Типичный срок службы оборудования для очистки сточных вод варьируется в зависимости от типа, материала и обслуживания, но обычно составляет от 10 до 50 лет. Подземное оборудование служит около 15 лет и более, в то время как конструкции из нержавеющей стали или стекловолокна могут прослужить до 50 лет. Основные компоненты, такие как система обратного осмоса, требуют регулярной замены.

Метод очистки промышленных сточных вод выбирается с учетом типа и концентрации загрязняющих веществ, а также специфики отрасли. Обычно используются физические, химические, биологические или комбинированные методы очистки.

Выбор реагента для очистки сточных вод требует комплексного анализа характеристик качества воды, процессов очистки, экономической эффективности и экологических требований. Высококачественные реагенты должны обладать высокой эффективностью (низким общим расходом), высокой эффективностью очистки (высокими пределами удаления загрязняющих веществ), не вносить новых загрязняющих веществ, быть безвредными для человека и не повреждать биохимические системы или оборудование.
Удаление тяжелых металлов: добавляется осадитель (например, сульфид натрия или гидроксид натрия) для образования труднорастворимого осадка.
Удаление азота и фосфора: используются специальные агенты для удаления фосфора (например, хлорид железа или известь) или денитрификаторы.
Тугоплавкое органическое вещество: для разрушения его структуры можно использовать современные окислители (например, озон).

Цена испарителя MVR значительно варьируется в зависимости от таких факторов, как масштаб производства, материал и конфигурация. Для получения подробной информации обратитесь в нашу службу поддержки клиентов.
Материал: Титан более чем на 50% дороже нержавеющей стали, но он более устойчив к коррозии.
Конфигурация: Марка компрессора, рейтинг энергоэффективности и интеллектуальная система управления существенно влияют на цену.
Масштаб обработки: чем больше масштаб, тем выше стоимость.

Испаритель — это устройство, которое испаряет и удаляет растворитель из раствора посредством нагревания, в результате чего получается концентрированный раствор или твёрдое вещество. Испарители можно разделить на различные типы в зависимости от конструкции, принципа действия и области применения. К ним относятся трубчатые, пластинчатые, скребковые плёночные, многокорпусные, испарители с МВР и низкотемпературные испарители.

Как правило, когда окружающей среде и ресурсам наносится ущерб и нарушается экологическое равновесие, на восстановление системы уходят десятилетия, иногда даже сотни лет, а иногда восстановление вообще невозможно.

Серия стандартов ISO 14000 – это стандарт экологического менеджмента, разработанный Техническим комитетом по экологическому менеджменту Международной организации по стандартизации. Его руководящий принцип – «комплексное управление, предотвращение загрязнения и постоянное совершенствование», представляющий собой инновационный подход и методы экологического менеджмента. ISO 14000 содержит очень строгие стандарты и регламенты, а также соответствующие стандарты проверки для каждого производственного процесса и звена управления, от закупки сырья до поставки готовой продукции. Эта система надежно предотвращает образование загрязняющих веществ в процессе производства и обеспечивает их эффективное управление. Очистка сточных вод – лишь один из компонентов серии стандартов ISO 14000. В настоящее время пилотные программы и внедрение серии стандартов ISO 14000 реализуются в некоторых крупных городах и на крупных предприятиях Китая. Сертификация качества окружающей среды ISO 14000 известна как «зеленый паспорт», признанный на международном рынке. Сертификация обеспечивает беспрепятственный доступ на международные рынки. Многие страны объявили, что импорт товаров и продукции без сертификации экологического менеджмента будет подпадать под количественные и ценовые ограничения. Таким образом, по мере постепенной интеграции в международный рынок, на всех отечественных предприятиях в полном объеме внедряется сертификация качества окружающей среды ISO 14000, а также ISO 9000 (стандарты управления качеством). Таким образом, с точки зрения стандартов управления окружающей средой, мы должны не только стремиться к обеспечению эффективной очистки сточных вод на выходе из источника загрязнения, внедрять научно обоснованный экологический менеджмент и обеспечивать соответствие очищенных сточных вод установленным нормам сброса, но и активно внедрять систему управления экологически чистым производством на выходе из источника загрязнения для предотвращения и снижения уровня загрязнения.

Защита окружающей среды стала основой национальной политики, направленной на устойчивое развитие экономики моей страны. Поэтому очистка сточных вод должна соответствовать законам, правилам и политике моей страны в области охраны окружающей среды. При планировании и разработке мер по охране окружающей среды необходимо сочетать производственные перспективы с экологическими концепциями и охраной окружающей среды, а также сочетать очистку сточных вод с совершенствованием производственных процессов и внедрением экологически чистых технологий. Систематический анализ и проверка позволяют разработать более рациональный план очистки. Основные принципы управления охраной окружающей среды можно сформулировать следующим образом:
(1) Исключить нецелесообразные продукты. Необходимо решительно заменить некоторые традиционные, малоценные и отходные продукты, очистка сточных вод которых крайне сложна, высококачественными, высокотехнологичными продуктами. Если годовой прибыли от продукта недостаточно для покрытия годовых расходов на очистку сточных вод, следует прекратить производство таких продуктов и заменить их продуктами, которые менее загрязняют окружающую среду и легче поддаются обработке.
(2) Укрепление управления и снижение уровня загрязнения. Управление предприятием также является важным фактором предотвращения и контроля загрязнения. Например, утечки из оборудования; производственные аварии или брак продукции, вызванные несоблюдением технологических процессов, приводят к образованию больших объемов высококонцентрированных сточных вод; использование большого количества воды для промывки оборудования и грунта, что увеличивает объем сточных вод; отсутствие разделения охлаждающей воды и производственных сточных вод на «чистые» и «мутные» потоки, что увеличивает объем сточных вод и затрудняет их очистку.
(3) Создание региональных малогабаритных очистных сооружений. В районах концентрации промышленных предприятий не обязательно применять принцип «кто загрязняет, тот и очищает»; вместо этого необходимо укреплять взаимоотношения между предприятиями и комплексно рассматривать меры по контролю загрязнения. При необходимости и возможности можно централизованно очищать сточные воды каждого предприятия и создать единую очистную станцию ​​для реализации метода очистки «кто загрязняет, тот и платит». Поскольку качество сточных вод каждого предприятия различается из-за разной продукции, например, сточные воды некоторых предприятий имеют кислую реакцию, а сточные воды других предприятий – щелочную. Совместная очистка этих вод может снизить затраты на нейтрализующие реагенты; некоторые предприятия сбрасывают сточные воды с высоким содержанием солей и низким содержанием ХПК, в то время как сточные воды других предприятий характеризуются высокой концентрацией и легко поддаются биологическому разложению. При раздельной очистке все эти воды трудно поддаются очистке. Однако при совместной биохимической очистке улучшение качества воды может не только снизить сложность очистки сточных вод, но и повысить их эффективность.
(4) Улучшить скорость переработки воды
Чтобы сократить количество сточных вод, необходимо в первую очередь уделять больше внимания источнику их образования. Например, можно рассмотреть возможность переработки воды или многократного повторного использования, чтобы повысить уровень оборотного водоснабжения и минимизировать объемы сбросов. За рубежом уровень оборотного водоснабжения на некоторых передовых предприятиях достиг более 96%, в то время как на шанхайских производственных предприятиях уровень оборотного водоснабжения все еще находится на низком уровне – 20–30%, и потенциал для его реализации огромен. Повышение уровня оборотного водоснабжения может не только снизить загрязнение окружающей среды, но и сократить объемы пополнения запасов пресной воды, что в определенной степени может смягчить обострившуюся проблему водных ресурсов. При очистке сточных вод следует также учитывать возможность переработки очищенной воды.
(5) Переработка и комплексная утилизация
Загрязняющими веществами в сточных водах являются сырье, полуфабрикаты, готовые продукты и реакционные среды (например, растворители), которые попадают в воду в процессе производства. В частности, некоторые химические реакции в производстве тонкой химии часто не очень безопасны, а процесс разделения продуктов не может быть очень полным. Поэтому в сточных водах часто присутствует определенное количество полезных веществ, особенно в маточном растворе реакции. Сброс этих загрязняющих веществ загрязняет окружающую среду и наносит вред. Однако, если их перерабатывать или комплексно использовать, отходы можно превратить в богатство, а вред - в пользу; или отходы можно обрабатывать отходами, сильные стороны отходов могут компенсировать недостатки, и можно осуществлять комплексное управление, чтобы сократить расходы на очистку воды.

