Обертаючі біологічні контактори
― це напівзавантаженні в СВ металічні чи пластмасові диски чи барабани, що виготовлені із різних синтетичних матеріалів ― шифер, волокна. Ці диски чи барабани прикріплені до валу, що повільно обертається зі швидкість 1-1.5 об/хв. Біоплівка наростає на поверхні та занурюється у СВ, перемішуючи їх і сорбуючи забруднені сполуки, то піднімається у повітря та добре аерується і окислює поглинені забруднення. Частина біоплівки зривається водою і суспендується у воді і також приймає участь у очищенні.
Біоконтактори використовуються як правило при невеликих витратах СВ.
Переваги біоплівки:
- дуже стійка проти змін у складі та кількості забруднень;
- не боїться залпових скидів;
- витримує коротку дію токсичних речовин;
- швидко відновлює очисні функції.
Недоліки біоплівки:
- якщо плівка формується на інертній поверхні ― спостерігається недостатнє очищення води;
- утворення токсичних метаболітів;
- невелика швидкість фільтрування.
Активний мул
Це осад,що утворюється при біологічному очищенні СВ і містить велику кількість мікроорганізмів, що інтенсивно окислюють органічні речовини. Основна складова ― бактерії, які,або незалежно беруть участь у процесі метаболізму,або ― у процесі співокислення.
Для аеробної мікробної групи активного мулу характерно виключно велика біорізноманітність. На сьогодні ідентифіковано не більше 5 % мікроорганізмів,що виробляються, та які беруть участь в антропному процесі очистки СВ.
Активний мул ― це аеробні мікроорганізми, але при визначених умовах багато аеробних мікроорганізімів можуть бути факультативнимим анаеробами. Можуть рости без О2 за рахунок інших акцепторів-електронів. Продуктами життєдіяльності активного мулу є вуглекислота, водень, органічні кислоти та спирти.
Переваги аеробного очищення СВ:
ü Висока швидкість.
ü Використання органічних речовин з низькими концентраціями.
Недоліки:
ü При обробці концентрованих СВ потрібні високі енергозатрати на операції.
ü Обробка та утилізація надлишкового активного мулу.
Аеробний процес використовують з ХПК не вище 2000 мг(О)/дм3.
Здійснюється в аеротенках . Це залізобетонний канал глибиною 4-5 м., шириною від 3-11 м. та довжиною від 50-150 м.
СВ подають від одного чи декількох місць, вона контактує з регенерованим активним мулом, переміщуючись вздовж каналу і аерується повітрям, що подається знизу каналу. Після біологічної очистки (4-48 годин) вода переливається у інший відстійник, де активний мул осідає та більша його частина — повернений активний мул подається в голову аеротенка (регенератор). Регенерація відбувається шляхом інтенсивної аерації поверненого активного мулу, де він «переварює» сорбуючі забруднення, далі активний мул поступає із регенератора в аеротенк. Частина активного мулу, що називається надлишковим активним мулом попадає на стабілізацію, ущільнення, зброджування, зневоднення або на мулові майданчики.
Існує декілька конструкційних модифікацій аеротенків.
1. За конструкційними особливостями
- прямокутні;
- овальні;
- басейні;
- шахтні;
- фільтротенки;
- флототенки.
2. По структурі потоку
- витиснювачі;
- змішувачі;
- комбіновані.
3. За способом відділення активного мулу
- аеротенки з відстійниками чи регенераторами, які розміщенні окремо чи разом в одній споруді.
4. За навантаженням на активний мул
- велике;
- середнє;
- низьке.
5. За кількістю ступенів
- одноступінчаті;
- двоступінчаті;
- багатоступінчаті.
6. За типом аерації
- пневматична;
- механічна;
- поверхнева;
- поглиблена;
- пневмомеханічна;
- комбінована;
- звичайні аеротенки ( з аерацією повітря);
- окситенки.
У системі аерації аератор забезпечує дві функції:
1. Забезпечення киснем для біохімічного очищення органічних речовин.
2. Змішування або диспергування повітря у водному середовищі для забезпечення контактування кисню з водою і мікроорганізмами.
Типові аеротенки виробляють кисень,кількістю від 1,8 до 2,7 кг О2 / (кВт·год)
Анаеробні мікрорганізми
Аеробні та анаеробні мікроорганізми мають різну поведінку. Деструкція органічних речовин в аеробних і анаеробних умовах протікає з різним енергетичним балансом.
При аеробному окисненні глюкози 59% енергії витрачається на приріст біомаси і 41% - теплові втрати, цим зумовлюється збільшення приросту біомаси і збільшення температури при збыльшенны концентрації.
