Биологическая очистка сточных вод

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

1. Биологическая очистка промышленных сточных вод

1.1 Аэробная очистка сточных  вод

1.2 Анаэробная очистка  сточных вод

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Биологические методы давно  и успешно используются как основной метод очистки хозяйственно-бытовых  сточных вод и фекальных стоков. Биологическая очистка широко применяется  как для очистки коммунальных сточных вод больших городов, так и для частных домов. Основой  конструкции биологической очистки  сточных вод является биореактор, где происходит переработка или  утилизация загрязнений. В зависимости  от типов загрязнений сточной  воды в биологической очистке  сточных вод применяются аэробные способы, анаэробные или совмещенные. Помимо биореактора в биологической  очистке сточных вод используется набор дозирующего оборудования, насосного оборудования, емкостного и т.д. Как правило, биологическая  очистка коммунальных сточных вод  представляет собой типовые решения, отличающиеся друг от друга производительностью.

      Промышленные  сточные воды отличаются от  коммунальных сточных вод. Соответственно, подход и конструкция биологической  очистки коммунальных сточных   вод не подходит для применения  в очистки производственных сточных  вод. Состав производственных  сточных вод разнообразен в  зависимости от типа производства  и других факторов. Подбор технологии  и конструкции биологической  очистки производственных стоков  требует индивидуального подхода  к каждому проекту. В большинстве  случаев биологическая очистка  является лишь одним из этапов  в общей технологии очистки  промышленных сточных вод.

       В настоящее  время в развитием мембранных  технологий появилось новое поколение  биологической очистки – мембранные  биореактора (MBR). Конструкция мембранного  биореактора представляет собой  совмещение стандартного биореактора  с ультрафильтрационной установкой. Для биологической очистки промышленных  сточных вод мембранные биореактора  имеют значительные преимущества  перед обычными биореакторами.  Основные сравнительные характеристики  классического и мембранного  биореакторов отражены в таблице.

        Кроме  перечисленных преимуществ в  применении мембранного биореактора  для очистки любых сточных  вод необходимо отметить следующее.  После классического биореактора  очищенная вода требует дополнительной  фильтрации и обеззараживания.  В настоящее время для обеззараживания  очищенной сточной воды после  классического биореактора используют  добавление гипохлорита натрия  или ультрафиолетовые лампы. Гипохлорит  натрия вызывает необходимость  использования сорбционных фильтров  на конце технологии, а ультрафиолетовые  лампы не дают необходимой  эффективности обеззараживания.  Мембранный биореактор решает  данные проблемы высокой степенью  надежности.

     Использование мембранных биореакторов является наиболее перспективным направлением для очистки промышленных сточных вод.

На сегодняшний день биологические  методы очистки воды являются наиболее эффективными и экологичными. Они  все чаще применяются в производственных условиях наравне с механической, химической и физико-химической очисткой. Следует отметить, что стоки заводов  и фабрик являются высококонцентрированными по составу органических загрязнителей. Поэтому, как правило, биологической  очистке промышленных сточных вод  предшествует еще несколько ступеней предочистки.

 

 

1. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

 

Наиболее полная очистка  производственных сточных вод, содержащих органические вещества в растворенном состоянии, достигается биологическим  методом. При этом используются те же процессы, что и при очистке  бытовых вод, — аэробный и анаэробный. Для аэробной очистки применяют  аэротенки различных конструктивных модификаций, окситенки, фильтротенки, флототенки, биодиски и биологические  пруды; при анаэробном процессе для  высококонцентрированных сточных  вод, применяемом в качестве первой ступени биологической очистки, основным сооружением служат метантенки.

Для полной очистки высококонцентрированных  сточных вод применяют анаэробно-аэробное окисление.

Скорости аэробного окисления  при биологической очистке производственных сточных вод изменяются в широких  пределах от 10 до 30 мг/г активного  ила в 1 ч (в пересчете на беззольное вещество) и являются функцией видового и количественного состава активного  ила, начальной концентрации загрязнений, требуемой степени очистки, биохимической  структуры загрязнений, а также  физических параметров процесса (интенсивности  перемешивания, рН, температуры и  т. д.). Чем выше исходная концентрация загрязнений (до определенных пределов) и чем меньше требуемая степень  очистки, тем выше скорость окисления  Скорости аэробного окисления и  анаэробного сбраживания определяют экспериментально.