Для решения проблемы несоответствия между мерами по охране окружающей среды и жалобами населения в Шанхае открыта горячая линия по чрезвычайным ситуациям в области охраны окружающей среды – 62863110, известная как «Защита окружающей среды 110». Номер будет упрощён до 63110 (омофон «Зелёный 110»). Это первый номер «Защита окружающей среды 110» в национальной системе охраны окружающей среды. По мере активизации усилий по охране окружающей среды горячие линии по чрезвычайным ситуациям в области охраны окружающей среды будут создаваться по всей стране.
В обязанности горячей линии по чрезвычайным ситуациям в области охраны окружающей среды входит: прием и реагирование на сообщения о крупных загрязнениях, происходящих по всему городу; прием сообщений о незаконных выбросах загрязняющих веществ загрязняющими предприятиями, включая незаконные и прямые сбросы; прием и урегулирование инцидентов, связанных с экологическими проблемами, которые могут привести к социальной нестабильности; а также оказание содействия соответствующим ведомствам в урегулировании крупных инцидентов, которые могут повлиять на окружающую среду. По другим вопросам загрязнения окружающей среды, не требующим выезда на место, горячая линия по чрезвычайным ситуациям в области охраны окружающей среды доступна круглосуточно для приема жалоб от населения, проживающего в вышеуказанных районах.
Для предприятий, загрязняющих окружающую среду, запуск программы «Охрана окружающей среды 110» является одновременно и источником давления, и стимулом. Только путём тщательного управления и контроля загрязнения мы сможем выдержать пристальное внимание со стороны природоохранных органов и общественности.

Сточные воды и содержащиеся в них загрязняющие вещества являются продуктами производственного процесса. Поэтому реформирование производственного процесса и внедрение чистого производства являются основополагающими мерами по устранению или снижению опасности сточных вод. Благодаря реформированию процессов и оборудования можно исключить сточные воды из производственного процесса, что может не только повысить коэффициент использования сырья и вспомогательных материалов, но и снизить затраты на очистку сточных вод. Эта работа должна выполняться инженерами-технологами производства и инженерами-экологами совместно. Следует признать, что защита окружающей среды — это не только работа инженеров-экологов, но и необходимость контролировать источники загрязнения, чтобы можно было эффективно управлять сточными водами. Поэтому при проектировании процессов и опытном производстве продукции необходимо учитывать возможные проблемы загрязнения окружающей среды в будущем. При выборе метода синтеза необходимо стремиться к использованию экологически чистых или менее экологически чистых производственных процессов, выбирать метод с максимальной степенью использования сырья, не использовать или использовать в производстве мало биоразлагаемые, а также токсичные и вредные вещества, включая сырье, вспомогательные материалы и растворители, а также усиливать рекуперацию и комплексную утилизацию растворителей и побочных продуктов. Конкретные методы включают в себя следующее:
(1) Внедрение новых процессов, новых технологий и новых маршрутов Внедрение новых процессов, новых технологий и новых маршрутов. Во-первых, можно проверить соотношение ингредиентов в производственном процессе. Сырье с высоким уровнем загрязнения и превышающее теоретическое соотношение должно быть сокращено, чтобы увеличить коэффициент использования сырья и очищаемость сточных вод. В химическом производстве иногда внедряются новые маршруты, которые могут не только повысить уровни производства, но и решить проблемы очистки сточных вод. Например, в прошлом сырье для противотуберкулезного препарата изоникотиновой кислоты необходимо было получать электролитическим окислением с использованием серной кислоты в качестве электролита. Количество кислых сточных вод, образующихся в процессе, было большим и трудно поддавалось очистке. Теперь новая технология каталитического окисления воздуха используется для проведения реакции в псевдоожиженном слое. Количество сточных вод также невелико, и проблема загрязнения решается легче.
(2) Замена сырья и вспомогательных материалов Это распространенный метод, такой как замена высокотоксичного или чрезвычайно токсичного сырья нетоксичным или малотоксичным сырьем и замена биоразлагаемых веществ биоразлагаемыми веществами. Кроме того, необходимо избегать или использовать менее ограниченные вещества, указанные в нормах выбросов, особенно некоторые вещества со строгими требованиями, чтобы снизить нагрузку на очистку сточных вод. Например, в настоящее время существуют более строгие требования к концентрации аммиачного азота в сточных водах, что требует использования как можно меньше аммиачной воды или жидкого аммиака в производстве. Например, в прошлом при регулировании pH сточных вод некоторые процессы очистки использовали аммиачную воду для регулирования, что значительно превышало содержание аммиачного азота в стоках и увеличивало сложность биохимической очистки сточных вод. Основываясь на том же принципе, мы должны использовать меньше дихромата калия в качестве окислителя и меньше нитросоединений и хлорированных углеводородов в качестве растворителей. При выборе растворителя, помимо соответствия требованиям производственного процесса, необходимо также учитывать биоразлагаемость и токсичность растворителя.
(3) Выберите новый процесс последующей обработки для снижения или устранения загрязнения в процессе производства. Этот метод очень полезен для специалистов, занятых в химическом производстве. Например, в промышленности органического синтеза метод добавления воды для разбавления реакционных материалов (водоразделение) часто используется для осаждения продуктов реакции из органического растворителя реакции. Маточный раствор, полученный при водоразделении, содержит большое количество воды, а органический растворитель (такой как метанол, этанол и другие водорастворимые растворители) трудно рекуперировать, что приводит к загрязнению сточных вод. Если большую часть растворителя регенерировать дистилляцией перед разбавлением, а затем разбавлять водой, содержание органических веществ в сточных водах можно значительно снизить. Для обеспечения качества получаемых продуктов продукты реакции или промежуточные продукты часто необходимо промывать для удаления примесей, содержащихся в продуктах. Рациональность процесса промывки существенно влияет на степень загрязнения сточных вод. Однако, если принять новую технологию последующей очистки, можно полностью исключить промывочные сточные воды в ходе технологического процесса, достигнув нулевого сброса загрязняющих веществ. Слишком высокое содержание соли в сточных водах будет подавлять рост и размножение микроорганизмов и влиять на эффективность биохимической очистки. Мы также можем применить новый процесс последующей очистки, чтобы решить эту проблему в очистке сточных вод. Например, на заводе п-нитрохлорбензол реагирует с гидроксидом натрия в растворителе метаноле для получения п-нитроанизола. Первоначальный процесс последующей очистки заключается в использовании промывки водой для удаления соли NaCl из реакционных материалов. Результатом этой операции является большой объем сточных вод с высоким содержанием соли, что затрудняет последующую биохимическую очистку. Позже завод усовершенствовал процесс последующей очистки, сначала отфильтровывая NaCl из реакционного материала (органическая фаза), затем промывая водой и осаждая п-нитроанизол. Усовершенствованный процесс не только сократил объем сточных вод на 50%, но и извлек 97,4% солей из сточных вод, снизил органическую нагрузку сточных вод на 58,7% и значительно улучшил биоразлагаемость сточных вод.
(4) Усиление работы по рекуперации растворителей На большинстве заводов по производству химического сырья доля растворителей, используемых в сырье и вспомогательных материалах, довольно высока. Можно сказать, что органическая нагрузка во многих производственных сточных водах в основном исходит от растворителей. Поэтому уделение внимания и проведение хорошей работы по рекуперации растворителей является не только важной мерой по предотвращению и сокращению загрязнения, но и важным способом снижения затрат, повышения эффективности и увеличения прибыли, что дает двойную экологическую и экономическую выгоду. Например, фармацевтическая фабрика в Шанхае, которая производит гормоны, имеет общий ежедневный выброс органических веществ (ХПК) в размере 8 тонн, что делает ее основным загрязнителем в регионе. Управление окружающей средой на заводе сначала началось с рекуперации растворителей. Сточные воды маточного раствора, содержащие тот же растворитель, собирались и перерабатывались. В результате общий ежедневный сброс органической нагрузки в сточных водах был снижен с 8 тонн до 3 тонн. Доход от рекуперации растворителей превысил эксплуатационные расходы очистных сооружений.

