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Les procédés de purification biochimiques aérobies peuvent avoir lieu dans des conditions naturelles et dans des structures artificielles. Dans des conditions naturelles, le nettoyage a lieu dans les champs d'irrigation, les champs de filtration et les étangs biologiques. Les structures artificielles sont des aérotanks et des biofiltres de différentes conceptions. Le choix du type de structure est effectué en tenant compte de l'emplacement de l'installation, des conditions climatiques, de la source d'approvisionnement en eau, du volume des eaux usées domestiques et industrielles, de la composition et de la concentration de la pollution. Dans les structures artificielles, les processus de purification se déroulent plus rapidement que dans les conditions naturelles.

Les champs d'irrigation sont des parcelles spécialement préparées, utilisées simultanément pour l'épuration des eaux usées et à des fins agricoles. Le traitement des eaux usées dans les champs d'irrigation est réalisé sous l'action de la microflore du sol, de l'activité solaire, de l'air et des plantes. Les champs d’irrigation agricole après traitement biologique des eaux usées, l’humidification et les engrais sont utilisés pour la culture de céréales et d’ensilage, les herbes, les légumes ainsi que pour la plantation d’arbres et d’arbustes.

Les étangs biologiques sont une cascade d'étangs en 3... 5 étapes, à travers laquelle les eaux usées clarifiées ou prétraitées s'écoulent à faible vitesse. Ils sont le plus souvent destinés au traitement biologique final et à la purification supplémentaire des eaux usées en combinaison avec d'autres installations de traitement.

Il y a des étangs avec une aération naturelle et artificielle. Les étangs avec une aération naturelle ont une faible profondeur (0,5... 1 m), sont bien chauffés par le soleil et peuplés par des organismes aquatiques. Pour augmenter le taux de dissolution de l’oxygène, et donc le taux d’oxydation, construisez des étangs aérés. L'aération est effectuée mécaniquement ou pneumatiquement. Cela permet d'augmenter la charge de pollution de 3... 3,5 fois en augmentant la profondeur de l'étang jusqu'à 3,5 m.

Fig. 1,26. Schéma d'installation pour traitement biologique:

1 - décanteur primaire; 2 - préaérateur; 3 - aerotank; 4 - régénérateur; 5 - décanteur secondaire

Nettoyage en bassins d'aération

Aerotank appelé réservoirs aérés renforcés. Le processus de nettoyage dans la cuve d’aération se déroule lorsque le mélange aéré d’eaux usées et de boues activées s’écoule à travers elles (Fig. 1.26). L'aération est nécessaire pour saturer l'eau en oxygène et maintenir les boues en suspension.

Les eaux usées sont envoyées au puisard 1, où les particules en suspension sont éliminées. Pour améliorer la sédimentation, une partie des boues en excès peut être fournie (bio-coagulation). Ensuite, l'eau clarifiée entre dans le préaérateur-moyenneur 2. Une partie des boues en excès (boues activées par la circulation) est envoyée du clarificateur secondaire dans la même direction. Ici, les eaux usées sont pré-aérées à l'air pendant 16... 20 minutes. Si nécessaire, des additifs neutralisants et des nutriments peuvent être ajoutés au pré-aérateur.

Les eaux usées sont acheminées vers le réservoir d’aération, à travers lequel circulent les boues activées. Les processus biochimiques intervenant dans l'aérotank peuvent être divisés en deux étapes:

1) l'adsorption de substances organiques à la surface des boues activées et la minéralisation de substances facilement oxydables avec une consommation intensive d'oxygène;

2) oxydation supplémentaire des substances organiques à oxydation lente, régénération des boues activées. A ce stade, l'oxygène est consommé plus lentement.

En règle générale, le réservoir aérodynamique est divisé en deux parties: le régénérateur (25... 30% du volume total) et le réservoir aérodynamique lui-même, dans lequel se déroule le processus de purification principal. La présence du régénérateur permet d’épurer des eaux usées plus concentrées et d’accroître la productivité de l’unité.

Avant le réservoir d'aération, le liquide résiduel ne doit pas contenir plus de 150 mg / l de particules en suspension et pas plus de 25 mg / l de produits pétroliers. La température des eaux usées traitées ne doit pas être inférieure à 6 ° C ni supérieure à 30 ° C, et le pH doit être compris entre 6,5... 9.

Après le bassin d’aération, les eaux usées contenant les boues pénètrent dans le décanteur secondaire, où les boues sont séparées de l’eau. La majeure partie des boues est renvoyée dans le réservoir d'aération (boues activées en circulation) et son excès (excès de boues activées) est envoyé au pré-aérateur pour être recyclé.

Les Aerotanks sont une piscine extérieure équipée de dispositifs d’aération forcée. Ils sont deux, trois et quatre couloirs. Profondeur des réservoirs aérodynamiques 2... 5 m.

Aerotank sont divisés en les caractéristiques principales suivantes:

1) en mode hydrodynamique - propulseurs, mélangeurs et type intermédiaire (avec entrée des eaux usées dispersées);

2) selon la méthode de régénération des boues activées - avec régénération séparée et sans régénération séparée;

3) sur la charge sur boues activées - sur une charge élevée (pour un nettoyage partiel), une charge normale et faible (avec une aération prolongée):

4) par le nombre d'étapes - sur une, deux et plusieurs étapes;

5) selon le mode d'admission des eaux usées - en écoulement, semi-écoulement, avec niveau de travail et contact variables;

6) par les caractéristiques de conception.

Le transporteur aérien le plus répandu dans les couloirs, fonctionnant en tant que déplaceurs, mélangeurs et modes combinés.

Fig. 1,27. Décanteur Aerotank à deux chambres:

1 - aérateur à ailettes; 2 - zone de pré-enrichissement; 3 - partition; 4 - aérateur rotatif; 5 - zone de fermentation; 6 - zone de clarification

Dans les bassins d’aération à mélange complet (Fig. 1.27), les eaux usées entrantes sont instantanément mélangées à la masse totale de boues activées et liquides. Cela vous permet de répartir uniformément la pollution organique et l'oxygène et d'effectuer le processus avec des charges constamment élevées. Cependant, la concentration résiduelle de contaminants dans l'eau traitée est supérieure à celle des réservoirs d'aération du type à pression, ce qui constitue le principal inconvénient de cette conception.

Avec l'aération, quelques dizaines de mètres cubes d'air alimentent 1 m 3 d'eaux usées traitées. Dans ce cas, il convient de prévoir une grande surface de contact entre l'air, les eaux usées et les boues, condition indispensable pour un nettoyage efficace. En pratique, on utilise des méthodes pneumatiques, mécaniques et pneumomécaniques d'aération des eaux usées dans les réservoirs d'aéronefs. Le choix de la méthode d'aération dépend du type de réservoir d'aération et de l'intensité requise de l'aération.

Nettoyage en biofiltres

Un biofiltre est une structure dans laquelle est placée une buse (charge) (pièce) (plaque, film, etc.) et des dispositifs de distribution permettant l’alimentation intermittente d’eaux usées et d’air. Dans les biofiltres, les eaux usées sont filtrées à travers une couche de chargement recouverte d'un film de micro-organismes. Les biofilms de microorganismes oxydent les matières organiques et les utilisent comme sources d’alimentation et d’énergie. Ainsi, les matières organiques sont éliminées des eaux usées et la masse du biofilm actif est augmentée.

