Активный ил аэробной очистки сточных вод
Активный ил представляет собой хлопья размером от 0,1-0,5 до 2-3 мм и более, состоящие из частично активных, частично отмирающих организмов (около 70%) и твердых частиц неорганической природы (около 30%). В состав активного ила входят полисахариды, в том числе клетчатка, образованные преимущественно бактериями. Полисахариды окружают бактериальные клетки и скрепляют частицы в хлопья, поэтому лишь небольшая часть клеток остается вне хлопьев. Активный ил имеет развитую поверхность (до 100 м2/г сухой массы) и, следовательно, высокую адсорбционную способность. На поверхности его концентрируются поступающие со сточной жидкостью мелкие частицы, клетки микроорганизмов и молекулы растворенных веществ. При рН от 4 до 9 частицы ила имеют отрицательный заряд.
Важнейшее свойство ила — способность к хлопьеобразованию (флокуляции и флокулообразованию) и седиментации. На этом основано удаление ила из сточной воды во вторичном отстойнике и рециркуляция его в аэротенк для повышения его окислительной способности.
В очистных сооружениях используется активный ил, сообщество микроорганизмов, главным образом бактерий и простейших, сформировавшееся естественным путем, включающее местную микрофлору, адаптированную к определенному спектру загрязнений сточных вод.
Бактерии. При аэробной очистке сточных вод протекают два наиболее важных микробиологических процесса: окисление органического углерода и нитрификация при участии флокулообразующих, нитчатых бактерий, бактерий-нитрификаторов.
Флокулообразующие бактерии, окисляющие органические соединения, относятся к родам: Actinomyces, Aeromonas, Atcaligenes, Arthrobacter, Bacillus, Brevibacterium, Cellulomonas, Corynebacterium, Desulfotomaculum, Flavobacterium, Micrococcus, Mycobacterium, Nocardia, Pseudomonas, Sarcina и др.
Наиболее многочисленны бактерии p. Pseudomonas (до 80% от численности бактерий активного ила), способные окислять различные спирты, жирные кисл9ты, парафины, ароматические углеводороды, углеводы и др.
Бактерии p. Brevibacterium окисляют различные компоненты нефти, парафины, нафтены, фенолы, альдегиды, жирные кислоты. Бактерии из p. Bacillus окисляют алифатические углеводороды, p. Mycobacterium — углеводороды различных групп, p. Cellulomonas — целлюлозу.
В образовании полисахаридов хлопьев активного ила и в способности к хлопьеобразованию основная роль принадлежит капсульной палочковидной бактерии Zoogloea ramigera, близкой по свойствам к псевдомонадам.
Углеродокисляющие нитчатые бактерии представлены pp. Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix. Нитчатые бактерии, среди которых часто встречается Sphaerotilus natans, с одной стороны выполняют положительную роль, окисляя многочисленные органические соединения и образуя каркас, вокруг которого формируются флокулы, с другой, они являются причиной плохого осаждения ила в отстойнике и образования устойчивой пены в аэротенке.
При очистке сточных вод, богатых углеводами, но с дефицитом азота иногда наблюдается интенсивное развитие гетероферментативных молочнокислых бактерий p. Leuconostoc, образующих мощную капсулу, состоящую из декстрана, что затрудняет осаждение ила во вторичном отстойнике. Если сточная вода в аэротенке плохо аэрируется, то развиваются анаэробные процессы, в которых могут участвовать микроорганизмы, осуществляющие маслянокислое брожение, денитрификацию, сульфатредукцию и др. Денитрификация во вторичных отстойниках приводит к образованию пузырьков азота, что затрудняет удаление ила из сточной воды на выходе из аэротенка.
Из бактериального сообщества очистных сооружений выделяют бактерии-нитрификаторы (pp. Nitrosomonas, Nitrobacter и др.) в связи с их ролью в окислении аммонийных ионов, и удалении минерального азота из сточных вод. По сравнению с гетеротрофными углеродокисляющими микроорганизмами они развиваются медленнее и поэтому в случае необходимости окисления аммонийных ионов в сточных водах именно их активность часто ограничивает производительность аэротенка.
Наиболее активно нитрификация протекает после окисления органических соединений, когда создаются благоприятные условия для нитрификаторов.
В сточных водах, содержащих соединения серы, например в сточных водах целлюлозно-бумажных комбинатов, в активном иле развиваются тионовые и серобактерии, окисляющие серу и тиосоединения, а также сульфатредукторы. Из тионовых и серобактерий преобладают представители рода Thiobacillus. Тионовые бактерии развиваются при содержании в воде восстановленных соединений серы (метилсульфида, диметилсульфида, меркаптанов).
