Домашнее задание №6. Биологическая очистка сточных вод (стр. 1 )

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ №6

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Наиболее полная очистка производственных сточных вод, содержащих органические вещества в растворенном состоянии, достигается биологическим методом. Основной процесс, протекающий при биологической очистке ПСВ – биологическое окисление. Биологическая очистка ПСВ осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий. простейших и ряд более высоко организованных организмов – водорослей, грибов и т. д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениям. Процесс этот по своей сущности природный, и его характер одинаков для процессов, протекающих в водоеме и очистных сооружениях.

1 БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

1.1 ПОЧВЕННАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Методы почвенной очистки сточных вод основаны на способности самоочищения почвы. Осуществляется такая очистка на полях орошения или на полях фильтрации.

Полями орошения называются специально подготовленные и спланированные земельные участки, предназначенные для очистки сточных вод и для выращивания на них сельскохозяйственных культур. Если земельные участки предназначаются только для очистки сточных вод они носят название полей фильтрации.

Очистка сточных вод в обоих случаях происходит в результате совокупности сложных физико-химических и биологических процессов. Сущность процесса очистки состоит в том, что при фильтрации сточных вод через почву в верхнем ее слое задерживаются взвешенные и коллоидные вещества, образующие на поверхности частичек почвы густозаселенную микроорганизмами пленку. Используя кислород, проникающий из атмосферы в поры почвы, микроорганизмы переводят органические вещества в минеральные соединения. Таким образом, наличие кислорода является необходимым условием нормального хода процесса. Так как с точки зрения кислородного режима верхние слои почвы (0,2–0,3 м) находятся в более благоприятных условиях, то именно в этих слоях и происходят наиболее интенсивное окисление органических веществ и процесс нитрификации. Отсюда вытекают требования, которые предъявляются к отводимой под поля орошения или фильтрации территории, к свойствам грунтов, а также к качеству и объему ПСВ , которая может быть очищена на 1 га площади полей.

Степень очистки сточных вод на полях орошения и полях фильтрации значительно снижается в зимнее время в силу замедления и даже прекращения биологических процессов при низких температурах. В этот период поля всех видов работают преимущественно как накопители, задерживая в почве сточные воды и находящиеся в них вещества путем поверхностного намораживания.

Как уже указывалось, при устройстве полей орошения преследуют две цели: а) санитарную - очистка сточных вод и б) селькохозяйственную - использование сточных вод как источника влаги, а содержащихся в ней веществ как удобрения.

Поля орошения устраивают в различных климатических районах, за исключением северных. Эти поля отличаются небольшой (5 - 20 м3/га) суточной нагрузкой сточных вод. Для устройства их не требуется предварительной горизонтальной планировки орошаемых участков (можно ограничиться только выравниванием микрорельефа), что расширяет область их применения. Однако применение таких полей носит пока ограниченный характер в связи с рядом серьезных организационных затруднений, возникающих при их эксплуатации.

ПСВ могут быть смешаны с бытовыми сточными водами, которые содержат значительное число патогенных бактерий и яиц гельминтов. Поэтому при устройстве и эксплуатации полей орошения любого типа должны соблюдаться определенные санитарные требования. В частности, запрещается орошать неочищенными сточными водами поля при выращивании на них овощей, употребляемых в пищу в сыром виде.

Предварительное отстаивание сточной воды обеспечивает выделение из нее 50 - 60% общего числа бактерий вместе с крупными взвешенными веществами в осадок. Таким образом, сточная вода после отстаивания в бактериальном отношении менее опасна. Путем искусственной биологической очистки сточных вод можно снизить число бактерий на 90 - 95%; санитарная опасность при орошении такой водой практически невелика.

Концентрация питательных элементов (азота, фосфора и калия) в бытовых сточных водах зависит от нормы водоотведения. В них содержится 15 - 60 мг·л-1 азота, 3 -12 мг·л-1 фосфора, 6 -25 мг·л-1 калия. Соотношение между основными элементами питания растений азотом, фосфором и калием, содержащимися в сточных водах, составляет 5:1:2, тогда как в навозе это соотношение 2:1:2. Таким образом, сточные воды являются удобрением с повышенным содержанием азота, способствующего развитию растений.

Для орошения могут быть использованы также ПСВ, которые не содержат ядовитых веществ в объемах, вредно влияющих на рост растений. Общее содержание солей не должно превышать 3 - 4 г·л-1, в том числе питательных солей 1-1,5 г·л-1. При большем содержании солей в сточных водах требуется их специальная подготовка (разбавление, нейтрализация и т. д.).

1.2 ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ

В биологических прудах, которые представляют собой искусственно созданные водоемы, для очистки ПСВ также используются естественные процессы. Эти сооружения можно использовать для глубокой очистки (доочистки) ПСВ, прошедших биологическую обработку. Существуют биопруды с естественной и искусственной аэрацией.

