Биохимические методы очистки сточных вод. Учебное пособие

очистки воды, а также бактериофагом – паразитом бактерий. На отмирание бактерий влияют также физико-химические факторы: температура воды, реакция среды и т. п. Болезнетворные бактерии погибают так же, как и водные сапрофиты, однако установлено, что некоторые виды болезнетворных бактерий сохраняют свою жизнеспособность долгое время даже в чистой воде и при определенных условиях способны размножаться; к ним относятся брюшнотифозная палочка и холерный вибрион. Явление уменьшения количества бактерий называют бактериальным самоочищением водоемов, что

иустанавливается соответствующими исследованиями.

12.ПРАВИЛА ОХРАНЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ

Внастоящее время действуют «Правила охраны поверхностных вод», утвержденные Госкомприроды СССР 21 февраля 1991 года. Правила регламентируют отведение в водотоки и водоемы возвратных вод, включающих хозяйственно-бытовые и производственные сточные воды, дождевые, талые и поливомоечные воды застроенных территорий, сбросные воды мелиоративных систем и дренажные воды. Правила регламентируют также различные виды хозяйственной деятельности, включая гидротехническое строительство, которые оказывают или могут оказать неблагоприятное воздействие на состояние поверхностных вод. Настоящими Правилами установлены нормы качества воды водоемов и водотоков для условий хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного водопользования [4].

К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

К коммунально-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для ком- мунально-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящиеся в черте населенных мест, независимо от вида их использования.

21

К рыбохозяйственному водопользованию относится использование водных объектов для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов. Рыбохозяйственные водные объекты или их участки могут относиться к одной из трех категорий:

–к высшей категории относятся места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных и ценных видов рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для искусственного разведения

ивыращивания рыб, других водных животных и растений;

–к первой категории относятся водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;

–ко второй категории относятся водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.

Нормы качества воды водных объектов включают:

–общие требования к составу и свойствам воды водотоков и водоемов для различных видов водопользования (таблица 12.1) [4];

–перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) нормированных веществ в воде водных объектов, используемых для хозяйственно-питьевых и коммунально-бытовых нужд населения;

–перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) нормированных веществ в воде водных объектов, используемых в рыбохозяйственных целях.

Таблица 12.1

Общие требования к составу и свойствам воды водоемов

Для водотоков, содержащих в межень более 30 мг/дм3

природных взвешенных веществ, допускается увеличе-

ние их содержания в воде в пределах 5 %

22

23

Запрещается сбрасывать в водные объекты:

–возвратные (сточные) воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК или ОДУ, а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля, за исключением тех веществ, что содержатся в воде водного объекта;

–возвратные (сточные) воды, которые с учетом их состава и местных условий при соответствующем технико-экономическом обосновании могут быть направлены в системы оборотного водоснабжения, для повторного использования, для орошения в сельском хозяйстве при соблюдении агротехнических, санитарных и ветеринарных требований или для других целей народного хозяйства;

–производственные, хозяйственно-бытовые сточные воды, дождевые и талые воды, отводимые с территорий промышленных площадок и населенных мест, не прошедшие очистку до установленных требований;

–сточные воды, оказывающие токсическое действие на живые

организмы (по результатам биотестирования);

24

–возвратные (сточные) воды в пределах первого и второго поясов зон санитарной охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, округов санитарной охраны курортов, в водные объекты, используемые для лечебных целей, в местах массового скопления рыб (нерестовые, нагульные участки, зимовальные ямы), на участках искусственного разведения и выращивания рыб и других водных животных и растений, а также в водные объекты или их участки, объявленные в установленном порядке заказниками или заповедниками;

–возвратные (сточные) воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний, а также содержащие вещества, концентрации которых превышают ПДК и их фоновые значения в водном объекте, если для них не установлены нормы предельно допустимого сброса (ПДС), указанные в разрешении на сброс возвратных (сточных) вод или в разрешении на специальное водопользование (природопользование).

Сброс возвратных (сточных) вод в водные объекты является одним из видов специального водопользования и осуществляется на основании разрешений, выдаваемых в установленном порядке органами Госкомприроды по согласованию с органами Государственного санитарного надзора и с учетом требований рыбного хозяйства [4].

Условия отведения возвратных (сточных) вод в водные объекты определяются с учетом:

а) степени смешения возвратных (сточных) вод с водой водного объекта на расстоянии от места выпуска возвратных (сточных) вод до ближайшего контрольного створа водопользования;

б) фонового состава и свойств воды водных объектов в местах выпуска сточных вод.

