книги из ГПНТБ / Очистка промышленных сточных вод

При таких концентрациях простейшие были в хоро­

шем состоянии.

X Хейкеликнан [130] изучал влияние ионов тяжелых металлов на БПК сточных вод. Концентрация ионов ме­ таллов (шести- и трехвалентного хрома, цинка, меди и никеля) 5 мг/л мало влияла на снижение БПК (с 4 до 12%). При концентрации 10 мг/л ионы металлов по-раз­ ному снижали величину БПК: цинк на 6 , шестивалент­ ный хром на 10, трехвалентный на 12, медь на 24, ни­ кель на 32%. При дальнейшем увеличении концентра­ ции ионов тяжелых металлов до 100 мг/л снижение БИ К значительно возрастает, а различие во влиянии разных металлов невелико — от 62 до 72% и только шестива­ лентный хро.м снижает БПК на 33%. Эти данные пока­ зывают относительное влияние ионов тяжелых металлов на биохимическую очистку бытовых стоков.

АЭРОБНАЯ БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Биохимическая аэробная очистка сточных вод осу­ ществляется в сооружениях различных типов: аэротен­ ках биофильтрах, прудах. Каждое из них имеет кон­ структивные особенности, особенности использования,

режима эксплуатации и т. д.

Перед подачей на аэротенки или биофильтры сточ­ ные воды отстаивают в первичных отстойниках. Эффек­ тивность удаления взвешенных веществ в первичных отстойниках обычно не превышает 50%. Эффективность отстаивания повышают предварительной аэрацией или коагуляцией сточных вод, широко применяемыми в

СССР и за рубежом.

200

Предварительная аэрация обычно осуществляется в специальных сооружениях — преаэраторах, располагае­ мых перед первичными отстойниками, в которых сточная жидкость продувается воздухом в течение 15—20 мин. Обычно процесс осуществляется с добавлением избыточ­ ного активного ила из вторичных отстойников, но может применяться предварительная аэрация и без ак­ тивного ила. Предварительная аэрация повышает эффек­ тивность работы первичных отстойников на 10—15% и подготавливает сточную жидкость к последующей очист­

ке в аэротенках.

Отстаивание и предварительная аэрация сточных вод могут производиться и в биоюоагуляторах, представля­ ющих собой вертикальные отстойники с расположенной вокруг центральной трубы камерой биокоагуляции, куда подается воздух и избыточный активный ил. Из камеры биокоагуляции аэрируемая смесь сточной воды и актив­ ного ила через переливные желоба поступает в отстой­ ную часть сооружения. Эффективность удаления взве­ шенных веществ в биокоапуляторах повышается до 65—■ 75%, БПКполн составляет 25—35%.

При очистке производственных сточных вод перед аэротенками рекомендуется предусматривать усреднительные бассейны, предохраняющие аэротенки от залповых сбросов концентрированных сточных вод и выравнивающих неравномерность подачи сточных вод на биологическую очистку. Усреднители целесообразно объединять с преаэраторами.

Аэротенки. Процесс биохимической очистки сточных вод от органических веществ в аэротенках состоит из та­ ких этапов: адсорбция и коагуляция активным илом взвешенных и коллоидных частиц, окисление микроор­ ганизмами растворенных и адсорбированных илом органических соединений, нитрификация и регенерация активного ила. Избыточный активный ил удаляется из сооружения.

201

Сточная жидкость, подаваемая в аэротенк, должна содержать взвешенных веществ не более 150 мг/л [20] и нефтепродуктов не более 25 мг/л.

Различают три основных типа аэротенков в зависи­ мости от степени смешения поступающей сточной жидко­ сти с жидкостью, находящейся в очистном сооружении: 1 ) аэротенк, в котором поступающая сточная жид­ кость не смешивается с жидкостью, находящейся в аэро­ тенке (рис. 59, а и б) ; 2) аэротенк со ступенчатым впус­ ком сточных вод, при котором поступающая жидкость смешивается с частью жидкости, находящейся в аэро­ тенке (рис. 59, а); 3) аэротенки-смесители, в которых поступающая сточная жидкость смешивается со всем объемом жидкости, находящейся в аэротенке [6 6 ].

Обычные аэротенки представляют собой открытые проточные бассейны преимущественно прямоугольной формы, оборудованные устройствами для обеспечения принудительной аэрации. Такие бассейны бывают двух-, трех- и четырехкоридорного типа. Глубина аэротенков

аэротенке (рис. 59, а) наблюдается резкая неравномер­ ность потребления кислорода. В месте введения сточной жидкости в аэротенк расход кислорода в 3 раза больше, чем при выходе. Необходимость в неравномерной пода­ че воздуха связана со значительными техническими трудностями.

