Снижение БПК высококонцентрированных производственных сточных вод целесообразно осуществлять путем анаэробного сбраживания в метантенках таких же типов и конструкций, как для сбраживания осадков сточных вод.

Для того чтобы можно было надежно очищать концентрированные сточные воды, содержащие углеводы в количестве 10 г/л и выше, в ЧССР на основании изучения последовательности микробиальных процессов разработан новый метод метанового брожения в двух и более физиологических ступенях, в которых для бактерий отдельных фаз, в особенности для бактерий метановых, сохраняют оптимальные условия.

Принцип этого метода состоит в том, что метановое брожение происходит в двух или нескольких отдельных резервуарах (в зависимости от состава сточных вод). В первом резервуаре создаются условия, благоприятные для гидролиза высокомолекулярных органических соединений и образования летучих органических кислот, и таким образом существенно сокращается продолжительность образования летучих кислот. Во втором резервуаре со специфическим составом активных форм метановых бактерий происходит обработка сточных вод, в которых уже прошла первая фаза брожения, т. е. образовались летучие кислоты и рН стало равным 7,2. В результате здесь сохраняются оптимальные условия и для второго типа микробиального сообщества и весь процесс благодаря этому значительно ускоряется.

Значения расчетных параметров для различных ступеней очистки высококонцентрированных сточных вод представлены в табл. 5.20.

Таблица 5.20

Расчетные параметры для различных ступеней очистки высококонцентрированных

сточных вод

Параметры

I ступень очистки

метантенки I и П ступени

аэротенки с регенераторами

II ступень очистки

аэротенки после анаэробного сбраживания

I ступень с регенераторами

clcl

Скорость окисления, мг БПКполн на 1 г ила в час........

Доза ила, г/л . .

Зольность ила, доли

единицы ......

Прирост ила, г/л снятой БПКполн . . . .

Влажность ила, %: после метантенка II ступени . . . . после илоуплотнителя ......

Потребность в биогенных элементах, мг на 100 мг БПКполн:

азота N .....

фосфора Р . . . .

Оптимальйая рН . .

5-6,5 20

0,05-0,1

2,5 0,5

.8-7,5

40-45 3

0,35- -0,45

97,5

6,5-8,5

10-12

0.25 0,5

7-8,5

0.25

2,5 0.3 0,2

8-12 1,5-2

0,15

0,05-0.1

97,5

Рис. 5 55. Схема станции анаэробного сбраживания с доочисткой в аэротенках

/ - усреднитель; 2 - теплообменник; 3 - метантенк; 4 ~ газоотделитель; 5 - отстойник; 6 - аэротенк; 7 - вторичный отстойник с хлорированием; 8 - отвод газа

Этот способ сбраживания сточных вод в двух физиологических ступенях отличается постоянством и в том случае, если концентрация сточных вод колеблется.

Эффективность этого метода очистки по всем показателям достигает 80%, концентрация органических загрязнений снижается в 10-20 раз. Высокая концентрация органических веществ обусловливает образование большого количества газа, который используется для подогревания метантенков до оптимальной для жизнедеятельности мезофильных бактерий температуры 35-37° С. На установках средней производительности полученного таким образом тепла хватает на подогрев метантенков; добавлять тепло приходится только в исключительных случаях (в начале работы установки).

Анаэробная обработка применима при очистке сточных вод предприятий пищевой промышленности (пивоваренных, дрожжевых, сахарных, винокуренных, консервных за--Г" j-ГГН водов и мясокомбинатов), предприя-

тий фармацевтической промышленности, в частности фабрик, изготовляющих пенициллин и оптимицин, а также фабрик первичной обработки шерсти, заводов синтетических жирных кислот, производства капролактама; этим способом можно очищать сильноконцентрированные сточные воды, содержащие синтетические поверхностно-активные вещества.

Сбраживанию, как правило, целесообразно подвергать только наиболее концентрированную часть сточных вод (от отдельных производственных процессов), а не общий сток предприятия.

Большая доля снижения концентрации органического вещества за сравнительно короткое время объясняется как деятельностью микроорганизмов, так и адсорбцией, аналогичной биофлокуляции. Очистка не заканчивается в метантенке и продолжается после него в отстойнике.