Le biofilm épuisé (mort) est lavé par les eaux usées et éliminé du biofiltre.

Différents matériaux à forte porosité, faible densité et grande surface spécifique sont utilisés comme charge: pierre concassée, gravier, scories, argile expansée, anneaux en céramique et en plastique, cubes, billes, cylindres, blocs hexagonaux, grilles métalliques, en tissu et en plastique, laminées en rouleaux.

Actuellement, un grand nombre de modèles de biofiltres sont utilisés, qui sont divisés en biofiltres: traitement biologique complet et incomplet; avec apport d'air naturel et artificiel; avec et sans recyclage; monophasé et à deux étages, goutte à goutte et forte charge.

Le biofilm remplit les mêmes fonctions que les boues activées. Il adsorbe et traite les matières organiques présentes dans les eaux usées. Le pouvoir oxydant des biofiltres est inférieur à celui des réservoirs d'aération. Les biofiltres sont utilisés dans le traitement des eaux usées avec un débit allant jusqu'à 50 000 m 3 / jour. Dans les régions froides, ils sont situés dans des espaces clos.

Utilisation de l'oxygène pour l'aération des eaux usées

Avec l'aération pneumatique, de l'oxygène technique est utilisé à la place de l'air. Parfois, ce processus est appelé «bio-dépôt». Elle est réalisée dans des appareils fermés, appelés oxytoes.

L’utilisation d’oxygène au lieu d’air pour aérer les eaux usées présente plusieurs avantages:

1) l'efficacité d'utilisation de l'oxygène passe de 8... 9 à 90... 95%;

2) la capacité oxydative des oxygènes est 5... 6 fois la puissance des réservoirs d'aération;

3) pour assurer la même concentration d'oxygène dans les eaux usées, un taux de mélange plus faible est requis, ce qui améliore les caractéristiques de sédimentation des boues activées. Il consiste en de gros flocons denses, faciles à précipiter et à filtrer, ce qui permet d’augmenter sa concentration à 10 g / l sans augmenter les dimensions totales des clarificateurs secondaires;

4) la composition bactérienne des boues activées est améliorée. Avec une concentration élevée de O2 les bactéries filamenteuses ne se développent pas;

5) il reste plus d'oxygène purifié dans l'eau purifiée, ce qui contribue à sa purification ultérieure;

6) il n’ya pas de problème de lutte contre les odeurs puisque le processus est effectué dans des unités hermétiquement fermées;

7) les coûts en capital sont inférieurs.

Cependant, le procédé de nettoyage à l'oxygène est plus coûteux que le nettoyage à l'air, car il nécessite des coûts importants pour la production d'oxygène. Par conséquent, il est conseillé de ne l'utiliser que dans les cas où l'oxygène est un déchet. Dans les oxytotes en raison d'une concentration plus élevée en CO2, que dans les bassins d’aération, le pH de l’eau est considérablement réduit. Une diminution du temps de séjour des eaux usées dans les ocelles par rapport à l'épuration dans les bassins d'aération entraîne une détérioration du processus de nitrification. Dans le même temps, une augmentation de la concentration en CO2, C’est probablement la raison de la diminution du taux de croissance des boues activées de 0,6 à 1,2 pour les aérotanks à 0,4 à 0,6 pour les oxytotes. Il n'y a pas de différences dans la cinétique des processus de purification pendant l'aération avec de l'oxygène et de l'air. Développé plusieurs conceptions oksitenkov.

Eaux usées

Au cours des dernières années, le thème de la protection de l'environnement est devenu plus urgent que jamais. L'une des questions importantes dans ce sujet est le traitement des eaux usées avant leur déversement dans des plans d'eau à proximité. Un moyen de résoudre ce problème peut être un traitement biologique des eaux usées. L’essence de cette purification est la décomposition de composés organiques à l’aide de microorganismes en produits finaux, à savoir l’eau, le dioxyde de carbone, la sulfatation des nitrites, etc.

Le traitement le plus complet des eaux usées industrielles contenant des substances organiques à l'état dissous est réalisé par une méthode biologique. Dans ce cas, les mêmes processus sont utilisés que dans la purification des eaux ménagères - aérobies et anaérobies.

Pour le nettoyage aérobie, on utilise des aérotanks de diverses modifications structurelles, des oxycats, des réservoirs de filtration, des réservoirs de flottation, des biodisques et des minerais biologiques.

Dans le procédé anaérobie pour eaux usées hautement concentrées utilisées comme première étape du traitement biologique, les digesteurs servent de structure principale.

Méthode aérobie sur la base de l'utilisation de groupes d'organismes aérobies dont la vie nécessite un débit constant d'O2 et une température de 20 à 40 C. Les microorganismes sont cultivés dans des boues activées ou des biofilms.

Les boues activées sont constituées d'organismes vivants et d'un substrat solide. Les organismes vivants sont représentés par des accumulations de bactéries, de protozoaires, de moisissures, de levures et, rarement, de larves d'insectes, de crustacés et d'algues. Le biofilm se développe sur les charges de biofiltre, il a l’apparence d’un encrassement muqueux d’une épaisseur de 1 à 3 mm et plus. Les processus de traitement aérobie des eaux usées vont aux installations appelées aérotanks.

Fig.1. Modèle de travail Aerotank

Modèle de travail Aerotank

1 - boues activées en circulation; 2 - excès de boues activées;

3 - station de pompage; 4 - décanteur secondaire;

5 - réservoir aérodynamique; 6 - clarificateur primaire

Les réservoirs Aero sont des réservoirs assez profonds (de 3 à 6 m) équipés de dispositifs d’aération. Ici vivent des colonies de micro-organismes (sur les structures floculantes des boues activées), qui fendent la matière organique. Après les bassins d’aération, l’eau épurée entre dans les fosses septiques, où se déposent les boues activées pour un retour partiel dans le bassin d’aération. De plus, dans de telles installations, des réservoirs spéciaux sont aménagés dans lesquels le limon «repose» (est régénéré).

Une caractéristique importante du fonctionnement de l'aérotank est la charge sur les boues actives N, définie comme le rapport entre la masse de contaminants entrant dans le réacteur par jour et la biomasse absolument sèche ou sans cendres des boues activées dans le réacteur. En fonction de la charge en boues activées, les systèmes de purification aérobie sont divisés en:

systèmes de traitement des eaux usées aérobies à forte charge avec N> 0,5 kg de DBO (indicateur de la consommation biochimique en oxygène) 5 par jour pour 1 kg de boue;

systèmes de traitement des eaux usées aérobies à charge moyenne à 0,2 18

Traitement des eaux usées en conditions aérobies

Des méthodes aérobies et anaérobies de traitement biochimique des eaux usées sont connues. La méthode aérobie repose sur l’utilisation de groupes d’organismes aérobies, pour lesquels l’activité vitale nécessite un débit constant d’oxygène et une température de 20. 40 ° C. Pendant le traitement aérobie, les microorganismes sont cultivés dans des boues activées ou des biofilms. Le processus de traitement biologique a lieu dans des bassins d’aération, dans lesquels sont acheminées les eaux usées et les boues activées (fig. 13.1).

