книги из ГПНТБ / Карюхина Т.А. Химия воды и микробиология учебник

0,25 мм и более. В воде остается песок более мелких фракций, в основном фракций 0,1—0,15 мм.

Если увеличить время пребывания воды в песколов­

осядет практически весь песок, содержащийся в сточной воде. Однако вместе с песком на дно осядут и другие примеси: загрязнения, не уловленные решеткой, а также часть раздробленных отбросов. Наличие таких примесей

ность использования высушенного песка для строитель­ ных и планировочных работ.

С другой стороны, недостаточная эффективность песколовок по задержанию песка приводит к осложне­ ниям в работе последующих очистных сооружений. Пе­ сок в осадке создает трудности при перекачивании осад­ ка по трубам, заполняет в качестве балласта сооружения по анаэробной стабилизации осадка (метантенки), умень­ шая их полезный объем.

В последнее время широкое распространение получи­ ли аэрируемые песколовки, которые в значительной ме­ ре ликвидируют указанные недостатки. Воздух, подава­ емый в песколовку, способствует отмывке песка от по­ сторонних примесей, не препятствуя его оседанию. В аэрируемых песколовках время пребывания воды не­ сколько больше и доходит до 5 мин, а качество задер­ жанного песка выше (рис. 32).

Контроль работы песколовок сводится к оценке ко­ личества и качества задерживаемого песка. Количество песка относят к 1000 м3 сточных вод. На крупных стан-

160

днях Московской канализации песколовками улавлива­ ется 10—20 л песка с 1000 мъ сточных вод. При меньшей норме водоотведения, чем в Москве, количество задер­ жанного песка может достигать 30—50 л с 1000 ж3 воды.

Качество песка оценивают его зольностью, содержа­ нием «чистого» песка и фракционным составом. Золь­ ность песка из песколовок никогда ие достигает 100% из-за оседания вместе с песком крупных органических примесей. (Иногда массу, задержанную песколовкой, называют осадком, что более правильно, но вносит из­ лишние осложнения в прочно укоренившуюся термино­ логию, принятую в практике эксплуатации, по которой под осадком подразумевают массу, задерживаемую пер­ вичными отстойниками.) Зольность песка определяется путем прокаливания пробы при температуре 600—700° С. Для горизонтальных и тангенциальных песколовок золь­ ность песка в среднем колеблется от 70 до 85%.

Содержание песка в осадке из песколовок оценивают по весу к общему весу осадка и выражают его в процен­

нием высушенной и прокаленной пробы через калибро­

воды. Из этого же лотка отбирается средняя проба песка для качественного анализа и определения объемной мас­

путем. Учитывают количество песка, задержанного пес­ коловкой и вынесенного из нее. Вынесенный песок улав-

ливают затем вместе с осадком в первичных отстойниках и определяют анализом как «содержание песка в осад­ ке». Сумму количеств задержанного п вынесенного пес­ ка относят к количеству обработанной воды. Учет пока­ зывает, что от общего количества песка, поступающего с водой на станцию, песколовками задерживается не бо­

казатели санитарно-химического анализа воды остаются

Отстойники рассчитываются на 1,5-и отстаивание воды. Скорость движения жидкости в отстойниках 5—7 мм/сек.

Применяют отстойники трех типов — радиальные, горизонтальные и вертикальные.

Отстойники, применяющиеся на канализационных станциях, имеют ряд конструктивных отличий от отстой­ ников водопроводных станций. Так, канализационные отстойники имеют устройство для удаления веществ, седиментирующих вверх (всплывающих веществ). Го­ ризонтальные отстойники обязательно оборудуются скребковыми механизмами для сгребания осадка с дни­ ща сооружения в приямок; в вертикальном отстойнике под центральной подающей трубой имеется отражатель­ ный щит для изменения направления движения и предот­ вращения размыва осевшего осадка.

Для удаления всплывающих веществ отстойники оборудованы бункерами — небольших размеров метал­ лическими ящиками, верхний борт которых постоянно находится выше уровня воды. Вдоль фермы скребкового механизма укрепляется щиток, погруженный в воду на 2—5 см. При движении фермы щиток передвигает перед собой массу всплывших' загрязнений, а в момент про­ хождения над бункером потопляет его. В затопленном

162

состоянии бункер находится только то время, пока над ним находится щиток. Этого времени достаточно, чтобы вместе с потоком воды в бункер попала значительная часть плавающих веществ. Они удаляются в систему сбора осадка.

В горизонтальных и радиальных отстойниках выпав­ ший на дно сооружения осадок сдвигается скребковым механизмом в приямок,- затем поступает в резервуар на­ сосной станции, откуда перекачивается в метантенки.

В отстойниках из сточной воды выделяется часть взвеси, наиболее тяжелая и крупная. За время отстаива­ ния на дно отстойника успевают осесть не задержанный

впесколовках песок, раздробленные отбросы с решеток,

атакже наиболее крупные органические примеси.