При биологической очистке  производственных сточных вод для  развития микробиальных культур  должны быть созданы оптимальные  условия. В этом направлении наиболее перспективными являются аэротенки, работающие с высокими дозами активного ила; окситенки, снабжаемые чистым кислородом, и аэротенки   с  неравномерно-рассредоточенным впуском сточной воды.

Оценкой биохимического процесса, проходящего в том или ином сооружении, является так называемая окислительная мощность. Она исчисляется  количеством граммов кислорода, получаемого с 1 м3 сооружения в   сутки и израсходованного   для   окисления   органических   веществ — аммонийной соли до нитритов и нитратов и т. п.

Окислительная мощность сооружений весьма различна: от нескольких сот  граммов (биопруды) до нескольких килограммов (аэротенки с высокой дозой активного ила).

 

1.1 Биологическая очистка производственных сточных вод в аэробных условиях

 

Способ биологической  очистки в аэробных условиях возможен, если содержащиеся в производственных сточных водах органические и  минеральные вещества способны окисляться в результате биохимических процессов  и если условия среды, т. е. наличие  растворенного кислорода, величина рН, температура и концентрация в  воде вредных веществ не превышают  те предельно допустимые величины, при которых не нарушается жизнедеятельность  микроорганизмов. Во всех случаях очищаемая  вода должна содержать необходимое  количество биогенных элементов (азота, фосфора, калия, железа и др.)-

Многие производственные сточные воды приходится подвергать предварительной обработке и  добавлять в них биогенные  элементы.

Почти все органические вещества в соответствующих условиях разрушаются  под воздействием бактерий.

Как показывает опыт, биохимическому окислению легко поддаются органические соединения алифатического ряда (сложные  эфиры, кислоты); легко окисляются также  бензойная кислота, этиловый и амиловый спирты, гликоли, хлоргидриды, ацетон, глицерин, анилин и ряд других веществ. При длительной адаптации микроорганизмов достигается распад даже таких устойчивых соединений, как толуол, ксилол, углеводороды нефти, хлорзамещенные углеводороды и др. Однако окисление некоторых из органических веществ происходит настолько медленно, что содержащие такие вещества сточные воды нецелесообразно подвергать биологической очистке. Наиболее неблагоприятное влияние на ход биохимических процессов оказывает присутствие в сточных водах солей тяжелых металлов.

Основной причиной нарушения  нормальной работы биологических сооружений являются залповые сбросы производственных вод с высокой концентрацией  медленно окисляемых соединений. Значительные затруднения при биологической  очистке вызывают стоки текстильных  предприятий, содержащие СПАВ (синтетические  поверхностно-активные вещества). Поэтому  на таких предприятиях должны быть установки по извлечению вредных  веществ из сточных вод перед  их биологической очисткой.

Сильно концентрированные  сточные воды требуется предварительно обрабатывать до допустимых пределов (по БПКполн).

В активном иле, образующемся при очистке производственных сточных  вод, видовой состав микроорганизмов  сильно не различается, несмотря на исключительно  большое разнообразие самих окисляемых загрязнений. В большей части  илов доминирует микрофлора рода Pseudo-monas.

Изменение качества очищаемой  воды и ее концентрации обусловливает  необходимость адаптации микроорганизмов. Их способность к адаптации имеет  большое значение при биологической  очистке производственных сточных  вод.

После «созревания» очистных сооружений, когда микроорганизмы приспособятся  к утилизации специфических загрязнений  производственных вод, приток бытовых  вод может быть уменьшен или прекращен  вообще.

Как уже отмечалось, производственные сточные воды, подвергающиеся биологической  очистке, не должны содержать в своем  составе ядовитые вещества и соли тяжелых металлов (меди, свинца, цинка, хрома, ртути и т. п.) в концентрациях, которые были бы вредны для жизнедеятельности  микроорганизмов. При необходимости  снижения БПКполн производят разбавление  сточных вод менее концентрированными, условно чистыми или очищенными водами.