При высоком содержании в воде соединений железа в активном иле развиваются бактерии Ferrobacillus и другие, окисляющие Fe2+.
В активном иле встречаются бактерии-паразиты рода Bdellovibrio и литические бактерии. Bdellovibrio прикрепляются к клеткам бактерий-хозяев, проникают в них, размножаются внутри клеток, что приводит к ее лизису. Литические бактерии разрушают клетки микроорганизмов при воздействии выделяемых ими литических ферментов. Содержание литических бактерий в зависимости от состояния ила варьирует в пределах 0,001-0,5% и более от общего числа гетеротрофных бактерий. После исчерпания органического субстрата в среде уменьшается численность популяций гетеротрофных бактерий в результате воздействия на них литических бактерий.
В активном аэробном иле из внеклеточных ферментов находятся гидролазы, протеазы, целлюлазы, пероксидазы, катализирующие окисление субстратов при участии пероксида водорода, каталазы, разлагающие Н2 О2. В анаэробном иле активность пероксидаз и каталаз не проявляется.
Грибы. В активном иле аэробных очистных сооружений встречаются дрожжи и мицелиальные (плесневые) грибы. Дрожжи активно развиваются в сточных водах, богатых углеводами, углеводородами и органическими кислотами, например, при очистке сточных вод, образовавшихся в производстве кормовых дрожжей из разных субстратов, стоков молочных производств, содержащих молочную сыворотку. Среди дрожжей наиболее часто встречаются дрожжи p. Candida, Torulopsis, Trichosporon, Rhodotorula и др.
Грибы способны усваивать трудноокисляемые и токсичные соединения, в частности фенолы, поэтому их роль в процессах очистки существенна. Оптимальный рН их развития 4,0-5,5.
Простейшие. Простейшие составляют около 0,5-1% суспендированных частиц активного ила. Они непосредственно не участвуют в потреблении органических веществ, однако занимая в сообществе активного ила более высокий уровень в трофической цепи питания, чем бактерии, они поглощают большое количество их (от 20 до 40 тыс. бактерий за сутки), тем самым регулируют видовой и возрастной состав микроорганизмов, снижают массу биоценоза, обеспечивают активную флокуляцию микроорганизмов и, следовательно, улучшают очистку воды.
В биоценозах очистных сооружений встречаются несколько сотен видов, представителей четырех классов простейших: саркодовые (Sarcodina) — амебы (Amoeba Umax, Amoeba diploidea, Amoeba promeus), раковинные корненожки (Arcella, Centropyxis, Pamphagus), голые корненожки Pelomyxa и др.; жгутиковые инфузории (Mastigophora, Flagellata) — бесцветные жгутиконосцы из родов Oicomonas, Bodo, Peranema и др.; реснитчатые инфузории (Ciliata) — свободноплавающие (Colpidium, Stylonychia, Oxytricha, Paramecium caudatum — инфузория туфелька), брюхоресничные инфузории (Oxytricha, Stylonychia, Euplotes, Aspidisca), одиночные прикрепленные (сувойки Vorticella), колониальные прикрепленные (Opercularia, Carchesium, Epistylis); сосущие инфузории (Suctoria) — представители родов Podophrya, Tokophrya, Acineta.
По сравнению с бактериями простейшие более чувствительны к изменению химических и физических условий среды, колебаниям технологических параметров системы, поэтому по численности простейших, их видовому составу и состоянию можно судить о работе очистного сооружения. Простейшие очень чувствительны к присутствию в сточных водах токсичных примесей, например фенола, формальдегида, которые угнетают их развитие.
Кроме простейших, в активном иле присутствуют более крупные, сложнее организованные представители микрофауны: коловратки (Rotatoria, Philodina, Cathypna, Monostyla, Notommata), круглые черви (Nematoda), малощетинковые черви Aelosoma. Размер их 0,04-2,5 мм. Коловратки питаются бактериями, взвешенными веществами, а также простейшими. Они весьма чувствительны к изменению внешних условий, поэтому их высокая численность и активность указывают на хорошую работу очистных сооружений. Интенсивное развитие круглых червей Nematoda свидетельствует о застойных зонах в аэротенке. Наличие щетинкового червя Aelosoma в активном иле — показатель устойчивости нитрификации.
Добро пожаловать в Юнипедию
Активный ил для очистки сточных вод
Современные септики, используемые в автономных канализационных системах, обладают высокой эффективностью и экономичны в обслуживании благодаря применению активного ила – колоний микроорганизмов, способных перерабатывать органические соединения, находящиеся в бытовых стоках.