Удаляемый из отстойников осадок имеет полугустую консистенцию обычно темно-серого цвета с большим ко­ личеством посторонних включений: тряпья, палок, волос,

ров, как концентрация взвешенных веществ в исходной воде, время* отстаивания, температура воды, конструк­ ция сооружения. В среднем снижение концентрации взвешенных веществ составляет 40—50%. Если оцени­ вать эффективность работы отстойников по снижению концентрации оседающих веществ, то она оказывается выше, чем если оценивать ее по снижению количества взвешенных веществ, и составляет 55—75%.

Технологический контроль работы первичных отстой­ ников включает оценку качества поступающей и освет­

и зольностью. Влажность осадка из первичных отстойни­ ков колеблется в пределах 91,5—96%. При перекачива­ нии осадка насосами можно транспортировать густой осадок влажностью 9^5—93%. При удалении осадка самотеком, т. е. под напором столба воды, удовлетвори­ тельно транспортируется осадок более жидкий — влаж­ ностью 93,5—96%. Зольность осадков составляет 25— 35%, следовательно, на 65—75% осадок состоит из ор­ ганических веществ, большая часть которых способна разлагаться биологическим путем.

Осветленная вода, прошедшая первичное отстаива­ ние и освобожденная от крупных и тяжелых загрязне­ ний, поступает в сооружения биологической очистки. Оценка работы биоокислителей требует знания многих факторов: общего количества органических веществ (ХПК) п.той его части, которая способна окисляться биохимически (БПК), наличия элементов питания (N и Р) , присутствия ингибиторов процесса (тяжелые металлы, некоторые органические и неорганические ве­ щества) п др. Поэтому наряду с определением оседаю­ щих и взвешенных веществ 1 раз в декаду выполняется полный анализ осветленной воды, что и позволяет де­ лать прогнозы о возможности биоочистки, ее целесооб­ разности и ее вероятной эффективности.

Результаты полного анализа воды, поступающей на станцию, осветленной и очищенной биологическим пу­ тем, записывают в отдельную ведомость. В ведомость контроля работы каждого сооружения записывают лишь те показатели, которые отражают сущность процесса, происходящего в данном сооружении.

находящиеся в воде в растворенном, коллоидном и нерастворенном состоянии. Помимо органических веществ переработке подвергаются некоторые неокисленные не­ органические соединения, такие, как сероводород, амми­ ак, нитриты. Загрязнения сточных вод являются для ми-

164

кроорганизмов источником конструктивного и энергети-. ческого обмена клетки.

Микроорганизмы культивируют как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Обычно в анаэробных услови­ ях обрабатывают высококонцентрированные сточные во­ ды, а также осадки сточных вод с исходной концентра­ цией веществ в несколько десятков и даже сотен грам­ мов в 1 л. При анаэробной обработке сточных вод, как правило, вводится вторая ступень более глубокой очист­ ки, осуществляемой уже в аэробных условиях.

Биологическим путем могут обрабатываться очень многие сложные и разнообразные органические вещест­ ва. И все же в сточных водах присутствуют такие веще­ ства, которые биологическим путем не окисляются или окисляются настолько медленно, что практически завер­ шение процесса окисления оказывается недостижимым. Часть таких веществ удаляется из воды сорбцией. Неко­ торые неокисляемые вещества могут оказать токсичес­ кое действие на микроорганизмы. Это приводит к необ­ ходимости локализации стоков, содержащих такие ве­ щества, и предварительной очистке до пределов, исклю­ чающих токсическое влияние этих веществ на биологи­ ческие процессы.

Биологическую очистку называют полной, если БПКполн очищенной воды составляет менее 20 мг/л, и не­ полной при БПКполп более 20 мг/л. Такое определение является условным, так как и при полной биологической очистке происходит лишь частичное освобождение воды от суммы находящихся в ней веществ.

В свою очередь, полную биологическую очистку мож­ но подразделить на две категории: с нитрификацией азо­ та аммонийных солей и без нее. В первом случае наряду с окислением исходных углеродсодержащих соединений предусматривается перевод аммонийного азота в нитри­ ты и нитраты, а во втором случае очистку заканчивают в тот момент, когда фиксируется начало процесса окисле­ ния аммонийного азота.

Процесс нитрификации проходит одновременно с окислением клеточного вещества ила, а потому вариант полной биологической очистки с нитрификацией назы­ вают еще процессом очистки с минерализацией ила.

В процессе биологической очистки можно получить воду с концентрацией по взвеси'и Б П К = 10-^20 мг/л., ХПК очищенных вод зависит от исходной концентрации

165

.загрязнений. Снижение ХПК достигает 50—80%. Азот аммонийный в процессе без нитрификации уменьшается не более чем на 30%, а с нитрификацией — на 80—85%. Концентрация фосфатов снижается на 60—90%. Кон­ центрация хлоридов и сульфатов не изменяется.

