Quels sont les avantages du traitement biologique des eaux usées?

Le niveau de l’industrie moderne détermine l’intensification maximale de tous les processus technologiques et les économies correspondantes.

Schéma de traitement biologique des eaux usées domestiques.

Afin de réduire les coûts de production, la plupart des entreprises progressistes pratiquent une production sans déchets, ce qui garantit l'utilisation la plus rationnelle de toutes les ressources.

L'une des principales caractéristiques de cette technologie, qui en détermine l'essence, est le recyclage des eaux usées. Pour pouvoir réappliquer les eaux usées, il est nécessaire de les nettoyer et de les désinfecter.

1 but des méthodes biologiques de purification de l'eau

Aujourd'hui, la filtration maximale de l'eau n'est possible qu'en combinant les méthodes de nettoyage disponibles - aucune méthode unique ne peut garantir une efficacité suffisante.

Tandis que l’organisation d’un processus par étapes, lorsque chaque méthode de nettoyage est responsable de l’élimination de certains polluants, offre la possibilité d’obtenir le résultat souhaité.

La méthode clé du traitement des eaux usées est l’épuration microbiologique de l’eau; elle repose sur les schémas naturels d’autoépuration biochimique des masses d’eau naturelles, qui sont simulés à l’aide de technologies industrielles.

Outre le traitement des eaux usées par les entreprises industrielles, les méthodes biologiques de traitement des eaux montrent une excellente efficacité dans le traitement des eaux usées municipales.

Dans ce cas, l’un des principaux avantages de cette méthode est mis en évidence: l’épuration biochimique de l’eau permet de l’utiliser plus avant en agriculture comme engrais. La méthode de nettoyage biochimique est considérée comme l'une des plus populaires et des plus recherchées dans ce domaine.

En général, après avoir analysé les applications du traitement biologique des eaux usées, on peut en conclure que cette méthode s’applique à presque tous les secteurs de l’industrie:

  • Industrie pharmaceutique;
  • L'industrie alimentaire;
  • Industrie chimique;
  • Production de pâtes et papiers;
  • Services sanitaires;
  • Secteur agricole;
  • Industrie du raffinage du pétrole.

Grandes installations de traitement des eaux usées pour le traitement biochimique des eaux usées.

Une flore biologique naturelle identique, qui contient des biofiltres modernes, permet d'obtenir une purification de haute qualité des eaux usées domestiques et industrielles.

Et ils peuvent déjà, par la suite, être réutilisés dans des processus technologiques, ou éliminés en toute sécurité, sans exercer simultanément l'impact négatif non sur l'environnement.
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2 avantages et inconvénients

La méthode de traitement biologique consiste en ce que l'oxydation, le fractionnement et la destruction ultérieure des contaminants organiques du liquide résiduaire résultent du processus de vie des microorganismes les plus simples.

Ces microorganismes sont cultivés artificiellement dans des dispositifs spéciaux (biofiltres, réservoirs aérodynamiques, etc.) traversés par les eaux traitées.

L'ensemble des méthodes de traitement biologique est classiquement divisé en deux groupes, qui dépendent du type de microorganisme utilisé:

  • Méthode aérobie - les bactéries sont utilisées pour purifier l'eau, dont l'activité vitale n'est possible qu'avec un accès illimité à l'oxygène;
  • Méthode anaérobie - utilisation de micro-organismes n’ayant pas besoin d’oxygène.

Réservoir vide pour le traitement biologique des eaux usées dans des conditions domestiques.

De plus, parfois, un autre est libéré - le groupe azote, ce sont des bactéries qui ont besoin d’un milieu saturé d’azote pour la vie.

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2.1 Traitement biologique aérobie

La méthode d'épuration aérobie des eaux domestiques et industrielles est en outre divisée en catégories, qui sont déterminées par le type de réservoir utilisé, où le traitement des eaux usées est effectué.

Ceux-ci peuvent être: des biofiltres, des étangs biologiques, des champs de filtration ou des réservoirs aérodynamiques. En général, directement sur l'essence même de la méthode de nettoyage, le type de réservoir n'a aucun effet - ils ont tous la même méthode de minéralisation des polluants.

La principale substance biologique pour le traitement aérobie est la «boue activée», parfois appelée biofilm. Dans chaque entreprise, en fonction de la composition des eaux usées, la structure des boues activées sera différente.

En soi, les boues activées se présentent sous la forme de flocons de couleur marron foncé, dont la taille ne dépasse pas quelques centaines de micromètres. Les boues moyennes contiennent 30% de particules inorganiques solides et 70% des microorganismes vivants qui, au cours de leur vie, utilisent des particules solides comme habitat.

La majeure partie des bactéries présentes dans les boues activées est constituée d’organismes de la famille des Pseudomonas. Cependant, la composition différente de l’effluent déterminera le groupe prédominant de micro-organismes.

La caractéristique principale des boues activées, qui prédéterminent leur capacité de purification, est la capacité des bactéries à utiliser les polluants organiques comme moyen de nutrition. Ces bactéries absorbent les polluants à l'intérieur de leurs cellules, lesquelles subissent un changement dans la structure biochimique.

En général, le traitement biologique aérobie complet des eaux usées domestiques et industrielles, si toutes les exigences technologiques sont satisfaites, est capable d'éliminer environ 90% des polluants oxydables contenus dans l'eau.

À ce jour, la technologie du traitement aérobie nécessite une accélération artificielle du processus, son déroulement naturel prenant beaucoup de temps. Le traitement biologique aérobie naturel est effectué sur des champs de filtration spéciaux. Cette méthode, outre une longue période d’écoulement, se caractérise également par une faible efficacité, qui ne dépasse pas 50% pour la plupart des polluants les plus courants.

Afin d'accélérer la méthode aérobie dans des conditions industrielles, des conteneurs spéciaux sont utilisés pendant leur séjour, dans lesquels les eaux usées sont artificiellement saturées en oxygène. Ces réservoirs au fond ont des conteneurs poreux de matériau polymère dans lesquels sont cultivées des colonies de micro-organismes.

Sous les conteneurs se trouvent des aérateurs - des tuyaux percés de petits trous qui remplissent l’eau d’oxygène. La température du liquide doit également être maintenue au niveau requis.

A propos, les micro-organismes eux-mêmes produisent une certaine régulation de l'habitat: lors du processus d'oxydation et de décomposition de la pollution organique, une quantité importante d'énergie est libérée, ce qui augmente considérablement la température du liquide.

De tels dispositifs de traitement biologique des eaux, en plus des stations de traitement des eaux usées industrielles, sont largement utilisés dans les conditions domestiques - les biofiltres sont souvent utilisés dans la construction de fosses septiques. Ou de petites constructions d'assainissement à usage individuel dans des chalets et des maisons de campagne.
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2.2 Traitement biologique anaérobie

Une méthode de purification anaérobie implique la transformation de polluants organiques après le passage de toutes les réactions sous forme de biogaz - méthane, qui est utilisé dans d'autres processus technologiques de combustion.

Les microorganismes, pour convertir un polluant en méthane, doivent effectuer 4 étapes de décomposition:

  1. Transformation de substances organiques en composés monomériques.
  2. Les monomères en cours de décomposition enzymatique passent sous la forme d’acides à chaîne courte.
  3. Les acides sont oxydés en acide acétique.
  4. En outre, il se produit une formation de méthane, avec laquelle du dioxyde de carbone est émis.

La composition du biogaz qui sera rejeté et la concentration de méthane dans celui-ci dépendent de la composition des polluants provenant de l'effluent.

