 |
Методы очистки сточных вод
|
|
|
|
Методы водоочистки подразделяют на механические, химические, физико-химические, биологические и др.
Механическая водоочистка –один из методов водоочистки,применяемый длявыделения из производственных сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей с целью подготовки к биологическому, физико-химическому или другому методу более глубокой очистки. На рис. 1 приведена схема механической водоочистки со следующим составом основных очистных сооружений:
Состав основных сооружений механической водоочистки может изменяться в зависимости от размера и характера взвешенных частиц.
решетки;
песколовки для выделения тяжелых минеральных примесей (главным образом
песка);
усреднители;
отстойники;
фильтры для более полного осветления воды;
сооружения для обработки осадка.
Решетка –это очистное сооружение в системе механическойводооочистки для задержания из сточных вод крупных предметов минерального и органического происхождения, попадание которых на очистные сооружения может вызвать засорение трубопроводов, лотков, каналов, поломку движущихся частей и механизмов; устанавливают решетки перед песколовками (если сточная жидкость поступает самотеком). Решетки выполненяют из круглых, прямоугольных или иной формы металлических стержней расстояние между стержнями составляет 16–19 мм. Наибольшее распространение получили решетки:
с механическими граблями типа МГ; комбинированные – дробилки типа РД и КРД;
механические унифицированные типа РМУ (рис. 2). Отходы из
решетки извлекают граблиной 2, шарнирно соединенной с кареткой 10. Возвратно-поступательное движение граблины обеспечивается двумя стальными канатами 12, наматываемыми на барабан 9. Для сброса отходов предусмотрен сбрасыватель 4. Отходы поступают в лоток откидной 3.
|
|
|
Песколовка –это очистное сооружение в системе механическойводоочистки для улавливания песка крупностью более 0,2 мм. Песколовки подразделяют:
на горизонтальные с круговым движением сточной воды (рис. 3) – применяют для улавливания песка из производственных сточных вод, имеющих нейтральную или слабощелочную среду;
аэрируемые – используют для улавливания песка с одновременной аэрацией сточной воды воздухом, подаваемым от насосной станции, и др.
Очистку песколовок производят гидроэлеваторами, песковыми насосами, эрлифтами и другими механизмами. Песок из песколовок удаляют на песковые площадки для подсушки, после чего вывозят в отвал. Не разрешается использовать песок, выгруженный из песколовок для подсыпки, планировки, посыпки дорожек и для других целей без его отмывки.
Отстойники –это искусственные водоемы(пруды-осветлители)или резервуарыдля выделения из сточных вод взвешенных примесей, осаждения их под действием силы тяжести при небольшой скорости потока, а также для очистки сточных вод с помощью реагентов. Отстойники предназначены для снижения износа насосного оборудования и труб при водоотливе, обогащении, гидромеханизации вскрышных работ, для улавливания полезных компонентов и для
1 – решетка; 2 – граблина; 3 – лоток откидной; 4 – сбрасыватель; 5 – электропривод; 6 – траверса верхняя; 7 – концевой выключатель; 8 – блок переключения; 9 – барабан грузовой; 10 – каретка; 11 – упор каретки; 12 – металлический канат
Пруды-осветлители площадью до 0,3 км2 размещают в зависимости от рельефа местности: на пологих площадках, косогорах, в балках. Слив осветленной воды из них производят через специальный порог. Уровень порога поднимают путем установки деревянных брусков по мере заполнения пруда. Воду из колодцев отводят к стационарным насосным станциям и откачивают потребителям и в речную сеть. Иногда перекачку воды из пруда-осветлителя производят плавучими насосными станциями, смонтированными на понтонах.
|
|
|
Отстойники в виде резервуаров подразделяют на нетиповые и типовые. Нетиповые представляют собой емкости на поверхности земли различных размеров и формы (обычно прямоугольной). После заполнения их до предельной высоты осветленную воду откачивают насосами, а осадок удаляют гидроэлеваторами. Иногда используют несколько нетиповых отстойников (из железобетонных плит), работающих поочередно. Типовые железобетонные отстойники разделяют на радиальные, вертикальные и горизонтальные.