Fig. 13.1. Schéma d'installation pour le traitement biologique des eaux usées: 1 - clarificateur primaire; 2 - pré-aérateur; 3 - aerotank; 4 - régénérateur de boues activées; 5 - décanteur secondaire

Les boues activées sont constituées d'organismes vivants et d'un substrat solide. La communauté de tous les organismes vivants (accumulations de bactéries, protozoaires, vers, moisissures, levures, actinomycètes, algues) qui peuplent le limon est appelée biocénose.

Les boues activées sont un système colloïdal amphotère, ayant un pH 4 de 4,9. La matière sèche des boues activées contient 70, 90% de substances organiques et 30, 10% de substances inorganiques. Le substrat jusqu’à 40% de la boue activée est une partie dure et morte de résidus d’algues et de divers résidus solides; des organismes de boue activée y sont attachés. Dans les boues activées, il existe des microorganismes appartenant à divers groupes écologiques: aérobies et anaérobies, thermophiles et mésophiles, halophiles et halofobes.

La propriété la plus importante des boues activées est leur capacité à s’installer. L'état des boues est caractérisé par un indice de boue, qui correspond à un volume en millilitres occupé par 1 g de boue à l'état naturel après 30 minutes de sédimentation. Plus les boues se déposent, plus son indice de boues est élevé. Les boues avec un indice allant jusqu'à 120 ml / g se déposent bien, avec un indice de 120. 150 ml / g est satisfaisant, et si l'indice est supérieur à 150 ml / g, il est mauvais.

Le biofilm se développe sur une charge de biofiltre et présente l’apparence d’un encrassement muqueux d’une épaisseur de 1,3 mm et plus. Il se compose de bactéries, champignons, levures et autres organismes. Le nombre de micro-organismes dans le biofilm est inférieur à celui des boues activées.

Le mécanisme d'oxydation biologique en conditions aérobies par des bactéries hétérotrophes peut être représenté par le schéma suivant:

La réaction (13.1) symbolise l'oxydation de la pollution organique initiale des eaux usées et la formation de nouvelle biomasse. Dans les eaux usées traitées, des substances biologiquement oxydables restent, principalement à l'état dissous, car les substances colloïdales et non dissoutes sont éliminées des eaux usées par la méthode de sorption.

Le processus d'oxydation endogène de la substance cellulaire, qui se produit après l'utilisation d'une source d'alimentation externe, décrit la réaction (13.2).

Un exemple d'oxydation autotrophe peut être le processus de nitrification.

où C5H7NON2 - symbole de la composition de la matière organique produit des cellules de microorganismes.

Si le processus de dénitrification est réalisé avec de l'eau biologiquement purifiée, pratiquement dépourvue de substances organiques originales, de l'alcool méthylique relativement peu coûteux est utilisé comme alimentation en carbone. Dans ce cas, la réaction de dénitrification totale peut être écrite comme suit:

Toutes les réactions enzymatiques présentées ici sont effectuées à l'intérieur de la cellule, pour laquelle les piles nécessaires doivent pénétrer dans son corps à travers la coque. La plupart des impuretés organiques d'origine peuvent être des particules trop grosses par rapport à la taille de la cellule. À cet égard, un rôle important dans le processus d'oxydation global est attribué au clivage hydrolytique enzymatique des grosses molécules et des particules s'écoulant à l'extérieur de la cellule en particules plus petites, proportionnelles à la taille de la cellule.

Dans les systèmes biologiques aérobies, l'apport d'air (ainsi que d'oxygène pur ou d'air enrichi en oxygène) doit garantir que la présence d'oxygène dissous dans le mélange n'est pas inférieure à 2 mg / l.

L’oxydation dans les structures ne va pas toujours jusqu'au bout, c’est-à-dire avant la formation de CO2 et H2A. Dans l'eau après le traitement biologique, des produits intermédiaires peuvent apparaître, qui n'étaient pas dans les eaux usées d'origine, parfois même moins souhaitables pour le réservoir que la contamination initiale.

Eaux usées et méthodes de traitement spécifiques

Le problème de l'évacuation des eaux usées est particulièrement aigu pour l'homme moderne. Le fait est que pour créer des conditions de vie confortables pour une personne, des quantités importantes d’eau salubre sont nécessaires pour un usage domestique et pour la consommation. Si, il y a 300 ans, les eaux usées pouvaient être déversées dans des réservoirs où elles seraient nettoyées naturellement, ce comportement humain est à présent inacceptable, car la structure des eaux usées a changé et les eaux usées contiennent maintenant une masse de substances toxiques pouvant détruire la flore et la faune des réservoirs et du sol..

Pour une purification complète de l’eau, il est nécessaire d’appliquer un ensemble de mesures de purification, qui incluent des méthodes de purification biologique, physique et chimique.

Le schéma technologique de base du traitement des eaux usées.

Bien que, même à l'heure actuelle, une quantité importante d'eaux usées pénètre dans les plans d'eau, la plupart des eaux usées sont néanmoins soigneusement nettoyées avant de retourner dans la nature. Si cela n’était pas arrivé, tous les réservoirs se seraient transformés en véritables fosses d’assainissement en quelques mois. Les eaux usées modernes contiennent une palette trop riche d'éléments, il y a des éléments d'origine minérale, des composés organiques en décomposition, un grand nombre d'agents pathogènes, toutes sortes de produits chimiques.

Les minéraux qui entrent dans les eaux usées comprennent les alcalis, l'argile, le sable, les sels, etc. Les composants organiques de l'effluent comprennent divers résidus d'origine végétale et animale, qui sont souvent rejetés dans les égouts. Le nombre et la variété de produits chimiques entrant dans le système d'égout sont tout simplement incroyables. Cette variété ne se limite pas aux produits chimiques ménagers, car certains sont déversés dans les égouts et des produits chimiques plus graves, tels que les résidus de solvants et l'huile de séchage.

Les méthodes modernes de traitement des eaux usées sont très efficaces et peuvent être divisées en trois catégories: traitement mécanique, biologique et chimique.

Il convient de noter immédiatement que, dans les stations d’évacuation des eaux usées urbaines, l’eau passe par les trois étapes de purification, tandis qu’une ou deux suffisent pour former un système d’égout individuel.

Méthode mécanique de traitement des eaux usées

Fosses septiques: a - horizontales: 1 - bac d 'entrée, 2 - chambres de décantation, 3 bacs de sortie, 4 fosses; b - vertical: 1 - partie cylindrique, 2 - tube central, 3 - goulotte, 4 - partie conique; в - radial: 1 - boîtier, 2 - goulotte, 3 - dispositif de distribution, 4 - chambre de repos, 5 - mécanisme de raclage; g - tubulaire; d - avec plaques inclinées: 1 - corps, 2 - plaques, 3 - récepteurs à lisier

Le nettoyage mécanique est considéré comme une méthode plutôt primitive d'élimination des eaux usées. Actuellement, cette méthode d'épuration est utilisée exclusivement comme traitement préliminaire de l'eau dans les stations d'élimination des eaux usées urbaines. En fait, cette méthode vise à éliminer les particules solides non dissoutes d'origine différente.