La méthode de purification anaérobie est la principale méthode de traitement biologique de l'eau dans les industries chimique et alimentaire, ainsi que dans les systèmes de filtration des eaux usées domestiques.

Ces biofiltres ne perdent pas leur efficacité lorsque la concentration de polluants dans un liquide augmente, mais que l’élimination d’une quantité excessive de boues activées perd de son caractère urgent.

Un avantage important de la méthode anaérobie est la réduction du coût de l’équipement et des coûts d’exploitation connexes, car le traitement anaérobie ne nécessite pas d’aération artificielle de l’eau.

En général, l'efficacité du traitement biologique des eaux usées des entreprises domestiques et industrielles dépend des facteurs suivants:

  • Les eaux usées ne doivent contenir aucune substance toxique agressive (elles peuvent provoquer la mort de micro-organismes);
  • Maintenir des conditions de température optimales;
  • Pour respecter la limite admissible de pollution des eaux usées, il est important de prendre en compte la charge sur les boues, en fonction du nombre de polluants;
  • Temps de réaction;
  • Le niveau requis d'aération;
  • Caractéristiques de conception de la station d'épuration.

Il faut comprendre que toute méthode de traitement biologique n'est que l'une des étapes nécessaires au traitement complet des eaux usées industrielles et domestiques.

Pour que les eaux usées reprennent des processus technologiques ou soient éliminées en toute sécurité, elles doivent subir au moins trois étapes de nettoyage: mécanique, biologique et désinfection.
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3 Liste du matériel requis

Le liquide purifié par une méthode biologique passe la dernière étape du traitement.

Les méthodes de traitement des eaux usées biologiques nécessitent l’utilisation d’équipements classés dans les groupes suivants.

Structures de traitement des eaux usées naturelles:

  • Champs de filtration (divisés en champs de filtration externe et souterraine);
  • Puits filtrants (principalement utilisés dans des conditions domestiques);
  • Filtres à sable et à gravier;
  • Circulation canaux d'oxydation;
  • Réservoirs biologiques à aération naturelle.

Dispositifs de purification biologique artificielle de l'eau:

  • Biofiltres chargeant du verre mousse;
  • Biofiltres à disque;
  • Biofiltres;
  • Bioréacteur pour le traitement des eaux usées;
  • Biofiltres robustes inondés;
  • Installations de l'aération prolongée - réservoirs aérodynamiques (méthode d'oxydation complète);
  • Installations d'aération avec stabilisation de l'excès de boues activées.

Les réservoirs d'aération sont le dispositif le plus courant, à la fois dans le domaine industriel et dans le nettoyage des eaux usées domestiques. Ces biofiltres sont principalement fabriqués sous la forme de réservoirs rectangulaires d’une profondeur de 1 à 2 mètres et équipés de systèmes artificiels de remplissage d’eau en oxygène.

Ce sont des biofiltres plutôt compacts, caractérisés par une haute efficacité de traitement de l'eau, qui effectuent une oxydation en trois phases de la pollution organique.

Au cours de la première phase, la quantité de boues activées augmente constamment en raison de la matière organique présente dans les effluents. Dans la seconde phase, la plupart des polluants organiques sont «absorbés» par les boues et leur taux de croissance a diminué.

Dans la troisième phase, les micro-organismes manquent de nutriments, ce qui les oblige à manger des bactéries mortes, ce qui conduit à une autorégulation de l’ensemble du système.
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Méthode biologique de purification de l'eau

Dans des pays tels que l'Égypte ancienne, la Grèce et Rome, les citoyens utilisaient des réseaux d'égouts. Les systèmes de déchets d'animaux et de personnes se sont déplacés le long de tels systèmes. Ils ont été transportés vers les rivières du lac et de la mer. À Rome, avant de déverser des déchets dans la rivière, ils se sont accumulés et ont été conservés dans un bassin d’accumulation spécial appelé le cloaque. Au Moyen Âge, cette méthode était oubliée. Par conséquent, les déchets ont été jetés directement dans la rue et ont été retirés au bout d’un moment. Une nouvelle méthode d'élimination des déchets a contribué à la pollution des rues des villes et des sources d'eau potable. C’est pour cette raison que les maladies du choléra, de la typhoïde, de la dysenterie et autres se propagent. Au début du dix-neuvième siècle, on a inventé en Grande-Bretagne une toilette à évacuation d’eau. Il est donc devenu nécessaire de créer des canaux d’eaux usées et d’empêcher les excréments humains de pénétrer dans l’eau de boisson. Les eaux usées ont été collectées à un endroit et conservées dans des réservoirs spéciaux. Le précipité résultant a été utilisé comme engrais.

Au début du XXe siècle, un système de purification de l'eau polluée domestique a été mis au point. Cela incluait le nettoyage des champs irrigués. L'eau a été purifiée et filtrée à travers le sol. Des filtres à jets chargés de gravats et de sable ont été utilisés comme filtres. Après que l'eau soit tombée dans le réservoir, qui s'appelait le réservoir d'aération.

Un tel réservoir est le noeud principal des stations d'épuration modernes des égouts urbains. Le premier objectif du traitement était de nettoyer les eaux usées de la contamination. Bien plus tard, l’humanité a compris à quel point il était important de protéger les plans d’eau naturels. Dans le nouveau siècle, le problème principal était la purification de l'eau. Afin de préserver les sites d'alimentation en eau potable, une purification de haute qualité des eaux polluées est nécessaire. La production de ces eaux en Russie est de cinq cents litres par jour et par citadin. Actuellement, les technologies modernes de traitement des eaux usées ont été développées. La méthode biologique de purification de l’eau est d’un grand intérêt. Il est pas cher. Cette méthode est une intensification des processus naturels de décomposition de composés organiques de micro-organismes en conditions aérobies.

La purification de l'eau dans laquelle des bactéries sont utilisées est un processus naturel. Un tel processus est né il y a des milliards d'années. De nos jours, la même méthode de nettoyage est utilisée, mais elle est beaucoup plus compliquée.

Une caractéristique de ce type de nettoyage est le fait qu’il n’ya pratiquement pas de déchets, car la plupart des polluants sont traités à l’état gazeux. La contamination restante est utilisée comme engrais. Un gaz comme le méthane est brûlé, ce qui produit de l'eau chaude et de l'énergie électrique. Le dioxyde d'hydrogène se dissout parfaitement dans un étang, après quoi l'eau est utilisée pour l'arrosage des plantes.

Le traitement biologique n’a pas besoin de réactifs, de coûts énergétiques élevés, ni d’un grand nombre de techniciens qui doivent payer des salaires.

Le coût du traitement biologique de l'eau est moins cher que d'autres types de traitement de l'eau. C'est la seule méthode de nettoyage qui vous permet de créer un cycle d'utilisation naturelle respectueux de l'environnement.

De nos jours, la méthode mécanique, biologique et chimique est considérée comme la principale méthode de purification de l’eau. La méthode de purification mécanique consiste à contenir une impureté inorganique et la méthode chimique consiste à utiliser un réactif spécial. La méthode biologique de nettoyage des canaux de déchets domestiques repose sur l'utilisation de bactéries qui décomposent les déchets contenus dans les eaux usées. Le traitement biologique des eaux usées est le plus polyvalent. Grâce à cette méthode, le niveau de nettoyage atteint un maximum.

Les composés organiques sont divisés en deux types de bactéries:

  1. Bactéries aérobies qui se développent dans un environnement saturé en oxygène.
  2. Bactéries anaérobies qui se reproduisent sans oxygène.