Радиальный отстойник (рис. 4) представляет собой в плане круглый резервуар диаметром до 100 м с коническим
днищем с уклоном к центру около 0,03–0,08. Очищаемая вода движется горизонтально в радиальном направлении, попадает в распределительный стакан с отверстиями и затем поступает в плавающую дырчатую трубу. Осадок непрерывно удаляется к центру отстойника вращающейся металлической гребковой фермой со скребками, откуда он непрерывно или периодически удаляется самотеком или с помощью насоса.
Вертикальный отстойник (рис. 5) представляет собой круглый (диаметр 5–10 м и высота цилиндрической части до 7 м) или квадратный в плане резервуар (14х14 м) с коническим днищем (наклон стенок 50–70о). Очищаемая вода движется снизу вверх и после отстоя сливается в кольцевой желоб; твердый компонент осаждается в конические части отстойника. Вертикальные отстойники применяют при расходах сточных вод до 10 тыс. м³/сут.
Горизонтальный отстойник (рис. 6) представляет собой вытянутый по ходу движения воды резервуар, очищаемая вода в который поступает через распределительный лоток и дырчатую перегородку в рабочую часть отстойника. Для удаления осадка вдоль рабочих коридоров по грязевому приямку укладывают перфорированные трубы, из которых осадок выдавливается в результате действия давления воды. Осветленная вода собирается лотком или перфорированной трубой.
Для интенсификации процесса осаждения в отстойниках применяют различные коагулянты и флокулянты (сернокислый алюминий, оксихлоридалюминий, сернокислое железо, известь, праестол и др.), подаваемые в специальные камеры хлопьеобразования.
|
|
|
Выбор типа, конструкции и числа отстойников производят на основе их технико-экономического сравнения с учетом местных условий. Основные
условия эффективной работы отстойника: установление оптимальной гидравлической нагрузки на отстойник (для заданной начальной и конечной концентрации твердого компонента в воде); равномерное распределение воды между отдельными секциями отстойника.
Очищенные воды используют на производственные нужды предприятия (тушение отвалов, борьба с пылью на поверхности шахт и карьеров, мокрое обогащение полезных ископаемых и т. д.), для орошения в сельском хозяйстве. Осадок, удаляемый из отстойников, направляют в пруды-шламонакопители, на иловые площадки (для использования) или в отвалы.
Отстойники широко используют в нефтедобывающей промышленности. Производственные сточные воды нефтяных промыслов состоят в основном (90–98 %) из высокоминерализованных пластовых вод, извлеченных на поверхность вместе с нефтью. Поэтому нефтепромысловые сточные воды (даже после их очистки от нефти и механических примесей) не могут сбрасываться в поверхностные водоемы, т. к. это приведет к их загрязнению, а подлежат обратной закачке в глубинные горизонты, что предусматривается технологической схемой разработки нефтяных месторождений.
Отстойники нефтепромысловых сточных вод подразделяют на напорные, работающие под избыточным давлением 0,44–0,7 МПа, и безнапорные, работающие под атмосферным давлением. В качестве напорных отстойников применяют горизонтальные цилиндрические емкости объемом 100 или 200 м3. Безнапорные отстойники выполняют в основном на базе стальных вертикальных резервуаров типа РВС, объемом от 1000 до 10000 м3. Загрязненную нефтью и механическими примесями воду подают в отстойник по трубопроводу через лучевой распределитель. Очищенную воду через сифонный регулятор отводят на прием водяных насосов и откачивают на промысел для закачки в пласт. Уловленную нефть через кольцевой короб и трубопровод отводят на установку подготовки нефти. Механические примеси, оседающие в нижние части отстойника, периодически размывают струей воды и сбрасывают по трубопроводу в илонакопитель.
|
|
|
Для очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, при концентрациях более 100 мг/л применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой прямоугольные, вытянутые в длину резервуары. В нефтеловушках происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотностей. Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность, а содержащиеся в сточной воде минеральные примеси оседают на дно нефтеловушки. Нефтеловушки подразделяют:
на горизонтальные;
радиальные;
полочные тонкослойные.
В горизонтальной нефтеловушке нефть всплывает на поверхность очищаемой воды в отстойной камере, ограниченной распределительной перегородкой. В ловушках предусматривают скребковый механизм с деревянными лопатками для сгребания осадка в приямок и подгона нефтепродуктов к нефтесборной трубе. Осадок из приямка периодически откачивают на иловые площадки. Нерегулярная очистка приямков и дна
ловушки от шлама увеличивает его унос со стоками. Для обеспечения эффективного отбора ловушечного продукта в холодное время года в ловушках допускается предусматривать обогрев поверхностного слоя воды, прилегающего к отборным устройствам. Все работы, связанные с подготовкой ловушек к ремонту, проводят как газоопасные работы. Электрооборудование ловушек выполняют во взрывобезопасном исполнении.
