КГ Акулов

дни происходит разлож ение медленно окисляю щ ихся веТцёств (органические соединения азота) и как результат — регенерация активного ила, т. е. восстановление его ад­ сорбционной способности. В III стадии происходит нитри­ фикация аммонийных солей, образовавш ихся в результате II стадии процесса очистки. П родолжительность всех трех стадий для городских сточных вод Ь— 8 ч. Для* получения надежных результатов очистки, при которых Б П К очи­ щенных сточных вод составляет не более 15— 20 мг/л, необходимо, чтобы концентрация нитратов была не менее

5 — 6 мг/л.

Имеется несколько технологических схем очистки на аэротенках. Самая распространенная и простая — полная очистка в одноступенчатых аэротенках без регенерации. Преимущество ее в простоте устройства и эксплуатации. Однако при этой схеме биохимическое окисление по длине аэротенка происходит неравномерно. В торая схема — полная очистка в одноступенчатых аэротенках с регенера­ торами. В аэротенке происходит I стадия очистки и иловая смесь направляется во вторичный отстойник, отку­ да возвратный ил перекачивается в регенератор, по конструкции не отличающийся от аэротенка. В регенера­ торе осущ ествляю тся II и III стадии процесса окисления, в результате чего активные свойства ила восстанавливаю т­ ся и он снова поступает в начало аэротенка. Применение этой схемы позволяет уменьшить общий объем аэротенков на 10— 15%. По третьей схеме — полная очистка в двухступенчатых аэротенках: в первой ступени аэротенков происходит частичная очистка сточных вод, затем после осветления во вторичных отстойниках они поступают во вторую ступень. В этих условиях в активном иле первой и второй ступени развиваю тся специфические аэробные микроорганизмы, приспособленные к конкретным услови­ ям. В результате получается высокий эф ф ект полной очистки при некотором снижении объема аэротенков и воздуха для их аэрации.

Увеличения окислительной мощности аэротенка можно добиться равномерным смешением поступающих сточных вод и активного ила со всей массой уж е очищенных сточных вод, находящихся в аэротенке. Такое сооружение получило название «аэротенк-смеситель». Сточные воды и активный ил подаются в аэротенк-смеситель рассредоточенно по длине одной стороны аэротенка, на расстоянии 3— 4 м друг от друга. Сбор очищенной жидкости происхо­ дит на стороне, противоположной впуску. И ловая смесь, таким образом, протекает не вдоль, а поперек аэротенка.

В аэротенке-отстойнике в одном сооружении происхо­ дит как окисление сточной воды, так и осаждение активного ила. Зоны окисления и осаждения расположены

параллельно и разделены наклонной продольной перего­ родкой, не доходящ ей до дна. Иловая смесь после аэрации поступает снизу в зону отстаивания и проходит снизу вверх через слой взвешенного осадка. В аэротенкахотстойниках не требуется перекачка возвратного активно­ го ила из вторичных отстойников в аэротенки; кроме того, общий объем сооружения получается на 20— 30% меньше объема обычных аэротенков и вторичных отстойников.

После биологической очистки на биофильтрах и аэротенках сточная жидкость поступает на вторичные отстой­ ники для осаждения оторвавшейся биологической пленки или активного ила. Конструкция вторичных отстойников не отличается от первичных. Время пребывания сточной жидкости зависит от способа биологической очистки и колеблется от 0,75 до 1,5 ч.

О беззараживание— заключительный этап обработки городских сточных вод. Выпуск в водные объекты даж е биологически очищенных сточных вод неизбежно связан с угрозой внесения в них патогенных бактерий и вирусоввозбудителей кишечных инфекций. До настоящ его време­ ни возникновение большинства вспышек брюшного тифа было обусловлено активизацией действия водного ф акто­ ра; встречаю тся и вспышки дизентерии водного происхож ­ дения. Вирусы, играющие все большую роль в эпидеми­ ологии инфекционных заболеваний, лишь частично задер­ ж иваю тся на механическом и биологическом этапах очи­ стки сточных вод. Отсюда вытекает необходимость обез­ зараживания очищенных бытовых сточных вод перед сбросом их в водные объекты .