Что собой представляет и как работает активный ил?
Микроорганизмы, запускаемые в септик, начинают активно размножаться. При достаточном питании и оптимальной температуре быстро формируются многочисленные колонии, то есть увеличивается объем активного ила. Процесс очистки связан с окислительными реакциями и абсорбцией органики из жидкости, поступающей в резервуар очистительного комплекса. Большая часть микроорганизмов опускается на дно и перерабатывает оседающие фракции. Ил также плавает в виде хлопьев, очищая воду уже в верхних слоях.
В состав ила могут входить различные виды микроорганизмов, баланс которых зависит от химического состава сточных вод и их концентрации. Стимулировать рост биомассы ила и увеличивать его активность позволяют некоторые виды простейших микроорганизмов, такие как: коловратка, актиномицета и др. Они подавляют развитие патогенной микрофлоры, оставляя больше питательных веществ «жителям» ила.
Оптимальные условия для полноценного функционирования ила
Скорость формирования активного ила зависит от множества факторов, в том числе:
- температуры;
- химического состава стоков;
- доступа кислорода;
- объема и формы тяжелых фракций;
- скорости окисления.
Выращивание активного ила осуществляется в отсеке септика, куда поступает осветленная (предварительно очищенная) вода. Оптимальным временем года для повышения объема ила считается лето. Кроме осветленной воды, в отсек, где растет ил, должна быть налажена подача кислорода. Для этого используются специальные компрессоры, которыми оснащаются современные очистные комплексы. Устройства, подающие кислород – аэраторы, также способствуют распределению ила по всей площади резервуара, тем самым увеличивая интенсивность очистки воды.
При неблагоприятных условиях, таких как: несоответствующий Ph, неоптимальная температура, наличие в стоках тяжелых химикатов, нефтепродуктов и прочих небелковых примесей, может наблюдаться отмирание ила. При чрезмерном увеличении популяции и недостатке кислорода ил может вспухать. Для создания оптимальных условий, в которых активный ил эффективно выполняет свои функции, необходимо контролировать состав и характеристики сточных вод. Нормальными условиями для активного ила являются следующие показатели стоков:
- температура – не ниже +6 градусов;
- PH — 6,5-8,5;
- токсичные вещества – менее 2%;
- БПК – более 500 мг/л;
- ХПК – более 1000 мг/л и не менее чем 2к1 в соотношении с БПК;
- приток кислорода.
При использовании нефтепродуктов и технических масел в домашних условия и утилизации их в общий сток система канализации должна быть оборудована устройствами, улавливающими и отфильтровывающими эти элементы. Для повышения эффективности очистки септик необходимо периодически чистить, а активный ил обновлять.
Очищение септика и утилизация ила
При очистке септика от ила необходимо выполнить следующие этапы:
- удалить ил, скопившийся на дне резервуара при помощи ручного насоса, ведер или ассенизаторской машины;
- тщательно промыть все трубы, фильтры и резервуары.
Периодичность очистки септика от ила зависит от объема резервуара и интенсивности использования канализационной системы. Как правило, необходимость в полной очистке системы возникает не чаще одного раза в год, при норме до трех раз в год.
Сточные воды, оставшиеся в резервуаре на момент начала процесса очистки, необходимо удалить в соответствии с санитарно-эпидемиологическими и экологическими требованиями. При размещении септика в сельской местности жидкость может быть слита в грунт. Для этого предварительно вырывается яма необходимой глубины в месте, отдаленном от источников питьевой воды и жилых построек. После впитывания жидкости яма засыпается.
Отработавший ил может быть использован в качестве удобрений. В процессе очистки микроорганизмы нейтрализуют не только вредные примеси, но и неприятный запах. Вынутый из септика ил высушивается и смешивается с растительным мусором в компостной яме. В результате этого получается богатое азотом удобрение, подходящее по характеристикам для внесения в качестве прикормки под любой вид растений.
Дренажные трубы и фильтры септика промываются чистой водой, подаваемой под давлением. Данная процедура необходима для предотвращения закупорки функциональных отверстий и очистки их от условно патогенной микрофлоры, способной замедлить или остановить рост активного ила в начале нового цикла.
Активный ил для очистки сточных вод
Проверка концентрации активного ила
Активный ил. Биологическая очистка сточных вод.
В результате жизнедеятельности микроорганизмов (далее м/о), содержащихся в активном иле, обеспечивается их постоянное увеличение (прирост), которое нарушает соотношение между массой м/о и количеством поступающих загрязнений.
Активный ил – это смесь биомассы микроорганизмов и загрязняющих веществ с поступающими в аэротанк сточных вод.