Радиальные и полочные тонкослойные нефтеловушки являются усовершенствованными разновидностями горизонтальных нефтеловушек; имеют меньшие габариты и более эффективны.
Усреднитель –это очистное сооружение в системе механическойводоочистки для усреднения расхода и количества загрязнений сточных вод.
В зависимости от расхода сбрасываемых сточных вод, условий их сброса и количества взвешенных частиц усреднители подразделяют:
на контактные – используют при небольшом расходе и периодическом сбросе воды;
проточные – применяют при незначительном количестве взвешенных частиц в поступающей сточной воде; представляют собой многокоридорные резервуары или резервуары с перемешивающими устройствами.
Наибольшее распространение получили прямоугольные (рис. 8) и круглые (рис. 9) усреднители. Усреднение достигается за счет дифференцирования потока, который, поступая в усреднитель, делится на ряд струй, протекающих по коридорам разной длины. В результате в сборном лотке смешиваются струи воды различной концентрации, поступившие в усреднитель в разное время.
|
|
|
Усреднители обычно размещают после отстойников или оборудуют их отстойной частью.
Для фильтрования воды используют барабанные фильтры, представляющие собой сетку с размером ячеек 40х40 мкм. Обрабатываемая вода подается внутрь
К методам химическойводоочистки относятся:
нейтрализация – используют для приведения показателя рН к 6,5– 8,5;
окисление – применяют для очистки сточных вод, содержащих токсичные примеси (цианиды), которые нецелесообразно извлекать из стоков. Нейтрализацию проводят одним из следующих способов:
взаимной нейтрализации кислых и щелочных сточных вод;
с использованием реагентов (растворы кислот, негашеная известь, гашеная известь, кальцинированная сода, каустическая сода, аммиачная вода);
фильтрованием через нейтрализ-ующие растворы в специальных фильтрах-нейтрализаторах.
В зависимости от исходных данных можно выбрать необходимый способ нейтрализации (табл. 1).
камера нейтрализации; 9 – отстойники; 10 – нейтрализованный сток; 11 – осадки; 12 – площадки
При нейтрализации отработавших травильных растворов (рис. 2), например, гашеной известью в виде известкового молока, химические реакции протекают с серной кислотой следующим образом:
H2SO4 + Са(ОН)2 = СаSO4 + 2Н2О;
с сульфатом железа
FeSO4 + Са(ОН)2 = CaSO4 + Fe(OH)2.
Нейтрализацию кислых сточных вод, содержащих H2SO4 или HNО3, проводят фильтрованием их через слой доломита (рис. 3), при этом реакции идут по следующей схеме:
2HNO3 + СаСО3 = Ca(NO3)2 + Н2О + СО2;
2HNO3 + MgCO3 = Mg(NO3)2 + Н2О + СО2
Радиационное окисление (ра диолиз) – это химическое или физико-химическое превращение
загрязняющего воду вещества под воздействием источника ионизирующих
излучений. Радиационное окисление используют для очистки сточных вод от
фенолов, цианидов, красителей, поверхностно-активных веществ и других
веществ. В качестве источника ионизирующего излучения используют
радиоактивный кобальт и цезий, ТВЭЛы, ускорители электронов.
Загрязняющие вещества вступают в реакцию с продуктами радиолиза воды:
ОН–, НО2–, Н2О2, Н+ и гидратированным электроном.
Принципиальная схема установки для очистки воды с помощью ускорителя электронов показана на рис. 6. Установка размещена в четырех залах:
в ускорительном зале I, находятся генератор ускоряющего напряжения 1, форвакуумный насос и конденсаторная батарея 12;
технологическом зале II размещены выпускное устройство 9 для вывода ускоренных электронов из ускорителя, реакционная камера для облучения сточных вод, а также насос для создания глубокого вакуума в ускорительной трубе;
электромашинном зале III имеются газовая система и преобразователь частоты;
пультовом зале размещены пульт управления, блоки питания насосов и силовое оборудование.
