Анаэробная очистка сточных вод кратко

Обновлено: 04.07.2024

Ключевое различие - аэробная и анаэробная очистка сточных вод

Надлежащая очистка сточных вод - важное требование для предотвращения болезней, передаваемых через воду, и поддержания здоровой окружающей среды для организмов. Процесс очистки, в котором участвуют микробы или живые организмы, называется биологической очисткой сточных вод. Существует два типа биологической очистки сточных вод, а именно аэробная очистка сточных вод и анаэробная очистка сточных вод. Аэробная очистка сточных вод осуществляется аэробными микроорганизмами. Аэробным микроорганизмам необходим кислород; следовательно, кислород подается в резервуары для аэробной очистки сточных вод. Анаэробная очистка сточных вод осуществляется анаэробными микроорганизмами. Таким образом, анаэробный процесс очистки сточных вод происходит без подачи кислорода. Ключевое различие между аэробной и анаэробной очисткой сточных вод заключается в том, что при аэробной очистке сточных вод резервуары для очистки постоянно снабжаются кислородом, в то время как при анаэробной очистке сточных вод предотвращается попадание газообразного кислорода в систему.

1. Обзор и основные отличия
2. Как осуществляется очистка сточных вод
3. Что такое аэробная очистка сточных вод
4. Что такое анаэробная очистка сточных вод
5. Сходства между аэробной и анаэробной очисткой сточных вод
6. Параллельное сравнение - аэробная и анаэробная очистка сточных вод в табличной форме
7. Резюме

Как осуществляется очистка сточных вод?

Процесс очистки сточных вод состоит из нескольких основных этапов, таких как предварительная очистка, первичная очистка, вторичная или биологическая очистка, третичная очистка и анаэробное сбраживание. Биологическая очистка сточных вод является ключевым этапом процесса очистки сточных вод, и она осуществляется такими организмами, как микроорганизмы, нематоды, мелкие организмы и т. Д. Органические вещества, присутствующие в сточных водах, разрушаются этими организмами. Биологическая очистка происходит после первичной очистки для дальнейшего удаления органических веществ из сточных вод. Как упоминалось выше, существует два типа биологической очистки: аэробная очистка сточных вод и анаэробная очистка сточных вод.

Что такое аэробная очистка сточных вод?

Процесс аэробной очистки сточных вод регулируется аэробными организмами, которым необходим кислород для процесса разрушения. Резервуары аэробной очистки сточных вод постоянно снабжаются кислородом. Это достигается за счет циркуляции воздуха через резервуары. Для эффективного функционирования аэробных организмов в аэробных баках всегда должно быть достаточное количество кислорода. Таким образом, во время аэробной обработки поддерживается надлежащая аэрация.

Существует два основных типа аэробной очистки сточных вод: присоединенные системы культивирования или стационарные пленочные реакторы и подвесные системы культивирования.

Прикрепленная система культуры

В прикрепленной культуральной системе биомасса выращивается на твердых поверхностях или средах, а сточные воды проходят через микробные поверхности. Капельный фильтр и вращающийся биологический контактор - это две прикрепленные системы культивирования.

Подвесная система культуры

В подвесных системах культивирования биомасса смешивается со сточными водами. Система активного ила и окислительная канавка - две популярные подвесные системы культивирования.

Что такое анаэробная очистка сточных вод?

Анаэробная очистка сточных вод - это процесс биологической очистки, при котором организмы, особенно бактерии, расщепляют органический материал в сточных водах в среде, в которой отсутствует кислород. Анаэробное сбраживание - это хорошо известный процесс анаэробной очистки сточных вод. Разложение органического материала происходит анаэробно. Для эффективного анаэробного разложения органических материалов предотвращается попадание воздуха в анаэробные резервуары. Во время анаэробного сбраживания образуются метан и углекислый газ. Метан - это биогаз. Следовательно, процесс анаэробного сбраживания можно использовать для производства биогаза, который можно использовать в качестве электричества.

Процесс анаэробной очистки сточных вод проходит через четыре основных этапа, называемых гидролизом, ацидогенезом, ацетогенезом и метаногенезом. Всеми этими этапами управляют анаэробные микроорганизмы, особенно бактерии и археи.

