Коллоидные и растворённые вещества
Химический состав в бытовых стоках этих веществ в определяющей степени формируют содержащиеся в пищевых продуктах углеводы, жиры и белки, а также продукты жизнедеятельности организмов. Влияют на состав и растворённые в водопроводной воде железо, гидрокарбонаты, хлориды, сульфаты и др.
Мочевину в сточной жидкости гидролизуют гнилостные микроорганизмы. Белки после этого разлагаются в соли углекислого аммония. Аэробные микробы осуществляют процесс нитрификации. Нитрификация происходит в две стадии: вначале из азота аммонийных солей образуются нитриты, затем из нитритов – нитраты.
В очистке канализационных вод значение нитрификации велико. При реакции выделяется свободный кислород, окисляющий органические вещества, не содержащие азот. Его отщепляют от нитрита и нитрата анаэробные микроорганизмы. Так как в данном процессе эти соединения азота исчезают, то его называют денитрификацией, а бактерии – денитрофицирующими. В результате образуется газообразный азот, уходящий в атмосферу.
Нитрификацией завершается минерализация любых содержащих азот органических соединений в сточной жидкости. В число органических загрязнителей канализационной жидкости входят также фосфор, сера, углерод, хлор и металлы – железо, калий, магний, натрий.
В бытовые сточные воды в среднем одним человеком за сутки выводится: азота (в солях аммония) – 7-8 г, фосфатов – 1,5-1,8 г, хлоридов – 8-9 г, калия – 3 г. Норма водоотделения как раз и определяется по концентрациям указанных веществ в канализационных стоках. Например, при принятии за основу концентрацию хлоридов в 40 мг/л величина норма водоотведения будет в пределах
8·1000/40 =200 ÷ 9·1000/40 =225 л/сут на 1 человека.
Очистные сооружения канализационных систем в ходе минерализации органики используют процессы параллельного растворения и потребления кислорода.
При этом кислород потребляется постепенно, несмотря даже на концентрацию избыточную. Скорость потребления задаётся концентрацией веществ органического происхождения пропорционально. Большое влияние на неё оказывает температура в сточной жидкости. Пополняют связанный кислород, в основном, его молекулы из атмосферы.
Биохимическое окисление органических веществ, главную роль в котором играют микроорганизмы-минерализаторы, протекает в два этапа. На первом происходит окисление веществ углесодержащих, в результате чего образуются углекислота и вода. На втором этапе окисляются в две ступени «нитрит-нитрат» вещества азотосодержащие.
По мере уменьшения исходных органических веществ окисление идёт со снижающейся скоростью. Время, за которое масса кислорода L0, требуемая для окисления всей органики, снижается до L1, требуемое на окисление её остатка,
t = k1-1 ·lg (L0/ L1)
обратно пропорционально определяемой опытным путём константе скорости потребления кислорода k1. Величина константы растёт с увеличением температуры.
На практике за время полного окисления при +20˚С принимается 20 суток, при +30˚С – 14 суток.