Глубина прудов с естественной аэрацией обычно не превышает 1м. Для искусственной аэрации используют либо механические аэраторы, либо пропускают (барботируют) воздух через слой воды. Глубина прудов с искусственной аэрацией обычно достигает 3м. Как правило, пруды с искусственной аэрацией объединяют в несколько параллельных каскадов.

В окислительных процессах протекающих в биопрудах, существенную роль играет водная растительность, которая способствует снижению концентрации биогенных элементов и регулирует кислородный режим водоема. Продолжительность очистки ПСВ в биопрудах достаточно велика. Так, время полного окисления в прудах с естественной аэрацией спиртов, фенолов, карбоновых кислот, ароматических углеводородов составляет 40,44, 60 и 80 суток соответственно. В биопрудах с искусственной аэрацией время полного окисления тех же веществ уменьшается примерно в 4-5 раз и составляет 10,11,12 и 17 суток соответственно.

ПСВ, обработанные в биопрудах, рекомендуется дополнительно очищать в отстойных секциях. Для глубокой очистки стоков воду из прудов необходимо пропускать через песчаные фильтры.

К недостаткам биопрудов следует отнести низкую скорость биологического окисления, сезонность работы, потребность в больших территориях.

2 БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД В ИСКУССТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Биологическое окисление ПСВ в искусственных условиях осуществляется в биофильтрах, погружных биофильтрах и аэротенках. Скорости аэробного окисления при биологической очистке ПСВ вод изменяются в широких пределах - от 10 до 30 мг БПК5 на 1г беззольного вещества активного ила в 1 ч и являются функцией видового и количественного состава активного ила (или биопленки), начальной концентрации загрязнений, требуемой степени очистки, биохимической структуры загрязнений, а также физических параметров процесса (интенсивности перемешивания, рН, температуры и т. д.). Наибольшая скорость биологического окисления загрязнений достигается в аэротенках, работающих с высокими дозами активного ила, и в окситенках, снабжаемых техническим кислородом.

Способ биологической очистки в аэробных условиях эффективен, если содержащиеся в производственных сточных водах органические и минеральные вещества способны окисляться в результате биохимических процессов и если условия среды (концентрация растворенного кислорода, величина рН, температура и концентрация в воде вредных веществ) являются оптимальными для жизнедеятельности микроорганизмов.

Во всех случаях очищаемая вода должна содержать необходимое количество биогенных элементов (азота, фосфора, калия и др.). Многие ПСВ приходится подвергать предварительной обработке и добавлять в них биогенные элементы. Минимальные количества биогенных элементов для интенсивного биохимического процесса очистки смеси бытовых и производственных сточных вод составляют 5 мг·л-1 азота и 1 мг·л-1 фосфора на 100 мг·л-1 БПКполн.

Кроме основных биогенных элементов необходимы также Mg, Ca, S, Fe и др.; эти элементы имеются в сточных водах в достаточном количестве, поэтому обычно добавлять их не приходится.

Биогенные элементы наиболее легко усваиваются в том случае, когда они находятся в соединениях, аналогичных соединениям протоплазмы клетки. Например, азот в веществах клетки содержится в восстановленном состоянии (NH4+), фосфор – в окисленном состоянии (в форме РО43-). Недостаток биогенных элементов тормозит процесс биохимического окисления; искусственная добавка их стимулирует рост бактерий, и, следовательно, интенсифицирует окисление органических веществ. Длительный недостаток азота при биологической очистке сточных вод приводит также к образованию трудно оседающего активного ила и к потерям его в результате выноса из вторичных отстойников. В жизни микроорганизмов чрезвычайно велика и роль фосфора, так как он входит в состав наиболее активных веществ клетки, в частности - в состав ферментов. При недостатке в сточных водах фосфора в активном иле развиваются нитчатые формы бактерий, обусловливающие медленное его оседание, происходит замедление роста активного ила и снижение интенсивности окисления органических веществ. В качестве источников биогенных элементов применяют дигидроортофосфат аммония, ортофосфат калия, нитрат аммония, дигидроортофосфат кальция и др.

Поскольку прирост микроорганизмов при окислении различных веществ различен; то при биологической очистке ПСВ в каждом конкретном случае необходимое количество биогенных элементов должно устанавливаться экспериментально.

Роль остальных элементов еще недостаточно ясна, однако имеющиеся экспериментальные данные показывают, что повышение в сточной воде концентрации таких элементов, как железо, до 5 мг·л-1 и магния (в виде MgSО4 · 7H2О) до 8 мг·л-1 приводит к стимуляции процесса биологической очистки ПСВ.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4