В качестве обеззараж иваю щ его агента чаще всего используется хлор, как газообразный, так и в виде хлорной извести. Больш ие перспективы раскры ваю тся перед методом электролиза для получения активного хлора на станции очистки сточных вод. При этом нет необходимости в транспортировке и хранении сжиженного и газообразного хлора, что значительно упрощает органи­

длительного времени ориентировались на определенную степень разреж ения бактериального фона либо по общему количеству сапрофитов, либо по бактериям группы кишеч­ ной палочки, вы раж ая результат в виде процента сниже­ ния содержания бактерий. При этом не принималась во внимание конечная концентрация бактерий в обеззараж ен­ ной сточной жидкости, определяющая вероятность отсут­ ствия патогенных микроорганизмов, и по существу оцени­

установлено, что показателем, свидетельствующим о гиги­ енической эффективности обеззараж ивания бытовых био­ логически очищенных сточных вод, может считаться коли-индекс не более 1000 при содержании остаточного хлора не менее 1,5 мг/л после 30-минутного контакта. В ряде случаев, когда экономически более целесообразно ориентироваться на меньшие дозы хлора, за критерий эффективности может быть принят коли-индекс 1000 при уровне содержания остаточного хлора 1 мг/л после 60-

минутного контакта.

Осадок (ил) бытовых сточных вод, выпадающии в первичных отстойниках, имеет влажность 92— 96%. Сухой

ные свойства: он не подсыхает, распространяет зловоние, привлекает мух, легко загнивает. В 1 г сырого осадка содерж атся миллиарды сапрофитных бактерий, обязатель­ но присутствуют патогенная микрофлора и большое коли­

чество жизнеспособных яиц гельминтов.

Избыточный активный ил, собирающийся во вторич­ ных отстойниках, имеет влажность 99,2— 99,6%. Для уменьшения объема он направляется в илоуплотнитель, где влажность ила снижается до 97— 98%. Ил после илоуплотнителя обладает такими же неблагоприятными свойствами, как и таковой из первичных отстойников. Обезвреживание ила является обязательным элементом системы очистки сточных вод. На больших станциях (производительностью свыше 10 000 м 3/сут) современным методом обезвреживания ила служит его сбраживание в

метантенках.

М етантенк — железобетонный резервуар цилиндриче­ ской 4±>рмы с коническим дном. Ил на сбраживание поступает по трубе в верхнюю часть метантенка, перера­ ботанный осадок вы пускается снизу по иловой трубе. Для ускорения процесса переработки осадка в метантенке его перемешивают и подогревают с помощью пара или горя­ чей воды. Образующийся в результате брожения газ (в основном метан) собирается в газовом колпаке, располо­ женном в верхней части газонепроницаемого перекрытия, откуда отводится в газгольдер; впоследствии газ исполь­ зуется как топливо в котельной очистной станции.

Процесс метанового брожения осадка сточных вод протекает в две ф азы . В первой фазе сначала идет так называемое кислое брожение, осуществляемое анаэробны ­ ми микробами, в результате которого образуется большое количество жирных кислот, аминокислот, спиртов, амми­ ака, сероводорода. Осадок почти не уменьш ается в объ­

еме, дурно пахнет и расположен к дальнейшему гниению. В торая ф аза характеризуется разруш ением образовавш их­ ся в первой ф азе кислот до углекислоты и метана, образованием больш ого количества карбонатов и гидро­ карбонатов, изменяющих реакцию среды от нейтральной до щ елочной. Эта ф аза называется щ елочным, или мета­ новым, брожением. Сапрофиты, вызвавш ие первую фазу процесса, приспосабливаются к существованию в щ елоч­ ной среде и при этом активность их в процессах метабо­ лизма возрастает. В результате межвидовой конкуренции

термофильного брожения. Время, необходимое для отми­ рания патогенных бактерий и вирусов, при мезофильном режиме составляет 14— 15 сут, при термофильном — 6— 7 сут. Кроме того, при термофильном брожении погибают ж изнеспособны е яйца гельминтов.

Указанными сроками определяется и предельная доза суточной загрузки метантенка. При мезофильном броже­ нии в менантенк ежесуточно загруж ается 6— 7% осадка от объема бродящ ей массы, при термофильном — 13— 14%.

Такое ж е количество сброженного осадка выпускается ежедневно из сооружения.

О садок, обработанный в метантенке, не содержит коллоидных структур, благодаря чему хорошо отдает воду, не издает зловония, не привлекает мух. При соблюдении режима загрузки метантенка сброженный осадок безопасен в эпидемическом отношении. В то же

как удобрения и возможность использования в сельском хозяйстве.