Каковы сходства между аэробной и анаэробной очисткой сточных вод?

Процессы аэробной и анаэробной очистки сточных вод - это процессы биологической очистки сточных вод, в которых участвуют живые организмы.
Сложные органические материалы разрушаются во время обоих процессов.
Оба процесса в основном регулируются бактериями.

В чем разница между аэробной и анаэробной очисткой сточных вод?

Аэробная и анаэробная очистка сточных вод

Резюме - Аэробная и анаэробная очистка сточных вод

Очистка сточных вод - это важный процесс, за которым следует надлежащим образом поддерживать здоровье человека. Очистка сточных вод состоит из четырех основных этапов, и процесс биологической очистки сточных вод играет ключевую роль в общем процессе. Биологическая очистка имеет два способа: аэробная очистка сточных вод и анаэробная очистка сточных вод. Для процесса аэробной очистки сточных вод необходим кислород, а для процесса анаэробной очистки кислород не требуется. Процесс аэробной очистки сточных вод осуществляется аэробными организмами, в то время как анаэробная очистка сточных вод осуществляется анаэробными организмами. В этом разница между аэробной и анаэробной очисткой сточных вод.

Вы можете скачать PDF-версию этой статьи и использовать ее в автономных целях в соответствии с примечанием к цитированию. Пожалуйста, скачайте PDF-версию здесь Разница между аэробной и анаэробной очисткой сточных вод.

В процессе работы многих предприятий образуются отходы, содержащие химические и органические соединения. Все они загрязняют окружающую среду. Правильная очистка поможет уменьшить негативное влияние на почву и водные ресурсы.

Один из вариантов – использовать биологические методы: аэробный и анаэробный.

Что это за методы биологического очищения?

Аэробные и анаэробные методы относятся к биологической очистке. Все они задействуют микроорганизмы, которые расщепляют органику на отдельные компоненты. В итоге бактерия получает строительный материал для роста и развития.

В сточных водах в большом количестве имеются органические соединения, которые и становятся питательной средой для микроорганизмов.

Сфера применения таких методов – это очистные конструкции для различных предприятий:

по изготовлению соков, пива, алкогольной продукции и других напитков;
по переработке сыворотки;
сельского хозяйства;
молокозаводы;
фармацевтические компании;
мясокомбинаты;
производители косметики;
предприятия химической промышленности.

Для аэробной очистки требуется непрерывное поступление кислорода. Это главный фактор, обеспечивающий деятельность микроорганизмов.

Анаэробный метод используется для ликвидации ила и других твердых осадков. При этом происходит отделение нерастворимых элементов, которые разлагаются с помощью бактерий.

Внимание! На выбор способа очищения влияют многие факторы: состав сточных вод, специализация и расположение предприятия, климат в регионе.

При анализе загрязненности используется термин ХПК – химическое потребление кислорода. Этот показатель отражает концентрацию органики в воде.

Плюсы и минусы процесса

Аэробные и анаэробные методы имеют свои преимущества:

эффективное удаление органики и других компонентов;
простой принцип работы;
малая сумма затрат на обслуживание и работу;
надежность оборудования;
экологичность очищенных вод;
степень очистки до 99%;
не выделяются вредные вещества.

Недостатки аэробных и анаэробных систем:

большие вложения на строительные работы;
необходимо четкое соблюдение технологического процесса;
некоторые токсичные компоненты приводят к гибели бактерии;
при работе с определенными продуктами нужен дополнительный этап очистки.

Аэробный способ

Аэробное очищение сточных вод происходит при участии бактерий и кислорода. В результате такой деятельности выделяется:

вода;
углекислый газ;
тепловая энергия.

Это приводит к увеличению активного ила, который формируется из колоний микроорганизмов.

Аэробный процесс очищения включает несколько этапов:

Фильтрация воды от твердых частиц.
Окисление органики. В итоге образуется активный ил – осадок, состоящий из колоний бактерий. Он поступает в отдельный отсек.
Переработка и обеззараживание полученного осадка.

