Биологическая очистка сточных вод и активный ил

После удаления твердых механических включений сточные воды поступают в резервуары-отстойники – аэротенки. Здесь и содержится активный ил. Это микроорганизмы, которые питаются содержимым стоков и разлагают их на простые составляющие (вода, углекислый газ, метан).

Активный ил и его видовой состав

Под этим понятием подразумевают сообщество микроорганизмов, способных перерабатывать загрязнения в процессе своей жизнедеятельности. Органические соединения являются для них источником питания и энергии. Содержат азот, калий, фосфор, белки, жиры и другие вещества, от количества которых зависит активность микроорганизмов. Чем больше питания, тем эффективнее будет работать биомасса и тем интенсивнее очищать стоки. С другой стороны, разрастание колоний микроорганизмов тоже нежелательно, поэтому это нужно регулировать. С учетом вида и содержания сточных вод биомасса тоже будет отличается. Есть некий базовый состав, хотя одна из групп бактерий может начать в нем преобладать, а другая – сокращаться.

Видовой состав активного ила

Основную роль в очистке органических загрязнений в аэротенках играют аэробные бактерии. Способны жить при плюсовой температуре (до +28°С) в кислотной или щелочной среде (рН 5.0-7.0). Но для их жизнедеятельности необходимо постоянное поступление кислорода.

К аэробным относятся:

1. Псевдомонады. Это род углеродокисляющих бактерий в виде небольших палочек. Перерабатывают жирные кислоты, ароматические углеводороды и другие вещества.
2. Серобактерии и тионовые. Первый вид бактерий обычно встречаются в активном иле, куда поступают сточные воды с серой. Второй вид осуществляет биоокисление сероводорода.
3. Нитчатые. Эти бактерии окисляют соединения углерода и часто становятся причиной вспухания активного ила. Необходимо сокращать их количество и вытеснять из биомассы.
4. Целлюлозоразлагающие. Специфический вид, функцией которого является переработка целлюлозного волокна и клетчатки. Их особенностью является обильное выделение слизи.
5. Нитрифицирующие. На первом этапе эти бактерии осуществляют окисление аммиачных соединений до нитритов. На следующей стадии происходит окисление нитритов до нитратов.

В количественном отношении в активном иле больше всего углеродокисляющих бактерий (псевдомонады). Нитрифицирующих обычно мало или они отсутствуют. По составу 90% активного ила – это флокулообразующие бактерии. Представляют собой склеенные биополимерным гелем клетки микроорганизмов, в число которых входят бактерии, кокки и палочки. Образуют темно-коричневые хлопья размером до 200 мкм. Если активный ил «голодает» или начинет погибать из-за токсинов в стоках, то размер хлопьев уменьшается в 10 раз. В поддержании его видового состава важную роль играют и простейшие, доля которых составляет 5-10%. Сами стоки не очищают, но регулируют количество других бактерий.

От чего зависит эффективность работы активного ила?

Поддержание оптимальных условий в биологических системах очистки является главным гарантом их полноценной работы. Необходимо обеспечить следующее: 

1. достаточный объем стоков и растворенного кислорода; 
2. поддержание состава активного ила и нормального размера хлопьев; 
3. стимуляцию флокулообразующих бактерий на выделение биогеля;
4. оптимальную скорость перемешивания стоков с биомассой;
5. подавление активности и количества нитчатых и пенообразующих бактерий. 

При несоблюдении этих условий активный ил начинает «голодать», питаться веществами из геля и разрушать хлопья. Если перемешивание биомассы идет медленно или неравномерно, то начинают скапливаться газы и возникает недостаток кислорода. Осложняет работу и сложноокисляемая органика в стоках.

Что такое иловый индекс?

Есть такое понятие, как нагрузка на активный ил. Это количество загрязнений в стоках, которое приходится на единицу массы ила за час (или за сутки). Зависит от концентрации загрязняющих веществ, дозы и качества ила, а также от периода окисления. Однако это не означает, что столько же загрязнений будет удалено после биологической очистки. Поэтому для оценки эффективности работы используют другой показатель – иловый индекс (ИИ). Это объем смеси, приходящийся на 1 гр. сухого вещества ила, полученный после его отстаивания в течение получаса. Оптимальными считаются показатели в пределах 70-100 мг/л. Если они заметно увеличиваются, значит либо нагрузка на ил слишком высокая, либо недостаточная. Это может вызвать его вспухание и увеличение в объеме, плохое оседание и в итоге засорение системы.

Откуда берется активный ил?

Для получения эффективно работающей биомассы важно ее правильно вырастить. В системе аэрационных станций она может появиться самостоятельно или с помощью затравки из микроорганизмов, выращенных на стоках аналогичного состава. Берется, например, биомасса из действующих сооружений или очищенный от минералов ил из водоемов. В теплый сезон года активный ил выращивают в самом аэротенке с включенной аэрацией. Через него в течение 2-3 дней пропускают воду, которая была очищена в первичном отстойнике. Сначала нагрузка должна быть минимальной, то есть подается не больше половины сточной воды. Во вторичном отстойнике смешивается с хлопьями, после чего подача стоков временно прекращается. Начинается постепенный рост активного ила и наращивание его массы.

 Для поддержания процесса в течение последующих недель сточная вода подается порционно. При благоприятных условиях занимает это около месяца. Как только концентрация ила достигнет 1,5-2,5 г/л, то можно остановить его выращивание и запустить очистку. Последующие действия должны быть направлены на контроль укрупнения хлопьев и поддержание состава биомассы.