К физико-химическим методам водоочистки относятся: коагуляция, сорбционное поглощение растворенных органических веществ, флотация, разделение ионов солей ионным обменом или электродиализом и др.
Сорбционное поглощение используют в основном для очистки сточныхвод, содержащих фенолы, ароматические соединения, красители и другие загрязняющие вещества. Сорбент может быть выполнен в виде зернистой загрузки или пористого монолита. В качестве сорбентов применяют активированный уголь различных марок (уголь, получаемый из ископаемых или древесных углей удалением смолистых веществ и созданием разветвленной сети пор), высокопористую металлокерамику на основе оксидно-карбидной системы Аl2O3 + TiC + FeTiАl и др. При сорбционной очистке загрязненную сточную воду пропускают через насыпной фильтр или систему картриджей, загруженных сорбентом. Из-за высокой стоимости сорбента проводят регенерацию с полным восстановлением его сорбционной емкости. После
каждой регенерации сорбент может быть использован до 10 раз с потерями 10 %.
При отсутствии необходимого сорбента сточную воду можно фильтровать через слой глины, торфа.
Флотация (механическая,пневматическая,химическая) –это способотделения мелких твердых частиц или капель жидкости из воды, основанный на различной смачиваемости и накопления их на поверхности раздела фаз: используется для очистки производственных сточных вод от поверхностно-активных веществ (ПАВ), нефти, нефтепродуктов, масел, волокнистых материалов.
Механическая флотация осуществляется импеллерами и применяется для очистки сточных вод с содержанием взвешенных частиц более 2 г/л. При вращении импеллера (рис. 7) в жидкости возникает большое число вихревых потоков, которые разбиваются на пузырьки, выносящие на водную поверхность загрязняющие вещества.
Пневматическую флотацию применяют для очистки сточных вод от агрессивных примесей. При такой флотации воздух пропускают через пористые керамические пластины или колпачки, в результате чего образуются мелкие пузырьки, поднимающие вверх загрязняющие вещества, которые вместе с пеной переливаются в кольцевой желоб и удаляются из него.
Химическая флотация заключается во введении в сточную воду реагентов – флокулянтов (синтетических полиэлектролитов и др.), в результате действия которых происходят химические процессы с выделением кислорода О2, двуокиси углерода СО2, водорода Н2 и др. Пузырьки этих газов прилипают к нерастворенным взвешенным веществам и выносят их в пенный слой.
Для повышения эффективности флотационной очистки применяют коагулянты (флотореагенты).
Коагуляция –это слипание частиц коллоидной системы при ихстолкновении в процессе теплового движения, перемешивания или направленного движения. Сточные воды чаще всего представляют собой слабоконцентрированные эмульсии или суспензии, содержащие коллоидные частицы размером 0,002–0,1 мкм, мелкодисперсные частицы размером 0,1–10 мкм и частицы размером 10 мкм и выше. В процессе механической очистки достаточно легко удаляются крупные частицы, а коллоидные и мелкодисперсные образуют устойчивую систему. Для таких сточных вод и применяют методы коагуляции и нарушающие агрегативную устойчивость вод. Коагуляция сопровождается укрупнением частиц и уменьшением их общего числа в объеме дисперсионной среды.
Вещества, нарушающие агрегативную устойчивость дисперсных систем, называют коагулянтами. Наиболее часто в качестве коагулянтов применяют оксихлорид алюминия, сернокислый алюминий, сернокислое и хлорное железо.
Для интенсификации процессов коагуляции и осаждения образующихся осадков используют флокулянты (синтетические полиэлектролиты и др.), которые могут применяться как самостоятельно, так и в сочетании с коагулянтами.
Ионный обмен –это процесс обмена между ионами,находящимися врастворе, и ионами, присутствующими на поверхности ионита, которые, в свою очередь, разделяют на катиониты и аниониты.
Ионообменную очистку проводят в фильтрах, представляющих собой закрытый цилиндрический резервуар с расположенным у днища дренажным устройством, которое обеспечивает равномерное отведение воды. Схемы подачи сточной воды и регенерирующего раствора могут быть различными: сточная вода и регенерирующий раствор могут подаваться в фильтр сверху, или сточная вода поступает снизу, а регенерирующий раствор сверху.
В табл. 3. представлены характеристики некоторых ионитов: размер зерен (мм) и обменная емкость, т. е. количество ионов (г-экв), обменивающееся с единицей объема или массой ионита.