Сточные воды содержат множество органических веществ, часто десятки, а то и сотни. Качественный и количественный анализ каждого органического вещества в сточных водах требует много времени и химических затрат. Итак, можно ли использовать единый индикатор загрязнения для представления всех органических веществ в сточных водах и их количества? Исследования экологов показали, что все органические вещества обладают двумя общими характеристиками: во-первых, они состоят как минимум из одного атома углерода и водорода; во-вторых, подавляющее большинство органических веществ может быть химически или микробно окислено, при этом их углерод и водород реагируют с кислородом с образованием безвредного углекислого газа и воды соответственно. Органические вещества в сточных водах, независимо от их химического или биологического окисления, потребляют кислород. Чем больше органических веществ в сточных водах, тем больше потребление кислорода, и эти два показателя прямо пропорциональны. Поэтому экологи называют количество кислорода, потребляемого при окислении сточных вод химическими веществами, химическим потреблением кислорода (ХПК), а количество кислорода, потребляемого при окислении сточных вод микроорганизмами, – биологическим потреблением кислорода (БПК). Поскольку ХПК и БПК комплексно отражают количество всех органических веществ в сточных водах и сравнительно просты в анализе, они широко используются в анализе сточных вод и природоохранной инженерии.
Фактически, ХПК отражает не только содержание органических веществ в воде, но и наличие неорганических веществ с восстановительными свойствами, таких как сульфиды, ионы железа, сульфит натрия и даже хлорид-ионы. Например, если ионы железа в стоках железо-углеродного бассейна не полностью удаляются в нейтрализаторе, ХПК стоков после биологической очистки может превышать норматив из-за наличия ионов железа.

Химическое потребление кислорода (ХПК) относится к количеству кислорода, необходимому окисляемым веществам в сточных водах при окислении химическим окислителем, измеряемому в миллиграммах кислорода на литр. В настоящее время это наиболее распространенный метод измерения содержания органических веществ в сточных водах. Обычные окислители, используемые при анализе ХПК, включают перманганат калия (марганцевый метод CODMn) и дихромат калия (хромовый метод CODCr), при этом метод дихромата калия в настоящее время является наиболее распространенным. Органические вещества окисляются путем нагревания сточных вод с сильной кислотой в условиях кипения с обратным холодильником. Использование сульфата серебра в качестве катализатора может увеличить скорость окисления большинства органических веществ до 85-95%. Если сточные воды содержат высокие концентрации хлорид-ионов, для экранирования хлорид-ионов следует использовать сульфат ртути, чтобы уменьшить помехи при определении ХПК.

Биохимическое потребление кислорода (БПК) также может указывать на степень органического загрязнения сточных вод. Наиболее распространённым показателем является 5-дневное БПК, обозначаемое как БПК5. Оно показывает количество кислорода, необходимое для биоразложения сточных вод в присутствии микроорганизмов в течение 5 дней. В дальнейшем мы будем часто использовать 5-дневное БПК5.

Некоторые органические вещества биоразлагаемы (например, глюкоза и этанол), другие биоразлагаемы лишь частично (например, метанол), а некоторые не биоразлагаемы и токсичны (например, гинкго билоба, гинкголевая кислота и некоторые поверхностно-активные вещества). Таким образом, органические вещества в воде можно разделить на два компонента: биоразлагаемые и небиоразлагаемые.
Обычно считается, что ХПК отражает практически все органические вещества в воде. БПК, с другой стороны, отражает биоразлагаемые органические вещества в воде. Следовательно, разница между ХПК и БПК отражает небиоразлагаемые органические вещества в сточных водах.