О днако, если в городскую канализацию принимаются сточные воды гальванических производств, осадок может содерж ать соли тяж елы х металлов в концентрациях, при которы х возможно их накопление в продуктах растени­ еводства выше ПДК. Влажность сброженного осадка 92%. Д ля уменьшения объема производится его обезвоживание, осущ ествляемое либо на иловых площадках (специально спланированные и оборудованные дренажем площадки земли), либо механическим или термическим способом.

Весьма эффективны м и перспективным мероприятием по снижению загрязнения водных объектов является повторное использование очищенных сточных вод с раз­ личными целями. Обработка промышленных сточных вод для использования их в промышленности целиком отно­

сится к компетенции технологов соответствующ их отрас­ лей. Роль санитарного надзора в этом вопросе заклю чает­ ся лишь в контроле за возможно более широким внедрени­ ем этого направления.

В проблеме повторного использования городских сточ­ ных вод в промышленности и городском хозяйстве имеет­ ся ряд чисто гигиенических аспектов. И звестно, что использование сточных вод в технологических процессах с открытой водной поверхностью сопряжено с определен­ ной опасностью для человека, поскольку, во-первых, как правило, они содерж ат патогенные бактерии и вирусы, во-вторых, такие сточные воды на 40% и более состоят из промышленных стоков и поэтому содерж ат ряд химиче­ ских соединений, способных оказывать неблагоприятное влияние на органолептические свойства воды и здоровье населения. В частности, фенолы, СПАВ, красители и другие вещества в низких концентрациях ухудш аю т каче­ ство воды, приводя к появлению посторонних запахов, окраски и пенообразованию . Соли тяж елы х металлов, полициклические ароматические соединения, нитрозосоединения, постоянно обнаруживаемые в городских сточ­ ных водах в относительно высоких концентрациях, оказы ­ вают мутагенное и канцерогенное действие. Кроме того, в процессе доочистки и обеззараж ивания сточных вод воз­ можна трансформация химических веществ, что весьма существенно влияет на качество обработанной воды. Например, при хлорировании сточных вод образую тся тригалоидометаны, многие из которых обладаю т высокой бластомогенной активностью . Таким образом, микроби­ ологические и химические загрязнения городских сточных вод определяю т необходимость высокой степени их очи­ стки для повторного использования в технологических процессах с открытой водной поверхностью .

Для научного обоснования критериев безопасности проводились комплексные исследования гигиенической эффективности различных способов очистки и доочистки сточных вод, показавшие, что фильтрация биологически очищенных городских сточных вод через зернистую за­ грузку с последующим хлорированием позволяет добиться высокой степени обеззараж ивания, особенно при исполь­ зовании значительных доз хлора. Однако такие сточные воды обладают выраженной токсичностью, способностью вызывать отдаленные последствия и имеют неблагоприят­ ные органолептические свойства.

При замене хлорирования озонированием образую щ и­ еся сточные воды характеризую тся высокими органолеп­ тическими показателями и бываю т практически нетоксич­

экономической целесообразности вследствие необходимо­ сти использования значительных доз озона. Таким обра­ зом, использование подобных «коротких» схем доочистки и обеззараж ивания городских сточных вод не обеспечива­ ет возможности получения воды, полностью отвечающей гигиеническим нормативам. Основной причиной является присутствие после такой очистки значительных концен­ траций разного рода органических веществ и продуктов их трансформации.

Д о о ч и с т к а и о б е з з а р а ж и в а н и е . Использование приемов, позволяю щ их добиться более полного удаления органических загрязнений (коагуляция, применение акти­ вированных углей и др.), позволяет получить воду с высокими органолептическими показателями, безвредную по химическому составу и безопасную в эпидемическом отношении одновременно. Но при любом сочетании при­ емов и методов очистки и обеззараж ивания основным требованием остается соответствие качества сточных вод гигиеническим критериям, приведенным в табл. 14.

Следует подчеркнуть, что безопасность использования доочш ценных сточных вод обеспечивается при обязатель­ ном соответствии их качества всем без исключения требованиям.

Т а б л и ц а 14

Гигиенические критерии качества доочшценных городских сточных вод для использования в открытых системах технического водоснабжения

Система доочистки и ооеззараживания городских сточ­ ных вод долж на строиться таким образом, чтобы гаранти­ ровать строгое обеспечение уровня всех приведенных показателей, а не одного из них, даж е самого важного. Например, путем обработки массивными дозами хлора биологически очищенных городских сточных вод можно добиться соответствия их по бактериологическим показа­ телям требованиям, предъявляемым не только к сточной, но и к питьевой воде. Но после такой обработки сточные

воды приобретают выраженный запах и окраску, стано­ вятся токсичными для теплокровного организма, что делает их непригодными для повторного использо­ вания.

