбрасываются в виде шлама.Активирован Системы обработки осадка обычно требуют больших площадей и генерируют большие количества ила с соответствующими затратами на утилизацию, но капитальные и затраты на обслуживание относительно невысоки по сравнению с другими вариантами.

Биореакторы с неподвижным слоем или FBBR , разработанные как системы промышленной очистки воздуха в 1970-х и 80-х годах, состоят из многокамерных резервуаров, в которых камеры плотно набиты пористым керамические, пористые и / или пластмассовые материалы; сточные воды проходят через иммобилизованное ложе СМИ.Из всех систем биологической очистки FBBR могут удерживать микробы, поедающие больше всего загрязняющих веществ, в наименьшем объеме, что делает FBBR компактными и энергоэффективные технологии, идеально подходящие для очистки сточных вод от средних до от среднего до высокого уровня БПК в исходном потоке до очень низкого уровня сточных вод. СМИ спроектирован так, чтобы иметь достаточно большую площадь поверхности для создания прочной биопленки образование с длительным сроком службы твердых частиц, что приводит к низкому образованию шлама и самые низкие затраты на утилизацию осадка. Хорошо спроектированный неподвижный слой пропускает сточные воды протекать через систему без образования каналов или закупоривания.Камеры могут быть аэробными и все еще имеют аноксические зоны для достижения аэробного удаления углерода и полного бескислородного денитрификация одновременно. Более продвинутые биологические процессы могут быть с этими системами (например, нитрификация, денитрификация, деселенирование, восстановление сульфидов и анаммокс), благодаря наличию уникальных бактериальных популяции колонизируют среду биопленки в отдельных камерах резервуара, которые могут быть уникально сконфигурирован для очистки определенных компонентов сточных вод вашего предприятия.

Подвижная кровать биореакторы, или MBBR , изобретенные в конце 1980-х годов в Норвегии, уже имеют был применен в более чем 800 приложениях в более чем 50 странах, с примерно половина из них очищает бытовые сточные воды и наполовину очищает промышленные сточные воды.MBBR обычно состоят из аэротенков, заполненных небольшим движущимся полиэтиленом. носители биопленки удерживаются внутри емкости с помощью удерживающих сит. Сегодня пластиковые носители биопленки поставляются многими поставщиками во многих размерах и формах, обычно цилиндры или кубы диаметром от половины до одного дюйма и предназначены для подвешивания с их иммобилизованной биопленкой по всему биореактору путем аэрации или механическое перемешивание.

Из-за подвешенных движущихся носителей биопленки MBBR позволяют сточные воды с высоким БПК должны обрабатываться на меньшей площади без засорения.MBBR за ними обычно следует вторичный осветлитель, но шлам не перерабатывается в процесс; Избыточный ил оседает, и пульпа удаляется с помощью вакуумной машины или оседает твердые частицы прессуются на фильтре и утилизируются как твердые отходы.

MBBR часто используются для удаления основной части загрузки BOD в восходящем направлении. других процессов биологической очистки или используются в ситуациях, когда сточные воды качество менее важно; они не используются для доводки БПК до низкого уровня стоков уровни. Они используются для очистки сточных вод, образующихся при производстве продуктов питания и напитков. предприятия, мясоперерабатывающие и упаковочные предприятия, нефтехимические предприятия и нефтеперерабатывающие заводы.

Мембранные биореакторы, или MBR , вошедшие в широкое использование в 1990-х годах, когда мембранные модули были погружается непосредственно в аэротенк, а для сохранения мембраны от обрастания. МБР — это усовершенствованная биологическая очистка сточных вод технологии, сочетающие обычный активный ил приостановленного роста с мембранная фильтрация, а не осаждение, чтобы отделить и переработать взвешенные вещества. В результате MBR работают с гораздо более высокой смешанной жидкостью. взвешенные твердые частицы (MLSS) и более длительное время пребывания твердых частиц (SRT), что дает значительно меньшая занимаемая площадь при гораздо более высоком качестве сточных вод по сравнению с обычный активный ил.

MBR в основном нацелены на БПК и общее содержание взвешенных твердых частиц (TSS). MBR конструкция системы варьируется в зависимости от характера сточных вод и цели лечения, но типичный MBR может состоять из аэробных (или анаэробных) резервуары очистки, система аэрации, смесители, мембранный резервуар, очистка на месте система и ультрафильтрационная мембрана с полыми волокнами или плоскими листами. Как Благодаря многочисленным частям и процессам очистки, MBR известны своей высокой капитальные, высокие эксплуатационные расходы и высокие затраты на техническое обслуживание.

Биологические капельные фильтры используются для удаления органических загрязнителей как из воздуха, так и из сточных вод. Они работают, пропуская воздух или воду через среду, предназначенную для сбора биопленки на его поверхности. Биопленка может состоять как из аэробных, так и из анаэробных материалов. бактерии, разрушающие органические загрязнители в воде или воздухе. Несколько из среды, используемые для этих систем, включают гравий, песок, пену и керамические материалы. Наиболее популярное применение этой технологии — городские сточные воды. очистка и очистка воздуха для удаления h3S на городских канализационных предприятиях, но они может использоваться во многих ситуациях, когда важен контроль запаха.

Анаэробный восходящий поток иловые покрытия, или UASB, используют анаэробные бактерии, которые, как упоминалось во вступлении к этой статье, разрушают органические вещества без использования кислорода, что приводит к воспламенению метаносодержащий биогаз, очищенные сточные воды и анаэробный ил. С системами UASB, общая идея заключается в том, что сточные воды закачиваются в основание системы, где органические вещества в сточных водах проходят через слой ила перед поступает в верхний сепаратор газ-жидкость-твердые частицы (GLS), где колпаки улавливают биогаз, позволяя взвешенным твердым частицам осесть и вернуться в нижняя зона реакции, в то время как очищенные сточные воды перетекают из верхней части система.Биогаз (метан и углекислый газ) сжигается или используется для генерировать пар или электричество для использования в других процессах на объекте.

Процесс UASB создает меньше ила, чем аэробные биосистемы и поэтому его нужно очищать и опорожнять реже, чем другие биологические системы очистки, но они требуют квалифицированных операторов для поддержания оптимального гидравлические и анаэробные условия для нормальной работы UASB. Расширенный слои гранулированного ила, или EGSBs, представляют собой аналогичный процесс, но EGSBs используют более сильный направленная вверх сила, чтобы способствовать большему контакту сточных вод с илом.

Анаэробные варочные котлы также используют анаэробные бактерии для разрушения перерабатывать органические отходы без кислорода и производить биогаз, в основном, для очистки сточных вод обработки, и существует множество доступных анаэробных варочных котлов. Каждый из них выполните один и тот же процесс немного по-разному. Примеры включают покрытые лагуны, неподвижная пленка, взвешенные и погруженные среды и резервуар с непрерывным перемешиванием реакторы.