Un grand nombre de ces particules pénètrent dans le réseau d'égouts de la ville, qu'il s'agisse de morceaux de tissu ou de cadavres de petits animaux. Lors de la méthode mécanique d'élimination de la contamination provenant des eaux usées, celle-ci passe d'abord par une série de filtres à tamis. En outre, l'eau partiellement débarrassée des gros éléments se dépose pendant un certain temps et passe à travers des filtres à sable et à gravier. Après avoir traversé toutes les étapes de filtration, l'eau élimine complètement les éléments solides présents dans les eaux usées. Cette méthode de traitement des eaux usées présente un certain nombre d'inconvénients importants. Premièrement, les composés organiques dissous ne sont pas éliminés de l'eau lors de cette purification et l'eau est simplement infestée de bactéries pathogènes. Deuxièmement, un tel procédé de nettoyage ne permet pas d'éliminer les éléments chimiques dissous dans l'eau.

Selon les exigences modernes en matière de traitement de l'eau, cette option est actuellement utilisée uniquement comme étape préliminaire de l'élimination des eaux usées. En outre, pour une telle méthode d'évacuation des eaux usées, il faut beaucoup d'espace pour installer tout le matériel nécessaire. Cette méthode d'élimination n'est donc pas utilisée pour les systèmes d'égout autonomes. Pour l’épuration mécanique de l’eau, il faudra un maillage à mailles larges, moyennes et fines, des tamis techniques, des pièges à sable et des puisards.

Méthode de traitement des eaux usées chimiques

Système de flottation sous vide.

La méthode chimique d'élimination des eaux usées n'est pas répandue et est actuellement utilisée principalement dans les stations d'épuration des eaux usées de diverses industries et seulement dans certains cas pour l'épuration des eaux usées domestiques. Le principe de fonctionnement de cette variante d'épuration des eaux usées consiste à ajouter des réactifs chimiques aux eaux usées, qui contribuent à la liaison des substances organiques et chimiques contenues dans l'eau, ce qui conduit à leur sédimentation sous la forme de boues.

En outre, le procédé de purification chimique comprend une variante dans laquelle des absorbants sont ajoutés aux eaux usées, lesquelles absorbent littéralement les produits chimiques, ce qui conduit finalement à leur chute au fond.

La méthode chimique a ses inconvénients.

Premièrement, même si un tel procédé est utilisé pour les eaux usées ordinaires, la purification de l’eau prendra un temps considérable, en particulier si la réaction a lieu dans un environnement froid. Deuxièmement, les réactifs pour l'élimination des eaux usées sont très coûteux. Troisièmement, il est nécessaire d’équiper de grands réservoirs pour la décantation de l’eau.

Le principal avantage de cette méthode est la possibilité de filtrer les produits chimiques contenus dans l’eau. Actuellement, cette méthode d'évacuation des eaux usées est utilisée dans les grandes stations d'épuration urbaines et très rarement comme étape supplémentaire de purification des eaux usées pour les systèmes d'égout autonomes.

Méthodes biologiques de traitement des eaux usées

Système de traitement biologique des eaux usées locales.

La méthode de traitement biologique des eaux usées est actuellement considérée comme le moyen le plus efficace d’éliminer diverses substances organiques et inorganiques des eaux usées. La purification de l'eau est effectuée par des bactéries spéciales qui se nourrissent de déchets humains. L'utilisation de bactéries pour la purification de l'eau est également utilisée dans les usines de traitement des eaux usées urbaines et fait partie intégrante du traitement des eaux usées dans les réseaux d'égouts autonomes. La plupart des fosses septiques sont conçues pour que les bactéries puissent vivre dans ces agrégats tout au long de l'année.

Il faut immédiatement dire que les fosses septiques modernes de la plus haute qualité, également appelées stations d'épuration biologiques, peuvent épurer les eaux usées à 95%, ce qui permet d'utiliser de l'eau purifiée pour irriguer la parcelle et simplement pour drainer les eaux usées. ceux qui ont subi un traitement biologique, dans les plans d'eau à proximité ou dans le sol. Selon le type de fosse septique ou d’installation de traitement des eaux usées, des bactéries aérobies et des micro-organismes anaérobies peuvent être utilisés.

Bien que ces méthodes de nettoyage présentent de nombreux avantages et soient considérées comme les plus optimales du point de vue de l'environnement, cette méthode présente encore certains inconvénients. Le principal inconvénient de ces systèmes est la sensibilité des bactéries aux composés chimiques. Afin de maintenir le nombre requis de bactéries dans les fosses septiques, il est nécessaire de reconstituer périodiquement leur population en les chassant des toilettes. Chaque option d'élimination des déchets biologiques ayant à la fois des avantages et des inconvénients, le principe de leur fonctionnement doit être examiné plus en détail.

Traitement anaérobie et aérobie des eaux usées

Traitement anaérobie des eaux usées.

La méthode anaérobie d'élimination des eaux usées consiste à utiliser des micro-organismes ne nécessitant pas d'oxygène pour leur activité vitale. Ces organismes respirent du méthane et une surabondance dans l’usine de traitement à l’oxygène peut même entraîner leur mort. Les bactéries anaérobies ne peuvent nettoyer que 60 à 70% des contaminants. Par conséquent, ces installations devraient être équipées de bacs à graisse supplémentaires et de champs pour une purification supplémentaire de l'eau, ou disposer de fosses septiques séparées.

Désignations de la zone de traitement des eaux usées - carrés: 1 - Chambre septique. 2 - Bioréacteur anaérobie. 3 - Aerotenk. 4 - Bassin de décantation secondaire. 5 - Bioréacteur aérobie. 6 - Clarificateur tertiaire - réservoir de contact.
La désignation des éléments de l'installation - cercles: 1 - Corps. 2 - Aérateurs de réservoirs d'aération. 3 - aérateurs aérobies bioréacteurs. 4 buse Ershovaya. 5 - Transporter les boues excédentaires par voie aérienne. 6 - Chargement d'argile expansée. 7 - Chargement de gravats de dolomite. 8 - Trappes d'accès et de maintenance. 9 - Compresseur. 10-distributeur de flotteur. 11 - Projet de pont aérien. 12 - Pompe de transfert des boues. 13 - Buse d'algues artificielles.

Le traitement anaérobie ne permet pas le traitement des eaux usées dans la mesure où elles peuvent être rejetées dans le sol ou les masses d’eau. En outre, une quantité importante de déchets non traités par les bactéries doit être pompée hors de la fosse septique à l'aide d'un appareil de séparation.

La méthode aérobie de purification de l'eau est considérée aujourd'hui comme le moyen le plus efficace d'éliminer les eaux usées, car c'est avec ce traitement que l'eau est nettoyée à 95%. Le nettoyage est effectué en raison de l'activité vitale des organismes qui respirent l'oxygène. Pour que les micro-organismes puissent vivre, des parfums spéciaux ou des pompes d'injection d'air sont installés dans des fosses septiques.

Lorsque l'eau est purifiée par de tels organismes, des boues se forment inévitablement au fond de la fosse septique, ce qui représente les résidus de déchets de bactéries. De temps en temps, il est nécessaire de pomper ces sédiments, mais il n'est pas nécessaire de procéder à un pompage des sédiments. Les sédiments restant dans la fosse septique avec la technologie d'élimination aérobie peuvent être utilisés comme engrais.

