2 Показатели работы сооружений биологической очистки сточных вод

Работу биологических очистных сооружений контролируют биологическими, биохимическими, химическими и физико-химическими методами. Биологический контроль за микроорганизмами активного ила точнее и быстрее, чем химические и другие методы контроля.

Биологический контроль помогает установить причину нарушения работы сооружений, например перегрузка стоков, поступление кислых вод, малая подача воздуха. Перегрузка сточной водой аэротенков вызывает изменение состава организмов в активном иле: уменьшается количество видов простейших, преобладают бесцветные жгутиковые. При этом возникает запах сероводорода, что связано с разрушением больших количеств белка или с недостатком кислорода. Сероводород окисляют серные бактерии Beggiatoa alba, которым для этого необходимы микроколичества кислорода.

Переход от меньшей нагрузки к большей или недостаточная аэрация сопровождаются увеличением числа единичных бактерий и отложением серы в нитях Beggiatoa alba. В первом случае серные бактерии не справляются с окислением увеличенного количества сероводорода, причиной отложения серы во втором случае является недостаток кислорода, необходимого для окисления ее в серную кислоту. Когда работа аэротенка налаживается, капли серы в клетках Beggiatoa постепенно исчезают, через некоторое время отмирают и сами серные бактерии.

Коловратки (из семейства Bdelloidea) могут также свидетельствовать о нарушении работы активного ила, так как плохо переносят недостаток кислорода. Когда очистные сооружения работают нормально, в активном иле наблюдаются Monostyla lunaris, Monostyla cornuta, Philodina roseola. Нарушение работы изменяет состав коловраток: появляются Callidina vorax и Notommata ansata. Большое количество коловраток вызывает измельчение хлопьев активного ила и повышенный вынос их из вторичных отстойников ; такое же влияние на активный ил оказывает и массовое развитие в аэротенках личинок Poduга и клещей. Наиболее эффективным способом борьбы является повышение рН очищаемой сточной воды до 8,5 – 9,0.

Следует остановиться на «вспухании» ила, т.е. плохом оседании его. Это явление возникает вследствие развития характерной микрофлоры бактерий со слизистой капсулой – лейконосток, факультативных анаэробов.

Эта неблагоприятная для биологической очистки микрофлора развивается главным образом под влиянием перегрузки сточными водами очистных сооружений, большого количества углеводов в сточных водах, недостатка воздуха в аэротенке или в отдельных его отсеках и в результате длительного недостатка азота и фосфора. Указанные выше микроорганизмы не дают возможности активному илу хорошо оседать вследствие большой поверхности. Плохо оседающий ил выносится из аэротенка и в значительной мере теряется. Таким образом, несмотря на высокие скорости процессов окисления при плохо оседающем иле, эксплуатация сооружений невозможна.

Эффективным способом борьбы со «вспуханием» ила, по зарубежным данным, является добавление смеси активного ила с надиловой жидкостью метантенка. Эту предварительно аэрированную смесь добавляют в аэротенк к очищаемой сточной воде.

Качество активного ила определяется также скоростью его оседания и степенью осветления очищаемой жидкости. Крупные хлопья ила оседают скорее, чем мелкие, захватывая при этом взвешенные в сточной воде загрязнения. В связи с этим принят еще один показатель, характеризующий состояние активного ила — иловой индекс. Он представляет собой отношение объема осаждаемой части активного ила (мл) к весу этого высушенного осадка (г) после отстаивания в течение 30 мин. Плотная часть ила высушивается до постоянного веса. Чем хуже оседает ил, тем более высокий индекс он имеет. Нормальная работа аэротенка характеризуется еще наличием в активном иле 8–11% мертвых клеток; при нарушении эксплуатации количество таких клеток может достигнуть 70–80% .

К числу важнейших показателей работы очистных сооружений относятся ХПК и БПК. ХПК – это расчетное количество кислорода, необходимое для полного окисления элементов органического вещества за вычетом кислорода, входящего в состав этого соединения.

Биохимическое потребление кислорода — это то количество его, которое расходуется на биохимические процессы, происходящие в активном иле. При этом микроорганизмы используют в качестве питания, растворенные органические вещества и минеральные соединения, обладающие восстановительными свойствами. БПК всегда меньше ХПК, так как часть органических веществ расходуется на прирост живых организмов активного ила, создание биомассы. Оставшаяся часть органических веществ в сточной воде потребляет кислород, чем покрывает энергетическую потребность микроорганизмов. В России биохимическое потребление кислорода, так называемое БПК полное (БПК_полн), при окислении органических веществ в сточных водах учитывается до начала нитрификации. Это может быть БПК в течение 5, 10, 20 суток и более в зависимости от природы окисляемых веществ. Процесс нитрификации определяется по нарастанию количества нитритов и нитратов в процессе очистки воды. За рубежом кислород, идущий на нитрификацию, при определении БПК_полн входит в величину биохимической потребности сточных вод.

Следует отметить, что отсутствие токсичности — это первое, но не единственное (условие пригодности метода биологического окисления для очистки промышленных сточных вод. Необходимо также установить, разрушаются ли загрязнения под влиянием микроорганизмов и насколько глубоко происходит это разрушение. Кроме отсутствия токсичности, при использовании этого метода могут возникнуть технологические трудности, например вспенивание, загрязнение атмосферного воздуха вследствие высокой летучести некоторых составных частей сточных вод и другие, в результате чего метод очистки сточных вод активным илом может стать неэффективным в промышленных условиях. Соли тяжелых металлов также в разной степени тормозят биологические процессы.

Чтобы процесс биологической очистки сточных вод протекал нормально, необходимо в сооружениях создать максимально благоприятные условия для развития микроорганизмов:

- концентрация органических и вредных веществ не должна превышать ПДК;

- температура сточных вод не должна быть ниже 10 и выше 35^оС, так как в противном случае резко снижается деятельность микроорганизмов;

- активная реакция сточных вод должна быть в пределах рН 6,5–8,5, иначе деятельность микроорганизмов резко снижается;

- концентрация взвешенных веществ в сточных водах не должна превышать 150 мг/л;

- сточные воды не должны содержать взвешенных нефтепродуктов, масел и смол;

- содержание биогенных элементов в очищаемых сточных водах должно быть не менее: 15 мг/л азота и 3 мг/л фосфора;

- общая концентрация растворенных солей в сточных водах должна быть не более 10 мг/л;

- воздух должен подаваться в биоокислители непрерывно и в таком количестве, чтобы во вторичных и третичных отстойниках концентрация растворенного кислорода была не менее 2 мг/л;