Le traitement biologique des eaux usées comprend les éléments suivants:

  1. Les eaux usées provenant d'un bâtiment résidentiel sont fermentées et partiellement déposées dans un réservoir spécial. Il n'y a pas d'oxygène dans un tel réservoir.
  2. Ensuite, le drain clarifié est envoyé au système de filtration du sol afin d'effectuer un nettoyage supplémentaire.
  3. Avec l'aide des boues activées, qui sont contenues dans un environnement contenant de l'oxygène, l'étape suivante du traitement des eaux usées se produit. Le compresseur fournit de l'oxygène supplémentaire.

L'absence totale d'odeurs désagréables est une autre qualité positive du traitement biologique. Avec d'autres méthodes de nettoyage, il y a différentes odeurs. Par exemple, dans la méthode chimique, il y a une odeur d'éléments chimiques qui ont été utilisés lors de la purification de l'eau. Avec la méthode physique, il reste une légère odeur de perte.

Traitement biologique des eaux usées

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Méthodes de traitement des eaux usées

Les méthodes de traitement des eaux usées peuvent être divisées en méthodes mécaniques, méthodes chimiques, méthodes physico-chimiques et méthodes biologiques. Les combinaisons les plus couramment utilisées de ces méthodes. L'application d'une méthode de traitement des eaux usées particulière dans chaque cas dépend de la nature de la pollution et des exigences en matière d'eau purifiée.

Différentes définitions et termes concernant le traitement des eaux usées

Le traitement des eaux usées est le traitement des eaux usées afin de détruire ou d'en éliminer les polluants. Au cours du processus de purification, de l’eau épurée et des déchets se forment, contenant des polluants à des concentrations élevées. En règle générale, ce sont déjà des déchets solides qui peuvent être éliminés ou éliminés.

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En bref traitement biologique des eaux usées.

Le traitement biologique des eaux usées, basé sur la capacité des micro-organismes à utiliser la pollution organique dissoute et colloïdale comme source de nutrition et à le minéraliser au cours de leur vie, est conçu pour réduire la pollution des eaux usées industrielles et municipales et le traitement des déchets secondaires résultants - sédiments et boues activées. Parmi les méthodes biologiques de protection de l’environnement, les méthodes biologiques de traitement des eaux usées ont été les premières à se développer et sont actuellement les plus largement utilisées. En termes de volume des flux en cours de traitement, le traitement biologique des eaux usées est la technologie la plus grande capacité et est utilisé dans la grande majorité des stations d’épuration: industrielles et municipales, locales, locales, etc.

Traitement biologique des eaux usées

La méthode de purification biologique repose sur la capacité des micro-organismes à utiliser divers composés qui constituent les eaux usées en tant que substrats de croissance. Les avantages de cette méthode sont la possibilité d’éliminer des eaux usées un large éventail de substances organiques et inorganiques, la facilité d’instrumentation et de traitement, ainsi que les coûts d’exploitation relativement bas. Cependant, pour la mise en œuvre réussie de la méthode, d'importants investissements en capital sont nécessaires pour la construction d'installations de traitement des eaux usées. Au cours du processus de nettoyage, il est nécessaire de respecter strictement le régime technologique et de prendre en compte la sensibilité des micro-organismes à des concentrations élevées de polluants. Par conséquent, le plus souvent avant le traitement biologique des eaux usées, celles-ci doivent être diluées.

Deux types de procédés sont utilisés pour le traitement biologique des eaux usées: aérobie, dans laquelle les microorganismes utilisent l’oxygène pour l’oxydation de substances, et anaérobie, dans laquelle les microorganismes n’ont accès ni à l’oxygène dissous ni aux accepteurs d’électrons préférés du type ions nitrate. Dans ces processus, les microorganismes peuvent utiliser le carbone provenant de la matière organique contenue dans les eaux usées en tant qu'accepteur d'électrons. Lors du choix entre les processus aérobies et anaérobies, la préférence est généralement donnée en premier. Les systèmes aérobies sont plus fiables et stables; ils sont aussi plus explorés.

Les processus anaérobies, nettement inférieurs à l'aérobie par la rapidité du processus de nettoyage, présentent également un certain nombre d'avantages:

- la masse de boues activées qu'ils contiennent est presque inférieure d'un ordre de grandeur (0,1–0,2) à celle des processus aérobies (1,0–1,5 kg / kg de DBO distante);

- ils consomment beaucoup moins d'énergie pour le mélange;

- En outre, l'énergie formée sous la forme de biogaz.

Dans le même temps, les procédés de purification anaérobie sont moins étudiés et, du fait de leurs faibles débits, ils nécessitent des installations de traitement des eaux usées coûteuses et à grande échelle.

Dans les procédés de purification aérobie, une partie des substances organiques oxydées par les micro-organismes est utilisée dans les processus de biosynthèse, l'autre est transformée en produits inoffensifs - H2Oh, CO2, etc. Le principe d'action des systèmes de bioremédiation aérobie est basé sur les méthodes de culture en flux continu.

Le processus d'élimination des impuretés organiques comprend plusieurs étapes: transfert de masse de substances organiques et d'oxygène du liquide à la surface des cellules, diffusion de substances et d'oxygène dans les cellules à travers la membrane, et métabolisme au cours duquel la croissance de la biomasse microbienne se produit avec la libération d'énergie et de dioxyde de carbone. L'intensité et la profondeur du traitement biologique sont déterminées par le taux de reproduction des micro-organismes.

Lorsqu'il ne reste pratiquement plus de matière organique dans les eaux usées traitées, la deuxième étape de purification commence - la nitrification. Au cours de ce processus, les substances azotées contenues dans les eaux usées sont oxydées en nitrites, puis en nitrates. Ainsi, le traitement biologique aérobie comprend deux étapes: la minéralisation - l’oxydation des composés carbonés - et la nitrification. L'apparition de nitrates et de nitrites dans les eaux usées traitées indique un degré de purification élevé. La plupart des nutriments nécessaires au développement des micro-organismes (carbone, oxygène, soufre, oligo-éléments) sont contenus dans les eaux usées. Avec une carence en éléments individuels (azote, potassium, phosphore) sous forme de sels, ils sont ajoutés à l'effluent à nettoyer.

Une association biologique complexe comprenant des bactéries, des organismes unicellulaires (champignons aquatiques), des protozoaires (amibes, flagellés et infusoires ciliaires), des animaux microscopiques (rotifères, vers ronds - nématodes, acariens), participe à des processus de purification biologique. dans le processus de traitement biologique est formé sous la forme de boue activée ou biofilm.

La boue activée est un flocon brun-jaune de 3 à 150 microns, en suspension dans l'eau et formé de colonies de micro-organismes, notamment de bactéries. Ces derniers forment des capsules muqueuses - zoogles. Le biofilm est un encrassement muqueux du matériau de la couche filtrante des stations d’épuration contenant des micro-organismes vivants, d’une épaisseur de 1 à 3 mm.

Le traitement biologique des eaux usées en milieu aérobie est effectué dans diverses structures de construction - biofiltres et réservoirs d’aération.

Les biofiltres sont des structures rectangulaires ou rondes avec des parois solides et un double fond: le haut en forme de grille et le fond - plein (Fig. 7.8).