SAMCO имеет более чем 40-летний опыт проектирования и производства систем очистки сточных вод по индивидуальному заказу, поэтому, пожалуйста, обращайтесь к нам со своими вопросами.Для получения дополнительной информации или связи, свяжитесь с нами здесь. Вы также можете посетить наш веб-сайт, чтобы позвонить инженеру или запросить расценки. Мы поможем вам разработать подходящее решение и определить реалистичные затраты для вашей системы биологической очистки сточных вод.

Для получения дополнительной информации о биологической очистке сточных вод см. Другие статьи, которые могут вас заинтересовать:

Как работает процесс биологической очистки сточных вод?

Почему так важен процесс биологической очистки сточных вод? Каждый галлон воды, поступающей на очистные сооружения, загрязнен.Если он поступает из жилого септика, он заполнен мочой, фекалиями и грязной водой из стирки, посуды и душа / ванны. То же самое и с водой, поступающей из канализации. Даже промышленные сточные воды будут содержать загрязняющие вещества.

Важно правильно очистить воду перед тем, как сбрасывать ее в природные водные источники. Слишком много фосфора может привести к цветению водорослей в озере или пруду. Водоросли в конечном итоге истощат запасы кислорода, на которые полагаются рыбы и другие водные существа.Поскольку многие озера наводнены сине-зелеными водорослями, все штаты принимают меры по ограничению содержания химикатов, минералов и бактерий, следя за тем, чтобы водоочистные сооружения соответствовали требованиям по удалению этих элементов из воды.

Сравнение первичных и вторичных методов лечения

Прежде чем эта вода вернется в озера, ручьи или общественные системы водоснабжения, ее необходимо очистить и продезинфицировать. Это осуществляется в несколько этапов, которые включают биологическую очистку сточных вод, но есть и первичные меры.У вас есть экраны, которые удаляют элементы, которые не ломаются. Многие из этих предметов следует выбросить, но это происходит не всегда. Люди не осознают проблему, которую создает, когда смывают вещи, которые не предназначены для смывания. Аппликаторы для тампонов, пластиковая обертка, игрушечные машинки и детские салфетки — это лишь некоторые из вещей, которые попадают на очистные сооружения.

Существует два основных типа очистки сточных вод: первичная и вторичная. Первичная очистка — это довольно простой процесс, который используется для удаления взвешенных твердых отходов и снижения их биохимической потребности в кислороде с целью увеличения растворенного кислорода в воде.В первую очередь это использование решеток и граблей для удаления более крупных предметов. Это еще и система удаления песка.

По оценкам, первичная очистка снижает биохимическую потребность в кислороде примерно на 30%, а взвешенные твердые частицы — на 60%. Поэтому воду нужно снова очищать, чтобы удалить дополнительные загрязнения. Вот тут и появляется вторичное лечение.

Вторичная обработка включает сложные биологические процессы, которые используются для удаления органических веществ, которые не были удалены во время первичной обработки.Вы используете биологию и микроорганизмы для поглощения и удаления других загрязнителей. Существует множество различных видов биологической очистки сточных вод, однако каждая очистка может быть классифицирована как аэробная, анаэробная или аноксическая в зависимости от наличия кислорода. Вот краткий обзор этих трех.

Что такое биологическая аэробная обработка?

Если обработка классифицируется как биологическая аэробная обработка, это означает, что она проводится в присутствии кислорода.Аэрация необходима для насыщения сточных вод кислородом с помощью смесителей и аэраторов. Аэробные процедуры работают быстрее и приводят к получению более чистой воды, чем анаэробные процедуры, поэтому они предпочтительнее.

Самая популярная аэробная обработка — это процесс с активным илом. В начале процесса активного ила сточные воды перемещаются в аэротенк, наполненный кислородом. Аэрация сточных вод увеличивает рост микробов, что ускоряет разложение органических веществ, которые все еще находятся в воде.Затем эти сточные воды переносятся во вторичный отстойник, который также известен как вторичный отстойник или отстойник.

Ил или отходы в воде начнут отделяться, оставляя после себя только чистую и очищенную воду. Оставшийся отстой можно затем преобразовать в смесь метана и углекислого газа, которую можно использовать для производства тепла и электричества. Любой оставшийся ил обезвоживается (сушится) и компостируется или отправляется на свалку. Процесс активированного ила — один из наиболее эффективных и эффективных способов биологической очистки сточных вод.

Еще одна популярная аэробная обработка — это капельный фильтр. Во время процесса капельного фильтра сточные воды проходят через слой камней, гравия, керамики, торфяного мха, кокосовых волокон или пластика. По мере того, как сточные воды стекают, микроорганизмы в воде быстро начинают прикрепляться к кровати. Слой микробной пленки скоро начнет расти над грядкой. Со временем аэробные микроорганизмы, обнаруженные в этом слое микробной пленки, начнут разрушать органические вещества, содержащиеся в воде.При необходимости кислород можно вводить или разбрызгивать в сточные воды для поддержания аэробных условий.

Процесс капельного фильтра может быстро снизить высокие концентрации органических веществ в воде, однако у этого метода есть и недостатки. Обученный профессионал должен будет следить за этим процессом от начала до конца, поэтому это может быть не лучшим выбором для учреждений с ограниченными ресурсами. Сабо также довольно распространено, поэтому обученный профессионал должен знать, как определить и исправить эту проблему.

На некоторых предприятиях используются аэрируемые лагуны вместо процесса с активным илом. При использовании этого метода сточные воды попадают в пруд для очистки, где они подвергаются механической аэрации. Закачка кислорода в пруд увеличит рост микробов и ускорит разложение органических веществ. Однако, в отличие от процесса с активным илом, вода не перемещается в другой резервуар после аэрации. Вместо этого отделение ила от чистой воды происходит в пруду для обработки.

Использование пруда окисления — еще один способ биологической очистки сточных вод. Этот процесс включает удаление органических веществ из сточных вод с помощью взаимодействия между бактериями, водорослями и другими микроорганизмами. Этот метод может показаться похожим на аэрированную лагуну, но он намного сложнее и требует гораздо больше времени для достижения желаемых результатов. Этот процесс также требует гораздо больше земельного участка, чем другие, поэтому он обычно не используется в густонаселенных районах.

Что такое биологические анаэробные методы лечения?

Биологические анаэробные обработки проводятся при отсутствии кислорода.Обычно предпочтение отдается аэробной очистке, однако при работе с высококонцентрированными сточными водами лучше всего использовать анаэробную очистку.

Реактор анаэробного ила с восходящим потоком представляет собой анаэробную обработку с одним резервуаром, что означает, что оно происходит в одном резервуаре. Этот процесс начинается со сточных вод, поступающих через дно резервуара реактора. Поскольку сточные воды естественным образом начинают течь вверх, они сталкиваются с слоем ила, который находится в подвешенном состоянии внутри резервуара.