Высокие органолептические показатели доочщ ценных сточных вод важны не только как косвенное свидетель­ ство их безопасности, но и с точки зрения преодоления психологического барьера, возникающего в процессе ис­ пользования сточных вод в технологических процессах с открытой водной поверхностью . Кроме того, органолепти­ ческие показатели позволяю т оперативно осущ ествлять контроль за качеством воды в процессе доочистки.

Эффективность обеззараж ивания сточных вод в значи­ тельной мере зависит от содерж ания в них взвешенных веществ. Установлено, что при содержании в сточных водах взвешенных веществ не более 1,5 мг/л и соблю де­ нии величин других показателей, приведенных в табл. 14, из них после обеззараж ивания не высевались патогенные бактерии и вирус полиомиелита, а коли-индекс был не более 100.

При канализовании небольших населенных пунктов, отдельных объектов (пионерские лагеря, спортивные ба­ зы , специализированные больницы и др.) не всегда есть возможность подключения их к централизованной город­ ской канализации. Описанные выше очистные сооружения с экономической и инженерной точек зрения целесообраз­ ны при количестве сточных вод не менее 1000 м 3/сут и вследствие этого не могут быть построены для небольших объектов. В этом случае очистка сточных вод организует­ ся на так называемых сооружениях малой канализации, способных принять и обработать от 25 до 1000 м 3 сточных вод в сутки. Эти сооружения располагаю тся за пределами небольшого населенного пункта или отдельного объекта и „ могут быть представлены отстойниками со сброженным осадком, небольшими полями фильтрации без устройства дренажа, полями подземного орошения, различными био­ фильтрами. В последнее время большое распространение получают компактные установки заводского изготовления с полным окислением сточных вод.

Для очистки сточных вод в количестве до 25 м в сутки служ ат местные очистные сооружения. Они разме­ щ аю тся на территории объекта канализования и представ­ лены фильтрующими колодцами, песчано-гравийными фильтрами, фильтрующими траншеями и др.

В связи с широким применением местных и малых очистных сооружений для бытовых сточных вод в практи­ ке санитарно-технического строительства они занимают большое место в системе государственного санитарного надзора за состоянием водных объектов. С целью обез-

вреживания осадка сточных вод в схемах малой канализа­ ции применяют отстойники специальной конструкции, совмещающие процессы отстаивания сточной жидкости и сбраж ивания осадка. Наибольшее распространение полу­ чили септики и двухъярусны е отстойники.

Септик представляет собой железобетонный резерву­ ар, в котором сточная жидкость движется с очень малой скоростью . Выпавший осадок находится в септике от 6 до 12 мес, в течение которых он подвергается анаэробному сбраживанию . Ч тобы обеспечить малую скорость движе­ ния сточной жидкости и возможность длительного пребы­ вания осадка, объем септика долж ен быть не менее троекратного суточного расхода сточной жидкости.

Преимущ ество септика состоит в том, что процент задерж ки взвеш енных веществ в нем довольно высок — до 70— 80, и сбраживание осадка осущ ествляется непосред­ ственно в самом сооружении. В результате сбраживания

флора. Однако вследствие непрерывного поступления в септик новых порций осадка распад органического веще­ ства часто идет лишь до образования жирных кислот без

тате сбраживания осадка, поднимаются и увлекают за собой иловые частицы, которые образую т на поверхности септика уплотненную корку; толщина ее обычно колеблет­ ся в пределах 0,35— 0,4 м, иногда достигая 1 м. Сточная вода, находясь в течение 1— 2 сут в септике между двумя слоями осадка, лишена естественной аэрации; всплыва­

зараж ения анаэробными микробами вновь поступающего

необходимо учитывать, что яйца гельминтов в осадке сохраняю т жизнеспособность. Септики применяются для

Отличительной чертой устройства двухъярусного от­ стойника (эмшера) является отделение пространства, в котором происходит выпадение взвеси (верхний ярус) от

Осадок находится в септической части отстойника 60— 120 дней, в течение которых подвергается сбраживанию . Процесс сбраживания в отличие от такового в септике проходит две ф азы , так же как в метантенке. Сброжен­ ный осадок приобретает черный цвет, легко отдает влагу, лишен неприятного запаха, в значительной степени осво­ бождается от патогенной микрофлоры и яиц гельминтов. Удаление осадка производится частично, каж ды е 10 дней под гидростатическим давлением на иловые площадки.

