I. Обзор биологических систем очистки сточных вод
Современная биологическая очистка сточных вод обычно делится на три этапа:
- Первичная обработка (физическая обработка): перехват экрана с полосой, резервуар первичной осадки
- Вторичная обработка (биологическая обработка): резервуар для аэрации, резервуар для окончательной осаждения
- Третейская обработка (биологическая/физикохимическая): удаление азота и фосфора
Грязь подается отдельно в систему переваривания грязи.
Исходя из потребности в кислороде, биологическая обработка классифицируется в аэробическую обработку (процесс активированного грязи, водоем окисления, канал окисления, фильтр для капель, вращающийся биологический контакттор и т.д.).) и анаэробной обработки (переваривание грязи).
II. Микробное сообщество в активном слизи
Для очистки сточных вод процесс активированного ила использует гетеротрофные экосистемы, состоящие из группированных микроорганизмов, включая бактерии, грибы, протозои и метазои.Гетеротрофные бактерии и свободноживущие гетеротрофные грибы образуют самый низкий трофический уровеньИх предшествуют гетеротрофные протозои, которые в дальнейшем потребляются вторичными хищниками, такими как ротиферы и нематоды, в конечном итоге достигая очистки сточных вод.
(I) Бактерии - главная сила разложения органического вещества
Бактерии являются наиболее важной микробиологической группой в активированной грязи, выполняя две основные функции: разложение органического вещества и образование флоков.
Органически разлагающие бактерии
Псевдомона, Флавобактерии, Алкалигены, Бациллы
- Доминирующие деградаторы углеводов:Псевдомона
- Доминирующие белковые деградаторы:Алкалигены, Флавобактерии, Бациллы
(II) Механизм образования флок
Флоки активированного ила образуются благодаря синергетическому эффекту трех компонентов:
- Флокообразующие бактерии (Zooglea ramigera)Они вызывают бактериальную агрегацию посредством внеклеточных полимеров и межклеточных веществ.
- Умеренные волокнистые бактерии: обеспечивают волокнистые рамки для флоков, позволяющие прикреплению и росту флокообразующих бактерий, в основном включая:
- Нитрифицирующие бактерии
- Сферотиль(железные бактерии)
- Беггиаоа(окисляющие серу бактерии)
- Тиотрикс(бактерии, уменьшающие сера)
- Килиаты: секретные мукопротеины и полисахаридные полимеры, образующие мостовые структуры и облегчающие флокуляцию.
(III) Грибы - Разлагающие огнеупорные органические вещества
Грибы способны разрушать непроницаемые органические вещества, которые трудно биоразлагаются, с относительно низкой скоростью разложения.Умеренные грибковые нитки служат в качестве флок-корней и улучшают эффективность флокуляции и осажденияОднако чрезмерное размножение грибов приводит к накоплению ила и плохим усадным свойствам.
Причины аномального массового роста грибков:
- Падение температуры
- Низкое значение pH
- Высокое соотношение C/N сточных вод
- Чрезмерная органическая нагрузка
- Наличие сульфидов
(IV) Протозои ∆ Организмы-индикаторы качества воды
Общие протозои в активном ила:
- Протозоиды-амебоиды
- Флагелаты (фитофлагелаты и зоофлагелаты)
- Килиат: свободно плавающие килиат и килиат с стеблями
Значение показателя: наличие цилиатов является ключевым показателем эффективной биологической обработки..
(V) Метазои Вторичные хищники
Метазои питаются бактериями и небольшими протозоями в качестве вторичных хищников. Они расширяют пищевую цепочку и значительно снижают урожайность ила.
III. Три этапа образования ила
Процесс удаления органического вещества от активного ила совпадает с образованием ила, который состоит из трех последовательных этапов:
Шаг 1: Передача массы ∙ Адсорбция и поглощение
Возвращенный грязь мгновенно физически адсорбирует коллоидные вещества и нерастворимые ОБД из сточных вод, после чего постепенно поглощается растворимыми органическими веществами в микробные клетки для метаболической деградации.
Шаг 2: Метаболическая трансформация
Органические вещества подвергаются метаболическим преобразованиям, включая гидролиз, гликолиз (углеводы), декарбоксиляцию, деаминацию (белки) и β-окисление (липиды).Затем разложенные субстраты входят в цикл TCA и электронную транспортную цепочку для получения энергии., с углекислым газом и водой в качестве конечных побочных продуктов метаболизма.
Шаг 3: Флокуляция генерация хорошо оседающих хлопьев
По мере снижения органической концентрации микроорганизмы входят в фазу эндогенного распада. Полисахаридные полимеры секретируются вокруг поверхности клеток, чтобы усилить сплоченность, образуя плотные,осаждаемые флаки, которые достигают твердо-жидкого разделения в конечном резервуаре осаждения.
IV. Условия окружающей среды для деградации органического вещества
- Температура: 20-30°C, регулирует ферментативную активность микробов
- Питательные вещества: BOD: N: P = 100: 5: 1; дополнительно требуются микроэлементы K, Ca, Fe, Mg
- Растворенный кислород (DO): 0,5-1 мг/л при входе в резервуар, 2-3 мг/л при выходе; скорость метаболизма резко снижается, когда DO ниже 0,5 мг/л
- Значение рН: 6,57.5, оптимально при слегка щелочной 7,2 ̊7.4; микроорганизмы не могут выжить при pH < 4 или pH > 10
- Токсические вещества: Классификация токсичности тяжелых металлов: Ag > Hg > Sn > Cu > Cd > Cr