ПАВ и радиоактивные вещества.
Разновидностью ионного метода очистки является электродиализ, в котором процесс сепарации ионов солей осуществляется в мембранном аппарате под воздействием постоянного электрического тока.
В настоящее время широко применяется биологическая очистка бытовых и производственных сточных вод. В основе этого метода лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся
в сточных водах.
Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов – водорослей, грибов и т. д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).
Используемые микроорганизмы способны адаптироваться (приспосабливаться) к условиям среды, т. е. к составу воды, концентрации в ней загрязнений, а также к температуре и активной реакции воды.
Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать для питания находящиеся в них органические вещества (кислоты, спирты, белки, углеводы и т. д.), которые являются источником углерода. Необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов азот, фосфор, калий они получают из различных соединений: азот – из аммиака, нитратов, аминокислот и др.; фосфор и калий
– из минеральных солей этих веществ. В процессе питания микроорганизмов происходит прирост их массы. Под действием микроорганизмов могут протекать окислительный (аэробный) либо восстановительный (анаэробный) процессы.
Эффективность процессов биологической очистки зависит от ряда факторов, одни из которых могут регулироваться в широких диапазонах, а другие, например состав сточных вод, поступающих в биологические окислители, практически не поддаются регулировке. Температура является одним из основных факторов, обеспечивающих эффективность и высокую производительность сооружений биологической очистки. Оптимальная температура для аэробных процессов, происходящих в биологических окислителях, считается 20–30 °С, при этом биоценоз при прочих благоприятных условиях представлен разнообразными и хорошо развитыми микроорганизмами. Следует отметить, что для различных видов бактерий, оптимальные температурные режимы варьируют в пределах от 4 до 85 °С. На развитие микроорганизмов существенное влияние оказывает активная реакция среды. Значительная часть бактерий развивается лучше всего в нейтральной или слабощелочной среде. Оптимальной средой для биологической очистки считается среда с рН = 6,5–7,5. Отклонение рН за пределы 6 и 8,5 влечет за собой уменьшение скорости окисления вследствие замедления обменных процессов в клетке.
Таким образом, нормальный ход процессов биологического окисления органических загрязнений сточных вод должен обеспечиваться целым рядом условий. Если эти условия не соблюдаются, необходимо их корректировать: изменять температурный режим за счет подогрева и охлаждения сточных вод; осуществлять нейтрализацию; при недостатке биогенных элементов в сточную воду следует добавлять их искусственно в виде суперфосфата, аммиачной воды, аммофоса и др.
В аэробных биологических сооружениях должна поддерживаться концентрация растворенного кислорода не менее 2 мг/л, в противном случае наблюдается снижение скоростей утилизации органических соединений. Требуемая концентрация кислорода в сооружениях поддерживается соответствующим расходом воздуха или технического кислорода, подача которого обеспечивается различными конструкциями аэрационных систем и аэраторов.
Для нормального хода процесса биологической очистки необходима достаточность элементов питания для бактерий в виде биогенных элементов
– азота и фосфора. Содержание их должно удовлетворять соотношение БПК: N:Р=100:5:1. В бытовых сточных водах это соотношению составляет примерно 100:20:2,5, т. е. содержание азота и фосфора значительно выше требуемого. Поэтому целесообразна совместная очистка бытовых и производственных сточных вод.
При работе биологических очистных сооружений необходимо осуществлять постоянный контроль за концентрациями токсичных компонентов, которые не должны превышать ПДК. В процессе биологической очистки необходимо осуществлять подачу такого количества сточных вод, содержащих определенную концентрацию органических загрязнений, чтобы не превышать величину суточной нагрузки по этим загрязнениям в пересчете на 1 м3 очистного сооружения, на 1 г сухой биомассы или на 1 г беззольной части биомассы. Иначе говоря, следует соблюдать определенный уровень питания, выражаемый значениями нагрузки в общем виде по БПК, а в отдельных случаях по индивидуальным видам загрязнений. Практически все органические вещества могут быть окислены в аэробных условиях, хотя скорость процесса окисления варьируется в широком диапазоне.
Для биологической очистки сточных вод применяются естественные и искусственные методы очистки. Биологическую очистку называют полной, если БПК очищенной воды составляет менее 20 мг/л, и неполный при БПК более 20 мг/л.