Процесс очищения происходит в биореакторе. Это емкость, изготовленная из пластика, бетона или металла. На дне биореактора располагаются сита, в которых находятся сами микроорганизмы.

Доступ к кислороду обеспечивают аэраторы – перфорированные трубы. Когда по ним проходит воздух, сточные воды насыщаются кислородом.

В процессе жизнедеятельности бактерий происходит выброс тепловой энергии. В итоге повышается температура всей системы. Это может привести к гибели микроорганизмов.

Для контроля над микроклиматом обязательно устанавливают датчики и систему управления. Существенные затраты электроэнергии идут на поддержание работы воздуходувок.

Особенности аэробных устройств:

удаление свыше 99% ХПК;
1 кг загрязнений дает 0,4 кг активного ила;
не образуется биогаз;
для ликвидации 1 кг загрязнений потребление электричества составит 5 кВтч.

Эффективность аэробных методов снижается под воздействием ряда факторов:

наличие токсичных веществ и солей тяжелых металлов;
работа с загрязнениями, которые долго окисляются;
большие габариты;
высокая концентрация активных веществ, замедляющих деятельность микроорганизмов;
температура, выходящая за пределы 20-30 градусов;
нарушение кислотно-щелочного баланса, который установлен для каждого вида бактерий.

Указанные факторы угнетают деятельность микроорганизмов или приводят к их полной гибели. Поэтому при выборе аэробного метода обязательно учитывают, какие компоненты содержатся в сточных водах.

Аэробный метод обеспечивает повышенное качества обработки. После очищения разрешено сбрасывать водную массу в реки и водоемы.

Для строительства аэробных конструкций нужно больше свободного пространства и значительные вложения.

Анаэробный

Анаэробное разложение не требует поступления кислорода. В результате происходит процесс брожения и выделяет газ метан. В естественных условиях подобные процессы наблюдаются на болотистой местности. При разложении органики выходят так называемые болотные газы.

Анаэробная очистка включает 4 этапа:

Гидролиз. Сложные углеводороды разлагаются на воду и более простые составляющие.
Предварительное окисление. В результате выделяются спирты и кислоты.
Завершающее окисление продуктов.
Переработка веществ бактериями и выделение метана.

Все стадии анаэробного очищения тесно связаны между собой. При нарушении одного этапа очистка прекращается.

Анаэробные устройства имеют вид герметичных контейнеров. Обычно их располагают под землей.

На дне емкости образуется осадок. В верхней части резервуаров имеются колпаки, предназначенные для отвода газа.

Деятельность анаэробных бактерий не приводит к выделению энергии. Поэтому температура внутри контейнера не изменяется. Такое оборудование работает без системы управления, поэтому их стоимость достаточно низкая.

Основной минус анаэробного метода – выделение метана. Поэтому системы возводят на ровной местности, которая постоянного продувается ветрами. Обязательно устанавливаются датчики. При повышении концентрации метана срабатывает система сигнализации.

Особенности работы анаэробных устройств:

удаляют более 90% загрязнений;
ликвидация 1 кг ХПК позволяет получить 40 г ила;
компактные размеры;
образование биогаза;
для ликвидации 1 кг загрязнений нужна энергия 0,5 кВтч.

Анаэробные сооружения строят для очистки воды с повышенной концентрацией ХПК. Для их возведения требуется меньше места, также сокращается объем работ и денежных затрат.

Значительно понижают эффективность следующие факторы:

высокая кислотность сточных вод;
снижение температуры ниже установленного уровня (20-30 градусов);
пониженное содержание загрязнений.

Заключение

Биологические способы очистки имеют свои плюсы и минусы. При выборе подходящего метода учитывают состав вод и деятельность компании.

Химические предприятия потребляют много сточных вод, сбрасывая впоследствии большое количество сильно загрязненных жидкостей. Таким образом, задача рационального комплексного применения водных ресурсов сегодня стоит особенно остро и является важной технической, экономической и технологической задачей. Один из методов анаэробная очистка сточных вод.

Почему сточные воды нужны очищать?

