Биологическая очистка сточных вод

Кроме органических веществ для обеспечения жизнедеятель­ности микроорганизмов в сточных водах должны быть и биогенные элементы (азот, фосфор, калий), которых иногда в стоках бывает недостаточно.

Например, недостаток азота тормозит процесс биохимического окисления органических веществ (причина появления трудно оседающего ила), фосфора — кроме указанного приводит к массовому развитию нитчатых бактерий («вспухание» и плохое оседание ила, вынос его из очистного сооружения вмес­те с осветленной водой).

Площадь участков определяется производительностью рыбоперерабатывающего комплекса.

Степень загрязнения поверхностных или грунтовых вод определя­ется: способностью почвы адсорбировать; видом, интенсивностью и количеством осадков; сроками внесения; количествами и соста­вом СВ; величиной поверхностного стока и эрозией, что зави­сит от наклона участка поля.

Необходимо знать, что одна биологическая очистка стоков не даст достаточного эффекта. Так, после двух ступеней очистки содержание (мг/л) составляет: азота — 100, фосфора — 40, калия — 80, БПК5 — 185, а кислотность рН 8,5.

Таблица 1. Содержание микроорганизмов в почве, орошаемой сточными водами из расчета 300 м3/га

Это можно объяснить тем, что на биологических очистных сооружениях биогенные элементы (азот, фосфор, калий) удаляются не более, чем на 20%. Целесообразно дополнительно использовать химические средства для обеззаражи­вания — формалина, аммиака, ксилола; осаждения — феррохлорида, извести. Применение химических методов очистки и обеззаражи­вания позволяет выделить из стоков до 90% биогенных элементов.

Система утилизации сточных вод должна соответствовать следующим условиям:

♦ строительство и ввод в строй сооружений по хранению и утилизации сточных вод должны предшествовать вводу в эксплуатацию комплексов;

♦ подготовленные жидкие стоки необходимо вносить в почву до на­ступления морозов большими дозами с периодичностью в 2—3 года;

♦ заделывать СВ в почву на площадях, с которых возможен поверхностный сток в открытые водоемы;

♦ не допускать сброса сточных вод рыбоперерабатывающих комплексов в водоемы независимо от степени их очистки.

Почвенные методы биологической очистки и утилизации жидко­го стоков основаны на обработке не полностью очищенного и обеззараженного жидкого стока почвенными микроорганизмами с удалением жидкой фазы от биогенных и органических веществ (необходимы выдержка по времени, ограничение количества стоков или огромные занимаемые площади) за счет процессов самоочищения.

Исследования показывают, что после удобрительных поливов жидким стоков наблюдается бактериальное загрязнение почвы (до 21 млн микроорганизмов/га). А так как возбудители инфекционных болезней сохраняют жизнеспособность в почве почти в 4 раза дольше, чем в жидком СВ, то инфицированные стоки необхо­димо обеззараживать до внесения его в почву.

После внесения сточных вод в почве интенсивно проходят процессы самоочищения: уже через месяц колититр и титр энтерококков во всех горизонтах повысились на один-два порядка.

При изучении степени очистки от бактериального загрязнения стоков свиноводческого комплекса на участках чистых перед поливом полей (общее число бактерий менее 1 млн/г; колититр 1,0; титр энтерококков не превышал 10,0; сальмонелл не обнаружено) выявлена зависимость от количества азота, внесенного со сточными водами (табл. 1); общее число бактерий во всех горизонтах почвы первого участка значительно меньше, чем на остальных. При этом супесчаные почвы обладают большей адсорбцией в отношении микроорганизмов, чем суглинистые.

Наибольшей эффективностью с точки зрения предотвращения потерь летучих фракций азота и загрязнения растений патогенными микроорганизмами и яйцами гельминтов оказался способ вне­сения жидких стоков по бороздам с запашкой по сравнению с поверхностным поливом: количество микроорганизмов ниже на один-два порядка, колититр повышается незначительно, почва от кишечной палочки освобождается через три месяца (при повер­хностном поливе — через шесть месяцев).

Аэробные и анаэробные методы обеззараживания масс отходов рыбоперерабатывающего комплекса применяют при возможности длительного хранения в лагунах (открытые пруды-отстойники), отстойниках-накопителях, биологических прудах, башнях, аэротенках и метантенках.

В лагунах происходит биологическое аэробное или анаэробное разложение сточных вод. При аэробном разложении сточных вод аэрируется с помощью турбин-аэраторов более трех месяцев при обеспечении концентрации кислорода 1—2 г/л, а осевший осадок вычищают раз в 2-3 года.

Система проста, дешева, но при этом необходимо обеспечить температуру выше 18°С (работоспособна только в летнее время), а потери аммиачного азота в лагуне достигают 90%. При механической аэрации на 1 кг сточных вод требуется 0,74 м3 (мясного — 0,44 м3) аэробной лагуны, а в лагунах с естественной аэрацией соответственно 4,15 (3,56) м3. В аэробных лагунах происходит частичное разложе­ние органических веществ, уничтожение большинства патогенных микроорганизмов и неприятного запаха, обеспечивается сохранение минеральных веществ в легкоусвояемых формах для растений, уменьшение загрязненности.

Рис. 1. Схема очистки стоков рыбоперерабатывающего комплекса в рыболовно-биологических прудах.

1 — приемный резервуар, 2 — разделительная установка, 3 —  площадка для биотермического  обеззараживания, 4 — вертикальный отстойник, 5 — карантинные емкости, 6 — установки термического обеззараживания стоков, 7 — пруд-накопитель, 8 — водорослевый пруд, 9 — рачковый пруд, 10 — рыбо­водный пруд, 11 — пруд-накопитель чистой воды.

