Очистка от биогенных элементов
Биологически очищенная вода содержит аммонийные азот и фосфор в значительной концентрации. Эти вещества способствуют усиленному развитию водной растительности, последующее непременное отмирание которой приводит к вторичному загрязнению водоема. Азот удаляют физико-химическими и биологическими методами, а фосфор только химическим - осаждением солями железа, алюминия и известью.
Дезинфекция очищенных сточных вод
В практике очистки сточных вод дезинфекцию осуществляют теми же приемами и средствами, что и при очистке природных вод. Наиболее часто применяют хлорирование газообразным хлором, а на станциях производительностью до 1000 м3/сут используют и хлорную известь.
Методы обработки осадка
При всех методах очистки сточных вод образуется осадок из нерастворимых веществ в первичных отстойниках, а при биологической очистке во вторичных отстойниках образуется еще больше осадка. В сыром состоянии (твердые вещества с водой) при очистке бытовых и некоторых производственных вод эти осадки являются опасными в санитарном отношении.
Для уменьшения количества органических веществ в осадке и придания ему лучших санитарных показателей осадок подвергают воздействию анаэробных микроорганизмов и аэробной стабилизации ила в соответствующих сооружениях. К анаэробным сооружениям относятся септики, двухъярусные отстойники и метантенки.
Для уменьшения влажности осадка сточных вод и его объема служат иловые пруды и площадки. Для обезвоживания осадка применяют различные механические приемы: вакуум-фильтрацию, фильтрпрессование, центрифугирование, а также термические сушку и сжигание. Биологические осадки часто используют в качестве удобрений и как белково-витаминные добавки к рационам питания животных.
При выборе метода очистки и обработки осадка сточных вод населенных пунктов и промышленных предприятий, а также места расположения и типа очистных сооружений необходимо в первую очередь выявлять возможность и целесообразность промышленного использования очищенных сточных вод и осадка.
На предприятиях транспорта и хранения нефти и нефтепродуктов, а также на газосборных пунктах и газобензиновых заводах сточные воды подразделяются на бытовые и производственные. Производственные воды нефтяных и газовых предприятий выпускают в производственно-дождевую канализацию. Эти воды в основном загрязнены нефтепродуктами (400-15000 мг/л) и механическими примесями (100-600 мг/л). Для их очистки применяют механическую, физико-химическую и биологическую очисткиих в водоёмы или при использовании сточных вод в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Эффективны методы термического обезвреживания и переработки высоко концентрированных стоков во вторичное сырьё, а также способ закачки стоков в глубокие, надёжно изолированные подземные горизонты.
Метантенки
Метантенк представляет собой цилиндрический железобетонный резервуар с коническим днищем, предназначенный для сбраживания осадка. Для ускорения процессов брожения в метантенке используют подогрев осадка и его перемешивание. Осадок подогревают обычно до температуры 33 или 53 °С острым паром, подаваемым в метантенк с помощью эжектирующих устройств.
Кроме того, осадок можно подогревать в теплообменных аппаратах вне метантенка. Перемешивают осадок либо с помощью насосов, забирающих его из нижней части камеры и подающих в верхнюю часть, либо гидроэлеваторами с насосами или специальными мешалками.
Обычно в метантенки подается смесь сырого осадка из первичных отстойников и уплотненного избыточного активного ила из вторичных отстойников. Допускается подача в метантенки и других сбраживаемых органических веществ после их дробления (отбросов с решеток, домового мусора, промышленных отбросов органического происхождения и т. п.).
Процессы брожения осадка в метантенках в основном аналогичны таким же процессам в двухъярусных отстойниках, но в результате искусственного повышения температуры и перемешивания распад сложных органических веществ идет значительно быстрее. Нормальные условия для брожения создаются в щелочной среде. Минерализация органических веществ осадка и ила в процессе брожения сопровождается выделением продуктов распада в газ и в иловую воду.