Покрытие ила состоит из микробных микроорганизмов, которые разрушают органические вещества в сточных водах.Когда сточные воды наталкиваются на слой ила, микроорганизмы быстро разрушают органические вещества, оставляя чистую воду позади и поднимаясь к верху резервуара. Существуют и другие аналогичные анаэробные методы лечения, в том числе анаэробный фильтр, который включает в себя фильтр, на поверхности которого находятся микробные микроорганизмы.

А как насчет биологической аноксической терапии?

У вас также есть аноксическое лечение. В этом случае микроорганизмы используют для размножения другие молекулы. Кислорода может и не быть, но вместо него действуют нитраты и нитраты.Аноксическая обработка помогает удалить из сточных вод нитраты и нитриты, селенаты, селениты и сульфаты.

Люди видят это больше в регионах, где нитраты и сульфаты вызывают беспокойство. Это лучший способ удалить как можно больше из них. Аноксические препараты работают без добавления дополнительных химикатов.

Хотя во многих штатах перестали использовать моющие средства для стирки, содержащие фосфаты, вы все еще видите шампуни и мыло с сульфатами и нитратами. Высокий уровень сульфатов может придавать воде неприятный вкус и вызывать обезвоживание.Высокий уровень нитратов может повлиять на то, как кислород перемещается по кровотоку. Хотя для того, чтобы повлиять на здоровье человека, нужно многое, водным районам по-прежнему важно следить за тем, чтобы вода была безопасной для всех.

Что происходит после биологической очистки сточных вод?

По оценкам, биологическая очистка может удалить до 90% загрязнителей сточных вод. Поскольку не все загрязнители были удалены, сточные воды обычно проходят процесс доочистки после биологической очистки.На этом этапе из сточных вод удаляются тяжелые металлы, питательные вещества и другие примеси.

Наиболее распространенный вид доочистки включает использование хлора, который является мощным дезинфицирующим средством. В воду добавляют небольшое количество хлора, чтобы удалить оставшиеся примеси до того, как вода попадет в окружающую среду. Есть и другие способы дезинфекции воды, не содержащие химикатов. Многие предприятия избегают использования хлора, используя ультрафиолетовый свет для обработки воды.

Независимо от того, какой метод используется, по оценкам, около 99% всех загрязняющих веществ было удалено из сточных вод после того, как они завершили эту очистку. Когда уровень хлора станет безопасным, воду можно будет сбрасывать обратно в источники воды или переместить в резервуары для хранения, которые снабжают водой дома и предприятия.

Какое оборудование необходимо?

Оборудование, необходимое для систем биологической очистки, зависит от площади и нагрузки. В большом городе перерабатывается гораздо больше сточных вод, чем в маленьком.Системы могут захотеть уделять много внимания энергоэффективности. У многих из них есть строгие ограничения на выписку, которых необходимо придерживаться. Взгляните на оборудование, которое используется в биологической терапии.

# 1 — Процесс с реактором с замкнутым контуром (CLR)

Процесс CLR идеален благодаря своей последовательности и производительности, как в холодном, так и в теплом климате. Он выполнен в виде замкнутого контура в виде круга или вытянутого овала, как на гоночной трассе. Завершают систему аэраторы и конструкции с несколькими бассейнами.Поскольку эта система настроена для простой и эффективной работы, она легко справляется с повышенными нагрузками и не требует особого внимания со стороны рабочих на очистных сооружениях.

Благодаря процессу CLR вы не только сэкономите деньги, но и снизите затраты на электроэнергию. Он отлично удаляет фосфор и азот. Если вам нужна система, которая хорошо работает при очистке воды, не увеличивая расходы для членов вашего округа.

# 2 — Процесс расширенной аэрации / полного смешивания

Экономным решением биологической обработки сточных вод является комплексная очистная установка.Это меньший по размеру дизайн, который идеально подходит для ограниченного пространства. Выберите E.A. Аэродинамическая установка или комплексная установка расширенной аэрации. Какие отличия?

Э.А. Aerotor Plant использует конструкцию CLR Process для аэрации и смешивания, а также осветлитель Spiraflo для осаждения ила. Добавление кислорода в процесс аэрации / смешивания способствует биологической переработке и помогает удалить больше осадка. Вы добавляете другие компоненты по мере необходимости для создания индивидуального проекта очистки сточных вод.

Вы можете выбрать установку расширенной аэрации Package, чтобы иметь единую систему в одном стальном резервуаре.Он рассчитан на минимальное использование и включает в себя ваши фильтры, аэрацию, очистку, резервуар для осадка и дезинфекцию в одном лице. Для эффективного использования этой системы не требуется много рабочей силы.

№ 3 — Последовательные реакторы периодического действия

Очистите сточные воды в одном бассейне с помощью реактора периодического действия с последовательным или непрерывным питанием. Эта система работает за счет аэрации и смешивания сточных вод для создания большого количества кислорода. Затем он «декантируется», чтобы вода сливалась без перекачки активного ила или внешних осветлителей.Это позволяет осуществлять биологическую обработку сточных вод в течение длительного периода.

# 4 — Роторы Magna

Если вы полагаетесь на систему, которая добавляет кислород для биологической очистки сточных вод, Magna Rotors — один из лучших вариантов. Думайте о них как о больших смесителях, которые добавляют кислород. Преимущество в том, что роторы имеют крышку из стекловолокна, которая зимой не переохлаждается. Маловероятно, что оборудование перестанет работать зимой. Лезвия из нержавеющей стали также долговечны и не деформируются.

# 5 — SharpBNR Process Control

Это надстройка, которая может помочь с общим потреблением энергии и производительностью. Управление процессом можно запрограммировать для измерения таких параметров, как растворенный кислород и аэрация. Отрегулируйте их по мере необходимости для достижения ваших целей с помощью компьютера или человеко-машинного интерфейса на панели управления. Вы также можете связать его с системой SCADA.

С 1928 года Lakeside Equipment Corporation стремится обеспечивать людей во всем мире чистой и здоровой водой, используя инновационные процессы биологической очистки.Свяжитесь с Lakeside Equipment Corporation, чтобы узнать больше о наших системах биологической очистки. Позвоните по телефону 630-837-5640 или посетите наш веб-сайт, чтобы связаться с одним из наших знающих представителей сегодня.

Биологическая очистка сточных вод — обзор

2.1 Метод биологической очистки

Биологический метод очистки сточных вод, также известный как традиционный метод, является распространенным и широко используемым методом очистки. Он учитывает биодеградационное отбеливание с помощью нескольких микроорганизмов, грибов, бактерий, дрожжей и водорослей.Это дешевый и простой процесс, в котором сочетаются аэробные и анаэробные процессы. Тем не менее, этот процесс имеет некоторые серьезные ограничения:

(a)

Полное удаление цвета невозможно

(b)

Ксенобиотические красители со сложной химической структурой оказываются стойкими к разложению

(c)

Биологический метод требует большой площади суши, дневного времени и большего времени для их функционирования

(d)

Процесс обеспечивает небольшую гибкость в проектировании и эксплуатации

Многочисленные исследования показывают использование микроорганизмов и приводит к удалению красителя в процессе биосорбции.Это свойство микроорганизмов существует из-за наличия компонентов клеточной стенки, таких как липиды; функциональные группы, содержащие гетерополисахарид, такие как гидроксил, карбоксил, амино и фосфат; и многие другие заряженные заместители. Присутствие таких групп создает сильные взаимодействия между красителем и клеточной стенкой микроорганизмов [31,32]. Следующие разделы в сочетании с несколькими литературными отчетами, приведенными в таблице 4, дают представление по этой теме.