Fig. 7.8 Schéma du biofiltre de l'appareil

Le fond de drainage du biofiltre est constitué de dalles en béton armé avec une ouverture d'au moins 5 à 7% de la surface totale du filtre. Le matériau filtrant est généralement de la pierre concassée, des cailloux, de l'argile expansée, du laitier. La couche de support inférieure dans tous les types de biofiltres devrait contenir de plus grosses particules de matériau filtrant (taille 60-100 mm). Les biofiltres en pierre concassée ont une hauteur de couche de 1,5 à 2,5 m et peuvent être ronds avec un diamètre allant jusqu'à 40 m ou rectangulaires avec une taille de 75 x 4 m 2. Le flux d'entrée d'eaux usées prétraitées à l'aide d'un dispositif de distribution d'eau irrigue régulièrement et uniformément la surface du biofiltre. Lors de l'infiltration des eaux usées à travers le matériau de la couche filtrante, une série de processus successifs se produit:

- contact avec le biofilm se développant à la surface de particules de matériau filtrant;

- sorption de substances organiques à la surface des cellules microbiennes;

- oxydation des substances des eaux usées dans les processus du métabolisme microbien.

L'air est soufflé à travers le fond du biofiltre avec un contre-courant de liquide. Pendant la pause entre les cycles d'irrigation, la capacité d'absorption du biofilm est restaurée. Le biofilm se formant à la surface de la couche filtrante du biofiltre est un système écologique complexe (Fig. 7.9).

Figure 7.9. Biofiltre goutte à goutte de pyramide trophique dans un biofilm

Les bactéries et les champignons forment un niveau trophique inférieur. Avec les microorganismes carbonés, ils se développent dans la partie supérieure du biofiltre. Les nitrificateurs sont situés dans la zone inférieure de la couche filtrante, où les processus de compétition pour le substrat nutritif et l'oxygène sont moins prononcés. Les rotifères et les nématodes les plus simples, qui se nourrissent du composant bactérien d'un écosystème de biofilm, servent de nourriture aux espèces les plus riches (larves d'insectes).

Le biofiltre est une augmentation continue et la mort du biofilm. Le biofilm mort est lavé par le courant de l’eau traitée et retiré du biofiltre. L'eau purifiée entre dans la fosse septique, dans laquelle elle est débarrassée des particules de biofilm, puis évacuée dans le réservoir.

Le processus d'oxydation des substances organiques s'accompagne d'un dégagement de chaleur. Les biofiltres ne nécessitent donc pas de chauffage supplémentaire. Les grandes installations, équipées d'une couche de matériau isolant, peuvent fonctionner à des températures extérieures négatives. Cependant, la température à l'intérieur de la couche filtrante ne doit pas être inférieure à 6 °.

Le principal mode de fonctionnement des biofiltres en pierre concassée consiste en un seul passage d’eaux usées. La charge en matières organiques sur le filtre est de 0,06 à 0,12 kg de DBO / m 3 par jour. Pour augmenter la charge sans augmenter la surface du biofiltre, un mode de purification avec recirculation des eaux usées ou un mode de double filtration est utilisé.

Le taux de recyclage des eaux usées polluées avec des matières organiques difficilement oxydables peut être compris entre 1: 1 et 1: 2. La charge en matière organique peut atteindre 0,09-0,15 kg DBO / m 3 par jour. La double filtration variable consiste à utiliser deux directions de filtration et deux clarificateurs secondaires. La séquence des fils varie avec un intervalle de 1-2 semaines. Cela provoque la croissance rapide du biofilm et vous permet d’augmenter la charge à 0,15-0,26 kg DBO / m 3 par jour.

Les biofiltres en pierre concassée, de faible densité apparente, peuvent atteindre une hauteur de 8 à 10 m.Ce type de bioréacteur à filtration rapide des eaux usées permet une élimination de 50 à 60% de la DBO. Pour les degrés de purification supérieurs, utilisez des biofiltres en cascade.

Depuis le début des années 1980, les matériaux minéraux des biofiltres ont été remplacés par des plastiques, qui offrent une grande porosité et de meilleures propriétés hydrodynamiques de la couche à des valeurs élevées de la surface spécifique de la couche filtrante. Cela nous a permis de construire des bioréacteurs hauts, peu encombrants, et de purifier les eaux usées industrielles fortement concentrées en polluants. La surface spécifique des buses en plastique utilisées pour la filtration rapide est supérieure à celle des biofiltres en pierre concassée.

Un type plus avancé de bioréacteur à biofilm fixe est un réacteur à lit fluidisé, caractérisé par la présence d'un support recouvert d'un film microbien, suffisant pour créer un lit fluidisé d'écoulement de fluide ascendant. Le réacteur comporte un système d'alimentation en oxygène et un dispositif fournissant une distribution presque horizontale du flux de fluide dans la couche de support. En tant que support dans de tels bioréacteurs, le sable peut être utilisé pour le passage de l'oxygène (le système «Oxytron»). Des tampons fibreux poreux avec un système d'alimentation en oxygène dans l'appareil lui-même (l'installation «Keptor») sont également utilisés.

Une condition préalable essentielle au fonctionnement efficace des biofiltres est un traitement préliminaire approfondi des eaux usées provenant de particules en suspension susceptibles d’obstruer le tableau. Un moment défavorable dans le fonctionnement des biofiltres est la probabilité d'inondation, la reproduction des mouches à la surface, une odeur désagréable résultant de la formation excessive de biomasse microbienne.

Le biofiltre au goutte à goutte est le type de bioréacteur le plus courant avec un biofilm fixe utilisé dans le traitement des eaux usées. Il s’agit essentiellement d’un réacteur à lit fixe avec contre-courant d’air et de liquide. La biomasse se développe à la surface de la buse sous la forme d'un film. La buse ou la couche filtrante se caractérise par une surface spécifique élevée pour le développement de micro-organismes et une grande porosité. Ce dernier donne les propriétés nécessaires de la couche en matière de dynamique gazeuse et facilite le passage de l'air et du liquide à travers elle.

Actuellement, environ 70% des usines de traitement des eaux usées en Europe et en Amérique sont des biofiltres au goutte à goutte. La durée de vie de ces bioréacteurs est estimée à des dizaines d'années (jusqu'à 50 ans). Le principal inconvénient de la conception est la croissance excessive de la biomasse microbienne. Cela conduit à un encrassement du biofiltre, ce qui provoque des perturbations dans le système de nettoyage.

Aerotank fait référence à des bioréacteurs homogènes. La conception typique du bioréacteur est un récipient scellé en béton armé de section rectangulaire, associé à un décanteur. Aerotank est divisé par des cloisons longitudinales en plusieurs corridors, généralement 3-4. Les différences de structure des divers types de réservoirs d'aéronefs sont principalement liées à la configuration du bioréacteur, à la méthode d'approvisionnement en oxygène, à l'ampleur de la charge.

Les schémas typiques des réservoirs aérodynamiques sont présentés à la fig. 7.10. Le processus de bioremédiation dans le réservoir d'aération comprend deux étapes. La première étape consiste en l’interaction des eaux usées décantées avec l’air et des particules de boues activées dans le réservoir d’aération pendant un certain temps (4 à 24 heures ou plus, en fonction du type d’eaux usées, des exigences en matière de profondeur de traitement, etc.). Dans la deuxième étape, la séparation de l'eau et des particules de boue activée dans le décanteur secondaire a lieu. L’oxydation biochimique des substances organiques dans la cuve aérienne au premier stade est réalisée en deux étapes: au premier stade, les microorganismes des boues activées absorbent les polluants des eaux usées, au deuxième stade, ils les oxydent et restituent leur capacité oxydante.

Fig. 7.10. Régimes Aerotank: a - éviction, b - mélange,

c - avec apport dispersé d'eaux usées et régénération des boues activées

L'air est acheminé vers les «corridors» de l'aérotank à travers des dalles en béton armé poreux (filtres) ou par un système de conduites en céramique poreuses. Habituellement, le dispositif de distribution d’air ne se trouve pas au centre, mais près d’un des murs du couloir. En conséquence, le flux est turbulé dans le réservoir d’aération et les eaux usées ne se déplacent pas uniquement dans le couloir, mais s’enroulent également en spirale. Cela améliore le mode d'aération et les conditions de nettoyage. Le processus de nettoyage dans le réservoir d'aération est une fermentation continue.