B/C — это отношение БПК5 к ХПК, которое характеризует биоразлагаемость сточных вод. Если ХПКДНБ представляет собой небиоразлагаемую часть ХПК, то доля органических веществ в сточных водах, не поддающихся биоразложению микроорганизмами, может быть выражена как ХПКДНБ/ХПК.
При БПК5/ХПК ≥ 0,45 доля небиоразлагаемых органических веществ составляет менее 20% от общего количества органических веществ. При БПК5/ХПК ≤ 0,2 доля небиоразлагаемых органических веществ составляет более 60% от общего количества органических веществ.
Б/К имеет большое значение и практическое значение в инженерной экологии.

pH — это фактически способ выражения кислотности или щёлочности водного раствора. Мы часто выражаем pH водного раствора в процентах, например, для 1%-ного раствора серной кислоты или 1%-ного раствора щёлочи. Однако, когда pH водного раствора очень низкий, выражение его в процентах слишком громоздко. В таких случаях вместо него можно использовать pH. Диапазон pH составляет 0–14. При pH 7 вода нейтральна; при pH меньше 7 вода кислая, и чем ниже pH, тем она кислее. При pH больше 7 вода щелочная, и чем выше pH, тем она щелочнее.
Всё живое в мире не может существовать без воды, но диапазон pH, подходящий для выживания, зачастую очень узок. Поэтому Национальное агентство по охране окружающей среды строго регламентирует значение pH очищенной воды в диапазоне от 6 до 9.
Значение pH воды часто проверяется с помощью индикаторной бумаги, но его также можно измерить с помощью таких приборов, как pH-метры.

Как правило, концентрации органических и неорганических веществ в сточных водах очень малы, поэтому выражать их в процентах или других единицах измерения затруднительно и неудобно. Например, тонна сточных вод часто содержит всего несколько граммов, десятков граммов, сотен граммов или даже несколько килограммов загрязняющих веществ. Единицей измерения является грамм на тонну (г/т). Перевод тонн в литры даёт миллиграммы на литр (мг/л). Для расчётов воспользуйтесь следующей таблицей перевода:
1 мг/л = 1 часть на миллион
1000 мг/л = 1 часть на тысячу
10 000 мг/л = 1 процент

Предварительная обработка обычно называется очисткой, предшествующей биохимической очистке. Поскольку биохимическая очистка относительно недорога и стабильна, она обычно используется для очистки промышленных сточных вод и является основным методом управления сточными водами. Однако сточные воды содержат определенные органические вещества, которые оказывают ингибирующее или токсичное воздействие на микроорганизмы. Поэтому предварительная обработка необходима перед поступлением сточных вод в биохимический резервуар. Цель состоит в том, чтобы минимизировать или полностью удалить эти ингибирующие или токсичные вещества для обеспечения нормального функционирования микроорганизмов в биохимическом резервуаре.
Предварительная обработка преследует две цели: во-первых, минимизировать и удалить эти ингибирующие, токсичные или ингибирующие вещества из сточных вод или преобразовать их в вещества, безвредные или полезные для микроорганизмов, чтобы обеспечить нормальное функционирование микроорганизмов в биохимическом резервуаре; во-вторых, снизить нагрузку ХПК во время процесса предварительной обработки, чтобы облегчить эксплуатационную нагрузку биохимического резервуара. Процесс предварительной обработки представляет собой микроэлектролиз железа и углерода и метод восстановления-окисления Fe2+/Fe3+. Образующиеся бесчисленные мельчайшие первичные ячейки железа и углерода способствуют окислительно-восстановительной реакции, которая может разрушать и удалять токсичные и вредные вещества из сточных вод. В процессе нейтрализации и осаждения активные хлопья, образованные двухвалентным железом и трехвалентным железом в щелочных условиях, могут адсорбировать органические вещества из сточных вод, чтобы снизить нагрузку ХПК и обеспечить нормальную работу последующей системы биохимической очистки.

Резервуар для сбора сточных вод собирает, хранит и уравновешивает качество и количество сточных вод. Объем и качество сточных вод, сбрасываемых из разных цехов, как правило, неравномерны. Сточные воды образуются во время производства, но не в периоды простоя. Они могут значительно колебаться даже в течение одного дня или между сменами. Это особенно актуально для сточных вод от предприятий тонкой химической промышленности. Если чистые и мутные сточные воды не разделяются, качество и количество концентрированных и менее загрязненных технологических сточных вод могут значительно различаться. Эта изменчивость пагубна и даже вредна для надлежащей работы и эффективности очистки очистных сооружений. Поэтому, прежде чем сточные воды попадут в основную систему очистки сточных вод, должен быть установлен резервуар для сбора сточных вод определенной емкости для хранения и гомогенизации сточных вод, чтобы обеспечить надлежащую работу оборудования и сооружений очистки сточных вод.

Многие взвешенные примеси с удельным весом больше 1, крупные частицы и легко осаждающиеся взвешенные твердые частицы в сточных водах могут быть удалены путем естественного осаждения, центрифугирования и других методов. Однако взвешенные частицы с удельным весом меньше 1, мельчайшие частицы, которые даже не видны невооруженным глазом, трудно оседают естественным путем. Например, коллоидные частицы - это частицы размером от 10-4 до 10-6 мм. Они очень стабильны в воде и имеют чрезвычайно медленную скорость осаждения. Требуется 200 лет обработки почвы, чтобы осадить 1 метр. Есть две причины медленного осаждения: (1) Вообще говоря, коллоидные частицы имеют отрицательный заряд. Поскольку одноименные заряды отталкиваются друг от друга, коллоидные частицы не могут контактировать друг с другом и не могут быть связаны друг с другом и взвешены в воде. (2) Существует также слой молекул, плотно окружающий поверхность коллоидных частиц. Этот слой гидратации также затрудняет и изолирует контакт между коллоидными частицами, не позволяет им связываться друг с другом и находиться во взвешенном состоянии в воде.

Для осаждения коллоидных частиц необходимо привести их в контакт друг с другом, образуя более крупные частицы. Это означает, что они агрегируют, в результате чего их удельный вес превышает 1, что приводит к осаждению. Существует множество доступных методов, и наиболее распространённые технологические приёмы включают коагуляцию, флокуляцию и коагуляцию.

При добавлении в сточные воды коагулянта, содержащего положительные ионы, наличие большого количества положительных ионов между коллоидными частицами устраняет электростатическое отталкивание, что приводит к их агломерации. Этот процесс агломерации коллоидных частиц под действием электролитов с положительными ионами называется коагуляцией. В качестве коагулянтов обычно используют сульфат алюминия, сульфат железа, квасцы и хлорид железа.

Флокуляция подразумевает добавление полимерного коагулянта в сточные воды. При растворении полимер образует полимеры. Этот полимер имеет линейную структуру: один конец нити притягивает одну мельчайшую частицу, а другой – другую, выступая в качестве мостика между двумя удалёнными частицами. Это создаёт связь, заставляя частицы постепенно увеличиваться в размерах и в конечном итоге формировать крупные хлопья (обычно называемые хлопьями алюма), которые ускоряют осаждение частиц. В качестве флокулянтов обычно используются полиакриламид (ПАМ) и полиферрик-ион (ПЭ).