В случае дефицита имеющихся площадей целесообразно использовать систему очистки стоков в виде бассейна-перегнивателя глубиной до 1,5 м, в котором происходит механическая и биологическая очистка стоков. Бассейн состоит из двух изолированных отделений с размерами в соотношении 1:3. Малое отделение является первичным отстойником, а в большом — осветленные сточные воды подвергаются естественному самоочищению. Осадок из малого отделения удаляется через два года.

В анаэробных лагунах при выдерживании определенного режима (рН 6,7-7,5; температура 30—38°С) потери питательных веществ меньше, они опасны с санитарной точки зрения (различные виды сальмонелл выживают в них до трех лет). На 1 кг СВ необходимо обеспечить 0,6 м3 объема анаэробных лагун. Очистка анаэробных лагун происходит через 5-8 лет.

 

 

 

Таблица 2. Характеристика эффективности очистки каскада прудов

Время начала эксплуатации новой лагуны март-апрель. Лагуну следует заполнять водой наполовину и первые два месяца загружать на четверть проектной мощности, а в последующие шесть месяцев — до номинальной. Необходимо ежегодно измерять толщину осадка: быстрое его наслоение свидетельствует о неправильной эксплуатации системы.

Широкое применение нашли биологические пруды следующих типов: для полной очистки жидких стоков стоков; для доочистки стоков, предварительно прошедших биологическую обработку; рыбоводные.

Жидкие отходы из рыбоперерабатывающего комплекса по самотечному коллектору поступает в приемный резервуар, а из него перекачивается в разделительную установку (2). Твердую фракцию складируют на площадке для биотермического обеззараживания (3) и используют в качестве органического удобрения.

Жидкую фракцию направляют в отстойник (4) для отстаивания и осветления. Осадок из отстойника обезвоживают с помощью центрифуги и также складируют на площадке для биотермического обеззараживания (3). Осветленные стоки из отстойника и фугат с центрифуг направляют в ка­рантинные емкости для выдержки в течение недели.

После этого стоки поступают в цепь биологической очистки, состоящую из каскада прудов разного назначения (табл. 2).

В пруде-накопителе (7) осветленные стоки выдерживаются независимо от времени года; здесь осуществляется анаэробное сбра­живание органических веществ стоков микроорганизмами. Из пруда-накопителя частично минерализованные стоки поступают в водорослевый пруд (8), который обеспечивает утилизацию фитопланктоном биогенных элементов органического вещества. За счет фотосинтетической реаэрекции происходит обогащение стоков кислородом, что приводит к распаду органического вещества, освобождению биогенных элементов и накоплению планктонных водорослей.

В рачковом пруду (9) из-за наличия богатого питательного субстрата происходит массовое развитие ветвистоусых и веслоногих рачков, червей и личинок насекомых. Далее из рачкового пруда стоки, содержащие зообиомассу и биомассу фитопланкто­на, поступают в рыбоводный пруд (10), обеспечивающий благо­приятные условия для развития сеголеток карпа. Очищенные в рыболовно-биологических прудах стоки поступают в пруд очищенной воды (11), вода из которых используется для орошения полей. Но и такая система не обеспечивает полного освобождения от патогенных микроорганизмов.

Чтобы снизить зловоние в зоне рыбоперерабатывающего комплекса и создать более благоприятные условия для обслуживающего в Голландии была разработана система комбинации анаэробных и окислительных каналов.

При этом окислительные ямы размещали под производственными помещениями помещениями (а иногда для предохранения их от воздействия низких температур и в самом помещении). Эти ямы перед началом эксплуатации заполняются водой до определенной глубины и постоянно аэриру­ют с помощью вентиляционной установки. Это заставляет содержимое ямы быть в постоянном движении, что приводит к образованию пены. Чтобы не допустить протекания анаэробного процесса с образованием гнилостных газов и сероводорода аэрацию необходимо поддерживать в течение всего времени обработки. Конструктивное выполнение окислительных каналов и ям разнообразно.

Окислительные каналы конструкции ВНИИМЖ наиболее компактны и состоят из двух ступеней циркуляции. Это два замкнутых канала, расположенные один внутри другого и имеют глубину до 1,5 м. Поперечное сечение канала — трапеция с верхним основа­нием 5,5 м и нижним — 3 м. В центральной продольной части каждого канала установлено по два роторных аэратора: вращающийся ротор первого аэратора захватывает лопастями воздух и подает его в жидкость, а второй, прогоняя по каналу жидкость, перемешивает ее с этим воздухом.

Сточные воды одновременно подается во внутренний канал, перемешивается с воздухом и находящимся в канале активным илом. В результате за время движения по каналу СВ обрабатывается илом и после этого удаляется из верхних слоев самотеком или насосом.

 

Заключение

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываение сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод.

Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задач на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии технологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными являются разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего минимальное количество воды для охлаждения.

Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение. Более широкое внедрение этого метода как в сочетании с биохимической очисткой, так и отдельно, может в определенной степени решить ряд задач, связанных с очисткой производственных сточных вод.

В ближайшей перспективе намечается внедрение мембранных методов для очистки сточных вод.

На реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения и истощения во всех развитых странах выделяются ассигнования, достигающие 2-4 % национального дохода ориентировочно, на примере США, относительные затраты составляют (в %): охрана атмосферы 35,2 % , охрана водоемов - 48,0, ликвидация твердых отходов - 15,0, снижение шума -0,7, прочие 1,1. Как видно из примера, большая часть затрат - затраты на охрану водоемов. Расходы, связанные с получением коагулянтов и флокулянтов, частично могут быть снижены за счет более широкого использования для этих целей отходов производства различных отраслей промышленности, а также осадков, образующихся при очистке сточных вод, в особенности избыточного активного ила, который можно использовать в качестве флокулянта, точнее биофлокулянта.