В сточных водах содержатся различные примеси, коллоидные и грубодисперсные частицы, минеральные, органические, биологические вещества. Чтобы сточные воды не оказывали негативного влияния на экологию, загрязняя окружающую среду, перед их сбросом нужно обязательно проводить очистку, главная задача которой – обеззараживание, осветление, дегазация, дистилляция, умягчение. Очистка сточных вод, загрязненных различными химическими веществами, производится разными способами. Самые популярные среди них – механические, химические, физико-химические и биологические.

Что собой представляет биологическая очистка сточных вод

Биологическая очистка производится с применением органических веществ. Данная методика основывается на способности микроорганизмов утилизировать растворенные в сточных водах органические вещества. Потребление органики происходит в присутствии и отсутствии кислорода.

Методы биологической очистки

Методы биологической очистки – аэробный и анаэробный. Анаэробный проводится при отсутствии контакта с кислородом. Благодаря доступной стоимости и высокой эффективности, данная методика пользуется максимально широким спросом в современной промышленности.

Методы аэробной очистки сточных вод: как происходит очистка сточных вод в аэробных условиях

Процесс обеззараживания загрязненных сточных вод с участием аэробных микроорганизмов проходит при условии постоянного доступа кислорода (именно от кислорода зависит жизнедеятельность органических веществ). Сам процесс очистки протекает в биореакторе или аэротенке (специальная емкость из пластика, металла или бетона). В резервуаре на незначительном расстоянии от днища располагаются сита и щетки – они выполняют роль основы для размещения колоний аэробных бактерий.

Для обеспечения постоянного доступа кислорода на дне емкостей прокладываются аэраторы – специальные трубки с отверстиями. Воздух, который проходит по ним, насыщает стоки кислородом и тем самым создает необходимые для жизнедеятельности и роста аэробов условия. Поскольку процессы окисления органических веществ сопровождаются выбросом больших объемов энергии, рабочая температура внутри аэротенка может заметно повышаться.

Для нормальной систем рассматриваемого типа нужна сложная система электроники. Она способствует поддержанию необходимых для жизнедеятельности аэробных бактерий условий.

Особенности процессов биологического очищения анаэробным способом

Анаэробная очистка применяется преимущественно для удаления осадка, ила и прочих загрязнений сточных вод. Также она используется для переработки других видов осадков, твердых отходов. Септики представляют собой подземные, герметично закрытые горизонтальные емкости, на дне которых образуется твердый осадок. Впоследствии он гниет и разлагается. Происходят данные процессы именно благодаря воздействию анаэробных микроорганизмов.

Главная задача септика анаэробной установки – отделение растворимых частиц жидкости от нерастворимых и разложение загрязнений посредством обработки анаэробными микроорганизмами. Преимущество анаэробных очистных систем – незначительное образование биомассы вредных микроорганизмов. Использовать метод целесообразно при невысоком уровне грунтовых вод.

Методы анаэробной очистки. Анаэробная биологическая очистка сточных вод

Процессы анаэробной очистки воды происходят в метантенках и биореакторах (данные установки являются герметичными). Материалы изготовления емкостей – металл, пластик, бетон. Поскольку для деятельности микроорганизмов кислород не нужен, все процессы очистки протекают без выброса энергии, и температура не повышается. При разложении органических составляющих, которые находятся в воде, численность колоний бактерий остается практически неизменной. Поскольку сложная система контроля за условиями среды в данном случае не требуется, стоимость методики получается сравнительно невысокой.

Главный недостаток анаэробной очистки – образование в результате деятельности анаэробов горючего газа метана. Поэтому конструкции можно устанавливать только на ровных, хорошо продуваемых поверхностях, по их периметру нужно обустраивать газоанализаторы с последующим подключением к системе пожарного оповещения. К слову, анаэробная очистка в большинстве случаев применяется для обслуживания загородных домов и дач в ЛОС.