Изменения скорости потребления кислорода во время очистки сточной воды имеют ступенчатый характер. Первоначально, в течение определенного времени, ско­ рость почти не меняется, при этом разрушаются органи­ ческие вещества в растворе (сначала легко окисляю­ щиеся, имеющие наибольшую скорость окисления, за­ тем — остальные в последовательности, определяющейся

202

интенсивностью окисления). Находящиеся в раство­ ренном состоянии органические вещества окисляются раньше адсорбируемых активным илом. Затем скорость резко снижается, что соответствует началу нитрифика­ ции и окисления органических веществ, находящихся в иле. При этом скорость окисления загрязнений бытовых вод втрое ниже, чем в первой фазе, но она остается по­ стоянной.

Количество кислорода (%), используемого на окис­ ление органических веществ сточных вод, не зависит от интенсивности аэрации. Оно пропорционально высоте аэрируемого слоя жидкости и дефициту кислорода. При наиболее благоприятных условиях подачи воздуха через пористые пластинки эта величина достигает 8 —1 0 %.

Количество кислорода в смеси сточная вода — актив­ ный ил, согласно экспериментальным данным, должно поддерживаться на уровне 2 мг/л. Если растворенного кислорода становится меньше 1,5 мг/л, процесс очистки нарушается. Содержанию растворенного кислорода в очищаемой жидкости придается большое значение; так, В. Эмде высказывает мнение, что основная причина на­ рушения работы аэротенка заключается в недостатке кислорода в очищаівмой жидкости [123]. Другие причи­ ны, например, изменение состава сточных вод вследствие поступления в них ядовитых для ила соединений, недо­ статочный объем вторичных отстойников, источники за­ гнивания внутри сооружений, имеют вторичное значение.

Органические вещества сточной жидкости, попадаю­ щие в аэротенки, распределяются между илом и жидкой фазой так: в иле 58—90, в жидкости — 42—10%.

Кислород, поступающий с воздухом в аэротенк в ос­ новном расходуется на окисление органических веществ сточной жидкости и в небольшом количестве потребля­ ется активным илом. Расход кислорода на 1 л активно­ го ила составляет 14—36 мг/ч. Так как ила содержится в аэротенке около 1 0 % об., то расход кислорода на 1 л

204

смеси сточной жидкости и ила равен 1,4—3,6 лгг/л, в то время как на окисление загрязнений в 1 л сточной во­ ды расходуется кислорода 1 0 0 мг/ч.

На стадии наибольшего расхода кислорода скорость его потребления пропорциональна концентрации актив­ ного ила (мг/л), рассчитанной на сухое вещество. Необ­ ходимая степень очистки определяет среднюю скорость процеоса, последняя там меньше, чем выше степень очи­ стки. Кроме того, скорость биохимического окисления органических веществ определяется составом сточных вод.

Схему (рис. 59, а) можно улучшить выделением ре­ генератора активного ила, в качестве которого обычно используют один или два отсека (25—50% объема аэро­ тенка (рис. 59, б).

Наличие регенератора дает возможность разрушать загрязнения сточных вод при повышенной концентрации активного ила, что ускоряет процесс очистки и повыша­ ет производительность аэротенка. Регенератор дает воз­ можность также сохранить ил в случае залповых сбро­ сов токсичных сточных вод, которые могут погубить микроорганизмы в аэротенке. В этом сооружении орга­ нические вещества распадаются главным образом в иле, жидкость мало окисляется. Когда заканчивается разло­ жение адсорбированных илом органических соединений, возобновляется окисление оставшихся в жидкости раство­ ренных веществ, после чего скорость окисления снова снижается. Но ступенчатый характер потребления кисло­ рода сохраняется.

Аэротенки со ступенчатым впуском сточной жид­ кости (рис. 59, в) рекомендуется применять для очистки сточной жидкости с большой концентрацией загрязня­ ющих органических веществ, особенно при значитель­ ном содержании быстроокисляющихся веществ, разбав­ лять их при этом следует очищенной сточной водой. Очищаемая сточная вода после отстаивания подается в

205

нескольких местах по длине аэротенка. Согласно ис­ следованиям ВОДГЕО ее следует подавать в первую по­ ловину аэротенка в 4 зоны: в первую— 10% общего объема очищаемой жидкости, во вторую и третью — по 35% и в четвертую — 20%. Расстояние между впусками не должно превышать ширину аэротенка. Жидкость в последнем имеет поступательное движение и активно перемешивается воздухом.

Для усовершенствования биологической очистки концентрированных сточных вод Н. А. Базякина [6] раз­ работала конструкцию аэротенка-смесителя с децентра­ лизованной подачей сточной воды и ила (после регене­ рации) по длине аэротенка с одной его стороны и с де­ централизованным выпуском с другой (рис. 59,а).

Эта схема дает возможность создать практически одинаковую, пониженную концентрацию загрязнений во всем объеме аэротенка. Поступающие сточные воды раз­ бавляются содержимым аэротенка, что дает возмож­ ность подавать в аэротенк сточные воды с высокой кон­ центрацией загрязнений без предварительного разбав­ ления. Возвратный активный ил регенерируется по пути прохождения первого коридора аэротенка, в который он возвращается из вторичных отстойников. Вслед­ ствие восстановления окислительной и адсорбционной способности активного ила, длительного времени кон­ такта его со сточной водой не требуется и за короткий срок ( 3 ч) органические соединения разрушаются и уда­ ляются из очищаемой жидкости. При очистке сточных вод по такой схеме в аэротенках не будут возникать анаэробные условия, так как потребление кислорода бу­ дет почти одинаковым во всем сооружении.

Основными преимуществами аэротенка-смесителя по сравнению с обычным аэротенком являются: возможлѵілгга- д а п и отоиных вод с высокой концентрацией за­ грязнений; равномерная подача воздуха по всей площа­ ди; постоянство скорости процессов окисления органи­

206

ческих веществ при постоянных концентрации активного ила и температуре. Равномерная подача воздуха, а сле­ довательно, и кислорода, обеспечивает успешное размно­ жение микроорганизмов и, соответственно, улучшает очистку сточных вод. В настоящее время в СССР и за рубежом аэротенк-смеситель признан одним из наиболее совершенных сооружений этого типа.

Аэротенк-отстойник пред­ ставляет собой аэротенк с пневматической аэрацией, объединенный со вторичным отстойником в одно соору­ жение. Зона аэрации аэро­ тенка-отстойника отделена от зоны отстаивания не до­ ходящей до дна перегород­ кой 4, угол наклона которой

кгоризонту принимается

Сточная вода подается рассредоточение по трубе 1; расстояние между впусками принимается не более двой­ ной ширины зоны аэрации. Очищенная сточная вода от­ водится по сборному лотку 5, расположенному со сто­ роны отстойника 3. В зоне отстаивания образуется слой взвешенного активного ила, через который фильтруется сточная жидкость. Избыточный и активный ил отводит­ ся из зоны взвешенного слоя по трубам; возвратный ак­ тивный ил под дейсФвием собственного веса возвраща­ ется из взвешенного слоя в аэрационную часть соору­ жения. Общий объем аэротенка-отстойника примерно на

207

2 0 % меньше объема обычного аэротенка и вторичного отстойника; не требуется также перекачка возвратного активного ила. Недостатком аэротенка-отстойника яв­ ляется невозможность устройства регенератора актив­ ного ила и высокая чувствительность к колебаниям рас­ хода очищаемой сточной воды, отрицательно сказываю­

щиеся на эффекте очистки.

Были проведены сравнительные исследования работы полупроизводственных сооружений аэротенков-смесите­ лей и аэротенков-отстойников при совместной очистке бытовых и сточных вод текстильной промышленности. Перед биологической очисткой сточные воды подверга­ лись очистке механическими методами, затем поступали в аэротенки-смесители или аэротенки-отстойники. На этих аэротенках были получены хорошие малоотличающиеся результаты очистки. Только аэротенк-отстойник оказал­ ся более чувствительным к снижению содержания раст­ воренного кислорода ниже общепринятой нормы 2 мг/л. Оба аэротенка были устойчивыми к залповым

сбросам, однако состояние активного ила ухудшилось и возрос иловой индекс. Быстрее и лучше ликвидирова­ лись связанные с залповыми сбросами нарушения со­ стояния активного ила в регенераторе аэротенка-смеси­

теля [76].

Проведенными исследованиями установлено, что при нормальных условиях работы существенных различий в работе аэротенков-смесителей и аэротенков-отстойников

не отмечается.

Представляет интерес аэротенк-осветлитель, предло­ женный Институтом городского хозяйства МКХ УССР. Принцип действия этого сооружения основан на созда­ нии в зонах осветления стабильного и постоянно обнов­ ляющегося взвешенного слоя активного ила, в котором условия контактирования загрязнений с илом и кисло­ родный режим обеспечивают протекание процесса био­ химического окисления при относительно высоких на­

208

грузках на ил за счет большой концентрации ила и, со­ ответственно, высоких нагрузках на единицу объема со­ оружения. При этом в процессе биохимического окисле­ ния участвует одновременно вся масса активного ила, находящегося в сооружении.

Аэротенк-осветлитель (рис. 61) состоит из зоны аэра­ ции 3, в которой расположена система подачи 9 сточных вод и аэраторы 10, а также зон осветления 6, в которых имеются направляющие перегородки 4 с козырьками 5 и лотки 7, предназначенные для отвода очищенной ос­ ветленной воды. В стенках 1, отделяющих зоны освет­ ления, имеются отверстия 2 с шиберами и две симмет­ ричные щели 11 вдоль всего сооружения. Со стороны зоны аэрации, вблизи щелей, расположены отражатель­ ные «зубья» 8, выполненные в виде щитков.

Гидродинамическая схема сооружения обеспечивает процессы смешения сточных вод, активного ила и воз­ духа в зоне аэрации, окисление загрязнений во взвешен­ ном слое активного ила и возврат части активного ила из взвешенного слоя в зону аэрации. Взвешенный слой постоянно перемешивается и снабжается ило-водяной

209