Очистные установки биологической очистки, их эффективность и концентрация очищенных вод по основным показателям

Введение

В предлагаемом реферате рассмотрен один из самых широко применяемых методов очистки сточных вод – биологический на примере рыбоперерабатывающего комбината, а также вопросы международной стандартизации в области экологического менеджмента.

Биологические методы очистки и обеззараживания сточных вод (главным образом бактериями — аэробные или анаэробные, а в зави­симости от температуры процесса — мезофильными или термо­фильными) обеспечивают перевод вредных веществ в нераствори­мую или газообразную форму. Условия эффективного применения биологических способов основаны на биохимической деструкции и минерализации органических веществ микроорганизмами. Вели­ка роль кислотности среды в протекании биохимического процес­са, которая должна быть в пределах рН 6,5—8,5.

Усложнение задач в области охраны окружающей среды и обеспечения необходимого уровня экологической безопасности производства и потребления обусловливает модернизацию нормативной базы. К числу новых относятся стандарты на системы управления качеством окружающей природной среды на предприятиях. Они образуют шестую группу из рассматриваемых экологических нормативов.

Очистные установки биологической очистки, их эффективность и концентрация очищенных вод по основным показателям

Аэробные процессы протекают при подаче в обрабатываемый сток достаточного количества кислорода, необходимого для обес­печения жизнедеятельности микроорганизмов. В целом в состав био­ценоза активного ила входят разнообразные группы микроорга­низмов (мезофильных, термофильных, аэробных и анаэробных).

При достаточности кислорода и температуре окружающей среды (ОС)(20—30)°С в биоценозе преобладают мезофильные аэробы (мезофильное окисле­ние), а при (30-40)°С — термофильные (термофильное окисле­ние). В зависимости от условий процесса одна из групп микроорга­низмов может преобладать, осуществляя основную обработку. Ос­тальные группы микроорганизмов в этом случае являются сопутствующими, они снабжают основную группу микроорганиз­мов питательными веществами.

При аэробном процессе почти не выделяется неприятного запаха, способ микробиального размно­жения более прост и приспособлен к изменяющемуся составу поступлений. При этом процессе происходит саморазогре­вание массы (до 70°С), т.е. ее дезинфекция.

Если в обрабатываемой массе растворенного кислорода недо­статочно, то происходит анаэробное брожение, которое может быть метановым или водородным. При температуре массы (30—35)°С в биоценозе преобладают мезофильные анаэробы, а при (50—55)°С — термофильные. Процесс сопровождается выделением биогаза, со­стоящего в основном из метана, водорода и двуокиси углерода.

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 коли-титр 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; коли-титр 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, коли-титр 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. Пруд рыбоводного типа, эксплуатирующийся в опытном хозяйстве ВИЖ Московской области, представлен на рис. 2.

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.