Таблица 4. Обесцвечивание различных красителей микробной культурой.

Обесцвечивание бактериями : способность бактерий разлагать азокрасители широко изучалась.Этот процесс обеспечивает более высокую степень биоразложения, а также производит меньше осадка [41]. Обесцвечивание в результате бактериального процесса может происходить в результате аэробного, анаэробного или сочетания обоих процессов. В аэробных условиях азокрасители не метаболизируются добровольно. Он создает более токсичные соединения ароматических аминов. Таким образом, для достижения полного разложения за аэробным разложением следует процесс анаэробного разложения. [42]. В случае фталоцианиновых хромофоров обратимое обесцвечивание и восстановление происходит только анаэробным методом.Horitsu et al. впервые сообщалось о деградации азокрасителей с использованием культуры Bacillus subtilis [43].

Обесцвечивание грибами: Многочисленные исследования показывают применение грибов в качестве потенциального кандидата для окисления растворимых или нерастворимых, фенольных и нефенольных красителей [44,45]. Грибы приписывают немногочисленным реакциям превращения, например гидроксилированию полиароматических красителей. Исследователи предположили, что разложение ароматических соединений при помощи грибов происходит при нехватке питательных веществ (C, N и S) для размножения культур [46].Даже некоторые грибы, не вызывающие белую гниль, могут успешно обесцвечивать красители [47].

Обесцвечивание другими прокариотами: Прокариоты, такие как микроводоросли, предлагают решение глобальных экологических проблем, связанных с очисткой сточных вод. Водоросли, такие как Chlorella , Oscillateria [48] и Spirogyra [49], обладают замечательной эффективностью в обесцвечивании красителей в сточных водах. Кроме того, водоросли не требуют постоянного внесения углерода или других необходимых добавок, как это требуется для культур бактерий и грибов [50].

В последние годы были проведены тщательные исследования истощения красителей в сточных водах с использованием различных видов дрожжей, поскольку они демонстрируют несколько умных свойств и преимуществ перед нитчатыми грибами и штаммами бактерий. Он не только быстро культивируется, но и обладает достаточным потенциалом для процветания в определенных неблагоприятных условиях окружающей среды, таких как низкий pH [51]. Jinqi и Houtian в своем отчете иллюстрируют применение дрожжей Candida zeylanoides и Ascomycete , которые обычно собирают из загрязненных почв [52].Следует иметь в виду, что механизмы обесцвечивания как водорослей, так и дрожжей включают адсорбцию, ферментативную деградацию или оба пути.

Обесцвечивание бактериальным консорциумом: Основанная на Консорциуме система биологической очистки достигает улучшенной деградации и / или минерализации благодаря синергическим метаболическим характеристикам соответствующего микробного сообщества. Он обладает существенными преимуществами перед применением отдельных штаммов микробов [53]. Консорциумы могут состоять из различных бактерий, штаммов грибов или их комбинации.Подробное исследование демонстрирует, что в случае микробного консорциума отдельные микробные штаммы могут нацеливаться на молекулу красителя в различных положениях или могут выполнять процесс разложения производимых метаболитов, образованных сосуществующими штаммами [54].

Микробные ферменты, способствующие разложению или обесцвечиванию красителя: Попытки идентифицировать штаммы бактерий, которые могут иметь эффективные свойства разложения красителя, были начаты еще в 1970 году. Идентификация трех бактериальных штаммов, а именно.Результатом были Bacillus subtilis , Aeromonas hydrophila и Bacillus cereus [55,56]. Однако было обнаружено, что уменьшение количества красителей неспецифично. Обесцвечивание происходит быстро за счет процесса ферментативной деградации бактерий. [57]. Грибы действительно являются отличным источником внутри- и внеклеточных ферментов, разрушающих красители. Ферментативный процесс с использованием таких видов, как Schizophyllum , Pleurotus ostreatus , Neurospora crassa и Sclerotium rolfsii , привел к увеличению до 25% степени обесцвечивания некоторых красителей для текстиля, т.е.э., триарилметановые, индигоидные и антрахиноновые красители [58]. Существует множество ферментов, используемых в процессе удаления красителя, что доказано как действующее молекулярное оружие для удаления и / или обесцвечивания. Некоторые из них обсуждаются ниже:

Азоредуктаза — это фермент, который подвергается восстановительному разложению азокрасителя на бесцветные амины. Азоредуктазы обнаруживаются либо связанными с мембраной, либо в цитоплазме микробов. Этот фермент атакует азогруппу (NN) и расщепляет их, что приводит к переносу четырех электронов.Результатом расщепления является летальный ароматический амин, который позже может быть разложен в результате аэробного процесса [59,60].

Laccase представляет собой фермент с малым молекулярным весом, содержащий несколько медь, который разрушает субстрат красителя с меньшей специфичностью. Он входит в семейство оксидаз и является потенциальным кандидатом для разложения широкого спектра ксенобиотических соединений, ароматических и неароматических субстратов. Таким образом, он способен обесцвечивать и разлагать ароматические азо, фенольные соединения и т. Д.Фермент с помощью иона Cu ^{2 +} в качестве медиатора окисляет ароматический амин. Таким образом, разлагая азокраситель по весьма неспецифическому механизму, опосредованному свободными радикалами, образуются фенольные соединения, а не токсичные ароматические соединения [61]. В случае фенольных кольцевых соединений фермент сначала окисляет субстрат одним электроном с образованием феноксирадикала с последующим ферментативным окислением с образованием ионов карбония. Дальнейшая нуклеофильная атака воды приводит к образованию нестабильных (в кислородсодержащей среде) соединений 4-сульфофенилдиазена и бензохинона. Пероксидазы — это гемопротеины, обнаруженные в большом количестве микроорганизмов, растений и животных, которые помогают катализировать процесс разложения красителя в присутствии перекиси водорода [62]. Известны два типа ферментов: лигнин и пероксидазы марганца (MnP). Каждый из них демонстрирует почти одинаковый механизм реакции. Разложение с помощью пероксидазы нацелено на лигниновые фрагменты с помощью вспомогательных ферментов и медиаторов. Низкомолекулярное вещество улучшает биотрансформацию лигнина за счет быстрой диффузии в лигноцеллюлозную матрицу.Это приводит к высоким окислительно-восстановительным потенциалам, которые увеличивают способность ферментов к разложению.