Les particules de boues activées formées par les bactéries et les protozoaires sont un mélange floculant. Comparés à un biofilm fonctionnant dans les biofiltres, les réservoirs d'aération à boues activées représentent une diversité écologique plus faible des espèces. Les principaux groupes de composants bactériens des boues activées sont les bactéries floculantes oxydant le carbone, les bactéries filamenteuses oxydant le carbone et les bactéries nitrifiantes. Le premier groupe de bactéries participe non seulement à la dégradation des composants organiques des eaux usées, mais forme également des flocons stables qui se déposent rapidement dans la fosse septique lors de la formation de boues denses. Les nitrificateurs (Nitrosomonas et Nitrobacter) convertissent les formes réduites d’azote en oxydes:

NH3 + O2 Nitrosomonas Þ NO2; NON2 + O Ni Trobacter Þ NO3 -

Les bactéries filamenteuses, d'une part, forment un squelette autour duquel se forment des flocons; d'autre part, ils stimulent les processus indésirables (formation de mousse et faible précipitation). Les plus simples consomment des bactéries et réduisent la turbidité des eaux usées, les plus importantes étant les ciliés (Vorticella, Opercularia).

Les boues activées ont une grande surface d'adsorption et contiennent un ensemble d'enzymes pour éliminer les contaminants des eaux usées.

La concentration de boues activées dans le réservoir est généralement comprise entre 1,5 et 5,0 g / l. Cette valeur dépend de la concentration de pollution des eaux usées, de l'âge des boues et de leur productivité. L'âge des boues est calculé par l'équation

où M - particules en suspension du mélange de boues, kg / m 3; V est le volume de l'aérotank, en m 3; my- quantité de boues éliminées, kg / jour; G - consommation d'eau, en m 3 / jour; avecout. - concentration de boues dans le débit de sortie, kg / m 3.

Par exemple, pour obtenir une nitrification avec des agents nitrifiants à croissance lente, les boues sont utilisées pendant environ 12 jours et, pour l’oxydation de substances organiques, leur âge peut être considérablement inférieur.

La concentration de travail en oxygène dissous est calculée en fonction des besoins d’installation estimés. Pour une nitrification complète, il faut au moins 2 mg / l; pour l’oxydation du carbone et la dénitrification - moins de 1 mg / l.

En pratique, selon le type d'aération, plusieurs modes de traitement des eaux usées sont utilisés: rapide, standard et étendu. Les processus rapides sont utilisés dans le traitement partiel des eaux usées. Le type de processus de nettoyage le plus courant est la moyenne entre l'aération standard et l'aération rapide.

Le prochain paramètre important pour le processus de bioremédiation dans les bioréacteurs à flux homogène est le mode de mélange. Des systèmes de mélange complet et de déplacement parfait sont connus. Le premier type fournit une dilution instantanée du flux d’entrée dans le réservoir d’aération. Cela protège la microflore des boues activées des effets inhibiteurs des polluants provenant des eaux usées. Les boues actives dans un tel système ont toutefois la plus grande capacité de précipitation, contrairement aux systèmes de répression idéaux.

Dans ce dernier cas, les boues activées pénètrent dans le premier couloir où, lors de l’aération, elles restaurent leur pouvoir oxydant. Les eaux usées pénètrent dans le deuxième corridor avec les boues activées régénérées. La concentration de polluants diminue progressivement à mesure que les eaux usées s'écoulent dans le système de corridors de l'aérotank. Dans de tels systèmes, la concentration de polluants dans le flux d’entrée ne doit pas dépasser le maximum autorisé pour les composants biologiques formant les boues activées.

L’expérience acquise dans l’exploitation de divers types de réservoirs aériens montre que la teneur en substances organiques des eaux usées alimentant le traitement ne doit pas dépasser 1000 mg / l. Le pH optimal est généralement compris entre 6,5 et 8,5.

La quantité d'éléments biogéniques dans les eaux usées traitées est ajustée par l'addition des sels nécessaires. Donc, avec DBO environ 0,5 kg O2/ m 3, la teneur en azote assimilable dans les eaux usées ne doit pas être inférieure à 10, phosphates - 3 mg / l. Les meilleurs résultats de purification de l'eau dans les aérotanks sont obtenus avec une DBO d'entrée allant jusqu'à 0,2 kg d'O2 / m 3. Si le niveau d'aération avec une telle DBO est inférieur à 5 m 3 / m 2 h, la DBO de l'eau purifiée peut chuter à 0,015 kg O2/ m 3.

L'augmentation de la biomasse de boues activées pendant la purification conduit à son "vieillissement" et à une diminution de l'activité biocatalytique. Par conséquent, la plus grande partie des boues activées provenant du clarificateur secondaire est retirée du système et une partie seulement est renvoyée dans le réacteur.

Les aérotanks sont technologiquement liés aux décanteurs secondaires, dans lesquels interviennent la clarification des eaux sortantes et la séparation des boues actives. Les fosses septiques remplissent également la fonction de réservoirs à contact. En eux, les eaux usées sont chlorées. La dose de désinfection du chlore après traitement biologique, en fonction de la qualité du nettoyage, est de 10-15 mg / l avec une durée de contact du chlore avec un liquide pendant au moins 30 minutes.

Les procédés de traitement des eaux usées anaérobies par rapport à l'aérobie présentent un certain nombre d'avantages incontestables. Les principaux sont le taux élevé de conversion des polluants en carbone entraînant une croissance relativement faible de la biomasse et la production d’un autre produit de valeur: le biogaz.

Les procédés anaérobies de traitement des eaux usées sont utilisés en Europe depuis environ 100 ans. Les bioréacteurs de fosses septiques sont des bassins de sédimentation dans lesquels les boues décantées subissent une dégradation anaérobie. Les fosses septiques fonctionnent généralement à une température de 30 à 35 ° C. Le temps de séjour des eaux usées traitées est nettement supérieur - environ 20 jours.

Lors de la conception de bioréacteurs de ce type, l'un des principaux paramètres est sa capacité en litres (V), calculée en tenant compte du nombre de personnes desservies par P:

La moitié du volume de 180 litres par habitant est allouée au liquide, l'autre moitié à l'accumulation de boues. Le volume du réservoir est réparti entre les deux chambres, la première occupant les 2/3 du volume et ayant un fond incliné pour contenir les boues (Fig. 7.11). Il est éliminé périodiquement (environ une fois par an) et une petite partie reste dans le bioréacteur.

Fig. 7.11. Fosse septique à deux chambres: 1 - régulateur, 2 - réflecteur,

3 - conduite sous pression, 4 - fond de l'appareil avec une pente (1: 4)

Les fosses septiques sont utilisées dans le système des stations d’épuration urbaines. Ils traitent les sédiments retirés des réservoirs de sédimentation primaires. Dans ce cas, les boues fermentées sont éliminées ou enterrées. Au cours de la fermentation, le volume des boues diminue, la teneur en microorganismes pathogènes et les mauvaises odeurs diminue.

La biodégradation des polluants se produisant dans les fosses septiques sur la base d’une association microbienne complexe comprend les processus hydrolytiques impliquant des bactéries acidogènes, hétéroacétogènes et la méthanogénèse impliquant des méthanogènes. Les épandeurs de débit anaérobies de ce type sont utilisés pour la biorestauration anaérobie des eaux usées industrielles et agricoles.

