Сравнение материального и энергетического балансов методов аэробной и анаэробной очистки сточных вод

При метаногенезе анаэробная деградация органических веществ проходит как многоступенчатый процесс с участием как минимум четырех групп микроорганизмов. К ним относятся: гидролитики, бродильщики, ацетогены и метаногены. В сообществе анаэробов между организмами действуют тесные и сложные взаимосвязи, которые имеют аналогии в многоклеточных организмах. Так получается потому, что из-за субстратной специфичности метаногенов, их развитие возможно лишь в трофической связи с бактериями первых стадий. Используя вещества, вырабатываемые первичными анаэробами, метановые археи отвечают за скорость реакций, которые осуществляются этими бактериями. Главную роль в анаэробной деградации органики до метана играют метановые археи, относящиеся к родам Methanosarcina, Мethanomicrobium, Methanosaeta (Methanothrix) и другие. Если их недостаточно, анаэробное разложение заканчивается еще на кислотогенном и ацетогенном брожении, а это приводит к концентрации летучих жирных кислот (масляной, пропионовой и уксусной), последующему снижению рН и в итоге к остановке всего процесса.

Преимущество аэробной очистки - высокая скорость при использовании веществ в невысоких концентрациях. Существенные недостатки при обработке концентрированных сточных вод - высокие энергозатраты на аэрацию и трудности, связанные с обработкой и сбытом больших объемов полученного ила. Аэробная очистка используется при очистке бытовых, промышленных и свиноводческих сточных вод, ХПК которых не превышает 2000. Помочь избавиться от указанных недостатков аэробных технологий поможет проведенная предварительно через метановое сбраживание анаэробная обработка концентрированных сточных вод. Она не требует энергозатрат на аэрацию и во время нее образуется ценный энергоноситель – метан. Еще одно преимущество анаэробного процесса - сравнительно небольшое образование микробной биомассы. Недостатком выступает отсутствие возможности удаления органических загрязнений в малых концентрациях. Поэтому с целью глубокой очистки концентрированных сточных вод после анаэробной обработки нужно проводить последующую аэробную стадию. Содержание органических загрязнений в сточных водах определяет и выбор технологии и особенностей их обработки. Так, сточные воды крупных городов и небольших поселков сильно отличаются по составу и интенсивности органических загрязнителей.

Содержание органических загрязнителей в сточных водах больших городов не превышает 500 мг/л, составляя обычно 200–300 мг/л. Бытовые сточные воды небольших населенных пунктов содержат больше органики, от 500-1000 г/л и более. В современных дачных и коттеджных поселках часто туалетные и кухонные сточные воды, содержащие большое количество органических загрязнений, отделяются от стоков ванных комнат. Для очистки сточных вод интенсивно развивающихся коттеджных поселков строятся локальные очистные сооружения, для пуска которых и вывода на рабочий необходимо использовать активный ил городских станций аэрации или специальные микробные препараты.