Естественные методы биологической очистки включают почвенныеметоды очистки и очистку сточных вод в биологических прудах.
Применение почвенных методов связано с рядом ограничений, обусловленных расходом и составом сточных вод, санитарно-гигиеническими требованиями и способами утилизации. При почвенной
очистке учитываются тип грунта, рельеф местности, уровень залегания грунтовых вод, среднегодовое количество осадков, продолжительность вегетационного периода и др. Сооружения почвенной очистки применяются
в основном для очистки бытовых сточных вод и по производительности делятся на малые, средние и крупные. Их пропускная способность колеблется от 1 м3 сточных вод в сутки до 100 тыс. м3/сут. К малым сооружениям относятся фильтрующие колодцы, фильтрующие траншеи с естественным или искусственным слоем грунта, песчано-гравийные фильтры. К средним – поля подземного орошения и подземной фильтрации. Самыми крупными сооружениями являются земледельческие поля орошения, коммунальные поля орошения и поля наземной фильтрации.
Земледельческое поле орошения –это специально подготовленный испланированный земельный участок, на котором выращивают сельскохозяйственные культуры, а для орошения и удобрения используют сточные воды.
Поле наземной фильтрации –это участок земли предназначенный дляполной биологической очистки предварительно осветленных сточных вод.
Биологические пруды применяются как для очистки,так и глубокойочистки бытовых и производственных сточных вод, прошедших биологическую очистку. Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Глубина прудов с естественной поверхностной аэрацией, как правило, не превышает 1м. При искусственной аэрации прудов с помощью механических аэраторов или путем продувки воздуха через толщу воды их глубина увеличивается до 3 м. Применение искусственной аэрации ускоряет процессы очистки воды. В окислительных процессах существенную роль играет водная растительность (камыш, рогоза, тростник и др.), которая способствует снижению концентрации биогенных элементов и регулирует кислородный режим водоема; наиболее эффективно окислительные процессы в прудах идут в летнее время. Пруды устраивают в несколько ступеней, общее время пребывания сточных вод в них составляет несколько суток. Следует указать и недостатки прудов: низкая окислительная способность, сезонность работы, потребность в больших территориях и др.
Применение естественных, особенно почвенных методов, связано с рядом ограничений, обусловленных количеством и характером сточных вод, санитарно-гигиеническими требованиями и способами утилизации. Поэтому для биологической очистки (особенно производственных сточных вод) часто используют сооружения искусственной биологической очистки.
Всю совокупность этих сооружений по признаку расположения в них активной биомассы целесообразно разделить на три группы:
· биомасса находится в сточной воде во взвешенном состоянии;
· биомасса закреплена неподвижно, а сточная вода подвижна;
· сочетаются оба варианта.
К первой группе сооружений относятся аэротенки, циркуляционные окислительные каналы, окситенки, ко второй – биофильтры, к третьей -
погружные биофильтры, биотенки, аэротенки с заполнителями.
Аэротенки (от греч. aer –воздух и англ. tank –резервуар) –этосооружения, представляющие собой железобетонные резервуары, прямоугольные в плане, разделенные перегородками на отдельные коридоры. По структуре потока сточной жидкости аэротенки бывают двух типов: аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители, отличающиеся системой подачи обрабатываемой сточной воды и циркуляционного активного ила. В общем виде схема работы аэротенка заключается в следующем. Сточная вода после сооружений механической очистки смешивается с циркулирующим активным илом (биоценозом) и, последовательно пройдя по коридорам аэротенка, поступает во вторичный отстойник. Время нахождения в аэротенке обрабатываемой сточной воды в зависимости от ее состава составляет 6–12 ч. За это время основная масса органических загрязнений перерабатывается биоценозом активного ила. Для поддержания активного ила во взвешенном состоянии, интенсивного перемешивания и насыщения обрабатываемой смеси кислородом воздуха в аэротенках устраиваются различные системы аэрации (чаще механическая или пневматическая). Размеры аэротенка – высота 4–5 м, ширина до 10 м, длина до 150 м. Схемы аэротенков приведены на рис. 8. В аэротенке – вытеснителе (рис. 8, а) вода и ил подаются в начало сооружения, а смесь отводится в конце его. В аэротенке – смесителе (рис. 8, б) сточная вода и ил подводятся и отводятся равномерно вдоль длинной стороны сооружения. В аэротенке с рассредоточенной подачей воды и ила (рис. 8, в) нагрузка достигает максимума к концу сооружения, но степень очистки воды может быть очень высокой, т. к. по мере продвижения смеси по аэротенку ранее поданные загрязнения успевают срабатываться, и уровень питания ила соответствует его состоянию. В аэротенке ячеистого типа (рис. 8, е) смесь из первого отсека переливается во второй (снизу), из второго – в третий (сверху) и т. д. Аэротенки с регенераторами (рис. 8, д) получили широкое распространение, поскольку в них происходит более длительный контакт ила с загрязняющими веществами, в результате чего достигается более глубокая очистка.