L'utilisation de systèmes anaérobies relativement peu coûteux pour les déchets hautement pollués de l'industrie alimentaire et les déchets animaux intensifs est particulièrement efficace. Ces eaux usées présentent des niveaux élevés de DBO et de DCO, et le fumier a également une teneur élevée en composants insolubles qui ne sont pas biodégradables. Pour leur nettoyage utilisé des mélangeurs complets. Les eaux usées des complexes de porc et de volaille sont rejetées lors de la biorestauration anaérobie de seulement 50% de la DCO, et les exploitations d'élevage de bétail sont rejetées à 30%.

Des concentrations élevées de substances organiques et d'azote ammoniacal (jusqu'à 4000 mg / l) sont capables d'inhiber le processus de dégradation. Le temps de rétention de ces eaux usées dans un bioréacteur d'un volume allant jusqu'à 600-700 m 3 augmente jusqu'à 15 à 20 jours avec une charge quotidienne normale de 20 à 30 m 3. Le biogaz produit dans ce cas contient jusqu'à 70% de méthane. Un bioréacteur de volume relativement petit purifie les eaux usées des fermes de taille moyenne avec une teneur de 1200 à 1500 porcs.

Ces dernières années, en raison des exigences plus strictes en matière de prétraitement des eaux usées industrielles avant leur rejet dans le système d'égouts, ainsi que de la nécessité de remplacer les combustibles fossiles par des sources renouvelables, l'intérêt pour les procédés anaérobies augmente.

Les étangs biologiques sont une cascade de bâtiments d'une profondeur de 1,0 à 1,5 m, à travers lesquels les eaux usées traitées s'écoulent à un débit insignifiant. Il y a des étangs avec une aération naturelle et artificielle. Le temps passé dans les étangs dépend du type et de la concentration de contamination, du degré de prétraitement, des méthodes d'utilisation de l'eau purifiée et varie de 3 à 50 jours. Si les étangs ont une aération artificielle, le temps de séjour de l’eau qu’ils contiennent est considérablement réduit.

Dans les installations industrielles, les étangs biologiques sont principalement utilisés pour l’épuration des eaux usées ayant subi des traitements biochimiques. Après les étangs biologiques, la concentration de pétrole, de produits pétroliers et d’autres polluants est tellement réduite que le poisson peut être dilué dans les dernières sections de l’étang.

Parfois, le traitement tertiaire est effectué dans les domaines de l'irrigation. Ce sont des zones spécialement préparées, utilisées simultanément pour le traitement des eaux usées et à des fins agroculturelles. Le traitement des eaux usées dans les champs d'irrigation est effectué à l'aide de la microflore du sol, de la chaleur solaire, de l'air et de l'activité des plantes. Les champs d’irrigation agricole après la descente des eaux usées traitées sont utilisés pour la culture de céréales et d’ensilage, des herbes, certains légumes, ainsi que pour la plantation d’arbres et d’arbustes.

Les méthodes de traitement biologique des eaux usées sont efficaces et constituent essentiellement un élément obligatoire du système de traitement de chaque entreprise.

Les eaux usées épurées avant leur rejet dans les eaux de surface doivent être désinfectées, car elles peuvent contenir des bactéries pathogènes, des virus et des parasites, entraînant ainsi l'apparition de maladies infectieuses chez la population.

La chloration est le plus couramment utilisée pour cela. Cependant, cette méthode a une capacité de désinfection insuffisante contre de nombreux microorganismes pathogènes. En outre, l'utilisation de la chloration s'accompagne des phénomènes négatifs suivants:

• dans les eaux usées désinfectées, contient une quantité résiduelle de chlore actif, toxique pour les organismes aquatiques et les poissons, provoque une modification de la biocénose des masses d'eau, ce qui affecte leur capacité d'auto-nettoyage;

• il se forme des composés organochlorés mutagènes cancérigènes et hautement toxiques;

• Le travail avec le chlore, substance toxique puissante, nécessite des mesures de sécurité spéciales.

Des problèmes similaires se posent lors de l’utilisation d’autres méthodes de désinfection à base de réactifs (hypochlorites de sodium et de calcium, ozone, peroxyde d’hydrogène, etc.).

Actuellement, la méthode de désinfection la plus prometteuse est le traitement de l’eau par ultraviolets (UV).

Avec l’irradiation UV de l’eau, presque tous les microorganismes pathogènes meurent, la capacité oxydative de l’eau ne change pas, le danger de surdosage en désinfectant disparaît, la consommation d’énergie est de 30 à 60 Wh / m 3 d’eaux usées. Cependant, l’utilisation de cette méthode n’est efficace que lorsque la teneur en substances en suspension dans l’eau n’est pas supérieure à 20 mg / l. Au Bélarus, un programme visant à introduire des méthodes sans réactif pour la désinfection des eaux usées, alternatives à la chloration, jusqu’en 2020, a été approuvé par le ministère du Logement et des Services communaux le 25 janvier 2007, n ° 3.

Lors du traitement biochimique des eaux usées, il se forme des précipités qui doivent être retirés périodiquement de la station de traitement. Le traitement ou l'élimination de ces sédiments est très difficile en raison de leur volume important, de leur composition variable, de la présence de nombreuses substances toxiques pour les organismes vivants et de l'humidité élevée.

Les boues d'épuration sont difficiles à filtrer les suspensions. Dans les sédiments secondaires des sédiments, il y a principalement un excès de boues activées, dont le volume est 1,5 à 2,0 fois supérieur au volume de sédiments provenant du décanteur principal. Les principaux composants des sédiments bruts sont les glucides, les lipides et les protéines, qui représentent ensemble 80-85% du total, les 15-20% restants constituant un complexe lignine-humus. La décomposition de substances organiques produit du méthane, de l'hydrogène, du dioxyde de carbone, des alcools et de l'eau, de l'ammoniac et de l'azote libre et du sulfure d'hydrogène. Le schéma général de traitement des boues d’épuration est illustré à la fig. 7.12.

Fig. 7.12 Schéma général de traitement des boues d'épuration

L'élimination de l'humidité libre est réalisée par compactage du précipité. Dans le même temps, jusqu'à 60% d'humidité sont éliminés en moyenne et la masse de sédiment est réduite de 2,5 fois. Les boues activées dont la teneur en humidité est comprise entre 99,2 et 99,5% sont les plus difficiles à condenser. Pour le compactage du limon par gravité, par flottation, par centrifugation et par vibration.

La stabilisation des sédiments est réalisée pour détruire la partie biodégradable de la matière organique dans le dioxyde de carbone, le méthane et l’eau. Elle est réalisée à l'aide de microorganismes dans des conditions anaérobies et aérobies. Dans des conditions anaérobies, les boues sont digérées dans des digesteurs, ce qui a pour effet de réduire leur volume d'environ la moitié en raison de la décomposition et de la minéralisation de la matière organique. Le sédiment fermenté acquiert une structure granulaire homogène, donne une meilleure eau pendant le séchage et perd une odeur putride spécifique.

Après stabilisation, les précipités sont déshydratés. À la déshydratation ils sont préparés en conditionnant. Au cours du conditionnement, la résistance spécifique est réduite et les propriétés de précipitation de la précipitation sont améliorées en raison de modifications de leur structure et des formes de liaison de l'eau. La climatisation est réalisée avec des méthodes réactives et non réactives.

Lorsque le traitement réactif des sédiments se produit coagulation - le processus d'agrégation des particules fines et colloïdales. La formation de gros flocons avec une rupture des couches de solvant et une modification des formes de liaison entre l'eau contribuent à modifier la structure du sédiment et à améliorer son caractère hydrofuge. Les sels de fer et d'aluminium - FeCl sont utilisés comme coagulants.3, Fe2(SO4)3, Feso4, Al2(SO4)3, ainsi que la chaux.