В процессе биоокисления достигается также лишь частичное освобождение поды от патогенной микрофло­ ры. Глубокая дезинфекция воды осуществляется, как правило, после процессов биоокисления путем хлориро­ вания, озонирования или ультрафиолетового облучения.

Аэробная биологическая очистка может произво­ диться в естественных и искусственных условиях. Очи­ стка в естественных условиях осуществляется путем фильтрации сточной воды на полях орошения или полях фильтрации.

Биоценоз почвенных организмов, минерализующих органические вещества сточных вод, представлен бакте­ риями, актиномицетами, грибами, водорослями, коло­ вратками, простейшими, червями, личинками насе­ комых.

Ограничения в отношении нагрузки на поля ороше­ ния, диктуемые агрономическими и метеорологическими условиями, а также необходимость периодического вы­ ключения отдельных участков из работы по требованиям севооборота приводят к значительному увеличению пло­ щади полей против потребной для очистки сточных вод. Поэтому использование полей орошения для крупных объектов нецелесообразно.

Развитием полей орошения стали поля фильтрации, которые предназначаются только для очистки воды и не используются для сельскохозяйственных полей. Потреб­ ность в площади по сравнению с полями орошения мень­ ше в 3—4 раза.

Интенсивность фильтрации, скорость.и глубина био­ окисления загрязнений стоков зависят от температуры воды, воздуха и почвы, вида почвы, интенсивности сол­ нечной радиации, количества атмосферных осадков.

Наиболее широко используются методы биоокисле­ ния в искусственных условиях, осуществляемые в двух

166

зочпого материала в нем могут использоваться шлак, керамзит, щебень, пластмасса. От крупности загрузочно­ го материала зависит вид биофильтра. При среднем диа­ метре материала загрузки 15 — 25 мм биофильтры на­ зываются капельными и имеют высоту фильтрующего слоя не более 2—-3 м; высокоиагружаемые фильтры име­ ют крупность материала загрузки 20—40 мм и высоту около 4 м; башенные биофильтры при крупности загру­ зочного материала 60—100 мм достигают 16 м высоты. Фильтрация воды осуществляется сверху вниз. Подача воздуха в биофильтры может быть естественной (в фильтрах малой высоты) и искусственной, когда воздух продувается через толщу загрузки вентиляторами. От крупности загрузочного материала зависит общее коли­

ние размера фильтрующего материала приводит к более плотной его упаковке и к уменьшению свободного про­ странства, чем ухудшаются условия доступа воздуха к

формы. Свободное пространство (его называют порис­ тостью) в таких фильтрах достигает 90%. Несмотря на то что объем загрузки составляет в этих фильтрах всего 10%, а следовательно, биопленки в них относительно не­ много, производительность биофильтров с пластмассовой загрузкой выше, чем биофильтров других типов.

Второй вариант метаболизма в аэробных условиях заключается в создании в резервуаре со сточной водой взвешенного слоя хлопьев ила, называемого активным. Резервуары имеют глубину от 3 до 6 м. Воздух в них подается либо за счет пневматической аэрации, т. е. про­ дувается через толщу воды с помощью воздуходувок, либо за счет механической аэрации мешалками разных конструкций, вращающимися на поверхности воды. При продувке воздух подается через аэраторы, которые дис­ пергируют воздух, ибо чем больше поверхность сопри-

167

косиовенИя пузырьков воздуха с водой, тем больше эф­ фективность использования кислорода.

Воздух в резервуаре выполняет три функции: служит источником кислорода для процессов обмена, поддержи­

простейшие, грибы, некоторые высшие организмы типа коловраток, червей, клещей, а также водоросли и ви­ русы.

Качественный и количественный состав микронаселе­ ния ила и пленки зависит от многих факторов: состава обрабатываемой воды, количества загрязнений, прихо­ дящихся на единицу веса ила в единицу времени ' (на­ грузка на ил), распределения кислорода, гидродинами­ ческого режима в сооружении и ряда других.

Количество бактерий в илах — от 108 до 1012 на 1 иг сухого веса. Большинство бактерий принадлежит к ро­ дам: Pseudomonas, Achromobacter, Alkaligenes, Bacillus, Bacterium, Micrococcus, Flavobacterium. В ряде плов раз­ виваются актиномицеты.

Нитрифицирующие бактерии представлены двумя основными зидами: Nitrosomosonas и Nitrobacter. Почти всегда в больших или меньших количествах в илах при­

мированные зооглейные скопления бактерий с развитой поверхностью, состоящие как из чистой культуры Zooglea ramigera, так и из развитых форм многих других ви­ дов бактерий.

Установлено, что чем разнообразнее, органические соединения в стоках, тем разнообразнее биоценоз ила. Так, в илах от обработки бытовых сточных вод найдено 3.2 вида бактерий, а в илах, которые выращивались на

168