Тирозины представляют собой Cu-содержащие дикислород-активирующие ферменты, обнаруженные у многих видов бактерий и обычно связанные с производством меланина. Они находят применение в производстве L-DOPA, сшивании белков, фенольных биосенсорах, а также в целях удаления фенола и красителей. Эти белки проявляют специфичность к фенольным и дифенольным субстратам и продуцируют активированный хинон в качестве продукта.Это ограничивает их применимость. Основные исследования были сосредоточены на Streptomyces sp. ферменты, тогда как другие белки также приобретают все большее значение с точки зрения биотехнологии.

Микробные ферменты обеспечивают многочисленные преимущества по сравнению с другими процессами из-за недорогих затрат на обслуживание, легкости культивирования и последующей обработки. Список нескольких промышленно важных микробных ферментов был включен, чтобы показать их значение в целях разложения синтетических красителей (Таблица 5).

Таблица 5. Список некоторых промышленно важных микробных ферментов на различных красителях.

Метод фиторемедиации : это еще один биологический метод очистки сточных вод. Сочетание двух латинских слов «растение и лекарство» дало начало термину фиторемедиация . Растения, микробы растительного происхождения или связанная с ними микробиота используются для поглощения загрязнения из почвы или воды. Восстановление достигается либо путем сохранения, устранения или деградации естественным образом, как это происходит в экосистеме.Фиторемедиация — это более дешевый, экологичный и надежный метод удаления загрязняющих красителей. Кроме того, этот процесс требует небольших затрат на питательные вещества, а также имеет эстетические требования. Однако метод фиторемедиации тоже не лишен ограничений. Основным недостатком процедуры фиторемедиации является медленный процесс экологической очистки, который может длиться даже более десяти лет. Также может наблюдаться значительное снижение фиторемедиации, как правило, зимой (замедление или препятствие роста растений) и / или повреждение растительности в результате погоды, болезней растений или вредителей [67].В этом разделе кратко проиллюстрированы некоторые сообщения об обесцвечивании загрязнителей в сточных водах путем фиторемедиации. Исследователи использовали перспективу фиторемедиации Petunia grandiflora Juss. № , для восстановления смеси красителей, присутствующих в сточных водах [68]. Индивидуальные эффекты трех видов растений, Sorghum vulgare , Phaseolus mungo и Brassica juncea , были рассмотрены на эффективность обесцвечивания текстильных стоков, которые показали удаление цвета до 79%, 53% и 57% соответственно. [69].

Химическая обработка воды против биологического процесса

Когда вы разрабатываете стратегию очистки промышленных сточных вод, один из первых вариантов, который вы делаете, — использовать ли химическую или биологическую очистку. В этих двух процессах используются совершенно разные методы очистки потоков сточных вод, содержащих различные типы загрязняющих веществ. В приведенном ниже руководстве более подробно рассматриваются химические и биологические методы очистки сточных вод, чтобы помочь вам принять обоснованное решение.

Важность правильной очистки сточных вод

Почему необходима правильная очистка сточных вод? Во всем мире, особенно в развивающихся странах, около 80% сточных вод возвращается в окружающую среду без очистки, что иногда наносит ущерб окружающей среде и вызывает болезни у местного населения. Напротив, правильная очистка сточных вод дает несколько ценных преимуществ, в том числе:

• Удаление вредных загрязнителей: Промышленные сточные воды бывают разных форм, потому что они являются побочным продуктом многих различных отраслей промышленности.Все сточные воды объединяет одна общая черта — высокая концентрация загрязняющих веществ. Очистка сточных вод удаляет эти вредные загрязнители, поэтому вода безопасна для сброса.
• Защита окружающей среды: Многие загрязнители в промышленных сточных водах токсичны для окружающей среды. Если предприятия выбрасывают токсины в сточные воды, пострадает окружающая экосистема. Очистка сточных вод гарантирует, что сбросы будут свежими, поэтому почва и вода останутся чистыми, а растения и дикие животные смогут процветать.
• Сохранение здоровья людей: Если люди проглатывают неправильно очищенные сточные воды, они часто серьезно заболевают. Заболевания желудочно-кишечного тракта — частые последствия неочищенных сточных вод, равно как и такие состояния, как отравление тяжелыми металлами. Правильная очистка сточных вод убивает или стерилизует вредные микроорганизмы, такие как вирусы и бактерии, поэтому они не вызывают болезни у людей.
• Соблюдение правил: Промышленные предприятия должны соблюдать местные или федеральные нормы, регулирующие сброс сточных вод.Эти правила существуют, чтобы помочь сохранить чистую окружающую среду и защитить здоровье человека. Несоблюдение правил охраны труда и техники безопасности может повлечь за собой штрафные санкции, поэтому предприятиям следует хорошо понимать законодательные акты и внедрять политики, обеспечивающие их соблюдение.

Как химическая, так и биологическая обработка удаляют вредные загрязнители из сточных вод, но каждый процесс идеально подходит для различных загрязнителей. Предприятию необходимо будет выбрать оптимальную очистку от загрязняющих веществ, с которыми он имеет дело.

Химическая очистка сточных вод

В химической очистке сточных вод используются химические реактивы для разложения загрязняющих веществ. Он идеально подходит для сточных вод с высоким содержанием химических токсинов, таких как сточные воды химических или фармацевтических производств, насосных и бумажных фабрик, лабораторий и производителей текстиля. Он также оптимален для удаления тяжелых металлов, содержащихся в сточных водах горнодобывающей промышленности. Установки химической очистки сточных вод (ETP), которые обрабатывают эти отходы, используют методы химической очистки.

Какие типы загрязняющих веществ удаляются при химической очистке сточных вод?

Сточные воды, содержащие токсичные вещества, особенно токсичные растворимые металлы, обычно требуют химической обработки. Любая промышленность, использующая сырье из земли, включая такие отрасли, как горнодобывающая промышленность, производство стали, а также добыча и переработка нефти и газа, будет производить сточные воды с токсичными растворимыми металлами. Эти отрасли чаще используют химическую обработку.

Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных загрязняющих веществ, которые могут удалить химические отходы:

• Антифриз: Антифриз часто встречается в сточных водах автомобильного производства или ремонтных мастерских, а также в отраслях промышленности, где используется тяжелая техника, требующая антифриза.
• Красители: Сточные воды целлюлозно-бумажных комбинатов и текстильного производства содержат красители, используемые для окрашивания бумаги или тканей. Ежегодно до 200 000 тонн этих красителей попадает в сточные воды. Их исторически было сложно снимать, потому что их конструкция оптимизировала их для защиты от яркого света, температуры и моющих средств.
• Краски и растворители: Краски часто поступают из обрабатывающих производств, которые используют краски и лаки для завершения своих проектов.Растворители в сточных водах могут поступать в результате процессов, используемых для очистки и полировки продуктов для использования потребителями, или процедур очистки, используемых на оборудовании после завершения производства. Они также могут происходить из растворителей, используемых для разложения более твердых материалов, таких как древесина, на целлюлозу.
• Металлические остатки: Металлические остатки, обнаруживаемые в сточных водах, часто включают алюминий, кобальт, медь, железо, свинец, ртуть, никель и цинк. В частности, тяжелые металлы могут быть токсичными, потому что они связываются с белками и ферментами в организме, изменяя свою функцию.Они также могут генерировать свободные радикалы — атомы с неспаренными электронами, которые делают их менее стабильными, — которые повреждают организм. Химическая обработка разрушает химические структуры металлов и делает их безвредными для окружающей среды и тканей человека.