В зависимости от температуры сбраживания различают мезофильный режим (при температуре 33 °С) и термофильный (при температуре 53 °С). Режим выбирают на основании технико-экономических расчетов с учетом методов последующей обработки и утилизации осадков и санитарных требований. Количество образующихся газов (метана и угольной кислоты) зависит от количества и состава осадка, а интенсивность их выделения — от температуры брожения и режима загрузки метантенка свежими порциями осадка. Исследования показали, что в метантенках степень распада органического вещества составляет в среднем 40%. Наибольшему распаду подвергаются жироподобные вещества и углеводы. При сбраживании выделяются газы: метан — примерно 63—64% и угольная кислота — 32—33%.
Ход распада органических веществ зависит в основном от дозы загрузки по объему и продолжительности сбраживания. Доза загрузки — один из важнейших технологических параметров, определяющих степень распада органических веществ в метантенке. Она выражается в процентах и показывает, какую часть объема метантенков составляет суточный объем загружаемого осадка.
Продолжительность сбраживания, является обратной величиной дозы загрузки. Так, при дозе загрузки 8% продолжительность сбраживания составляет 13,5 сут.
По конструктивным признакам метантенки бывают с неподвижным незатопленным и подвижным перекрытием.
Аэротенк
Аэротенк, предназначен для биохимической очистки сточных вод в искусственных условиях.
Аэротенк представляет собой резервуар, в котором медленно движется смесь активного ила и очищаемой сточной жидкости.
По конструкции в
данном комплексе приняты аэротенки-смесители.
Технологическими особенностями
аэротенка-смесителя являются
рассредоточенная подача очищаемой воды
и активного ила и рассредоточенный
отвод иловой смеси по всей ширине
коридора, что обеспечивает моментальное
перемешивание сточных вод и активного
ила, поддерживает постоянный состав
иловой смеси и скорость окисления во
всем объеме аэротенка. Иловая смесь
выпускается со стороны, противоположной
впуску. Активный ил подается централизованно
в начале аэротенка. Аэротенки-смесители
могут быть использованы для очистки
высококонцентрированных сточных вод
(
до 1000 мг/л) и городских сточных вод со
значительной примесью промышленных
сточных вод.
Для лучшего и непрерывного контакта иловой смеси сточные воды постоянно перемешиваются путем подачи сжатого воздуха. Кислород воздуха также необходим для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов-минирализаторов.
Аэротенки, работающие с регенераторами, обеспечивают стабильность процесса биохимической очистки сточных вод. В регенераторе окисляются загрязнения, задержанные на активном иле. В них активный ил находится более длительное время. В аэротенки поддерживается обычная нагрузка на ил, в регенераторе она повышается и эти сооружения работают, более эффективно.
Прошедшая аэротенк сточная вода вместе с активным илом поступает во вторичный отстойник, где активный ил отделяется от очищенной сточной воды. Отделенный активный ил снова перекачивается в канал перед аэротенком для дальнейшего использования. Этот ил называется циркуляционным. В процессе окисления им органического вещества количество ила в связи с ростом микроорганизмов и наличием органических загрязнений непрерывно возрастает, поэтому часть ила все время приходится удалять. В самом начале процесса при смешении сточной жидкости с активным илом загрязнения сорбируются на активном иле и частично окисляются, в результате чего резко снижается биохимическое потребление сточной жидкости в кислороде. Извлечения загрязнений происходит примерно в течении 2 часов.
На второй стадии процесса активный ил регенерируется, т. е. восстанавливается его сорбционная способность, а также окисляются задержанные ранее на иле загрязнения.
На третий стадии идет нитрификация аммонийных солей.
Процессы с участием активного ила
В процессах с участием активного ила основным типом оборудования является проточный аэрируемый биологический реактор. Как показано на рисунке, этот аэробный реактор (аэротенк) связан с отстойником, в котором вода осветляется. Часть ила, собирающегося в отстойнике, обычно вновь поступает в биологический реактор, в результате чего обеспечивается постоянная инокуляция илом. Рециркуляция увеличивает среднее время пребывания ила в системе, давая возможность присутствующим в нем микроорганизмам адаптироваться к имеющимся питательным веществам. Ил должен оставаться в аэробном биореакторе достаточно долго и для того, чтобы окислились все адсорбированные органические вещества.