Certaines usines de traitement autonomes modernes ont une conception qui permet l’utilisation des deux versions de micro-organismes. Ces fosses septiques sont deux fosses reliées par un filtre ou par un tuyau. Les bactéries anaérobies vivent dans le premier réservoir, dans lequel s'écoulent les eaux usées. Ici, l'accès à l'oxygène est limité et l'eau passe par un prétraitement avant d'entrer dans le second réservoir. Dans le second réservoir, des bactéries vivantes utilisant l’oxygène-oxygène.

Les eaux usées prétraitées du premier réservoir entrent dans le deuxième réservoir, où elles sont post-traitées. Un tel système de nettoyage est très efficace, ce que de nombreux experts en écologie le recommandent.

Traitement aérobie des eaux usées

Traitement aérobie des eaux usées en conditions artificielles

Ce type de traitement biologique est réalisé à l'aide de boues activées. Il comprend des bactéries (oxydantes, nitrifiantes, dénitrifiantes), des protozoaires (ciliés, flagellés, sarcodes) et des animaux microscopiques (rotifères).

Le processus d'oxydation biologique peut être divisé en deux phases: sorption de la pollution organique des eaux usées à la surface des boues activées; oxydation de la substance sorbée, accompagnée du rétablissement de la capacité de sorption de la microflore.

En fonction du degré d'oxydation des impuretés dans les eaux usées, il existe un traitement biologique complet et incomplet. L'eau complètement purifiée a une DBO. = 10-15 mg O2 / l. BODpol pour les eaux usées ayant subi un traitement incomplet. = 60-80 mg O2 / l. [1]

Le processus d'activité biologique est influencé par la composition des eaux usées par la pollution, la présence d'éléments biogéniques, l'ampleur de la charge sur les boues activées par la pollution, le pH des eaux usées, leur température, la concentration d'oxygène dissous dans les eaux usées. La composition des eaux usées est l’un des principaux facteurs influant sur l’efficacité du traitement biologique. La présence de substances toxiques dans les eaux usées rend difficile le travail des boues actives. Les effets toxiques sur les processus biologiques peuvent avoir des substances organiques et inorganiques. Les effets toxiques peuvent être microbiostatiques (retarder la croissance des boues) et microbicides (tuer les boues actives). La plupart des produits chimiques présentent une action quelconque en fonction de leur concentration dans l'eau à nettoyer. Il convient de noter que certains éléments qui sont des organogènes de la cellule, à des concentrations élevées, deviennent également toxiques. Par conséquent, lors de la réalisation d'un traitement biologique, il est nécessaire de connaître le CPM pour les produits chimiques individuels présents dans les eaux usées. Pour la valeur de MPCbos, prendre la concentration maximale d'une substance toxique dans l'eau et ne pas avoir d'effet négatif notable sur le travail des stations d'épuration biologiques (MPCbos)

Nutriments. Pour l’existence normale de micro-organismes et, par conséquent, pour un procédé efficace de purification de l’eau, il doit exister une concentration suffisamment élevée de tous les principaux éléments nutritifs du carbone organique dans le milieu, dont la quantité est estimée par la quantité de DBO, d’eaux usées, de phosphore et d’azote.

En plus de ces éléments, pour le fonctionnement des micro-organismes, d'autres éléments sont également nécessaires en quantités non significatives: Mn, Cu, Xn, Mo, Se, Mg, Co, Ca, Na, K, Fe, etc.

Le contenu de ces éléments dans les eaux naturelles à partir desquelles les eaux usées sont formées est suffisant pour satisfaire pleinement aux exigences de l'échange bactérien.

L'azote et le phosphore dans les effluents industriels ne suffisent généralement pas et ils sont ajoutés artificiellement sous forme de superphosphate, d'acide orthophosphorique, de phosphate d'ammonium, de sulfate, de nitrate ou de chlorure d'ammonium, d'urée, etc.

La pertinence des éléments nutritifs pour les bactéries dans les eaux usées est déterminée par le rapport DBO: N: P. Pour la vie normale des micro-organismes: N: P = 100: 5: 1. Pour les eaux usées domestiques, ce rapport est 100: 20: 2.5. À cet égard, ils recommandent le nettoyage en commun des eaux usées domestiques et industrielles.

La charge sur la pollution par boues activées. Il est calculé sur 1 m 3 de station d'épuration ou plus souvent sur 1 g de biomasse sèche. Ils utilisent souvent les valeurs de charge en DBO, mais dans certains cas, ils calculent la valeur de charge pour le polluant concerné.

En fonction du degré de charge des boues actives, les systèmes d'aération sont divisés par pollution en charges lourdes, classiques et faibles. Dans les systèmes à forte charge (avec une charge de plus de 400 mg de DBO par 1 g de boue de substance sans cendres par jour) par rapport aux autres systèmes, l'augmentation des boues est la plus élevée, le degré de purification est le plus faible et la boue contient un petit nombre de protozoaires.

Les systèmes classiques (avec une charge de 150 à 400 mg de DBO complète par g de boue de substance sans cendre par jour) fournissent un très haut degré de purification de la DBO, parfois une nitrification partielle. Ils ont bien rassemblé des boues habitées par un grand nombre de microorganismes appartenant à différents groupes. L'augmentation des boues dans de tels systèmes est inférieure au maximum en raison des processus assez profonds d'oxydation endogène. Les systèmes à faible charge (avec une charge inférieure à 150 mg DBO complète 1 g de boue sans cendres par jour) ont un degré de purification DBO fluctuant, mais le plus souvent élevé. Dans ces systèmes, le processus de nitrification est profondément développé, la croissance des boues est minimale, la population microbiologique des boues est très diverse.

Eaux usées de PH. La concentration en ions hydrogène (pH) dans les eaux usées influe considérablement sur le développement des micro-organismes. Une proportion importante de bactéries se développe dans un environnement neutre ou presque neutre. Le traitement biologique est le plus efficace si le pH ne dépasse pas les limites de 5,5 à 5,8. Tout écart par rapport à cet intervalle entraîne une diminution du taux d'oxydation en raison d'un ralentissement des processus métaboliques dans la cellule, d'une altération de la perméabilité de sa membrane cytoplasmique, etc. Si le pH ne dépasse pas les valeurs admissibles, il est nécessaire de corriger ces paramètres dans les eaux usées entrant dans l'installation de traitement biologique.

Température des eaux usées La température optimale pour les processus aérobies se produisant dans la station d’épuration est de 20 à 30 ° C, tandis que la biocénose, dans d’autres conditions favorables, est représentée par les micro-organismes les plus divers.

Si le régime de température ne correspond pas à celui optimal, la croissance de la culture ainsi que les processus métaboliques dans la cellule diminuent sensiblement.

L'impact le plus défavorable sur le développement de la culture a une forte variation de température. Avec le nettoyage aérobie, l’effet de la température est exacerbé par un changement correspondant de la solubilité de l’oxygène. Les bactéries sont très sensibles à la température, les nitrofilateurs, leur activité élevée est observée à une température non inférieure à 25 ° C. Dans les calculs techniques, les formules données dans les documents réglementaires pertinents sont utilisées pour estimer l’effet de la température sur la vitesse des processus.

Mode oxygène. Dans les systèmes biologiques aérobies, l'alimentation en air doit garantir la présence continue d'oxygène soluble dans le mélange (au moins 8 mg / l). Le système aérobie lui-même peut fonctionner avec une teneur en oxygène inférieure (jusqu'à 1 mg / l). Il n’ya pas de diminution du taux d’utilisation des substances organiques et des processus de nitrification. Cependant, étant donné que lors de la séparation des boues et de l'eau dans les clarificateurs secondaires, jusqu'à 1 à 2 mg / l d'oxygène soluble sont perdus, le niveau minimal d'oxygène dissous est fixé à 2 mg / l. Cette valeur vous permet d’exclure le séjour prolongé des boues en conditions aérobies. Outre les facteurs ci-dessus, l'âge biologique et la qualité des boues, qui sont estimés par l'indice de boue, influencent le traitement aérobie biologique.

L'âge des boues B, en jours, est appelé la durée de son séjour dans les réservoirs d'aération et est déterminé par la formule:

où est le volume de l'aérotank, en m 3;

- concentration des boues dans les citernes, en mg / l;

- croissance des boues, mg / l;

- le volume d'eaux usées traitées par jour, en m 3 / jour.

Pour un nettoyage satisfaisant, l'âge des boues ne doit pas dépasser 6-7 jours. Un indicateur de la qualité des boues activées est leur capacité à précipiter, qui est estimée par la valeur de l'indice des boues. Sous l'indice de limon, comprenez le volume de 1 g de boue (matière sèche) après 30 minutes de sédimentation. Le traitement biologique aérobie dans des conditions artificielles peut être effectué dans: des bassins d’aération; biofiltres. [1]

Aerotank sont des réservoirs en béton armé, équipés d'un dispositif d'aération. Le processus de nettoyage dans la cuve d’aération s’effectue avec une aération continue du mélange d’eau purifiée et de la boue activée qui la traverse. Une aération est effectuée pour alimenter le mélange en oxygène et maintenir les boues en suspension. Le mélange d'eaux usées et de boues activées est aéré pendant 6 à 12 heures, après quoi il est envoyé dans des bassins de décantation secondaires, où les boues sont déposées. Les boues activées sont renvoyées dans le réservoir aérodynamique et mélangées à de nouvelles portions d'eau non traitée. En raison de la reproduction continue des micro-organismes, la quantité de boues est en augmentation constante. Les boues en excès sont éliminées du système aérobie, compactées dans un compacteur de boues et envoyées pour traitement ultérieur. En fonction des conditions de fonctionnement hydrodynamiques du réservoir aérodynamique, ils sont divisés en réservoirs aérodynamiques - propulseurs, réservoirs aérodynamiques - mélangeurs et réservoirs aérodynamiques de type intermédiaire avec entrée d’eau dispersée; par le nombre de corridors dans les réservoirs d'aération - par un - et par plusieurs corridors; par la présence d'un régénérateur - avec régénérateur et sans régénérateur; selon la méthode d'alimentation en air - pour les réservoirs aérodynamiques avec aération pneumatique, mécanique et mixte. Le calcul des aérotanks comprend la détermination de: le volume total de l'aérotank, en m 3; la durée de l'aération, h; consommation d’oxygène ou d’air pour l’ensemble du réservoir, kg / kg; le nombre requis d'aérateurs; calcul des conduits d'air et sélection de l'équipement; calcul des bassins de sédimentation secondaires. Les filtres biologiques sont des structures dans lesquelles les eaux usées sont épurées en filtrant à travers une couche de charge grossière dont la surface est recouverte d'un film biologique formé d'organismes aérobies.

Tous les types de matières premières utilisées dans les biofiltres peuvent être divisés en vrac et en surface. L'aération du biofiltre peut être naturelle - l'air provenant de la surface et du fond par le drainage, et artificielle - en l'introduisant dans la couche de chargement. Par performance, les biofiltres sont divisés en goutte-à-goutte et en forte charge. Lors du nettoyage d'effluents très pollués avec une DBO élevée, pour intensifier le lavage du filtre, utilisez le mode de recirculation, à savoir: retourner à la partie filtre de l'eau purifiée. Le calcul des biofiltres consiste à déterminer le volume de la matière première, la taille des éléments des systèmes de distribution d’eau et des dispositifs de drainage et le calcul des décanteurs secondaires. Les filtres biologiques au goutte à goutte (percolateur) se caractérisent par une charge en eau ne dépassant pas 0,5 - 1 m 3 pour 1 m 3 de filtre, la hauteur du filtre n'excédant pas 2 m. La taille de la fraction de la couche de charge de travail varie de 12 à 25 mm. aération naturelle. Les biofiltres goutte à goutte doivent être utilisés pour nettoyer les eaux usées dans une quantité ne dépassant pas 1 000 m 3 / jour. Dans la pratique nationale, les aérofiltres sont appelés à charge élevée, travaillant plusieurs fois plus rapidement que l’égouttement. En conséquence, l'élimination des contaminants difficilement oxydables et des particules du film en train de mourir du biofiltre est améliorée, et l'oxygène est davantage utilisé pour oxyder les contaminants restants. La hauteur des aérofiltres est généralement de 3 à 4 m, les filtres les plus hauts (9 à 18 m) étant appelés filtres à colonne. L'utilisation d'un apport d'air artificiel améliore les processus d'oxydation dans un biofiltre à forte charge. Les schémas de traitement biologique aérobie sont illustrés à la figure 1.1. Le choix d'un système d'épuration est effectué conformément au tableau 1. Selon les conditions spécifiques et les schémas typiques, des solutions technologiques originales peuvent être utilisées, notamment une approche différenciée de l'épuration des flux d'eaux usées individuels d'une entreprise.

Tableau 1 - Notions recommandées de traitement biologique des eaux usées [1]

L'effet du nettoyage sur la DBO5. %

Numéros des schémas appliqués selon la figure 1 au DBO5 eaux usées entrant dans le traitement, g / m 3

PROCESSUS DE PURIFICATION D'EAU AÉROBIE

Dans des conditions aérobies, la phase liquide des eaux usées est épurée: ces processus sont réalisés dans des réservoirs d'aération, des biofiltres de différentes conceptions, des champs d'irrigation et des champs de filtration. Ces structures sont différentes dans leur conception technique, mais elles sont toutes conçues pour utiliser le processus aérobie oxydatif.

FILTRES BIOLOGIQUES - il s’agit d’une structure comprenant leur corps, leurs dispositifs de chargement et de distribution des eaux usées et de l’air.

Dans ceux-ci, les eaux usées sont filtrées à travers une couche de chargement, recouverte d'un film de micro-organismes, qui se développe sur le chargement du filtre pendant la période de démarrage. Les principaux composants du biofilm sont la population microbienne. Les biocénoses du film incluent des algues, des protozoaires, des larves d’insectes, des insectes, des vers, des champignons et des bactéries.

Tous les microorganismes sont impliqués dans le traitement des eaux usées. Les bactéries minéralisent la matière organique, les utilisant comme source de nourriture et d’énergie, les protozoaires se nourrissent de bactéries, les algues émettent de l’oxygène et une production volatile. Les vers traversent les passages entre les particules de chargement. desserrer le film biologique et faciliter ainsi l'accès à l'oxygène. En outre, les vers, qui consomment des substances organiques, digèrent et décomposent un certain nombre de composés persistants - la chitine et les fibres. Ainsi, les matières organiques sont éliminées des eaux usées et la masse du biofilm actif est augmentée. Le biofilm épuisé est lavé par le liquide usé qui s'écoule et est retiré du biofiltre.