Каков процесс химической очистки сточных вод?

Химическая обработка может быть простым или сложным процессом в зависимости от загрязнителей в воде и протекающих химических реакций. В большинстве случаев химическая очистка сточных вод включает следующие этапы:

• Осадки: Во время осадков химические очистные сооружения вызывают выпадение металлов из сточных вод.Химическая обработка часто добавляет в воду заряженные ионы, с которыми существующие ионы металлов могут реагировать с образованием новых безвредных веществ.
• Коагуляция и флокуляция: Коагуляция при химической очистке сточных вод означает добавление химических веществ, которые объединяются с более мелкими частицами отходов с образованием более крупных и тяжелых частиц. Химические коагулянты часто представляют собой вещества на основе алюминия, такие как квасцы и хлорид полиалюминия. Флокуляция происходит, когда более мелкие взвешенные частицы выходят из суспензии и образуют большие твердые комки, которые растение может легко удалить.
• Ионный обмен: Во время ионного обмена на очистных сооружениях используются ионосодержащие смолы, чтобы безвредные ионы попадали в места обмена с токсичными ионами в сточных водах. При химической очистке воды ионный обмен является обычным шагом для процессов, предназначенных для производства чистой воды, такой как питьевая вода или вода для промышленных процессов.
• Дезинфекция: Дезинфекция, которая убивает или стерилизует вредные микроорганизмы, такие как вирусы и бактерии, иногда является заключительным этапом очистки сточных вод, который требует строгой очистки перед повторным использованием.Хлор — распространенное и экономичное дезинфицирующее средство. Другие варианты включают обработку озоном и стерилизацию ультрафиолетовым (УФ) светом.

В зависимости от загрязнителей сточные воды могут проходить промежуточные стадии, такие как корректировка pH для улучшения коагуляции или корректировка температуры для оптимизации химических реакций.

Биологическая очистка сточных вод

Основной альтернативой химической очистке сточных вод является биологическая очистка сточных вод. Вместо использования химикатов для разложения отходов в этом процессе используются полезные микроорганизмы для биоразложения отходов.

Какие типы загрязняющих веществ удаляются при биологической очистке сточных вод?

Биологическая очистка сточных вод лучше всего подходит для удаления легко разлагающихся загрязняющих веществ. Соединения с простой молекулярной структурой — мономеры и димеры, а не сложные полимеры — легче всего усваиваются микроорганизмами. Ниже приведен список загрязняющих веществ, обычно удаляемых биологической очисткой сточных вод:

• Ароматические соединения: Ароматические углеводороды — это высокостабильные соединения, содержащие только углерод и водород.Многие небольшие ароматические соединения, такие как бензол, толуол и ксилол, имеют простые структуры, которые легко разрушаются. Эти соединения часто обнаруживаются в городских и промышленных сточных водах, поскольку они часто встречаются в таких веществах, как разбавители для красок, лаки, краски, клеи, каучуки и бензин.
• Углеводы: Углеводы в сточных водах включают крахмалы, сахара и длинноцепочечные сахара, известные как полисахариды. Например, сточные воды молочных предприятий содержат высокую концентрацию сахаров, а сточные воды от производства продуктов питания и напитков содержат сахара и крахмалы.
• Пищевые жиры: Пищевые жиры часто получают при производстве продуктов питания и напитков. Они также могут поступать из других отраслей, в которых растительные масла используются в качестве смазочных материалов или поверхностно-активных веществ.
• Углеводороды: Углеводороды, такие как этан, гексан и оксан, легко усваиваются бактериями. Сточные воды таких отраслей, как нефтепереработка, часто содержат значительное количество углеводородов.
• Белки: Белки часто встречаются в сточных водах молочных предприятий и других сточных водах, образующихся при производстве продуктов питания и напитков.Благодаря своему органическому составу они легко разрушаются микроорганизмами.

Каков процесс биологической очистки сточных вод?

Как и химическая очистка, биологическая очистка сточных вод часто включает несколько этапов. Ниже приведены несколько стандартных методов биологической очистки:

• Предварительная очистка: Предварительная очистка часто состоит из отстойных камер, в которых сточные воды находятся достаточно долго, чтобы более крупные частицы оседали и удалялись.
• Анаэробная очистка: Вторичная очистка сточных вод обычно состоит из аэробной или анаэробной очистки.В анаэробной терапии используются анаэробные микробы, которые представляют собой микроорганизмы, которым не требуется кислород для своих метаболических процессов. Он проходит в плотно закрытых контейнерах, не пропускающих кислород, и идеально подходит для сточных вод с экстремальным содержанием органических веществ.
• Аэробная обработка: Аэробная обработка происходит в присутствии кислорода, поскольку микробы, которые она использует, нуждаются в кислороде для разложения и переваривания отходов. В этой обработке обычно используются аэраторы или диффузоры для добавления воздуха в толщу воды и облегчения переноса кислорода.Флокуляция, коагуляция, возврат активного ила и процессы образования биопленки, такие как использование мембранно-аэрируемого реактора биопленки (MABR) или реактора биопленки с подвижным слоем (MBBR), являются формами аэробной обработки.
• Дезинфекция: Последним необязательным этапом биологической очистки сточных вод является дезинфекция, также известная как третичная очистка. Обработка хлором рентабельна и проста, и на предприятиях также можно использовать обработку озоном или УФ-стерилизацию.

Сколько стоит химическая и биологическая очистка сточных вод?

Стоимость химической и биологической очистки сточных вод зависит от множества факторов.Лечение, которое является эффективным и экономичным в одном учреждении, может не сработать в другом. Ниже приведены некоторые факторы, влияющие на стоимость очистки сточных вод:

1. Реагенты

В отличие от биологической очистки сточных вод, при химической очистке используются химические реактивы. Большая часть затрат, связанных с химической очисткой сточных вод, приходится на покупку реагентов. Объем сточных вод, сложность загрязнителей и количество необходимых реагентов помогут определить общие расходы.

2. Установка

В биологической очистке обычно используются большие резервуары или лагуны, часто с движущимися механическими частями, такими как аэраторы, диффузоры или тысячи элементов среды, чтобы способствовать росту бактерий и перевариванию отходов. Большая часть затрат на эксплуатацию установки биологической очистки сточных вод связана с установкой резервуаров и оборудования.