Схема очистного сооружения и устройство итп (тепловых пунктов) зданий

Анаэробная очистка представляет собой не целостную схему, а только отдельную ступень в сложной системе очистки стоков от различных загрязнений. Схема переработки воды выглядит в очистном сооружении следующим образом:

Стоки с содержанием органики и неорганики, крупных частиц (камни, песок), синтетических включений попадают в первую камеру (ее называют отстойником). В отстойнике происходит механическая очистка сточных вод под воздействием силы земного притяжения. Основные тяжелые составляющие оседают на дно емкости.
После предварительной очистки стоки уже попадают во вторую камеру, где насыщаются кислородом. Крупные органические включения здесь же дробятся на мелкие частицы. В некоторых установках в данных камерах находятся елочки и щетки из стали, которые задерживают не разлагаемые компоненты вроде полиэтилена, синтетических волокон, других материалов, практически не поддающихся разложению.
Насыщенные кислородов сточные воды перетекают в емкость биореактора, где разлагается органика.
Финишная гравитационная очистка производится в последней камере. На дне данного отсека находится известковая засыпка, связывающая химически активные элементы.

На выходе из очистной станции может дополнительно устанавливаться отдельное фильтрующее устройство. Оно гарантирует максимальную степень очистки – до 99%. Станции биологической очистки после запуска работают полностью автономно.

Все преобразовательные процессы тесно взаимосвязаны и протекают в емкости анаэробного биореактора в установленном порядке. Любое технологическое нарушение приводит к сбою всех процессов. Поэтому проектирование очистных сооружений должно быть максимально точным – как и их настройка на соответствующую сточную воду.

В зависимости от преобладающего класса органических веществ (имеются в виду сточные водные массы), изменяется и состав биогаза, а также процентное содержание метана в нем. Углеводы разлагаются легко, но долю метана они дают меньшую. При разложении масел и жиров образуется большое количество биогаза со значительным содержанием метана. Процессы разложения протекают медленно. Жирные кислоты – в данном случае побочные продукты разложения масел и жиров – часто становятся дополнительным препятствием для нормального течения процесса разложения.

Самыми современными и совершенными сооружениями, используемыми для сбраживания осадков, являются метатенки. Благодаря их применению, сроки сбраживания заметно сокращаются – ведь искусственный подогрев значительно уменьшает объем сооружений. Сегодня метатенки повсеместно применяются в зарубежной и отечественной практике. Визуально они представляют собой резервуары – железобетонные, цилиндрической формы, с коническим днищем, герметичным перекрытием. Вверху резервуара предусмотрен колпак для сбора и отвода газовых масс. Метатенки оборудуются пропеллерной мешалкой, устанавливаемой в цилиндрической трубе и работающей от электродвигателя, теплообменником, имеющим вид системы труб, патрубками.

Для выгрузки отферментированных масс используется особое устройство – аппарат с вертикальной трубой, сливным патрубком, запорным устройством. Внутрь метатенка осуществляется подача смеси из свежего (сырого) осадка, который находится в первичныз отстойниках, а также активный ил (он попадает после аэротенка во вторичный отстойник). Следующий этап рабочего процесса – сбраживание. Оно бывает термофильным и мезофильным (осуществляется при температуре 50-55 и 30-35 градусов Цельсия). При термофильном сбраживании процессы распада протекают намного быстрее, но уже сброженный осадок воду отдает хуже. Смесь газов, которые выделяются при сбраживании, состоит из метана и углекислого газа в соотношении 7 к 3.

Аэробные и анаэробные методы очистки сточных вод: преимущества

Основные преимущества методик биологической очистки стоков:

Доступная цена – стоимость очистки кубометра стоков с применением химического и механического метода получается выше, чем с применением биологического.
Простота использования, надежность – сразу после запуска в работу станции биоочистки начинают работать полностью автономно. Закупать расходные материалы не требуется.
Экологичность – прошедшие очистку сточные воды можно смело сливать в грунт, не опасаясь за состояние окружающей среды. После работы станции не остается никаких реагентов, которые нужно утилизировать соответствующим образом. Оседающий на дно камеры ил – отличное удобрение.

Степень очистки составляет 99%, то есть очищенную биологическим способом воду теоретически можно пить, но практически этого лучше не делать. Так как колонии бактерий имеют способность к самовоспроизведению, заменять их достаточно один раз в пять лет.

Природная биологическая очистка

В природе протекают свои процессы биологической очистки вод, но на них уходят годы. Если загрязненные стоки попадают в грунт, они сразу впитываются в почву, где перерабатываются особыми микроорганизмами. При попадании жидкости на глинистые почвы образуется биопруд – в нем сточные воды постепенно под воздействием процесса гравитации осветляются, на дне образуется органический осадок. Но на эти процессы требуется очень много времени – а пока природа сама очищает воду от загрязнений, экологическая ситуация стремительно ухудшается.

Заключение

У анаэробного метода очистки сточных вод есть свои преимущества и недостатки. С одной стороны, в процессе очистки не образуется большое количество активного ила – а значит, его не нужно утилизировать. С другой, применять способ можно только при низких концентрациях субстрата. Около 89% энергии уходит на выработку метана, скорость прироста биомассы низкая. Эффективность очистки рассматриваемым способом высокая, но в ряде случаев стоки все равно доочищаются.

Распад органических загрязнений в этом случае проходит в несколько стадий, при участии микроорганизмов с разным механизмом воздействия. Условно они группируются в четыре основных фазовых процесса, по веществам, выделяющимся на каждой из стадий разложения и видам бактерий, участвующих на каждом этапе анаэробного брожения.

Окончательное окисление всех продуктов до уксусной кислоты и выделением водорода протекает в течение третьей фазы анаэробного процесса. Участие метанобразующих бактерий определяет четвертую фазу и заключается в питании продуктами предыдущих стадий распада, с образованием метана и углекислого газа. При этом основная часть выделяющейся энергии идет на образование метана, поэтому и наблюдается лишь незначительный прирост илистой массы.

Особенность анаэробной биологической очистки

Особенность анаэробной биологической очистки заключается в тесной взаимосвязи между всеми четырьмя фазами разложения и последовательностью их протекания. Нарушение течения одной из них может привести к дестабилизации всего процесса анаэробного разложения загрязненных стоков. Причиной этого является специфика развития микроорганизмов, благодаря которым происходит окончательное разложение до метана, поскольку их питательной средой являются вещества, произведенные бактериями на предыдущих стадиях распада загрязняющих органических веществ. Поэтому особое внимание следует уделять определению качественного состава органики, входящей в состав очищаемых стоков. Это связано с разной скоростью протекания процессов разложения белков, жиров и углеводов, и выделением отличающихся объемов метана. Для повышения эффективности анаэробной очистки следует обеспечивать одновременное протекание разложения веществ, содержащихся в стоках, проходящее в первой фазе, на стадии гидролиза, что достигается их разделением. Если обработке подвергаются сточные воды однородного состава, то определение пути, по которому пойдет разложение исходного загрязняющего материала, проходит на этапе приспособления биомассы к этому источнику питания.

Факторы, влияющие на эффективность анаэробной биологической очистки

К негативному влиянию, которое существенно снижает скорость протекания двух последних стадий, относится повышенное содержание органических кислот, что увеличивает кислотность водной среды, ведущую к подавлению деятельности семейств анаэробных бактерий. А это может привести к тому, что процесс разложения органики остановится на второй стадии окисления, идущей до карбоновых кислот, альдегидов и спиртов, являющихся еще достаточно токсичными веществами.

В отличие от аэробного процесса, анаэробная биологическая очистка эффективна при больших концентрациях загрязняющих веществ. Это связано с тем, что процессы биологической очистки, проходящие при участии анаэробных бактерий, не нуждаются в присутствии растворенного в воде кислорода. Поэтому с их участием проводится эффективная очистка стоков с высокими значениями ХПК (химической потребности в кислороде) и БПК (химической потребности в кислороде), невозможная для аэробных микроорганизмов. Кроме того, анаэробные бактерии, в отличие от аэробных собратьев, не чувствительны к действию поверхностно-активных веществ и прекрасно очищают содержащие их стоки. Помимо этого при их действии наблюдается высокая скорость снижения концентрации загрязняющих веществ, что связано с действием активного анаэробного ила, как биофлокулянта. Но при снижении концентрации загрязнений эффективность такой очистки, идущей с помощью анаэробной биомассы, заметно падает. Поэтому очень часто всего анаэробное и аэробное разложение органических загрязнений сточных вод используются в комплексе, позволяя достичь высоких степеней очистки.

Читайте также: