I. Visualizzazione dei sistemi di trattamento biologico delle acque reflue
Il trattamento biologico delle acque reflue è generalmente suddiviso in tre fasi:
- Trattamento primario (trattamento fisico): intercettazione dello schermo a barre, serbatoio di sedimentazione primario
- Trattamento secondario (trattamento biologico): serbatoio di aerazione, serbatoio di sedimentazione finale
- Trattamento terziario (trattamento biologico/fisico-chimico): rimozione di azoto e fosforo
I fanghi vengono consegnati separatamente al sistema di digestione dei fanghi.
Sulla base della domanda di ossigeno, il trattamento biologico è classificato in trattamento aerobico (processo dei fanghi attivati, stagno di ossidazione, canale di ossidazione, filtro a goccia, contattore biologico rotante, ecc.).) e trattamento anaerobico (digestione dei fanghi).
II. Comunità microbica nei fanghi attivi
Il processo di depurazione dei fanghi attivi si basa su ecosistemi eterotrofici composti da microrganismi raggruppati, tra cui batteri, funghi, protozoi e metazoi, per la depurazione delle acque reflue.I batteri eterotrofi e i funghi eterotrofi liberi formano il livello trofico più bassoSono preceduti da protozoi eterotrofi, che vengono ulteriormente consumati da predatori secondari come rotiferi e nematodi, realizzando infine la depurazione delle acque reflue.
(I) I batteri sono la forza principale per la degradazione della materia organica
I batteri sono il gruppo microbico più critico nel fango attivo, svolgendo due funzioni fondamentali: degrado della materia organica e formazione di floc.
Generi di batteri biodegradanti
Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Bacillus
- Degradanti di carboidrati dominanti:Pseudomonas
- Degradanti proteici dominanti:Alcalini, flavobatteri, bacilli
(II) Meccanismo di formazione dei fiocchi
I fiocchi di fanghi attivi si formano grazie all'effetto sinergico di tre componenti:
- Bacteria formatrici di fiocchi (Zooglea ramigera): a forma di bastone, Gram-negativi, in capsula e non sporulanti. Inducono l'aggregazione batterica attraverso polimeri extracellulari e sostanze intercellulari.
- batterie filamentose moderate: forniscono strutture filamentose per i fiocchi, consentendo l'attaccamento e la crescita dei batteri che formano i fiocchi, che comprendono principalmente:
- Bacteri nitrificanti
- Sphaerotilus(batteri di ferro)
- Altri prodotti(batteri ossidanti dello zolfo)
- Tiothrix(batteri che riducono lo zolfo)
- Ciliati: secernono mucoproteine e polimeri di polisaccaridi per formare strutture di collegamento e facilitare la floculazione.
(III) Funghi - Degradatori di organici refrattari
I funghi possono abbattere gli organici recalcitranti difficili da biodegradare ad un tasso di degradazione relativamente basso.Filamenti fungini moderati servono come nuclei di flocco e migliorano le prestazioni di flocculazione e sedimentazioneTuttavia, l'eccessiva proliferazione fungina porta a un'accumulo di fanghi e a scarse proprietà di sedimentazione.
Cause di crescita fungica massiccia anormale:
- Caduta della temperatura
- Valore di pH basso
- Alto rapporto C/N delle acque reflue
- Eccessivo carico di sostanze organiche
- Presenza di solfuri
(IV) Protozoi Organismi indicatori per la qualità dell'acqua
Protozoi comuni nei fanghi attivi:
- Protozoi amoeboidi
- Flagellati (fitoflagellati e zooflagellati)
- Ciliati: ciliati nuotanti liberi e ciliati a stele
Significato dell'indicatore: la presenza di ciliati è un indicatore chiave di un trattamento biologico efficace..
(V) Metazoi Predatori secondari
I metazoi si nutrono di batteri e piccoli protozoi come predatori secondari, che estendono la catena alimentare e riducono notevolmente la resa dei fanghi.
III. Tre fasi della formazione del fango
Il processo di rimozione della materia organica dei fanghi attivi coincide con la formazione dei fanghi, che consiste in tre fasi sequenziali:
Fase 1: Trasferimento di massa Adsorbimento e assorbimento
I fanghi di ritorno assorbono immediatamente le sostanze colloidali e i DBO insolubili dalle acque reflue, seguiti da un graduale assorbimento di sostanze organiche solubili nelle cellule microbiche per la degradazione metabolica.
Fase 2: Trasformazione metabolica Biodegradazione
Gli organici subiscono conversioni metaboliche tra cui idrolisi, glicolisi (carboidrati), decarbossilazione, deaminazione (proteine) e β-ossidazione (lipidi).I substrati decomposti entrano poi nel ciclo TCA e nella catena di trasporto degli elettroni per generare energia, con anidride carbonica e acqua come sottoprodotti metabolici finali.
Fase 3: Flocculazione Generazione di fiocchi ben stabilizzati
Quando la concentrazione organica diminuisce, i microrganismi entrano nella fase di decadimento endogeno.fiocchi sedimentabili che raggiungono la separazione solido-liquido nel serbatoio di sedimentazione finale.
IV. Condizioni ambientali per la degradazione della materia organica
- Temperatura: 20-30°C, regola l'attività enzimatica microbica
- Nutrienti: BOD: N: P = 100: 5: 1; sono inoltre necessari oligoelementi K, Ca, Fe, Mg
- Ossigeno disciolto (DO): 0,5-1 mg/l all'ingresso del serbatoio, 2-3 mg/l all'uscita; il tasso metabolico diminuisce drasticamente quando il DO è inferiore a 0,5 mg/l
- Valore del pH: 6,5 ̊7.5, ottimale a un livello leggermente alcalino 7,2 ̊7.4; i microrganismi non possono sopravvivere a pH < 4 o pH > 10
- Sostanze tossiche: classificazione della tossicità dei metalli pesanti: Ag > Hg > Sn > Cu > Cd > Cr