В процессе коагуляции полиферритное железо образует хлопья гидроксида железа, обладающие высокой способностью адсорбировать органические вещества в сточных водах. Экспериментальные данные показывают, что флокуляция и адсорбция полиферритного железа позволяет удалить около 10–20% ХПК из сточных вод, значительно снижая нагрузку на биохимический резервуар и способствуя очистке сточных вод до уровня, соответствующего нормативам сброса. Кроме того, предварительная очистка полиферритным железом позволяет удалять из сточных вод следовые количества веществ, токсичных или ингибирующих микроорганизмы, обеспечивая их нормальное функционирование в биохимическом резервуаре. Среди различных коагулянтов полиферритное железо является относительно недорогим (25–300 юаней/тонна), что обеспечивает относительно низкую стоимость очистки и делает его пригодным для предварительной очистки технологических сточных вод.
Полиферритное железо является кислотным веществом и обладает высокой коррозионной активностью, поэтому очистное оборудование должно быть надлежащим образом обработано средствами защиты от коррозии.

Коагуляция – это комбинированный процесс коагуляции и флокуляции. Коагуляция часто используется в экспериментах и ​​технике. Например, сначала в воду добавляют сульфат железа и другие химикаты, чтобы устранить электростатическое отталкивание между коллоидными частицами. Затем добавляют полиакриламид (ПАМ), который постепенно укрупняет частицы, образуя видимые хлопья, которые в конечном итоге вызывают седиментацию.

Адсорбция — это процесс использования пористых твердых веществ (например, активированного угля) или хлопьевидных материалов (например, полиферрита железа) для адсорбции токсичных и вредных веществ из сточных вод на поверхности или внутри микропор твердых веществ или хлопьев, тем самым очищая воду. Адсорбируемые вещества могут быть как нерастворимыми, так и растворимыми. Адсорбционная очистка отличается высокой эффективностью и обеспечивает получение высококачественных сточных вод, что делает ее распространенным методом глубокой очистки сточных вод. Адсорбцию также можно использовать в биохимических очистных сооружениях для повышения их эффективности (например, метод PACT).

Метод железоуглеродной очистки, также известный как метод микроэлектролиза железоуглерода или метод внутреннего электролиза железоуглерода, представляет собой применение технологии очистки сточных вод, содержащих металлическое железо. Использование метода железоуглерода в качестве технологии предварительной очистки уникально эффективно при очистке токсичных и опасных сточных вод с высоким содержанием ХПК. Механизм очистки методом железоуглерода до сих пор до конца не изучен, но общепринятое объяснение заключается в том, что в кислой среде между железом и углеродом образуется множество микротоковых реакционных пулов, где органические вещества восстанавливаются и окисляются микротоком. Затем железоуглеродные стоки нейтрализуются известью или известковым молоком, что приводит к образованию коллоидных хлопьев Fe(OH)2, обладающих высокой флокулирующей и адсорбирующей способностью по отношению к органическим веществам. Таким образом, метод железоуглерода сочетает в себе восстановительные свойства железа, электрохимические свойства железоуглерода, а также флокулирующее и адсорбирующее действие ионов железа. Именно совокупное действие этих трёх свойств позволяет методу железоуглерода достигать превосходных результатов очистки. Недостатками железоуглеродного метода являются: (1) Железные опилки имеют тенденцию образовывать комки после длительного пребывания в кислой среде, вызывая закупорку и образование каналов, что затрудняет операцию и снижает эффективность обработки;
(2) В кислой среде железо растворяет большое количество железа, и после нейтрализации щелочью образуется большое количество шлама.

После того, как сточные воды доводят до pH 2 с помощью серной кислоты и обрабатывают железоуглеродом, серная кислота превращается в сульфат железа, и значение pH сточных вод увеличивается с 2 до 5-6. Так почему же известковый порошок все еще необходим для нейтрализации железоуглеродистых стоков? Или можно добавить меньше известкового порошка в процессе нейтрализации? Стоки из железоуглеродистых очистных сооружений содержат большое количество сульфата железа. Если его не удалить, он повлияет на рост и размножение микроорганизмов в последующем биохимическом резервуаре. Поэтому для повышения pH сточных вод с 5-6 до более чем 9 необходимо использовать известь. Это преобразует водорастворимый сульфат железа в нерастворимый гидроксид железа и сульфат кальция. Затем они осаждаются путем коагуляции и отстаивания, чтобы гарантировать, что сточные воды, поступающие в биохимический резервуар, не содержат сульфата железа.

Шлам, образующийся в результате химических реакций (например, нейтрализации) и физико-химической обработки (например, химической коагуляции), обычно называют химическим шламом. Шлам, образующийся после нейтрализации и коагуляции сточных вод после обработки древесным углем, состоит в основном из гидроксида железа (II) и сульфата кальция. Количество образующегося шлама можно рассчитать, исходя из количества добавленных серной кислоты и известкового порошка. В инженерных целях также можно использовать эмпирические оценки. Как правило, если pH сточных вод, поступающих на обработку древесным углем, составляет около 2, количество химического шлама, образующегося на тонну сточных вод (содержание воды 80%) после нейтрализации и коагуляции, составляет приблизительно 50 кг.

Биохимическая очистка сточных вод – один из важнейших процессов в системе очистки сточных вод, часто называемый биохимической очисткой. Биохимическая очистка использует биологическую активность микроорганизмов для эффективного удаления растворимых и некоторых нерастворимых органических веществ из сточных вод, тем самым очищая воду. На самом деле, мы все знакомы с биохимической очисткой. В природных водоёмах существует пищевая цепь: крупная рыба поедает мелкую рыбу, мелкая рыба – креветок, креветки – мелких насекомых, мелкие насекомые – микроорганизмы, а микроорганизмы – сточные воды. Без этой пищевой цепи природа была бы в хаосе. В природных реках обитает огромное количество микроорганизмов, питающихся органическими веществами. Днём и ночью они окисляют или восстанавливают органические вещества (такие как промышленные сточные воды, пестициды, удобрения и фекалии), сбрасываемые в реки, в конечном итоге превращая их в неорганические вещества. Без микроорганизмов реки вокруг нас стали бы зловонными за несколько месяцев, а то и за год-два. Микроорганизмы слишком малы и рассеяны, чтобы их можно было увидеть невооружённым глазом. Проекты биохимической очистки сточных вод интенсифицируют этот процесс в искусственных условиях. Бесчисленное количество микроорганизмов концентрируется в одном бассейне, создавая идеальную среду для их размножения и роста (например, температуру, pH, кислород и питательные вещества, такие как азот и фосфор). Это позволяет микроорганизмам быстро размножаться, увеличивая скорость и эффективность их разложения органических веществ. Затем сточные воды перекачиваются в бассейн, где органические вещества в сточных водах окисляются и разлагаются под действием микроорганизмов, что приводит к очистке и очистке сточных вод. По сравнению с другими методами очистки, биохимический метод обладает преимуществами низкого энергопотребления, отсутствия необходимости добавления химикатов, высокой эффективности очистки и низкой стоимости очистки.

Сточные воды содержат органические вещества, такие как углеводы, жиры и белки. Эти неживые органические вещества служат пищей для микроорганизмов. Часть этих веществ разлагается и синтезируется в клеточные вещества (комбинированные метаболиты), в то время как другая часть разлагается и окисляется до воды, углекислого газа и других веществ (метаболиты разложения). В этом процессе органические загрязнители в сточных водах разлагаются и удаляются микроорганизмами.

Помимо питательных веществ, для выживания микроорганизмам также необходимы подходящие факторы окружающей среды, такие как температура, pH, растворённый кислород и осмотическое давление. Аномальные условия окружающей среды могут повлиять на жизнедеятельность микроорганизмов и даже вызвать мутацию или гибель.

При биологической очистке сточных вод оптимальный температурный диапазон для микроорганизмов обычно составляет 16–30 °C, с максимальной температурой 37–43 °C. Микроорганизмы перестают размножаться при температуре ниже 10 °C. В пределах подходящего температурного диапазона каждое повышение температуры на 10 °C увеличивает скорость метаболизма микроорганизмов и скорость удаления ХПК примерно на 10%. И наоборот, каждое понижение температуры на 10 °C снижает скорость удаления ХПК на 10%. Поэтому зимой скорость биохимического удаления ХПК значительно ниже, чем в другие сезоны.

Жизнедеятельность и метаболизм микроорганизмов тесно связаны с pH. Большинство микроорганизмов адаптируются к диапазону pH 4,5–9, при оптимальном значении 6,5–7,5. При pH ниже 6,5 грибы начинают конкурировать с бактериями. При pH 4,5 грибы полностью доминируют в биохимическом резервуаре, что существенно затрудняет осаждение ила. При pH выше 9 метаболизм микроорганизмов замедляется.
Разные микроорганизмы предъявляют разные требования к уровню pH. При аэробной биологической очистке pH может варьироваться в пределах 6,5–8,5; при анаэробной биологической очистке микроорганизмы предъявляют более строгие требования к pH, и pH должен находиться в пределах 6,7–7,4.

Кислород, растворённый в воде, называется растворённым кислородом. Организмы и аэробные микроорганизмы в воде нуждаются в растворённом кислороде для своего выживания. Разные микроорганизмы имеют разные потребности в растворённом кислороде. Аэробным микроорганизмам требуется достаточное количество растворённого кислорода. Как правило, уровень растворённого кислорода следует поддерживать на уровне 3 мг/л, но не менее 2 мг/л. Для факультативно-анаэробных микроорганизмов требуется концентрация растворённого кислорода в диапазоне 0,2–2,0 мг/л, в то время как для анаэробных микроорганизмов — ниже 0,2 мг/л.

Давайте сначала опишем эксперимент по осмотическому давлению: полупроницаемая мембрана разделяет два солевых раствора разной концентрации. Молекулы воды из раствора с низкой концентрацией проходят через мембрану в раствор с высокой концентрацией. Аналогично, молекулы воды из раствора с высокой концентрацией также проходят через мембрану в раствор с низкой концентрацией, но в меньших количествах. Следовательно, уровень жидкости со стороны раствора с высокой концентрацией повышается. Когда разница высот между уровнями двух жидкостей создаёт достаточное давление, чтобы предотвратить дальнейший поток воды, осмос прекращается. Это давление, создаваемое разницей высот, и есть осмотическое давление. В общем случае, чем выше концентрация соли, тем больше осмотическое давление.
Поведение микроорганизмов в солевых растворах аналогично эксперименту с осмотическим давлением. Микроорганизмы состоят из клеток, а их клеточные стенки действуют как полупроницаемые мембраны. При концентрации ионов хлора 2000 мг/л или менее клеточная стенка может выдерживать осмотическое давление 0,5–1,0 атмосферы. Даже с учетом дополнительной прочности и эластичности клеточной стенки и цитоплазматической мембраны осмотическое давление, которое может выдержать клеточная стенка, не превысит 5–6 атмосфер. Однако, когда концентрация ионов хлора в водном растворе превышает 5000 мг/л, осмотическое давление увеличивается примерно до 10–30 атмосфер. При таком высоком осмотическом давлении большое количество молекул воды из микроорганизмов будет проникать во внешний раствор, вызывая дегидратацию клеток и плазмолиз, а в тяжелых случаях — гибель микробов. Этот принцип используется в повседневной жизни, например, при мариновании овощей и рыбы с помощью соли (хлорида натрия), стерилизации и консервации продуктов. Опыт инженерных работ показывает, что при концентрации хлорид-ионов в сточных водах свыше 2000 мг/л подавляется активность микроорганизмов, а скорость удаления ХПК значительно снижается. При концентрации хлорид-ионов в сточных водах свыше 8000 мг/л происходит увеличение объёма ила, на поверхности образуется большое количество пены, и микроорганизмы погибают.
Однако после длительной акклиматизации микроорганизмы постепенно адаптируются к росту и размножению в высококонцентрированной соленой воде. Микроорганизмы уже акклиматизировались к концентрациям ионов хлора или сульфата, превышающим 10 000 мг/л. Однако принцип осмотического давления говорит нам, что микроорганизмы, адаптировавшиеся к росту и размножению в высококонцентрированной соленой воде, имеют высокую концентрацию соли в клеточном соке. Как только концентрация соли в сточных водах становится низкой или очень низкой, большое количество молекул воды из сточных вод проникает в микроорганизмы, вызывая набухание их клеток и, в тяжелых случаях, разрыв и гибель. Поэтому микроорганизмам, прошедшим длительную акклиматизацию и постепенно адаптировавшимся к росту и размножению в высококонцентрированной соленой воде, необходимо, чтобы концентрация соли в их биохимическом потоке поддерживалась на постоянно высоком уровне. Колебания в этом диапазоне не рекомендуются, так как это приведет к массовой гибели микроорганизмов.

