Особливості анаеробного очищення стічних вод

Анаеробні бактерії відіграють велику роль в очищенні води. Вони живуть упродовж усіх етапів формування, транспортування й очищення стічних вод. Нестерпний запах побутових стоків, що надходять до очисних споруд, — це результат життєдіяльності анаеробних бактерій. Непоодинокі смертельні випадки з персоналом, що обслуговує каналізаційні колектори, трапляються від задухи внаслідок перебігу анаеробних процесів, які відбуваються всюди, де є поживні речовини і нестача кисню. Анаеробні бактерії виявлено навіть у місцях з інтенсивною аерацією — у флокулах активного мулу, в нижніх шарах біоплівки. Там, де така аерація відсутня, наприклад у відстійниках, особливо первинних, анаеробні процеси можна виявити за запахом, а також за виділенням газів на поверхні води.

Анаеробні процеси використовуються для очищення води з кінця минулого століття у відкритих глибоких ємкостях — септиках, де відбуваються як звичайне механічне відстоювання завислих домішок стічних вод, так і їх біологічне анаеробне зброджування.

Особливого поширення набули процеси метанового зброджування осадів, у тім числі й надлишкового мулу, в спеціальних закритих герметичних залізобетонних спорудах — метантенках. У метантенках відбуваються надзвичайно складні, досі ще остаточно не вивчені процеси перетворення різноманітних органічних речовин на кінцеві продукти метаболізму анаеробних бактерій: метан, вуглекислий газ, водень, аміак, сірководень. Анаеробні процеси зброджування проводять у мезофільному (30 - 35°С) або термофільному (50-55°С) режимі, а горючі гази, що утворюються (метан, водень), використовують як енергоносії. Процеси розкладання мулу в метантенках тривають 10-30 діб і потребують ретельного інженерного забезпечення.

Внаслідок зброджування надлишкового активного мулу гідробіонти упродовж тривалого часу автолізуються, гідролізують усі складні високомолекулярні сполуки (білки, ліпіди, поліцукри, нуклеїнові кислоти тощо), з яких складається їхнє тіло, до простих речовин (амінокислот, вуглеводів, низькомолекулярних кислот та ін.), які можуть засвоювати анаеробні бактерії.

Вочевидь, застосування аеробних гідробіоценозів - біоплівки та активного мулу - вже на самому початку процесу очищення води і розв'язання створюваної проблеми надлишкової біомаси — не найкращий шлях в охороні водного басейну від антропогенного хімічного та біологічного забруднення. Тому під час очищення деяких висококонцентрованих (понад 1000 мг О₂/л за БСК) стічних вод, зокрема харчової промисловості (спиртових, крохмалепатокових та інших заводів), свиноферм, птахофабрик, почали використовувати анаеробні мікроорганізми. При цьому різко зменшились експлуатаційні затрати на процес очищення стічних вод, з'явилась можливість одержання горючого біогазу, кормових концентратів, що містять вітамін В₁₂, органо-мінеральних добрив. Однак великого поширення анаеробні процеси не знайшли через багато об'єктивних і суб'єктивних причин. Основні з них полягають у виділенні під час очищення стічних вод вибухонебезпечних і отруйних газів (метану, гідрогенсульфуру). у потребі висококваліфікованого обслуговування анаеробного процесу, певної його нестійкості до залпових скидань токсичних речовин, значної тривалості перебування стічних вод в очисній споруді.

Ситуація дещо поліпшилась із застосуванням іммобілізованих, закріплених на різних субстратах (носіях) анаеробних мікроорганізмів, а також з усвідомленням того факту, що деякі промислові стічні води, зокрема хімічних, фармацевтичних, газопереробних підприємств, не можуть бути очищені за аеробних умов і на початкових стадіях процесу очищення потребують участі анаеробних мікроорганізмів.

У 70-х роках XX ст. голландський вчений Леттінга помітив, що за певних умов анаеробні мікроорганізми формують гранули, які не виносяться потоком рідини з біореактора, а досить швидко осідають на дно. Під такий анаеробний гранульований мул Леттінга розробив спеціальний очисний апарат - Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (UASBR – реактор) - з висхідним потоком стічної води. Цей висхідний потік підтримує шар гранульованого мулу у завислому стані, проходить крізь нього, забезпечуючи відмінний масообмін між забрудненнями стічних вод та мікроорганізмами, які їх споживають. Внаслідок глибокого анаеробіозу утворюється біогаз, що на 65-70 % складається з метану і може бути використаний як енергоносій.

Анаеробний гранульований мул швидко набув популярності, його досить широко використовують для очищення стічних вод переважно харчової промисловості. Розроблено понад два десятки типів анаеробних біореакторів — з низхідним потоком рідини, гібридні, мембранні тощо.

Останнім часом проводяться роботи щодо використання анаеробного гранульованого мулу для очищення побутових (розбавлених за забрудненням) стічних вод, робляться спроби застосовувати такий мул для очищення стічних вод деяких хімічних підприємств.

Анаеробний гранульований мул — велике досягнення вочищенні стічних вод. Він має незаперечні переваги порівняно з аеробним активним мулом, оскільки не потребує енергетичних затрат на аерацію і перемішування стічних вод, а, навпаки, виділяє високоенергетичне паливо - біогаз; анаеробний мул має майже на порядок менший економічний коефіцієнт і відповідно не створює таких великих додаткових труднощів з надлишковою біомасою, як звичайний аеробний мул. Навантаження за органічними забрудненнями, що їх вилучають, у деяких типах анаеробних біореакторів з висококонцентрованих стічних вод харчових виробництв, просто фантастичне: до 60 кг ХСК/м³ за добу (принагідно зазначимо, що споруди з біоплівкою мають окиснювальну здатність близько 0,5 кг ХСК/м³ за добу, а з активним мулом — 2,5 кг ХСК/м³ за добу). Анаеробні біореактори не викидають у повітря мікробних аерозолів і тому екологічно прийнятніші, ніж аеротенки.

Недоліком анаеробного мулу є його певна вразливість токсичними речовинами, що можуть потрапити у стічну воду. Для формування і нарощування біомаси анаеробного мулу потрібно в декілька разів більше часу, ніж для аеробного: залежно від типу стічних вод ця процедура триває рік і більше. Тому в разі запускання в дію нових або реконструйованих очисних споруд анаеробний гранульований мул завозять з аналогічних очисних споруд, благо, що на відміну від аеробного активного мулу він стійкіший до тривалого зберігання, не потребує аерації під час транспортування, охолодження чи будь-яких інших технічних операцій для підтримування свого активного стану.

На жаль, анаеробний мул не може очистити воду до кондицій, достатніх для скидання її у природні водні об'єкти, тому після анаеробної обробки стічну воду потрібно доочищати біологічно за аеробних умов або фізико-хімічними методами, наприклад за допомогою мембранної технології.

Поиск по сайту: