Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Картина повторяется, если вместо сточной воды брать растворы индивидуальных органических соединений и следить за скоростью потребления илом кислорода воздуха (с помощью аппарата Варбурга). Большинство веществ не оказывают влияния на уровень дыхания ила, однако добавки веществ-участников цикла Кребса приводят к скачкообразному увеличению скорости потребления 02. Временные характеристики скачка те же, что и при изменении ХПК сточных вод. Интересно отметить, что ни амплитуда, ни продолжительность скачка в потреблении Ог не зависят от избыточной концентрации субстрата.
Это означает, что в качестве показателя работоспособности АИ может служить его емкость — количество легкоусваиваемых органических веществ (мг02/л), присутствующих в сточной воде, которое ил может относительно быстро усвоить в расчете на 1 г сухой массы. Сопоставление емкости ила и БПК очищаемого стока позволяет оценить нагрузку на АИ. Если (с учетом степени разбавления в аэротен-ке) БПК меньше емкости ила, процесс очистки завершается быстро и последующий длительный контакт АИ с трудноокисляемым стоком практически не будет сопровождаться уменьшением ХПК. Если же БПК больше емкости АИ, то ил работает с перегрузкой и снижение БПК после начального скачка будет происходить лишь со скоростью прироста биомассы АИ. В любом случае длительный контакт АИ с трудноокисляемым стоком может приводить к таким отрицательным последствиям, как вспухание ила, снижение его ферментативной активности, и это не считая больших непроизводительных затрат на электроэнергию для обеспечения условий аэрации АИ.
Чтобы избежать заболевания АИ, необходимо не только ограничить попадание в аэротенк наиболее токсичных веществ, но и оптимизировать время контакта АИ со сточной водой. Здесь свои жесткие требования диктуют гидравлические параметры очистных сооружений, поскольку отстойники обладают ограниченной пропускной способностью.
При постоянном времени контакта АИ со сточной водой эффективность очистки может быть повышена несколькими путями: увеличением концентрации активного ила, увеличением содержания кислорода, 11-235 337 повышением температуры водной среды или с помощью других факторов, стимулирующих скорость биохимического окисления загрязняющих веществ, предварительной или последующей обработкой сточных вод с целью уменьшения содержания трудноокисляемых веществ.
Увеличение дозы активного ила в аэротенке при условии неизменного количества и состава поступающих в аэротенк сточных вод пропорционально увеличивает начальную скорость процесса биохимической очистки или величину скачка при избытке ВПК сточной воды над емкостью АИ. Однако повышение концентрации активного ила в обычных аэротенках нецелесообразно, так как система аэрации не обеспечивает процесс необходимым количеством кислорода.
С увеличением концентрации кислорода скорость биохимического окисления загрязняющих веществ растет. Так, при использовании чистого кислорода вместо воздуха скорость возрастает в 3,7 раза. Однако этот способ стимулирования процессов биохимического окисления имеет недостатки: во-первых, на окисление расходуется лишь 10—15% кислорода, остальная часть выдувается в атмосферу; во-вторых, затраты на чистый кислород во много раз выше, чем при использовании воздуха.
Существенное влияние на процессы жизнедеятельности микроорганизмов в аэротенке оказывает температура, повышение которой от 25 до 37° С сопровождается увеличением скорости процессов в 2—2,7 раза. Однако использование температуры в качестве управляющего воздействия требует высоких энергозатрат на нагревание больших объемов сточных вод.
В последнее время получило развитие создание комбинированных биофизико-химических методов очистки сточных вод.
Например, перспективным считается сочетание биологической очистки с обработкой сточных вод активированным углем. В присутствии активированного угля микроорганизмы окисляют адсорбированный субстрат, кроме того, частицы биоглея во вторичном отстойнике быстрей осаждаются (вместе с частицами активированного угля). Процесс биологической очистки с добавлением порошкообразного активированного угля позволяет экономически эффективно удалять из сточных вод основные загрязняющие вещества. При этом энергетические затраты на аэрацию уменьшаются примерно на 20%. Кроме того, необходимое для очистки сточных вод время аэрации сокращается в 1,5—2 раза.
Существенное влияние на процесс биологической очистки оказывают соединения железа. Так, добавление железосодержащего шлама в сточную воду повышает эффект очистки до 95% по сравнению с обычной биологической очисткой, эффект которой составлял 60—70%. 338
Введение в АИ культивированных водорослей хлореллы снижает иловый индекс в 1,5 раза и повышает эффективность очистки сточных вод в производстве жирных кислот до 98%.
Для интенсификации процесса биологического окисления сточных вод применяют разобщители окислительного фосфолирования — 2,4-динитрофенол и азид натрия, а также озон и пероксид водорода. Имеются также положительные примеры применения для повышения эффективности биологической очистки сточных вод явления химического мутагенеза с использованием в качестве мутагена нитрозометил-мочевины. Мутагеном обрабатывают небольшое количество ила, который затем вносится в аэротенк. Операция повторяется каждый 1—2 месяца, так как мутанты АИ постепенно теряют приобретенные наследственные признаки.