Видовой состав активного ила – вид под микроскопом:
Видовой состав активного ила (АИ) прежде всего, зависит от состава поступающих в аэротанк стоков, что есть питательной средой для метаболизма микрофлоры ила.
Количество микрофлоры активного ила – это есть биомасса.
Видовой состав активного ила (биомассы) включает в себя бактерии, простейшие, микроскопические грибы (актиномицеты), амебы, инфузории, коловратки, черви (нематоды) и т. д. Простейшие микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности поедают бактерии, что способствует омолаживанию популяции и приросту активного ила
Ил начинает испытывать недостаток кислорода – «голодать», что приводит к ухудшению результата его деятельности и ухудшению очистки сточных вод. Поэтому в процессе эксплуатации требуется постоянно выводить из аэрационной системы излишки активного ила. Однако следует помнить, что слишком большое снижение концентрации ила может вызвать перегрузку м/о, в результате чего снизится их активность, а следовательно, ухудшится качество очистки воды.
Одним из показателей состояния активного ила (его качества) является иловый индекс (ИИ). Под этим термином понимают объём (1 мл) активного ила после отстаивания в течение 30 мин, отнесенный к 1 г сухого вещества. Величина илового индекса зависит от нагрузки загрязнений по БПК20 на 1 г беззольного вещества ила. На рисунке приведена зависимость илового индекса от нагрузки на ил. Оптимальной величиной нагрузки считают такую, при которой ИИ не превышает 100 см 3 /г. Зимой и в районах с суровым климатом для обеспечения необходимого качества очистки нагрузка должна быть ниже. Летом или в южных районах нагрузка на ил может повышаться. При ИИ более 100 см 3 /г активный ил занимает большой объём, становится лёгким, теряет хлопьевидную структуру, плохо оседает, не уплотняется и в большом количестве выносится из вторичных отстойников, ухудшая эффективность работы очистных сооружений.
Для непрерывного протекания биохимического процесса в аэротенки постоянно должен подаваться возвратный (циркуляционный) активный ил. Этот рецикл обеспечивается перекачкой осаждённого во вторичных отстойниках активного ила обратно в аэротенки. Объём возвратного ила, удаляемого из вторичных отстойников, обычно составляет 30 – 50 % объёма сточной воды. Он зависит от содержания сухого вещества активного ила во всём объёме сточных вод.
В образовании избыточного ила в аэротенке принимают участие взвешенные, коллоидные и растворённые вещества. Кроме того, прирост ила зависит от полноты окислительного процесса, которая в свою очередь зависит от концентрации ила, продолжительности аэрации, условий снабжения ила кислородом, температуры и других факторов.
Количество избыточного ила, рекомендуется, при наличии производственных сточных вод, определять по формуле:
где U- количество избыточного ила, мг/л; X н.в. – ХПК неочищенной води;
Х о.в. – ХПК очищенной води; а — БПКполн. неочищенной води;
b — БПКполн. очищенной води; К п – ХПК активного ила (1 – 1,2 мг/л).
Зная количество избыточного активного ила, объём смеси воды с илом, ежесуточно удаляемой из сооружения, можно посчитать по формуле:
где U- количество избыточного ила, г/м 3 ; Q – количество очищенной воды, м 3 /сут.;
С2 – концентрация ила в отбавляемой воде, г/м 3.
Пусковые работы на аэротенках нельзя проводить без наличия действующих контрольно-измерительных приборов (для измерения количества поступающей сточной воды, её температуры, рН, расхода сжатого воздуха, количество циркуляционного активного ила, количество растворённого кислорода и т. д.). Если проектом эти приборы небыли предусмотрены, измерения параметров технологического контроля в пусковой период наладочная организация производит наиболее доступными техническими средствами.
Только после окончания наладочных работ на аэротенках и вторичных отстойниках, когда уже включены системы циркуляции ила (насосы, эрлифты, трубопроводы) и воздушного хозяйства, можно приступать к работам по созданию аэробной микрофлоры – активного ила.
Обычно активный ил выращивают в самом аэротенке в тёплый период года. При этом сначала в течение 2 – 3 суток через аэротенк пропускают осветлённую в первичном отстойнике воду, в небольшом количестве (40 – 50 % расчётного) подвергая её аэрации и добавляя в неё задержанные во вторичных отстойниках мелкие хлопья коагулируемой суспензии. Затем подачу воды в аэротенк прекращают, а его содержимое продолжают подвергать непрерывной аэрации, в результате которой происходит развитие микроорганизмов и нарастание ила.
Для питания микроорганизмов каждый день в течение 2 – 3 часов в аэротенк добавляют осветлённую сточную воду.
За ходом образования и укрупнения хлопьев ила ведут визуальный и индивидуальный контроль, в процессе которого следят за исчезновением в иле аммонийного азота и за появлением нитратов и растворимого кислорода. Каждую смену, или 2 раза в сутки, в стеклянную мерную посуду берут воду из аэротенка, дают ей отстояться 30 мин. а затем определяют объём осевшего на дно ила. Когда объём ила достигнет 25 – 30 % объёма набранной смеси и ил будет представлять однородную суспензию быстроосаждающихся хлопьев ила, можно начинать эксплуатацию аэротенка, постепенно доводя нагрузки до расчётных.
При благоприятных условиях пусковой период заканчивается в течение 1 месяца. Для ускорения процесса можно воспользоваться активным илом из аэротенков любой действующей станции, а также прудовым или речным илом, не загрязнённым нефтепродуктами. Перед загрузкой в аэротенк прудового или речного ила из последнего удаляют тяжёлые минеральные примеси (гальку, песок), для чего ил взбалтывают в воде и после 5 – 10 минутного отстаивания сливают в аэротенк, где он аэрируется без очищаемой сточной воды в течение 12 часов. После такой подготовки ила в аэротенк подают сточную воду для очистки (сначала в небольшом количестве, а затем по мере накопления активного ила нагрузку доводят до расчётной).
Для очистки большинства городских сточных вод концентрация активного ила в аэротенке должна составлять 1,5 – 2,5 г/л, однако если вторичные отстойники удовлетворительно работают при больших дозах, концентрация ила может быть увеличена при условиях сохранения нормальных нагрузок на ил.
Аэротанк с активным илом:
В нормально работающем активном иле кроме хлопьев зооглейных скоплений бактерий имеется большое количество простейших организмов (инфузорий), а также встречаются коловратки и черви. При нарушении нормальных условий работы аэротенка в иле развиваются нитчатые бактерии (Sphaerotilus, Cladothrix), ветвистая зооглея (Zoogloea, ramigera), водные грибы и др. Эти формы вызывают вспухание активного ила (резко возрастает ИИ), он плохо оседает во вторичном отстойнике и выносится с очищенной водой.
Подачу и распределение воздуха по длине аэротенка производят с учётом способа подачи в аэротенк воды. При сосредоточенном впуске воды в начале аэротенка образуется зона повышенной концентрации загрязнений, в которую надо подавать больше воздуха, чем на последующие участки.
Для работы аэротенков важно, чтобы в смеси воды и ила содержалось достаточное количество растворённого кислорода. Концентрация растворённого кислорода перед выходом смеси из аэротенка должна составлять не менее 4 мг/л, (американцы рекомендуют 3 – 5 мг/л при одноразовой пробе или 1 – 5 мг/л при ежечасной пробе).
Биологический контроль за биоценозом активного ила помогает обслуживающему персоналу управлять технологическим процессом биохимической очистки в аэротенках. Наличие в активном иле отдельных мелких хлопьев свидетельствует об ухудшении работы аэротенка.
Большим недостатком при эксплуатации аэротенков, резко нарушающим весь процесс очистки, является «вспухание» активного ила (при этом ИИ = более 150 мл/г). При «вспухании» ил становится мелким, иловая вода мутной, а вода после отстаивания во вторичных отстойниках не имеет обычного «блестящего» оттенка.
Причинами «вспухания» ила могут быть большие нагрузки на ил, недостаточное количество воздуха, подаваемого в аэротенк, высокая или низкая температура поступающей в аэротенк воды, поступление на очистку производственных сточных вод, имеющих повышенное содержание углеводов, которые способствуют интенсивному росту нитчатых бактерий и грибов в активном иле.
Если после принятия соответствующих мер (изменение концентрации ила, нагрузки, количества воздуха и т. п.) ликвидировать «вспухание» активного ила не удалось, рекомендуют на некоторое время повысить реакцию среды до 8,5 – 9,5. При таких значениях рН резко подавляется деятельность нитчатых бактерий и грибов. По зарубежным данным, устранить «вспухание» активного ила можно хлорированием возвратного ила (10 – 20 мг хлора на 1 л ила, или 0,3 – 0,6 % по сухому веществу возвратного ила).
Источники: http://www.studfiles.ru/preview/3535559/page:3/, http://www.uni-los.ru/unipediya/stati/kanalizirovanie/aktivnyij-il-dlya-ochistki-stochnyix-vod.html, http://ecoenergo.com.ua/articles-17.html