Les biofiltres de chargement utilisent des matériaux à forte porosité, faible densité et haute surface spécifique (laitier, pierre concassée, cailloux).

Le nettoyage complet des biofiltres n’est pas atteint.

AEROTENKS - réservoirs rectangulaires renforcés, d'une profondeur de 3 à 6 mètres.

Lorsqu'un aérotank est en service, un liquide usé en cours d'aération, mélangé à des boues actives constituées d'une collection de micro-organismes, le traverse lentement. L'alimentation en air est réalisée par des machines de soufflage d'air. L'aération favorise un plus grand contact des boues activées avec les eaux usées contaminées.

L'oxydation biologique dans l'aérotank se déroule en deux étapes. Le premier est la sorption de la pollution, le second est l'oxydation directe de la pollution des eaux usées.

La biocénose des boues activées se développe dans des conditions de processus aérobies oxydatifs prononcés. En plus des bactéries unicellulaires, des bactéries filamenteuses, des levures et des champignons se développent dans les boues activées. La microfaune est représentée par les protozoaires, les rotifères, les vers ronds, les animaux unicellulaires. Pendant le fonctionnement normal de l'aérotank, l'équilibre est établi entre tous les membres de la microflore et de la microfaune. La violation de cet équilibre indique la détérioration des installations de traitement, car l’évolution de la composition numérique de la population microbienne dans les boues activées est associée à une modification des propriétés physicochimiques du déchet liquide traité. Les raisons de la perturbation de l'aérotank. sont: surcharge des usines de traitement des eaux usées avec des substances organiques, formation de zones anaérobies, manque d’éléments biogènes, variation brusque de la température ou du pH, ingestion de substances toxiques dans les eaux traitées.

Les changements suivants se produisent dans les déchets liquides nettoyés dans les aérotanks:

1. une diminution de la concentration de contaminants due à la dilution avec un liquide transportant des boues activées

2. adsorption de la pollution sur les boues activées (première phase d'oxydation)

3. diminution progressive de la teneur en substances organiques dissoutes dans l'eau et adsorbées sur des boues activées (deuxième phase d'oxydation)

Les principaux minéralisateurs de la matière organique dans les aérotanks sont des bactéries. Sarkodovye, se nourrissant de particules de limon, convertit un certain nombre de substances complexes en substances plus simples. Les infusoires et autres protozoaires jouent le rôle de régulateurs du développement des bactéries et créent ainsi des conditions favorables au processus de minéralisation.

Avant de déverser les eaux usées traitées dans l’étang, elles doivent être désinfectées, car Les Aerotanks ne peuvent pas garantir l'élimination complète des agents pathogènes.

Les méthodes aérobies de traitement biologique peuvent également avoir lieu dans des conditions naturelles - dans des étangs biologiques, sur des champs d'irrigation et de filtration.

Traitement aérobie des eaux usées

La méthode aérobie repose sur l'utilisation de microorganismes aérobies, pour lesquels l'activité vitale nécessite un débit constant d'oxygène et une température dans la plage de 20 à 40 ° C. Pendant le traitement aérobie, les microorganismes sont cultivés dans des boues activées ou sous forme de biofilm. Les boues activées sont constituées d'organismes vivants et d'un substrat solide. Les organismes vivants sont représentés par les bactéries, les protozoaires, les champignons et les algues. Le biofilm se développe sur une charge de biofiltre et présente l’apparence d’un encrassement muqueux d’une épaisseur de 1 à 3 mm et plus. Un biofilm est constitué de bactéries, de champignons protozoaires, de levures et d’autres organismes.

Le nettoyage aérobie a lieu à la fois dans des conditions naturelles et dans des structures artificielles.

Le nettoyage dans des conditions naturelles a lieu dans les champs irrigués, les champs de filtration et les étangs biologiques. Les champs d'irrigation sont des zones spécialement préparées pour le traitement des eaux usées et à des fins agricoles. Le nettoyage a lieu sous l'action de la microflore du sol, du soleil, de l'air et sous l'influence des plantes. Dans le sol des champs d'irrigation sont des bactéries, levures, algues, protozoaires. Les eaux usées contiennent principalement des bactéries. Dans les biocénoses mixtes de la couche de sol active, des interactions complexes de micro-organismes apparaissent, ce qui libère les eaux usées des bactéries qu'elles contiennent. Si les cultures ne sont pas cultivées dans les champs et qu'elles sont uniquement destinées au traitement biologique des eaux usées, elles sont appelées champs de filtration. Les étangs biologiques sont une cascade d'étangs composés de 3... 5 étapes à travers lesquelles les eaux usées clarifiées ou biologiquement purifiées s'écoulent à faible vitesse. Ces bassins sont conçus pour le traitement biologique des eaux usées ou l’épuration des eaux usées en combinaison avec d’autres stations d’épuration.

Les aérotanks sont les principales structures du traitement biologique aérobie artificiel à l'aide de boues activées. Aerotank fonctionne en paire avec un décanteur secondaire, où la séparation des eaux usées traitées a lieu à la sortie du réservoir et la suspension des boues activées. Dans ce cas, une partie des boues est retirée du système et une partie est renvoyée dans le réservoir d'aération pour augmenter sa productivité et réduire la quantité de boues en excès. En fonction du degré de contamination et du volume des eaux usées, de la composition des contaminants et des conditions d'épuration, divers modes hydrodynamiques d'organisation du débit d'eau, de sa circulation, de la fourniture de boues actives récupérables et de l'aération sont utilisés. Les concentrations de travail des boues activées dans les aérotanks sont comprises entre 1 et 5 g / l (matière sèche), le temps de séjour des eaux usées dans le système variant de plusieurs heures à plusieurs jours. Pour le nettoyage dans le réservoir d'aération, il est souvent nécessaire d'ajouter des nutriments, principalement de l'azote et du phosphore. Avec un manque de leur efficacité de nettoyage est réduite.

Les installations d’épuration biologique avec boues activées comprennent également des oxytops (avec aération avec air enrichi en oxygène ou en oxygène pur), des réservoirs filtrants (avec séparation des boues activées et des eaux usées par filtration), des canaux d’oxydation (avec circulation des eaux usées et des systèmes d’aération de surface), des appareils de mine ( sous forme d’arbres ou de colonnes pour augmenter la pression de l’eau).

Parmi les systèmes de nettoyage aérobie avec biofilm, les biofiltres sont le plus souvent utilisés - des structures avec une charge, à la surface desquelles se développe un biofilm de micro-organismes. Le biofiltre le plus simple est une couche de matériau filtrant (charge), coulée selon un angle de repos, irriguée avec de l’eau usée. La charge peut être réalisée sous la forme de blocs amovibles séparés en matériaux plastiques rigides ou flexibles, de revers rigides, etc. Contrairement aux réservoirs d’aération, les biofiltres fonctionnent sans décanteurs secondaires.