Биохимическую очистку можно разделить на две категории: аэробную и аноксическую, в зависимости от потребности микроорганизмов в кислороде для роста. Аноксическую биохимическую очистку можно разделить на факультативно-анаэробную и аноксическую. В процессе аэробной биохимической очистки аэробные микроорганизмы должны активно развиваться в присутствии большого количества кислорода для снижения содержания органических веществ в сточных водах. В отличие от этого, при факультативной биохимической очистке факультативным микроорганизмам требуется лишь небольшое количество кислорода для развития и разложения органических веществ в сточных водах. Избыток кислорода в воде подавляет рост факультативных микроорганизмов, влияя на их эффективность в очистке органических веществ.
Факультативные микроорганизмы могут адаптироваться к сточным водам с высокой концентрацией ХПК, при этом концентрация ХПК на входе достигает более 2000 мг/л, а скорость удаления ХПК обычно составляет 50-80%. Аэробные микроорганизмы, с другой стороны, могут адаптироваться только к сточным водам с более низкой концентрацией ХПК, обычно контролируемой ниже 1000-1500 мг/л, при этом скорость удаления ХПК обычно составляет 50-80%. Как факультативная, так и аэробная биохимическая очистка требуют относительно короткого времени очистки, обычно 12-24 часа. Используя как различия, так и сходства между факультативными и аэробными биохимическими процессами, исследователи объединили факультативные и аэробные биохимические очистки. Сточные воды с более высокой концентрацией ХПК сначала проходят факультативную биохимическую очистку, а сток из факультативного биохимического резервуара служит в качестве притока для аэробного резервуара. Эта комбинированная очистка уменьшает объем биохимического резервуара, экономя как инвестиции в охрану окружающей среды, так и эксплуатационные расходы.
Принципы и функции анаэробной и факультативной биохимической очистки идентичны. Различие между анаэробной и факультативной биохимической очисткой заключается в том, что анаэробным микроорганизмам не требуется кислород для роста и разложения органических веществ, и они могут адаптироваться к сточным водам с более высокой концентрацией ХПК (4000–10 000 мг/л). Недостатком анаэробной биохимической очистки является длительность процесса: сточные воды обычно находятся в анаэробной биохимической ёмкости более 40 часов.

Наиболее широко используемые и практичные технологии биологической очистки сточных вод делятся на две категории: активный ил и биопленка.
Процесс с использованием активного ила использует биохимический метаболизм взвешенной биоты для аэробной очистки сточных вод. В процессе роста и размножения микроорганизмы образуют крупные хлопья, способные флокулировать и адсорбировать большое количество взвешенных, коллоидных или растворенных загрязняющих веществ из сточных вод. Эти загрязняющие вещества затем абсорбируются клетками и в присутствии кислорода полностью окисляются с выделением энергии, CO₂ и H₂O. Концентрация ила в процессе с использованием активного ила обычно составляет 4 г/л.
В процессе биопленочной очистки микроорганизмы прикрепляются к поверхности наполнителя, образуя коллоидно связанную биопленку. Эта биопленка обычно имеет рыхлую, хлопьевидную структуру с многочисленными микропорами и большой площадью поверхности, что обеспечивает высокую адсорбционную способность и способствует дальнейшему разложению и утилизации адсорбированных органических веществ микроорганизмами. В процессе очистки поток воды и перемешивание воздуха поддерживают постоянный контакт поверхности биопленки с водой. Органические загрязнители и растворенный кислород из сточных вод поглощаются биопленкой, а микроорганизмы в биопленке непрерывно разлагают эти органические вещества. Окисляя и разлагая органические вещества, сама биопленка непрерывно подвергается метаболизму. Выдержанный биопленочный ил выводится из биологической очистной установки очищенной водой, где он отделяется от воды в отстойнике. Концентрация ила в биопленочном процессе обычно составляет 6-8 г/л.
Для повышения концентрации ила и, следовательно, эффективности очистки, процесс активного ила можно комбинировать с процессом биопленки. В резервуар с активным илом можно добавлять наполнители. Такой биореактор, содержащий как биопленкообразующие, так и взвешенные микроорганизмы, называется гибридным. Он обеспечивает очень высокую концентрацию ила, обычно около 14 г/л.

Биопленочный процесс и процесс с использованием активного ила представляют собой различные форматы реакторов биохимической очистки. Основное отличие заключается в том, что микроорганизмам в биопленочном процессе не требуется носитель, и биоил находится во взвешенном состоянии, в то время как в процессе с использованием активного ила микроорганизмы прикреплены к носителю. Однако механизмы очистки сточных вод и воды одинаковы. Более того, биоил, получаемый в обоих процессах, представляет собой аэробный активный ил, и его состав во многом схож. Более того, поскольку микроорганизмы в биопленочном процессе прикреплены к носителю, они могут образовывать более стабильную экосистему. Их энергопотребление и энергозатраты не так высоки, как в процессе с использованием активного ила, что приводит к меньшему количеству избыточного ила в биопленочном процессе по сравнению с процессом с использованием активного ила. Компания Shanghai Xinyi Bailuda Pharmaceutical Co., Ltd. использует биопленочный процесс в своих резервуарах контактного окисления, в то время как в биохимических резервуарах SBR используется процесс с использованием активного ила.

С микробиологической точки зрения, ил в биохимическом резервуаре представляет собой сообщество различных биологически активных микроорганизмов. Если рассмотреть частицы ила под микроскопом, можно увидеть в них разнообразные микроорганизмы: бактерии, грибы, простейшие и многоклеточные организмы (такие как коловратки, личинки насекомых и черви). Они образуют пищевую цепь. Бактерии и грибы могут расщеплять сложные органические соединения, получая энергию, необходимую для своей жизнедеятельности и построения самих себя. Простейшие питаются бактериями и грибами, которые, в свою очередь, потребляются многоклеточными организмами. Многоклеточные организмы также могут напрямую зависеть от бактерий для своего выживания. Этот хлопьевидный ил, содержащий микроорганизмы и способный разлагать органические вещества, называется активным илом.
Помимо микроорганизмов, активный ил также содержит некоторое количество неорганических веществ и органических веществ, адсорбированных на активном иле, которые не поддаются биологическому разложению (т.е. остаточный микробный метаболизм). Влажность активного ила обычно составляет 98–99%. Как и хлопья, активный ил обладает большой площадью поверхности, что обеспечивает высокую адсорбционную способность и способность к окислительному разложению органических веществ.

Оценка и анализ роста активного ила различаются в процессах с использованием активного ила и биопленки.
В процессе биопленочной очистки рост активного ила оценивается преимущественно путем прямого микроскопического наблюдения за биомассой. Помимо прямого микроскопического наблюдения за биомассой, в процессе биопленочной очистки для оценки роста активного ила используются такие показатели, как содержание взвешенных твердых частиц в смешанной жидкости (MLSS), содержание летучих взвешенных твердых частиц в смешанной жидкости (MLVSS), коэффициент осаждения ила (SV) и индекс осаждения ила (SVI).

Присутствие микрометазойных организмов (таких как коловратки и нематоды) свидетельствует о здоровом росте микробного сообщества и относительно стабильной экосистеме активного ила. Биохимическая очистка наиболее эффективна в этот период, подобно тому, как мелкая рыба и креветки размножаются в реке, где часто ловится крупная рыба.

Концентрация взвешенных частиц в смешанной жидкости (MLSS), также известная как концентрация ила, определяется массой сухого ила на единицу объема смешанной жидкости биохимического резервуара. MLSS измеряется в миллиграммах на литр и используется для характеристики концентрации активного ила. Он включает в себя как органические, так и неорганические вещества. Как правило, значение MLSS в биохимическом резервуаре SBR должно находиться в диапазоне от 2000 до 4000 мг/л.

Содержание летучих взвешенных веществ в смешанном иле (MLVSS) определяется массой летучих веществ в сухом иле на единицу объема биохимической смеси, также измеряемой в миллиграммах на литр. Поскольку этот показатель не включает неорганические вещества в активном иле, он более точно отражает количество микроорганизмов в активном иле.