Технологическая схема очистки высококонцентрированных производственных сточных вод в анаэробных условиях (рис. 5.55) предусматривает следующие процессы перед поступлением высококонцентрированных сточных вод в метантенки:

1. Механическую обработку (необходимо извлечение наиболее крупных загрязнений на решетках и в песколовках).

2. Выравнивание состава сточных вод в отстойниках или специальных усреднителях; сюда же в пусковой период подается необходимое количество реагента с тем, чтобы величина рН смеси не выходила за пределы 7,5-8; в дальнейшем при нормальном ходе брожения нет необходимости применять реагенты для нейтрализации.

3. Подогревание подаваемой в метантенки смеси до температуры 35° С.

4. Сбраживание в метантенках I и П ступени с рециркуляцией осадка.

При этом должны быть обеспечены:

равномерная в течение суток подача сточных вод в обе ступени метантенков;

поддержание уровня сточных вод в метантенках ниже низа горловины на 0,5 м;

объем метантенков второй ступени, равный 50% объема первой ступени;

возврат активного анаэробного ила из второй ступени метантенков в первую в количестве 30% подаваемых сточных вод;

подача сточных вод и возвратного ила в первую ступень метантенка- в верхнюю часть метантенка, во вторую ступень- в нижнюю часть;

отвод сточных вод из первой ступени метантенков снизу, из второй ступени - сверху;

интенсивность перемешивания в первой ступени метантенков - 6 м/(м2-ч) (при рециркуляции образующегося газа);

после метантенков второй ступени дегазация сброженных сточных вод в аппаратах с насадкой из колец Рашига или барботажного типа под вакуумом 5-6 кПа, оборудованных серией тарелок для разбрызгивания, или в смесителе с механической мешалкой, рассчитанном на 10-минутное пребывание сточных вод;

отстаивание сточных вод после дегазации в течение 2 ч.

Для передачи сточной воды из одного сооружения в другое следует устраивать железобетонные лотки, доступные для прочистки.

После очистки высококонцентрированных сточных вод в двухступенчатых метантенках можно получить БПКполн сброженной сточной воды: 1000 мг/л - при БПКполн исходной воды 10 000 мг/л и 2000 мг/л при БПКполн исходной воды более 10 000 мг/л. Выход газа при сбраживании на 1 кг снижения БПКполн составляет 0,5-0,6 м

Доочистка сточных вод может быть осуществлена путем аэробного окисления в одну ступень на аэротенках-смесителях с регенераторами. Объем регенераторов принимается равным 30% объема аэротенка. Продолжительность отстаивания во вторичных отстойниках-1,5 часа.

Если доочистка сточных вод после анаэробного сбраживания проектируется в две ступени на аэротенках, то принимаются аэротенки-смесители с регенераторами для I ступени доочистки. Объем регенератора равняется 30% объема аэротенков I ступени. Отстаивание после I ступени должно осуществляться в течение полутора часов.

На П ступени доочистки рекомендуется устанавливать аэротенки-вытеснители. Продолжительность отстаивания после П ступени должна равняться 2 часам.

Необходимый объем метантенков, м для сбраживания сточной воды определяется по формуле

(Бпк-впк;г)<з

где БПК"°дн - полная биохимическая потребность в кислороде поступающей сточной воды, кг/м; БПКпол-полная биохимическая потребность в кислороде очищенной воды, кг/м-QcyT - расход сточной воды, м/сутки;

А-объемная мощность анаэробного сбраживания в метантенках по БПКполн, кг/(м-сутки). Метод анаэробного сбраживания шерстомойных сточных вод применен в СССР на фабрике первичной обработки шерсти в г. Улан-Удэ. Эти воды содержат в составе загрязнений шерстный жир, мыло, различные механические примеси животного и минерального происхождения и растворенные органические и неорганические вещества. Шерстный жир предварительно извлекается из сточных вод флотационно-сепарационным способом в цехе жиродобычи. Этим способом можно выделить из сточных вод до 30% шерстного жира, являющегося ценным продуктом. После извлечения жира шерстомойные сточные воды направляются в первичный отстойник, который служит для выделения осаждающихся взвешенных веществ. Продолжительность отстаивания 2 ч. Одновременно в отстойнике происходит усреднение состава сточных вод. После этого сточная вода подается в I ступень метантенков.