Активный
ил характеризуется высоким сродством
к суспендированным твердым веществам,
включая коллоидальные частицы. Именно
это обстоятельство служит причиной
того, что первой стадией разрушения
суспендированных твердых частиц в
сточных водах является их присоединение
к флокулам. Затем, способные к биодеградации
компоненты адсорбированных частиц
претерпевают окисление организмами
флоккулы. 
Предполагается, что первой быстрой стадией разрушения органических веществ в аэрируемом реакторе периодического действия с активным илом является физический процесс — адсорбция органических веществ флокулами ила, затем следует более медленная стадия биологического окисления.
Для
того чтобы выгоднее использовать высокую
адсорбционную способность активного
ила, разработан вариант обычного
процесса, называемый контактной
стабилизацией. Как показано на схеме
(см.ниже) в этом процессе рециркулирующий
осажденный ил подвергается повторной
аэрации прежде, чем он вступит в контакт
с отходами, поступающими в аэрируемый
резервуар. В последнем органические
вещества связываются с флокулами
практически исключительно за счет
физических сил. Биологическая утилизация
связанных органических веществ происходит
в основном в процессе повторной аэрации
рециркулирующего ила; одновременно
восстанавливается адсорбционная
способность флокул ила
Другие модификации процесса с участием активного ила отличаются от базового варианта главным образом способом осуществления контакта сточных вод, ила и воздуха в аэрируемом реакторе. Как показано на приведенной схеме, в процессе со ступенчатой подачей стоков поступающий поток после разделения вводят в аэрируемый резервуар в различных точках.
Обычный аэротенк с активным илом представляет собой узкий длинный канал (коридор), который по своим характеристикам приближается к трубчатому реактору с незначительной дисперсией. Распределение поступающего потока подлине реактора изменяет характеристики системы таким образом, что коридорный реактор по своему поведению приближается к емкостному реактору с полным перемешиванием.
Еще ближе к реактору с полным перемешиванием бассейн круглой формы, содержимое которого интенсивно аэрируется с целью обеспечения массопереноса и перемешивания. В такой системе градиенты концентраций растворенного кислорода и питательных веществ минимальны, а развивающаяся популяция организмов активного ила часто лучше переносит флуктуации нагрузки или резкие повышения концентраций токсичных веществ.
Решетка
Предназначена для задержания крупных плавающих веществ из поступающих на станцию сточных вод в производственном корпусе установлена решетка с ручной грабленой.
Основное назначение решеток – предотвращение засорения и закупорки отверстий трубопроводов, каналов.
Ручная решетка – представляет собой металлическую раму, в которой на расстоянии 16 мм параллельно друг другу закреплены стержни круглого сечения; решетки устанавливают в канале под углом 60-70° к направлению потока сточной жидкости. При движении воды через решетку крупные загрязнения (тряпки, камни, палки) задерживаются. Решетки очищаются вручную граблями со стороны движения потока сточной воды. Отбросы, снятые с решетки, сбрасывается в дырчатое корыто и после обработки хлорной известью вывозятся в места отведенные, СЭС.
Песколовки
Песколовки предназначены для выделения механических примесей с размером частиц более 250 мкм. Необходимость предварительного выделения механических примесей (песка, окалины и др.) обуславливается тем, что при отсутствии песколовок эти примеси выделяются в других очистных сооружениях и тем самым усложняют эксплуатацию последних.
Принцип действия песколовки основан на изменении скорости движения твердых тяжелых частиц в потоке жидкости.
Песколовки делятся на горизонтальные, в которых жидкость движется в горизонтальном направлении, с прямолинейным или круговым движением воды, вертикальные, в которых жидкость движется вертикально вверх, и песколовки с винтовым (поступательно-вращательным) движением воды. Последние в зависимости от способа создания винтового движения разделяются на тангенциальные и аэрируемые.
Самая простейшая горизонтальная песколовка - щелевая. Принцип ее работы основан на том, что песок канализационной сети продвигается в основном в нижней части коллектора и при небольшом уменьшении скорости потока более тяжелые частицы проваливаются вниз.
Горизонтальные песколовки большой производительности более сложные. Принцип работы этих песколовок идентичен. Горизонтальная песколовка имеет прямоугольную форму и состоит из двух и более секций.