Необходимую степень разбавления  бытовыми водами определяют исходя из того, чтобы их величина БПКполн  была более или менее постоянна; в среднем она составляет 40 г/сутки  на одного человека, пользующегося  канализацией.

Этот метод расчета  позволяет определить приближенно  экономическую эффективность биологической  очистки производственных стоков при  разбавлении их бытовыми, условно-чистыми, биологически очищенными стоками или  речной водой. В результате установлено, что в большинстве случаев  наиболее эффективной является совместная биологическая очистка производственных и бытовых стоков. Например, в  отдельных случаях при необходимости  разбавления производственных стоков перед биологической очисткой чистой водой в 100 раз эффективнее очищать  данные стоки методом анаэробного  сбраживания.

При совместной биологической  очистке городских и производственных сточных вод механическая их очистка  может производиться как совместно, так и раздельно. Раздельная механическая очистка обязательна, если производственные сточные воды должны быть подвергнуты механо-химической или физико-химической очистке.

Для наиболее токсичных сточных вод промышленных предприятий предусмотрена предварительная их очистка на локальных сооружениях. Так, для предприятий синтетического волокна необходима предварительная очистка промышленных стоков от солей меди и аммиака, для предприятий машиностроительной промышленности — от масло- и нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов.

Наиболее тщательной предварительной  очистке должны подвергаться промышленные стоки комбината синтетического волокна, в составе которых в  большом количестве содержатся соли цинка (41 мг/л), серная кислота (156 мг/л), сульфат натрия (2300 мг/л), сероуглерод (40 мг/л), БПКго этих стоков 450 мг/л, рН = 2,5...2,75.

После локальной очистки  сточных вод для полной очистки  эти воды нуждаются в обработке  активным илом. Поэтому проектом предусмотрена  биологическая очистка производственных сточных вод комбината синтетического волокна вместе с бытовыми водами города в аэротенках-смесителях.

Согласно принятой схеме  очистки сточных вод, они поступают  в приемную камеру 1 и по самотечному  каналу в здание решеток 2. Здание решеток  сблокировано с песколовками, насосной станцией для перекачки дробленой  массы и тепловым пунктом.

Из песколовок сточная  вода поступает в первичные радиальные отстойники 4 (их диаметр 40 м), где происходит отстаивание воды в течение 1,5 ч. Осветленные в отстойниках сточные  воды через камеры смешения 9 поступают  в аэротенки-сме-сители 16 и 16', где  происходит биологическая очистка  сточной воды в смеси с активным илом при искусственной аэрации  воздухом.

Из аэротенков-смесителей иловая смесь направляется на вторичные  отстойники 18 и 18', диаметр которых  также 40 м. Продолжительность отстаивания  во вторичных отстойниках 2 ч. Очищенная  сточная вода обеззараживается хлором и по трубопроводу диаметром 2 м направляется в водоем. Активный ил из вторичных  отстойников перекачивается в канал  аэ-ротенков с помощью эрлифтов, установленных в специальной  камере 17.

Избыточный активный ил подается насосами в илоуплотнители И, откуда вместе с сырым осадком из сооружений механической очистки перекачивается в метантенки 7 для дальнейшей обработки  и подсушки на иловых площадках.

Удельный расход воздуха  для городских сточных вод  составляет 11,9 м3/м3, для промышленных стоков — 7,7 м3/м3.

Производственные сточные  воды комбината синтетического волокна  по самостоятельным напорным водоводам IS подаются в аэротенки-смесители  через камеру смешения 14, куда подается также раствор биогенных веществ.

Секции аэротенков-смесителей городских и промышленных сточных  вод отделены друг от друга щитовыми затворами 15, установленными в распределительном  канале осветленных вод, в канале активного ила и распределительном  канале вторичных отстойников. Под  регенератор активного ила выделено 33% объема аэротенка-смесителя. По принятой технологической схеме работы аэротенка-смесителя  отстоенные сточные воды поступают в сборный канал и из него в распределительные каналы. Через отверстия, расположенные по всей длине каналов, сточные воды попадают в аэрационные отделения.