Водоотведение 2 – Централизованные системы водоотведения Установочная лекция для бакалавров вв заочников ускоренников (3,5 года)

Выписка из учебного плана:

Учеб.нагрузка	6 семестр
Самостоятельная работа	89 часов
Контрольная работа	№2 – Разработка схемы очистки городских сточных вод с удалением C,N,P»
Экзамен	Теория по модулю «Очистные сооружения. Современные проектные решения»

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Основная задача городских КОС – удаление из СВ соединений углерода С, азота N и фосфора Р. Это биогенные элементы, которые имеют определенное значение в клетках растений и животных. При попадании С, N и Р в водоемы там происходит накопление питательных веществ; вследствие этого нарушается естественный водный биобаланс. Это приводит к цветению водоема, а затем - гибели обитателей водной среды.

Из материала предыдущего семестра вы знаете, что для расчета сооружений очистки городских сточных вод основными показателями являются:

- количество взвешенных веществ (нерастворенные органические соединения, оседают после 2-хчасового отстаивания, то есть в процессе механической очистки); по СП количество взвешенных веществ в бытовых водах – 65 г/чел*сут; концентрации взвешенных веществ в городских СВ составляют 200-300 мг/л;

- БПК (показатель характеризует содержание в СВ органических, или углеродсодержащих, соединений); по СП БПК₅=60г/чел*сут, БПК₂₀=72г/чел*сут; БПК городских СВ составляет 200-300 мг/л; органические соединения извлекаются из сточных вод в процессе биологической очистки в аэробных условиях (см.КП);

- содержание биогенных элементов – азота N и фосфора P.

Азот. Из общего количество азота в городских сточных водах примерно 80% находится в виде иона аммония (NH₄⁺) и 20% входит в состав органических соединений – белков -N_орг. По СП: N_общ=13г/чел*сут; N-(NH₄⁺)=10,5 г/чел*сут. N_орг=N_общ-[N-(NH₄⁺)]=13-10,5=2,5г/чел*сут. Аммонийный азот поступает с мочой, органический – с фекалиями и другими органическими загрязнениями. Окисленные формы азота: нитриты (NО₂^-) и нитраты (NО₃^-) в бытовых водах отсутствуют; их наличие в городских сточных водах является признаком промышленного загрязнения. Азот в свободном (молекулярном) состоянии N₂ тоже отсутствует.

N-(NH⁴⁺)=20-40мг/л; Nорг – 5-10 мг/л; N-(NО₂^-)=0; N-(NО₃^-)=0; N-N₂=0.

Аммонийный азот извлекается из сточных вод методом аэробно-анаэробной биологической очистки. Метод называется «нитрификация-денитрификация» (см.КП).

Нитрификация - превращение аммонийного азота в нитриты и нитраты в аэробных условиях : NH4+ + О2→ NО2- ; NО3 –

Денитрификация - восстановление нитритов и нитратов до свободного азота в анаэробных условиях: NО3- → N2 ↑+ О2↑ NО2- → N2 ↑+ О2↑

Большая часть органического азота переходит в аммонийный еще в сетях, которые являются зоной дефицита кислорода. Но все же проектировщики предусматривают в начале биологической очистки дополнительную анаэробную зону, где происходит аммонизация органического азота Nорг---- N-(NH⁴⁺), т.е. превращение органического азота в аммонийный. Далее аммоний азот удаляется методом Ni-De.

Фосфор. В городских СВ примерно 90% всего фосфора находится в растворенном виде. Минеральный растворенный фосфор – это, в основном, фосфорная кислота и ее соли (PO₄)^3-. Наличие минерального растворенного фосфора обусловлено применением в быту синтетических моющих средств. Органический фосфор в городских сточных водах находится в составе продуктов жизнедеятельности человека. По СП: количество фосфора составляет: общий фосфор – 2,5г/чел*сут, фосфор в виде фосфатов (PO₄)^3- – 1,5г/чел*сут. Концентрации фосфора в городских СВ: общего – 8-15 мг/л, фосфатов – 5-10мг/л. В задачу КП извлечение Р не входило. Соединения фосфора можно удалять реагентным и биологическим методом. Реагентный метод разберете самостоятельно.

Сущность биологического метода удаления фосфора состоит в следующем. Определенные группы бактерий активного ила способны накапливать в своих клетках растворенные формы фосфора в запас, т.е. больше, чем нужно для построения тела клетки и энергетических потребностей. Фосфорудаляющие бактерии отличаются от других микроорганизмов тем, что накопление фосфора в их клетках составляет значительную часть – 1-3% от массы сухого вещества клетки. Накопление фосфора бактериями происходит в аэробных условиях. В анаэробной зоне идет обратный процесс, т.е. выделение бактериями фосфора в воду. При этом, количество фосфора, поглощаемого илом, всегда больше количества фосфора, выделяемого бактериями в воду. Для удаления фосфора смесь сточных вод и ила помещается попеременно в зоны с противоположными кислородными режимами. Сначала в жестких анаэробных условиях, которые являются для микроорганизмов стрессовыми, фосфорудаляющий ил выделяет, выбрасывает фосфор из клеток в воду. Затем сточные воды поступают в зону избытка кислорода. Здесь фосфорудаляющие микроорганизмы поглощают преимущественно соединения фосфора. Поскольку в клетках дефицит фосфора, то поглощение идет сверх нормативного, требуемого уровня.