При анаеробному окисненні глюкози утворюється метан, 8% витрачається на приріст біомаси, 3 % - теплові втрати, 89% переходить в метан. Анаеробні організми ростуть повільно і потребують великий вміст субстрату.
+ біомаса + тепло,
+ біомаса + тепло.
Анаеробні процеси були використані для очищення відходів ще з кінця 19 століття. Використовували септики –глибокі ємності.
В сучасних технологіях для зброджування стічних вод і утворення осадів використовують метантенки.
При анаеробному розкладі протікає двофазне метанове бродіння:
1. кислотне;
2. лужне.
Обидві фази відбуваються одночасно і в одному об’ємі. Все це відбувається в метантенку, що являє собою герметизований реактор-змішувач,в якому передбачене відведення утворених газів.
Жири приводять до утворення жирних кислот, що може знизити рН рідини в реакторі, однак не володіє хорошою буферною здатністю. Іноді, необхідно використовувати соду. Біоценоз активного мулу містить 
1010 кислотоутворюючих мікроорганізмів і 107 – метаноутворюючих.
В склад біоценозу входить 1% аеробів, а також інфузорій і грибів. Вони потрапляють разом зі стічними водами.
Анаеробний біоценоз дуже чутливий до температурних умов і має невелику швидкість росту.
Метанутворюючі бактерії відносяться як до мезофілів так і до термофілів. Оптимальна температура для термофілів ~53°С, а для мезофілів – 32-35°С. Окрім термофілів в анаеробному біоценозі можуть бути присутні екстра термофіли, оптимальна температура для яких ~64°С.
У більшості випадків обидві фази процесу поєднуються в одному реакторі. але в ряді випадків доцільно проводити кисле зброджування розділюючи процес в просторі і часі.
Порівняння термофілів і мезофілів показують, що термофіли розкладаються інтенсивніше і глибше. але утворений осад має великий питомий опір і погано зневоднюється. Але в якості переваги – двофазне зброджування в екстратермофільному режимі може існувати до доби і розклад органічних речовин збільшується в 1,5 рази.
Анаеробний процес не отримав широкого поширення через:
1. для того щоб використовувати метан його необхідно компремувати, тому це утворення вибухонебезпечної суміші при зброджуванні;
2. анаеробні процеси потребують високопрофесійного обслуговування, внаслідок нестійких і залпових викидів отруєних речовин;
3. тривалість процесу анаеробного очищення.
Певний прогрес у використання анаеробних процесів спостерігається завдяки відкриттю гранулювання анаеробного активного мулу. Використання гранульованого активного мулу дозволяє суттєво збільшити його концентрацію при обробці стічних вод чи шламу і збільшити навантаження по органічній речовині в оброблюваних стічних водах. Час перебування води в реакторі може бути зменшено від 6 до 14 годин.
В анаеробному біореакторі при висхідному русі стічних вод за рахунок флокулюючої здатності анаеробних організмів (метаногенів) активний мул набуває форму гранул. Ці гранули мають високу концентрацію метанових бактерій і утворюють шар, при проходженні через який, здійснюється швидке і глибоке бродіння органічних речовин.
Леттинг запропонував свою конструкцію біореактора. В цій конструкції утворюються і утримуються гранули за допомогою газомулороздільного пристрою, який розташований зверху реактора.
Щільний шар мулу знаходиться знизу реактора, далі завислий шар анаеробів, а у верхній частині – розділення трьохфазної системи.Ці реактори отримали назву UASB-реактори.
Утворення гранул, зумовлене їхньою флокуляцією навколо мікрочастинок завислих органічних і неорганічних речовин в стічних водах. Але крім того . центрами такої флокуляції можуть слугувати первинні невеликі флокули бактеріальних клітин.
Основною перевагою гранул анаеробів активного мулу є їхня висока густина і здатність до седиментації. Гранули мають вигляд кульок діаметром від 1 до 4мм, які осідають зі швидкістю до 70 м/год, а звичайний мул – зі швидкістю до 10 м/год.
UASB-реактори в основному використовують для очищення висококонцентрованих стічних вод.
Переваги використання гранул активного мулу:
- це виробництво енергетичного газу – метану;
- утворення невеликої кількості надлишкової біомаси;
- можливість досягнення збільшення завантаження по органічних речовинах;
- анаероби активного мулу не потребують аерації, менш енергозатрат ні і не утворюють аерозолі з токсичними речовинами.
Недоліки використання гранул активного мулу:
- чутливі до отруйних речовин;
- для формування нарощування анаеробів активного мулу необхідно в декілька разів більше часу, ніж для аеробів;
Адаптація системи з утворенням цього активного мулу триває до 6 місяців.
- анаеробний процес не дозволяє досягнути великої глибини очищення води, так як в основному закінчується на одержанні проміжних продуктів (тому необхідно використовувати аеробне очищення).