3. Энергопотребление

Поскольку очистные сооружения обычно бывают большими и сложными, для их работы требуется огромное количество энергии.Вся эта энергия приводит к значительным счетам за коммунальные услуги. В Соединенных Штатах муниципальные очистные сооружения обычно потребляют около 2 миллиардов долларов затрат на электроэнергию, а затраты на электроэнергию обычно составляют от 25% до 40% от общего операционного бюджета предприятия. В среднем на очистку сточных вод приходится от 1% до 3% энергопотребления в большинстве стран. Цифры могут несколько отличаться для промышленных предприятий, но энергия по-прежнему сопряжена со значительными расходами.

4. Техники

Станции очистки сточных вод нужны обученные, опытные люди, чтобы управлять ею.Оплата заработной платы техников и руководителей предприятий и льгот — это еще одна часть затрат на эксплуатацию очистных сооружений. В 2018 году операторы заводов в США получали среднюю годовую зарплату в размере 46 780 долларов США.

5. Техническое обслуживание

Станция очистки сточных вод требует регулярного обслуживания для обеспечения высокой производительности и функциональности. Мембраны могут загрязняться и нуждаться в очистке, или части могут выйти из строя и потребовать замены. Текущие расходы на техническое обслуживание увеличивают расходы на эксплуатацию очистных сооружений.

Выбор подходящего метода очистки сточных вод для вашего предприятия

Как определить правильный метод очистки сточных вод? Ниже приведены несколько шагов для начала работы:

1. Определите свой профиль сточных вод

Тип загрязняющих веществ в сточных водах — один из наиболее важных факторов, которые необходимо учитывать. Химическая очистка и биологическая очистка удаляют определенные типы загрязняющих веществ, поэтому вам необходимо выбрать метод очистки, наиболее подходящий для ваших сточных вод.Если ваши сточные воды содержат высокую концентрацию токсичных материалов, таких как тяжелые металлы, вам, вероятно, потребуется химическая очистка. Если ваши сточные воды содержат высокие концентрации биоразлагаемых материалов, таких как твердые биологические отходы, вам потребуется биологическая очистка.

Поскольку химическая обработка обычно лучше работает с более сложными молекулами, на некоторых предприятиях также используется комбинация химических и биологических процессов. Сначала они используют химические процессы, чтобы разрушить сложные молекулярные структуры и переключиться на биологические процессы, когда молекулы становятся меньше и легче поддаются биологическому разложению.

2. Оценка уровней загрязнения

Кроме того, вам нужно будет оценить концентрацию загрязняющих веществ в сточных водах. Более высокие уровни загрязнения потребуют большего количества химикатов или более жестких уровней биологической очистки.

3. Адаптация к существующим земельным и коммунальным ресурсам

Ваш выбор способа очистки сточных вод может зависеть от имеющейся площади и коммунальных услуг. Если построить обширный комплекс из нескольких резервуаров на небольшом участке земли невозможно, лучше подумайте о более компактных операциях по очистке.А если из-за высокого спроса электроэнергия стоит дорого, вы захотите инвестировать в более энергоэффективные методы.

4. Ознакомьтесь с нормативными требованиями

Федеральные и местные правила могут регулировать, насколько низким должен быть уровень загрязнения при сбросе очищенных сточных вод обратно в окружающую среду. Вам может потребоваться специальный тип очистки сточных вод или услуга, которая может надежно удалить нужный объем загрязняющих веществ.

5. Проконсультируйтесь с профессиональной компанией по утилизации отходов

Даже имея всю имеющуюся у вас информацию о вариантах очистки, ваша компания может не знать, как выбрать правильный метод очистки промышленных сточных вод.Консультации с компанией по утилизации мусора — отличное решение. Специалисты в этой области знают детали и преимущества различных процессов и хорошо знакомы с нормативными актами, которые регулируют вашу область и отрасль. Они могут помочь превратить сложное решение в прямое.

Изучите варианты очистки сточных вод на очистных сооружениях корпорации «Экологическое восстановление»

Чтобы обеспечить химическую или биологическую очистку сточных вод вашего предприятия, обратитесь к опытным специалистам ERC.Мы являемся экологической компанией с полным спектром услуг, способной обрабатывать все потоки остаточных отходов, а наше предприятие по очистке сточных вод предлагает надежные, ответственные и экологически безопасные решения по очистке промышленных сточных вод.

Работая с нами, вы обретете душевное спокойствие, зная, что вы занимаетесь экологически рациональными методами работы, соблюдаете нормативные требования и обеспечиваете эффективные и действенные услуги по очистке сточных вод. Мы даже можем взять образец из вашего потока отходов и бесплатно проанализировать его в лаборатории, сертифицированной Департаментом охраны окружающей среды Пенсильвании, чтобы дать вам наиболее точное представление о составе ваших сточных вод и потребностях в их очистке.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить бесплатное ценовое предложение по очистке сточных вод.

Биологическая очистка сточных вод: 2-е издание

Первое издание этой книги было опубликовано в 2008 году и впоследствии стало бестселлером IWA Publishing. Ясно, что в этом была необходимость, потому что за двадцать лет до 2008 года знания и понимание очистки сточных вод значительно расширились и отошли от эмпирических подходов к фундаментальному подходу из первых принципов, основанному на химии, микробиологии, физических и биопроцессах инженерия, математика и моделирование.Однако количество, сложность и разнообразие этих новых разработок были ошеломляющими для молодых специалистов в области водных ресурсов, особенно в развивающихся странах, не имеющих легкодоступного доступа к курсам высшего образования по очистке сточных вод. Для целого нового поколения молодых ученых и инженеров, занимающихся очисткой сточных вод, в этой книге собраны и интегрированы материалы курса последипломного образования дюжины или около того профессоров из исследовательских групп со всего мира, которые внесли значительный вклад в достижения в области очистки сточных вод.Этот материал созрел до такой степени, что был систематизирован в математические модели для компьютерного моделирования. В первом издании книги предлагалось, чтобы после завершения углубленного изучения ее содержания современный подход к моделированию и моделированию при проектировании и эксплуатации очистных сооружений можно было использовать с более глубоким пониманием, передовыми знаниями и большей уверенностью, будь то активный ил, биологическое удаление азота и фосфора, вторичные отстойники или системы биопленки.

Однако достижения и разработки в области очистки сточных вод ускорились за последние 12 лет с момента публикации первого издания. Хотя все главы первого издания были обновлены с учетом этих достижений и разработок, некоторые из них, такие как гранулированный ил, мембранные биореакторы, биопроцессы на основе конверсии серы и биопленочные реакторы, которые были новыми в 2008 году, превратились в новые отраслевые подходы и стали также теперь включены в это второе издание.Целевой аудиторией этого второго издания остаются молодые специалисты в области водных ресурсов, которые по-прежнему будут активно работать в области защиты наших драгоценных водных ресурсов еще долгое время после того, как стареющие профессора, руководящие некоторыми из этих достижений, уйдут на пенсию. Авторы, все еще активно работающие в этой области, осознают, что очистка грязной воды стала более сложной, но что сейчас это еще более актуально, чем 12 лет назад, и предлагают это второе издание, чтобы помочь молодым специалистам в области водных ресурсов участвовать в научных и биопроцессах. инженерные принципы науки и техники по очистке сточных вод с более глубоким пониманием, передовыми знаниями и большей уверенностью, основанными на более высокой компетенции.