Коэффициент осаждения ила (SV) – это объёмное соотношение (%) осевшего ила к иловой смеси в аэротенке после 30 минут отстаивания в 100-миллилитровом мерном цилиндре. Иногда его обозначают как SV30. Обычно SV в биохимических тенках составляет от 20% до 40%. Коэффициент осаждения ила относительно просто измерить, и он является одним из ключевых показателей для оценки активного ила. Он часто используется для контроля сброса избыточного ила и оперативного устранения таких отклонений, как его вспучивание. Очевидно, что SV также связан с концентрацией ила.

Индекс объёма шлама (SVI) измеряет объём в миллилитрах, занимаемый 1 граммом сухого шлама во влажном состоянии. Формула расчёта следующая:
SVI = SV * 10 / MLSS
Индекс SVI устраняет влияние концентрации ила и лучше отражает когезионную способность и осаждаемость активного ила. Считается, что:
Если 60 < SVI < 100, эффективность осаждения шлама хорошая; если 100 < SVI < 200, эффективность осаждения шлама средняя; если 200 < SVI < 300, шлам демонстрирует признаки вспучивания; а если SVI > 300, шлам уже вспучивается.

Растворенный кислород (РК) показывает количество растворенного кислорода в воде, выраженное в мг/л. Различные методы биохимической очистки предъявляют разные требования к растворенному кислороду. В факультативных аэробных биохимических процессах уровень растворенного кислорода в воде обычно составляет 0,2–2,0 мг/л, тогда как в аэробных биохимических процессах SBR уровень растворенного кислорода обычно составляет 2,0–8,0 мг/л. Поэтому при работе факультативного аэробного резервуара объем аэрации и время аэрации должны быть небольшими. Напротив, при работе аэробного резервуара SBR объем аэрации и время аэрации значительно выше и длительнее. Поскольку мы используем контактное окисление, уровень растворенного кислорода поддерживается на уровне 2,0–4,0 мг/л.

Концентрацию растворенного кислорода в воде можно выразить с помощью закона Генри: При достижении равновесия: C = KH2*P.
Где: C — растворимость кислорода в воде при равновесном состоянии; P — парциальное давление кислорода в газовой фазе; KH2 — коэффициент Генри, зависящий от температуры. Увеличение аэрации стремится приблизить растворение кислорода к равновесному состоянию, при этом активный ил также потребляет кислород из воды. Следовательно, фактическое количество растворенного кислорода в сточных водах зависит от таких факторов, как температура воды, эффективная глубина воды (которая влияет на давление), объём аэрации, концентрация ила и солёность.

Кислород, необходимый микроорганизмам в биохимических процессах, в основном поступает с помощью воздуходувок Рутса.

Биохимический процесс в первую очередь использует микробный метаболизм, а жизненные процессы микроорганизмов, такие как синтез клеток, требуют достаточного количества и разнообразия питательных веществ (включая микроэлементы). Что касается химических сточных вод, то из-за однообразия производимого продукта качество сточных вод также относительно однообразно и не содержит необходимых для микроорганизмов питательных веществ. Например, производственные сточные воды компании *** содержат только углерод и азот, но не фосфор. Эти сточные воды не могут удовлетворить метаболические потребности микроорганизмов. Поэтому для улучшения микробного метаболизма и стимуляции синтеза микробных клеток в сточные воды необходимо добавлять фосфор. Это подобно тому, как людям необходимо потреблять достаточное количество витаминов, употребляя в пищу рис и муку.

Как и животные и растения, микроорганизмам для роста и размножения необходимы основные питательные вещества. В первую очередь, им необходимы углерод (C), азот (N) и фосфор (P). Соотношение этих основных питательных веществ в сточных водах имеет определённые требования. Для аэробной биохимической очистки соотношение C:N:P обычно составляет 100:5:1 (по массе).

В процессе биохимической очистки микроорганизмы в активном иле непрерывно потребляют органические вещества из сточных вод. Часть этих потреблённых органических веществ окисляется, обеспечивая энергию для жизнедеятельности микроорганизмов, в то время как другая часть органического вещества используется микроорганизмами для синтеза новой цитоплазмы, что обеспечивает их размножение. В процессе метаболизма некоторые старые микроорганизмы погибают, что приводит к образованию избыточного ила.

В процессе микробного метаболизма часть органического вещества (БПК) используется микроорганизмами для синтеза новой цитоплазмы, заменяющей погибшие микроорганизмы. Следовательно, количество образующегося избыточного ила зависит от количества разложившегося БПК, и эти два показателя коррелируют.
При проектировании обычно предполагается, что на каждый килограмм очищенного БПК5 образуется 0,6–0,8 кг избыточного ила (100%). В пересчёте на 3–4 кг сухого ила влажностью 80% это составляет 3–4 кг.

Для некоторых фармацевтических сточных вод, трудно поддающихся биологическому разложению, сложно достичь уровня ХПК ниже национального стандарта первичного сброса (100 мг/л) в сточных водах биохимической очистки. Поэтому для обеспечения соответствия сточных вод этому стандарту крайне важно использовать технологию адсорбции гранулированным активированным углем. Однако адсорбция гранулированным активированным углем имеет существенный недостаток: высокую стоимость очистки. Основная причина заключается в том, что динамическая адсорбционная способность гранулированного активированного угля для очистки ХПК составляет всего около 10% (в весовом процентном отношении). Это означает, что одна тонна активированного угля может адсорбировать и очистить лишь около 100 кг ХПК из сточных вод. Из-за сложности регенерации гранулированного активированного угля и высокой стоимости очистки применение и продвижение технологии очистки гранулированным активированным углем пока не получили широкого распространения в Китае. Итак, можно ли разработать новую технологию, которая позволит значительно повысить динамическую адсорбционную способность активированного угля и эффективно снизить затраты на очистку сточных вод? Порошкообразный активированный уголь добавляется в биохимический поток (или в аэротенк) и смешивается с возвращаемым углеродсодержащим илом в аэротенке. Избыточный ил, выведенный из сгустителя ила, затем подается в установку обезвоживания ила. В аэротенке активированный ил прилипает к поверхности порошкообразного активированного угля. Большая удельная площадь поверхности и высокая адсорбционная способность порошкообразного активированного угля усиливают адсорбционную способность ила. В частности, значительно увеличиваются концентрации растворенного кислорода и субстратов разложения на границе раздела между активированным илом и активированным углем, тем самым улучшая скорость разложения и удаления ХПК. В целом, в системе PACT динамическая адсорбционная способность активированного угля для удаления ХПК составляет от 100% до 350% (по массе). Это означает, что один килограмм порошкообразного активированного угля может удалить от 1,0 до 3,5 кг ХПК. Кроме того, метод PACT позволяет обрабатывать токсичные и опасные органические загрязнители, которые трудно поддаются биологическому разложению.