Les méthodes de traitement sans réactif comprennent le traitement thermique, la congélation suivie de la décongélation, l'électrocoagulation et l'exposition au rayonnement.

La méthode la plus simple de déshydratation consiste à assécher les sédiments sur les lits de boues. Dans cette méthode, l'humidité peut être réduite à 75-80%, et le volume et la masse des sédiments sont réduits de 4 à 5 fois, perd de leur fluidité et peut être transporté sur le lieu d'utilisation par la route. Cependant, cette méthode est durable, nécessite de grandes parcelles de terrain, dépend des conditions climatiques de la région. De plus, la teneur en humidité des boues séchées reste importante.

Les parcelles silt sont des parcelles de terrain (cartes), entourées de tous côtés par des murs en terre. Si le sol filtre l'eau de puits et que la nappe phréatique est profonde, les sites de limon sont aménagés sur des sols naturels. Lorsque les eaux souterraines sont situées à une profondeur de 1,5 m, un drainage spécial des tuyaux est prévu pour éliminer le filtrat, et parfois une fondation artificielle est aménagée.

Le séchage mécanique (centrifugation, pressage sur filtre, filtrage, par exemple sur des filtres sous vide) réduit également l'humidité à 70-80%, puis le séchage thermique à 15-25%.

Les boues résiduaires, qui ne peuvent actuellement pas être utilisées, sont envoyées aux collecteurs de boues pour être éliminées.

Les collecteurs de boues sont des réservoirs ouverts en terre qui, après remplissage, sont conservés et les boues sont acheminées vers d'autres unités. Il ne faut pas oublier que les décharges de boues en conserve sont une source potentielle de pollution de l'environnement et nécessitent une surveillance constante.

À l'heure actuelle, la méthode de déshydratation des boues biologiques (BFR) se généralise.

Un schéma de principe du traitement des eaux usées est présenté à la Fig. 7.13.

Fig. 7.13 Schéma du procédé de traitement des eaux usées: 1 - chambre de réception,

2 - des grilles pour la séparation des gros déchets, 3 - un piège à sable, 4 - un piège à graisse / huile,

5 - décanteur primaire, 6 - station de déshydratation mécanique, 7 - réservoir d'aération ou

biofiltre, 8 - décanteur secondaire, 9 - compacteur de limon, 10 - traitement supplémentaire et désinfection utilisant la méthode de surfactant-ozonation, 11 - surfaces de sable, 12 - station de pompage des eaux usées, 13 - concasseur

Le traitement et l'épuration des eaux usées est un problème technique très complexe qui ne peut pas être entièrement traité dans ce tutoriel. Des informations plus complètes sur cette question peuvent être obtenues dans le livre précédemment publié [14] ou dans la littérature spécialisée.

Etant donné que la construction et l'exploitation de stations d'épuration dans les entreprises nécessitent l'investissement de moyens matériels et techniques très importants, le maintien de services spéciaux crée de nombreux problèmes pour l'évacuation des boues d'épuration, des boues activées usagées et autres, à l'heure actuelle aux niveaux local et régional. systèmes modulaires de traitement des eaux usées.

Traitement biologique des eaux usées

Les eaux usées contiennent des substances d'origine organique et inorganique, et les matières organiques sont beaucoup plus. Et s’il est plus facile de se débarrasser mécaniquement des inclusions inorganiques, il est nécessaire de recourir à d’autres méthodes pour éliminer les impuretés organiques. L'un des principaux est le traitement biologique des eaux usées. Vous découvrirez ses caractéristiques, ses variétés et ses technologies dans cet article.

Le problème de la pollution de l'environnement

L'eau c'est la vie, mais on la consomme propre et on la rend sale. Si les drains ne sont pas nettoyés, le temps de la «précieuse humidité» décrite par de nombreux auteurs de science-fiction viendra très bientôt. La nature peut purifier l’eau seule, mais ces processus sont très lents. Le nombre de personnes augmente, le volume de consommation d'eau augmente également, de sorte que les problèmes de traitement organisé et complet des eaux usées sont particulièrement graves. La technologie la plus efficace pour purifier l'eau est simplement biologique. Mais avant d'examiner les principes de base de son travail, vous devez comprendre la composition de l'eau.

Composition des eaux usées domestiques

Dans toute maison avec plomberie, il y a un système d'égout. Il fournit les processus normaux de transport des eaux usées des appartements et des maisons vers les usines de traitement. Dans les canalisations d'égout, l'eau coule d'habitude, mais est polluée. Il ne contient que 1% d’impuretés, mais c’est lui qui rend les eaux usées inutilisables. Après le nettoyage, l'eau peut être réutilisée pour la consommation et à la maison.

La composition exacte des eaux usées ne peut pas être nommée, car elle dépend du lieu où un échantillon spécial est prélevé, mais même au même endroit, la quantité et le jeu d'impuretés peuvent varier. Le plus souvent, l'eau contient des particules solides, des impuretés biologiques, des inclusions inorganiques. Avec inorganique, tout est simple - même le filtre le plus simple l’élimine, mais avec la matière organique, vous devrez vous battre. Si vous ne faites rien, ces substances commencent à se désintégrer et forment un sédiment en décomposition (d'où la désagréable caractéristique "odeur d'égout"). Et non seulement les substances organiques décomposées commencent à pourrir, mais aussi l'eau.

En résumé, les graisses, les agents de surface, les phosphates, les composés chlorés et azotés, les produits pétroliers et les sulfates font partie des effluents. Indépendamment de l'eau, ils ne peuvent pas disparaître - besoin d'un nettoyage complet. Le problème est particulièrement grave dans les maisons dans lesquelles un système autonome d’évacuation et de distribution d’eau est mis en place, car chaque section comporte un puisard et un puits pour l’eau. Si les drains ne sont pas nettoyés, ils peuvent entrer dans le robinet - et la situation deviendra mortelle.

Méthodes de nettoyage des effluents domestiques et industriels

Les eaux usées peuvent s'auto-nettoyer dans des conditions naturelles, mais uniquement si leur volume est faible. Le secteur industriel étant aujourd'hui très développé, des quantités importantes de déchets sont générées à la sortie. Et pour avoir de l'eau propre, une personne doit résoudre le problème des eaux usées, c'est-à-dire leur nettoyage. Au total, il existe plusieurs méthodes d'épuration des eaux usées: mécaniques, chimiques, physico-chimiques et biologiques. Examinons plus en détail les caractéristiques de chacune d’elles.

Le nettoyage mécanique implique l'utilisation de techniques telles que le filtrage et la décantation. Les principaux outils sont les grilles, les écrans, les filtres, les pièges et les pièges. Lorsque l'eau passe le traitement primaire, elle entre dans le décanteur - un réservoir conçu pour décanter les drains avec la formation de boues. Le nettoyage mécanique est utilisé dans la plupart des systèmes modernes, mais rarement en tant que méthode indépendante. Et le fait est que cela ne convient pas à l'élimination des composants chimiques et des impuretés organiques.

Le nettoyage chimique est effectué à l'aide de réactifs - des produits chimiques spéciaux qui réagissent avec les impuretés contenues dans l'eau et forment un précipité insoluble. En conséquence, la teneur en suspensions solubles est réduite de 25% et insoluble de 95%.

Le nettoyage physique et chimique implique l’utilisation de techniques telles que l’oxydation, la coagulation, l’extraction, etc. Ces processus permettent d'éliminer les inclusions inorganiques de l'eau et de détruire les impuretés organiques faiblement oxydées. L'électrolyse est la méthode de purification physico-chimique la plus populaire.