При необходимости биологической очистки сточных вод, прошедших септик и двухъярусный отстойник, при­ меняют наряду с обычными полями орошения или филь­ трации поля подземной фильтрации (при количестве сточ­

грунтовых вод. Расстояние между параллельными ороси­ тельными трубами должно быть от 1,5 до 2,5 м. При хорошо работающем септике оросительная сеть может служить без очистки до 15 лет. На территории полей подземной фильтрации допускается выращивание огород­

ных культур.

Для подземной фильтрации сточных вод в водонепро­ ницаемых и слабофильтрующ их грунтах устраиваю т пес­ чано-гравийные фильтры или фильтрующие траншеи. Ро­ ют котлован достаточного размера в зависимости от объема сточных вод, на его дно укладываю т дренажные трубы, которые засыпаю т гравием, щебнем, шлаком, крупноили среднезернистым песком. На поверхности загрузки укладываю т оросительные трубы , засыпаемые землей. Длина отдельных траншей не превыш ает 20— 30 м. Очищенную воду после траншей отводят в овраг или водоем с соблюдением санитарных требований.

Фильтрующие колодцы, применяемые для биологиче­ ской очистки сточных вод при количестве их до 1 м 3/сут, представляют собой вертикальные шахты из ж елезобетон­ ных колец глубиной до 2,5 м, загруженные гравием или щебнем. Для улучшения фильтрации в стенках колодца делают отверстия. При нормальном режиме фильтрации распространение бактериального загрязнения имеет место в радиусе 25 — 30 м от крайней оросительной линии. Это должно учитываться при выборе места и взаиморасполо­ жения грунтового колодца и очистных сооружений кана­

лизации.

В последние годы для очистки небольших и средних количеств сточных вод стали применять компактные установки продленной аэрации. В этих установках проис­ ходят механическая и биологическая очистка воды и

обезвреж ивание осадка. Биологическая очистка протекает за счет ж изнедеятельности активного ила, т. е. использу­ ется принцип аэротенка, как и на станциях большой мощности. С целью обезвреживания осадка используют два приема. П ервый — режим полного окисления, сущ ­ ность которого заклю чается в равенстве скоростей двух противоположно направленных процессов: биосинтеза и самоокисления клеточного вещества биоценоза активного ила. Второй — аэробная стабилизация осадка, которая происходит в отдельной ступени аэротенка или его части. В обоих случаях обезвреживание осадка достигается за счет удлинения времени и интенсивности аэрации, что и нашло отражение в названии сооружения. Заводское изготовление установок продленной аэрации позволяет сократить сроки строительства с 3— 5 лет до нескольких месяцев, повысить его качество.

При конструировании установок следует добиваться их компактности. Отечественная промышленность освоила выпуск серии компактных установок продленной аэрации на разны е объемы сточных вод — от 12 до 700 м 3/сут. Эти установки получили общий индекс «КУ»; число, следу­ ющее за индексом, показы вает мощность установки. В установках мощностью до 200 м 3/сут используется способ полного окисления, от 200 м 3/сут и выше — способ аэро­ бной стабилизации осадка. Несмотря на простоту устрой­ ства, эксплуатация установок требует квалифицированно­ го обслуживания. Широкое распространение их позволяет создать специализированные наладочные организации при областных управлениях водопроводно-канализационного хозяйства, обеспечивающие эффективную работу устано­ вок. Дальнейшее внедрение компактных установок в зна­ чительной мере реш ает проблему санитарной охраны малых водоемов от загрязнения отходами огромного числа мелких коммунальных объектов, расположенных в сель­ ской местности и в пригородных зонах.

Глава 9

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД И ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ

ИХ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ

Промыш ленные сточные воды характеризую тся край­ ним разнообразием состава и концентрации ингредиентов. Ингредиенты загрязнения могут быть минеральными или органическими. В отличие от хозяйственно-фекальных сточных вод органическое загрязнение, как правило, представлено синтетическими веществами, чужеродными среде водного объекта и зачастую устойчивыми к воздей­ ствию факторов самоочищения.