В процессе биологического окисления происходит прирост биомассы активного ила. Для создания оптимальных условий ее жизнедеятельности, избыток ила выводится из системы и направляется в сооружения по обработке осадка, а основная часть в виде циркуляционного активного ила снова возвращается в аэротенк. Концентрация иловой массы в аэротенке (доза или по сухому веществу) составляет 2–5 г/л; расход воздуха 5–15 м3/м3 сточной воды; нагрузка по органическим
загрязнениям 400–800 мг БПК на 1 г беззольного активного ила в сутки. При этих условиях обеспечивается полная биологическая очистка.
В последние годы для очистки небольших количеств бытовых и производственных сточных вод (до 700 м3/сут) находят применение циркуляционные окислительные каналы, представляющие собой в плане замкнутые кольцевые каналы, в которых устанавливают аэроторы. Эти сооружения могут обеспечивать полную биологическую очистку.
Комплексы очистных сооружений, в состав которых входят аэротенки, имеют производительность от нескольких десятков м3 сточных вод в сутки до 2–3 млн. м3/сут.
Биофильтры находят широкое применение при суточных расходахбытовых и производственных сточных вод до 20–30 тыс. м3/сут. Важнейшей составной частью биофильтров является загрузочный материал. По типу загрузочного материала их разделяют на две категории: с объемной и плоскостной загрузкой.
Объемный загрузочный материал состоит из гравия, керамзита, шлака с крупностью отдельных фракций 15–80 мм, плоскостной материал – из пластмасс, асбестоцемента, керамики, металла, тканей. Биофильтр (рис. 9) представляет собой резервуар, круглый или прямоугольный в плане, который заполняется загрузочным материалом. Объемная загрузка засыпается навалом после сортировки фракций слоем высотой 2–4 м. Плоскостной материал может иметь вид засыпных элементов или выполняться в виде жестких или мягких (рулонных) блоков, которые монтируются в теле биофильтра. Высота слоя загрузки составляет 4–8 м. Сточная вода подается выше поверхности загрузочного материала, равномерно над ней распределяется через загрузочный материал, на поверхности которого образуется биологическая пленка (биоценоз), аналогичный активному илу в аэротенке. Загрузочный материал поддерживается решетчатым днищем, сквозь отверстия которого обработанная сточная вода поступает на сплошное днище биофильтра и с помощью лотков из сооружения во вторичный отстойник.
Биофильтры с объемной загрузкой целесообразно применять для полной биологической очистки, при этом их производительность по снятым органическим загрязнениям (по БПК) в зависимости от конструктивных особенностей составляет 200–800 г БПК на 1 м3 объема загрузочного материала в сутки.
Биофильтры с плоскостной загрузкой могут также применяться для полной биологической очистки; в этом случае их производительность достигает 2 кг БПК/м3 в сут за счет развитой поверхности загрузочного материала и благоприятных условий циркуляции воздуха в загрузочном материале. но целесообразнее применять их в качестве первой ступени двухступенчатой биологической очистки высококонцентрированных производственных сточных вод при интенсификации работы комплексов очистных сооружений и их реконструкции. В этом случае эффект работы биофильтров с плоскостной загрузкой составляет 50–70 %, но их производительность может достигать 5–10 кг
При эксплуатации сооружений биологической очистки необходимо соблюдать технологический регламент их работы, не допускать перегрузок и особенно залповых поступлений токсичных компонентов, значительных отклонений от активной реакции среды, поскольку эти нарушения могут губительно сказаться на жизнедеятельности микроорганизмов и вывести биологические окислители из строя. Последующий запуск и выведение аэротенков и биофильтров в нормальный режим работы может составить несколько недель.
|
|
|