Le traitement biologique est un processus basé sur l'utilisation de microorganismes spécifiques et sur les principes de leur activité vitale. Les bactéries ciblent des polluants organiques spécifiques et la purification de l'eau a lieu.

Méthodes de traitement biologique des eaux usées et leurs avantages. Stations et installations de traitement biologique des eaux usées

Les méthodes de traitement biologique des eaux usées comprennent les citernes aériennes, les filtres biologiques et les soi-disant bioponds. Chaque méthode a ses propres caractéristiques, que nous vous dirons plus loin.

Réservoirs Aero

Cette technique de purification biologique implique l’interaction d’effluents épurés et de boues activées préalablement nettoyés. L'interaction se déroule dans des conteneurs spéciaux, composés d'au moins deux sections et équipés de systèmes d'aération. Les boues activées contiennent un grand nombre de microorganismes aérobies qui, dans des conditions appropriées, éliminent divers polluants de l'effluent. La boue est un système complexe de biocénose dans lequel les bactéries, sous réserve d'un apport régulier en oxygène, commencent à absorber les impuretés organiques. La purification biologique se produit constamment avec une condition principale: l'air doit pénétrer dans l'eau. Une fois le traitement biologique terminé, le niveau de consommation d'oxygène (DBO) diminue et l'eau pénètre dans les sections suivantes.

Dans d'autres sections, des bactéries nitrifiantes sont incluses dans le travail, qui traite un élément tel que l'azote des sels d'ammonium avec la formation de nitrites. Ces processus sont effectués par une partie des microorganismes, tandis que l’autre consomme des nitrites avec formation de nitrates. À la fin de ce processus, l'effluent est envoyé dans le clarificateur secondaire. Ici, la boue activée est précipitée et l'eau purifiée est envoyée dans les réservoirs.

Biofiltres

Biofilter est une station de nettoyage biologique très appréciée des propriétaires de maisons de campagne. C'est un appareil compact, qui comprend un réservoir avec des matériaux de chargement. Dans le biofiltre, un film actif contient des micro-organismes qui effectuent les mêmes processus que dans le premier cas.

  • deux étapes;
  • filtration goutte à goutte.

Les performances des appareils avec filtration de type goutte à goutte sont faibles, mais elles garantissent un degré maximum de traitement des eaux usées. Le deuxième type est plus productif, mais la qualité du nettoyage sera à peu près la même que dans le premier cas. Les deux filtres sont constitués du "corps", du distributeur, des systèmes de drainage et de distribution d'air. Le principe de fonctionnement des biofiltres est similaire au principe de fonctionnement des aérotanks.

Étangs biologiques

Pour effectuer le traitement des eaux usées de cette manière, il devrait exister un réservoir artificiel ouvert dans lequel les processus d’auto-nettoyage auront lieu. Cette méthode est la plus efficace, même des étangs peu profonds jusqu’à un mètre de profondeur conviennent. La grande surface permet à l'eau de bien se réchauffer, ce qui a également l'effet nécessaire sur les processus vitaux impliqués dans le nettoyage des micro-organismes. Le plus efficace de cette méthode est à la saison chaude - à une température d'environ 6 degrés et en dessous des processus d'oxydation sont suspendus. En hiver, le nettoyage ne se produit pas du tout.

  • pisciculture (avec dilution);
  • en plusieurs étapes (sans dilution);
  • étangs de post-traitement.

Dans le premier cas, les eaux usées sont mélangées avec de l'eau de rivière, puis envoyées vers les étangs. Dans le second cas, l'eau est envoyée au réservoir sans dilution immédiatement après la sédimentation. La première méthode prend environ deux semaines et le deuxième mois. L'avantage des systèmes à plusieurs étages est un prix relativement bas.

Quels sont les avantages du traitement biologique des eaux usées?

L'épuration biologique des eaux usées permet d'obtenir une eau pratiquement pure à 100%. Cependant, gardez à l'esprit - en tant que méthode indépendante, une biostation n'est pas utilisée. Il est possible d'obtenir une eau cristalline uniquement si vous éliminez d'abord les impuretés inorganiques par d'autres moyens, puis les matières organiques par une méthode biologique.

Bactéries anaérobies et anaérobies - de quoi s'agit-il?

Les microorganismes utilisés dans le traitement des eaux usées sont divisés en aérobies et anaérobies. Les aérobies n'existent que dans un milieu contenant de l'oxygène et décomposent complètement les matières organiques en CO2 et H2O, tout en synthétisant simultanément leur propre biomasse. La formule pour ce processus est la suivante:

CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + biomasse bactérienne,

où CxHyOz est une matière organique.

Les microorganismes anaérobies manquent normalement d'oxygène, mais leur croissance de biomasse est faible. Les bactéries de ce type sont nécessaires à la fermentation sans oxygène de composés organiques avec formation de méthane. Formule:

CxHyOz -> CH4 + CO2 + biomasse bactérienne

Les techniques anaérobies sont indispensables aux fortes concentrations de matières organiques, qui dépassent le maximum autorisé pour les microorganismes aérobies. À faible teneur en matière organique, les microorganismes anaérobies sont au contraire inefficaces.

But des méthodes biologiques de purification de l'eau

La plupart des effluents polluants sont des matières organiques. Les principales sources de données sur la pollution et les consommateurs d’effluents traités sont:

  • Logements, industrie alimentaire et complexes d'élevage.
  • Entreprises de la chimie, du raffinage du pétrole, des pâtes et papiers, ainsi que de l’industrie du cuir.

La composition de l'effluent dans ces cas sera différente. Une chose est sûre, il faut obtenir des résultats optimaux dans les conditions d’une purification complexe avec l’application obligatoire de méthodes biologiques.

Principes de traitement biologique et liste du matériel nécessaire

Tenant compte des principes actuels des équipements de traitement biologique est sélectionné pour l'organisation de la station d'épuration. Les principales options sont:

  • étangs biologiques;
  • champs de filtre;
  • biofiltres;
  • les aérotanks;
  • balises méta;
  • filtrer les puits;
  • filtres à sable et à gravier;
  • oxydation des canaux de circulation;
  • bioréacteurs.

Veuillez noter que diverses techniques peuvent être utilisées pour le traitement artificiel et naturel des eaux usées.

Traitement des eaux usées par des méthodes biologiques: avantages et inconvénients

Les techniques biologiques sont efficaces pour purifier les eaux usées de la matière organique, mais des résultats vraiment élevés ne peuvent être obtenus que si des méthodes complexes sont utilisées. En outre, les possibilités offertes par les bactéries ne sont pas illimitées - les microorganismes éliminent les impuretés mineures des matières organiques. Le coût des installations de traitement biologique est relativement faible.

Toutes les méthodes de traitement des eaux usées

Avant d'entrer dans le système de nettoyage biologique, les eaux usées doivent être soumises à un nettoyage mécanique, puis à la désinfection (chloration, exposition aux ultrasons, électrolyse, ozonation, etc.) et à la désinfection. Par conséquent, dans le cadre du traitement complexe des eaux usées, des méthodes chimiques, mécaniques, membranaires et réactives sont également utilisées.

Conclusion

Les méthodes biologiques de traitement des eaux usées reposent sur les processus vitaux naturels des bactéries - microorganismes hétérotrophes. Ils consomment des composés organiques, les décomposant en d’autres substances, se multiplient rapidement et forment des colonies faciles à séparer de l’eau purifiée. L'efficacité de la technique est assez élevée, mais en tant que méthode indépendante, elle ne s'applique pas.