Une position interstitielle entre des structures avec une boue active et avec un biofilm est occupée par des biotentiels, combinant les avantages des réservoirs d'aéro et des biofiltres. Dans les biotanks avec aération du liquide, avec boues activées et chargement de divers matériaux, le liquide contenant les boues circule et s’aère dans les intervalles entre les chargements. En raison de la formation de biofilms sur la surface de chargement, la concentration moyenne du mélange de boues dépasse la concentration dans les bassins d'aération.

Dans un biotisseur bio-adsorbeur moderne, la sorption de contaminants à la surface de la charge, par exemple à base de charbon actif, est combinée à un nettoyage biologique. Lors du nettoyage de la pollution, les substances toxiques sont adsorbées par le charbon, tandis que dans le système, d’une part, l’effet inhibiteur des substances toxiques sur la biocénose diminue et, d’autre part, à de faibles concentrations de substrats dans les eaux usées de la couche adjacente à la surface de charbon actif, les concentrations locales augmentent et augmentent décomposition du substrat. Dans le même temps, le charbon est régénéré biologiquement. Le nettoyage par bio-adsorption peut être utilisé pour éliminer les impuretés organiques, ainsi que pour éliminer les métaux lourds et les radionucléides des eaux usées.

Une autre modification de la biotank est un réacteur à lit fluidisé (avec une couche suspendue), dans lequel le nettoyage est intensifié en raison de la grande surface spécifique du support sur lequel les microorganismes sont fixés et du taux élevé de transfert d'oxygène. La concentration de biomasse dans le réacteur atteint 40 g / l, la productivité est 5 à 10 fois supérieure à celle des réservoirs d'aération, le processus est plus stable en cas de surcharge et moins sensible à la pollution toxique des eaux usées.

Les boues activées et les biofilms excédentaires provenant d'installations de traitement biologique ou d'eaux usées non traitées peuvent être détournés vers des lits de boues (cartes de boues), des champs d'irrigation et des champs de filtration. Les lits de boues sont conçus pour le stockage et le traitement des boues activées et des biofilms provenant d'installations de traitement des eaux usées.

Méthode de purification biochimique aérobie

Les méthodes aérobies et anaérobies de purification biochimique des émissions de gaz, des eaux usées, des déchets liquides et solides sont connues.

La méthode aérobie repose sur l’utilisation de groupes d’organismes aérobies, pour lesquels l’activité vitale nécessite un débit constant d’oxygène et une température de 20. 40 ° C. En traitement aérobie, les microorganismes sont cultivés en biofilm ou en boues activées.

Les boues activées sont un système colloïdal amphotère composé d’organismes vivants et d’un substrat solide, ayant une charge négative à pH = 4.., 9.

Les boues activées sont des microorganismes de divers groupes. Selon les groupes écologiques, les micro-organismes sont divisés en aérobies et anaérobies, thermophiles et mésophiles, halophiles et halophobes. La communauté de tous les organismes vivants (accumulations de bactéries, de protozoaires, de moisissures, de levures, d'actinomycètes, d'algues) vivant dans le limon est appelée une biocénose. La matière sèche des boues activées contient 70, 90% de substances organiques et 30, 10% de substances inorganiques.

Le substrat est une partie morte solide de résidus d’algues et de divers résidus solides; des organismes de boue activée y sont attachés. Substrat jusqu'à 40% dans les boues actives.

La qualité des boues est déterminée par le taux de sédimentation et le degré de purification du liquide. La condition de la boue caractérise l’indice de boue, qui est le rapport entre le volume de la partie déposée de la boue activée et la masse de la boue séchée (en grammes) après une décantation de 30 minutes. Plus les boues se déposent, plus son «indice de boues» est élevé.

La température optimale pour le traitement biochimique des eaux usées est maintenue autour de 20-30 ° C. Des températures excessives peuvent entraîner la mort de microorganismes. À des températures plus basses, le taux de nettoyage diminue, le processus d'adaptation microbienne aux nouveaux types de pollution est ralenti et la floculation et la sédimentation des boues activées se détériorent.

Le biofilm se développe sur une charge de biofiltre, il a l’apparence d’un encrassement muqueux d’une épaisseur de 1,3 mm et plus. Un biofilm est constitué de bactéries, de champignons, de levures et d'autres organismes. Le nombre de micro-organismes dans le biofilm est inférieur à celui des boues activées.

La dissimulation aérobie du substrat - glucides, protéines, lipides - présente les caractéristiques d’un processus en plusieurs étapes, notamment le fractionnement initial d’une substance complexe contenant du carbone en sous-unités plus simples, qui subissent ensuite une transformation supplémentaire. Dans les conditions du métabolisme aérobie, environ 90% de l'oxygène consommé est utilisé par les voies respiratoires pour obtenir de l'énergie par les cellules de micro-organismes.

Le mécanisme d'oxydation biologique en conditions aérobies par des bactéries hétérotrophes peut être représenté par le schéma suivant:

La réaction (7.6) montre l’oxydation de la pollution organique initiale des eaux usées et la formation de nouvelle biomasse. Dans les eaux usées épurées, des substances biologiquement non oxydables demeurent, principalement à l'état dissous, car les substances colloïdales et non dissoutes sont éliminées des eaux usées par la méthode de sorption.

La réaction (7.7) décrit le processus d'oxydation endogène de la matière cellulaire qui se produit après l'utilisation d'une source d'alimentation externe.

La purification dans des conditions aérobies a lieu en présence d'oxygène dissous dans l'eau, ce qui constitue une modification du processus naturel d'autoépuration des masses d'eau présentes dans la nature.

Pour que les micro-organismes puissent oxyder des substances organiques dans les eaux usées, de l'oxygène est nécessaire, mais ils ne peuvent être utilisés que sous forme dissoute. Pour saturer les eaux usées en oxygène, le processus d’aération est effectué, décomposant le flux d’air en bulles et les distribuant de manière uniforme dans les eaux usées. À partir de bulles d'air, l'oxygène est absorbé par l'eau puis transporté vers les micro-organismes (figure 7.1).

Fig. 7.1. Schéma de transfert d'oxygène des bulles de gaz aux micro-organismes:

A est une bulle de gaz; B - l'accumulation de microorganismes;

1 - couche limite de diffusion côté gaz; 2 - interface;

3 - couche de diffusion limite du côté liquide;

4 - transfert d'oxygène de la bulle aux micro-organismes;

5 - couche de diffusion limite sur le côté liquide des microorganismes;

6 - transfert d'oxygène dans les cellules; 7 - zone de réaction entre les molécules d'oxygène et les enzymes

La quantité d'oxygène absorbé peut être calculée à l'aide de l'équation

où M est la quantité d'oxygène absorbé, en kg / s; Rà - rapport de volume

recoil, s "1; V est le volume des eaux usées dans la structure, m 3; C * et C est la concentration à l'équilibre et la concentration en oxygène dans la masse du liquide, kg / m 3.

La quantité d'oxygène absorbé peut être augmentée en augmentant le coefficient de transfert de masse ou la force motrice. Le taux d'oxydation biochimique est influencé par la turbulisation des eaux usées dans les stations d'épuration, ce qui contribue à la décomposition des flocons de boues actives en particules plus petites et augmente le taux d'apport de nutriments et d'oxygène aux micro-organismes. La turbulisation en écoulement est obtenue par un mélange intensif dans lequel les boues activées sont suspendues, ce qui assure leur répartition uniforme dans les eaux usées.