На входе в песколовку установлены решетки для задержания крупных механических примесей. Кроме решеток в начале и конце песколовки расположены деревянные шиберы для равномерного поступления воды и отключения песколовки. Дно песколовки выполнено под углом к центру сооружения для сбора и откачки выпавшего осадка.
При
работе песколовок на дне их собираются
механические примеси, которые необходимо
периодически удалять. Из опыта работы
нефтебаз следует, что горизонтальные
песколовки необходимо очищать не реже
одного раза в 2-3 сут, а щелевые - по мере
накопления осадка в иловой части. Нельзя
допускать, чтобы илом была заполнена
камера до днища лотка. При очистке
песколовок обычно применяют переносный
или стационарный гидроэлеватор.
1 – цепной скребковый механизм, 2 - гидроэлеватор
Сооружения сточных вод
Оценка деятельности предприятия
Ознакомившись с процессом очистки канализационных отходов, я убедилась, что деятельность станции не является источником неприятных запахов в городе. Очистные сооружения – стратегический объект жизнеобеспечения населения города. Помимо предприятий и жителей областного центра белгородская очистная станция обслуживает некоторые населённые пункты городской агломерации, в том числе Разумное, Дубовое и Стрелецкое. При этом от её деятельности в некоторой степени зависит и здоровье соседнего Харькова. Очищенная в Белгороде вода попадает в реку Разумную, которая Северским Донцом связана с Печенежским водохранилищем, основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения украинского города.
Подход к своей работе у сотрудников станции особый. «Сточные воды проходят здесь три стадии очистки, в результате чего мы получаем воду, превосходящую по качеству питьевую».
Сточные воды из канализации, попав в приёмную камеру очистного сооружения, проходят процесс механической очистки, в ходе которого жидкость избавляют от нерастворимых примесей типа песка и бытовых отходов. Пройдя предварительную подготовку, на следующем, биологическом этапе воду очищают при помощи микроорганизмов – около 20 видов бактерий и простейших. На заключительной стадии проводится окончательное обеззараживание, после чего воду по сбросному коллектору выпускают в реку. По словам главного технолога Ларисы Ивановны, река Разумная относится к промысловым водоёмам высшей категории, а потому и требования к Горводоканалу очень высоки.
Кроме высокой степени очистки сточных вод на станции Горводоканала уверенно заявляют, что их предприятие не может быть источником неприятных запахов в Белгороде.
Если говорить об очистных сооружениях Горводоканала, то здесь специфическими запахами сопровождается только стадия механической очистки сточных вод. Запахи есть, но они не распространяются далее санитарно-защитной зоны предприятия, то есть 500 метров. К тому же запахи от очистных сооружений совсем не похожи на ту вонь, которой накрывало Белгород в конце весны и первом месяце лета.
Заключение
Существование человечества без пресной воды невозможно. Поэтому в последние годы вопрос о чистоте и экономии воды ставится на многих всемирных форумах. Эта проблема возникла в связи с огромными масштабами промышленного, сельскохозяйственного и коммунального использования вод. В настоящее время во многих районах земного шара ощущается острый водный голод. Использование пресной воды в таких огромных масштабах приводит к изменению физико-химического состава воды. Для уменьшения вредного влияния промышленного и сельскохозяйственного использования воды на экологию земного шара необходима более глубокая очистка сточных вод. Мероприятия по очистке использованной воды, приведет к снижению бессмысленных затрат.
Список литературы
Карелин Я.А., Попова И.А., Евсеева Л.А. и др. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, М., Стройиздат, 1982
Л. Д. Богуславский, М. А. Винокур, Л. А. Воробьев. Экономия электроэнергии, воды и теплоты в жилых зданиях
Варнавский Б.П. Колесников А.И. Федоров М.Н. Учебное пособие по экономии коммунального хозяйства и промышленных предприятий
Букина Р.В. Технологическая инструкция по эксплуатации очистных сооружений бытовой канализации р.п. Арти. Технологическая инструкция. – Свердловск.: Производственное специализированное объединение «Цветметэкология», 1990.
Роев Г.А. Очистные сооружения. Охрана окружающей среды, М., Недра, 1993
Канализация промышленных предприятии М., 1969. З. А. Орловский.