Предисловие
О книге

1. РАЗРАБОТКА СТОЧНЫХ ВОД
2. ОСНОВНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ И МЕТАБОЛИЗМ
3. ХАРАКТЕРИСТИКИ СТОЧНЫХ ВОД
4. УДАЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
5. УДАЛЕНИЕ АЗОТА
6. УЛУЧШЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО УДАЛЕНИЯ ФОСФОРА
7. ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА СТОЧНЫХ ВОД НА ОСНОВЕ СЕРЫ
8. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД
9. АЭРАЦИЯ И СМЕШИВАНИЕ
10.ОБЪЕМ ОСАДКА
11. Аэробный зернистый осадок
12. ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ
13. МЕМБРАННЫЕ БИОРЕАКТОРЫ
14. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АКТИВИРОВАННОГО ИЛА
15. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ
16. АНАЭРОБНАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
17. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОФИЛЬМ
18. РЕАКТОРЫ БИОПЛЕНКИ

4 принципа биологической очистки сточных вод, которые нельзя игнорировать

В загруженности повседневной работы легко упустить возможности для улучшения или просто жить со своими текущими проблемами, пока не появится лучшее решение.

Как руководитель станции очистки сточных вод, вы обязаны эксплуатировать ее как можно более рентабельно. Это означает, что нужно следить за возможностями постепенного снижения затрат, а также за новыми технологиями, которые могут помочь вам сделать еще больший скачок в производительности и эффективности.

Пришло время по-новому взглянуть на решение этих четырех операционных задач:

1. Вам не придется жить с большими объемами ила

Проблема: Большой объем ила, образующийся сегодня на многих очистных сооружениях, является побочным продуктом технологии обработки взвешенного активного ила.Даже небольшая муниципальная очистная установка может образовывать огромное количество осадка, что обходится вам дороже, чем вы можете себе представить.

Рассмотрим на мгновение шаги, которые необходимо предпринять для обращения с активированным илом, содержащимся в отходах:

• Насосная,
• Пищеварение,
• Утолщение,
• Хранение,
• перетяжка,
• Утилизация и
• Подача нормативных документов

Стоит ли удивляться, что удаление осадка обходится дорого? По данным EPA, они могут составлять от 40 до 60 процентов от общего бюджета очистных сооружений.

Решение: Другой метод биологической очистки сточных вод может быть разработан для уменьшения образования биологического осадка до 80%. Прикрепленный процесс роста Nebula ^® от Aquarius Technologies использует запатентованную текстильную среду в качестве среды обитания для микроорганизмов. Кислород для дыхания и смешивания микробов подается через мелкопузырьковую систему аэрации.

Пространственная последовательность микроорганизмов (внутри клеток) создает пищевую цепочку, начиная с более высоких соотношений пищи и микроорганизмов на ранних стадиях и более низких форм жизни и более низких соотношений пищи и микроорганизмов на более поздних стадиях, когда микроорганизмы более высоких форм жизни потребляют остатки более мелких.

Снижение образования осадка означает, что вы можете использовать меньшие по размеру объекты для удаления осадка и значительно уменьшить объем осадка, который необходимо утилизировать. Это приводит к значительной экономии средств.

2. Эксплуатационные расходы по очистке сточных вод взвеси роста

Проблема: Известно ли вам об эксплуатационных расходах на вашу систему очистки сточных вод в подвешенном состоянии? Для получения сточных вод желаемого качества требуется значительное количество энергии, оперативный контроль и техническое обслуживание.Системы приостановленного роста:

• Чувствительны к ухудшению рабочих характеристик из-за колебаний гидравлической и органической нагрузки.
• Требовать, чтобы оператор постоянно знал об условиях, которые могут привести к плохому осаждению ила или неадекватной обработке.
• Требовать от оператора регулировки количества твердых биологических веществ в системе, количества подаваемого кислорода и скорости возврата твердых биологических веществ из осветлителя в бассейн аэрации.
• Может потребоваться от оператора внести другие настройки процесса.

Этот уровень надзора не позволяет операторам сосредоточиться на других видах деятельности с более высокой добавленной стоимостью. Операторам не нужно присматривать за системой биологической очистки сточных вод.

Решение: Прикрепленные системы выращивания работают с минимальным вмешательством оператора и контролем. Кроме того, они используют простое оборудование, не требующее особого обслуживания. В результате их эксплуатационные расходы ниже, чем у систем обработки приостановленных растений.

3. Адаптация к изменяющимся гидравлическим колебаниям

Проблема: Системы подвешенного роста подвержены снижению производительности из-за колебаний гидравлической и органической нагрузки.Вот две вещи, которые могут пойти не так:

• Быстрое увеличение потока может вымыть микроорганизмы из аэротенка как раз в то время, когда требуется их высокая концентрация.
• Микроорганизмы могут быть вымыты из системы сточными водами осветлителя, что значительно снижает производительность.

Решение: Поскольку микроорганизмы в прикрепленной системе биопленки роста прикреплены к среде, они не могут вымываться при повышенных потоках.Кроме того, фиксированные биопленочные системы обычно имеют большую массу микроорганизмов, что позволяет им лучше справляться с увеличением органической нагрузки.

4. Стоимость владения

Проблема: Поскольку система очистки сточных вод со взвешенными растениями требует большего внимания, чтобы предотвратить плохо оседающий ил, который может привести к плохим характеристикам очистки, стоимость владения ею выше, чем у прикрепленных систем с ростовой биопленкой.

Решение: Прикрепленные биологические системы роста обеспечивают самую низкую стоимость владения при правильном проектировании и применении.В технологическом процессе мало движущихся частей, поэтому он не требует значительного обслуживания. Стойки для биопленки оснащены воздухоочистителем для дополнительного контроля биопленки. СМИ прочны; в многочисленных клиентских приложениях он прослужил более десяти лет.

Регулярное обслуживание может потребоваться только для двух частей системы:

• Элементы диффузора мелкопузырьковой системы аэрации обычно заменяются каждые семь-десять лет, а
• Воздуходувка и насос могут требовать планового обслуживания.

Следующие шаги

Поскольку вы ищете возможности снизить эксплуатационные расходы на установку очистки сточных вод, не упускайте из виду эти четыре области. Экономия может быть ближе, чем вы думаете.

Один конкретный способ добиться значительного прогресса во всех четырех областях — это инвестировать в прикрепленную систему роста Nebula ^® MultiStage Biofilm System.