Естественное самоочищение вод от поступающих в них веществ принимается во внимание, если этот процесс достаточно выражен,

иего закономерности изучены.

На основании расчетов для каждого выпуска возвратных (сточных) вод устанавливаются предельно допустимые сбросы (ПДС) веществ, соблюдение которых должно обеспечить нормативное качество воды в контрольных створах водных объектов в соответствии с требованиями настоящих Правил или не ухудшение сформировавшихся под влиянием природных факторов состава и свойств воды, качество которой хуже нормативного.

25

ПДС устанавливается для каждого контролируемого показателя с учетом фоновой концентрации, категории водопользования, норм качества воды в водном объекте, его ассимилирующей способности и оптимального распределения между водопользователями массы веществ, сбрасываемых с возвратными (сточными) водами.

Расчет ПДС целесообразно производить одновременно для всех водопользователей речного бассейна или водохозяйственного участка с рассмотрением взаимного влияния выпусков возвратных (сточных) вод.

Контрольные вопросы

1.Что понимают под прозрачностью воды?

2.Что называется рыбохозяйственным критерием качества

воды?

3.Что представляет собой самоочищение вод?

4.Требования к сточным водам, подлежащим сбросу в водоем.

5.Основные загрязнители сточных вод и их воздействие на гидросферу.

6.Что включают нормы качества воды водных объектов?

7.Что относится к коммунально-бытовому водопользованию?

8.Что относится к хозяйственно-питьевому водопользованию?

9.Бактериальное загрязнение сточных вод.

10.Каково влияние выпадающего осадка на самоочищение во-

доема?

26

РАЗДЕЛ 3. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

13.МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ, ХИМИЧЕСКОЙ

ИБИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Очистка сточных вод осуществляется механическим, химическим и биологическим методами. Для ликвидации бактериального загрязнения сточных вод применяют их обеззараживание (дезинфекцию).

Метод механической очистки [10]. Сущность механического метода очистки сточных вод заключается в механическом удалении из сточных вод нерастворенных примесей.

Для механической очистки применяются следующие сооружения:

–решетки – задерживаются грубые примеси сточных вод размером больше 5 мм;

–сита – задерживаются примеси сточных вод крупностью до 5 мм;

–песколовки – служат для задержания минеральных загрязнений сточных вод, преимущественно песка; поэтому они и называются песколовками;

–жироловки, маслоловушки, нефтеловушки, смолоуловители –

служат для улавливания из производственных сточных вод соответствующих загрязнений, более легких, чем вода, поэтому всплывающих на ее поверхность;

–отстойники – в них происходит осаждение взвешенных веществ, содержащихся в сточных водах, с удельным весом больше единицы, а легкие вещества всплывают на поверхность воды отстойников.

Различают следующие типы отстойников:

а) горизонтальные (прямоугольные в плане), в которых выпадение взвешенных веществ в осадок происходит при горизонтальном движении сточных вод с малыми скоростями;

б) радиальные (круглые или квадратные в плане), в которых выпадение взвешенных веществ происходит так же, как и в горизонтальных отстойниках, но при движении сточных вод от центра

кпериферии;

27

в) вертикальные отстойники, в которых выпадение взвешенных веществ в осадок происходит при вертикальном движении сточных вод в направлении, обратном выпадению осадка.

Механической очисткой можно достигнуть выделения из бытовых сточных вод до 60 % нерастворенных примесей и снижения БПК до 20 %. Из производственных сточных вод выпадает до 95 % нерастворенных веществ.

В последние годы для интенсификации процесса механической очистки бытовых сточных вод применяют их предварительную аэрацию до направления в отстойники или предварительную аэрацию сочетают с отстаиванием в одном сооружении, которое называют биокоагулятором, осветлителем и т. д. Таким способом можно увеличить эффект механической очистки (осветления) бытовых сточных вод до 75 % и снизить БПК на 40–45 %.

Метод химической очистки [10]. Сущность химического метода очистки сточных вод заключается в добавлении к сточным водам таких химических реагентов, которые, вступая в реакцию с находящимися в них загрязнениями, способствуют выпадению нерастворенных, коллоидных и частично растворенных веществ; некоторые нерастворенные вещества переводятся в безвредные растворенные вещества.

Для химической очистки применяют следующие сооружения и устройства:

–реагентное хозяйство – для хранения, приготовления и транспортирования реагентов к смесителям;

–смесители – для смешения реагентов с очищенными сточными водами;

–камеры реакции, где происходит контакт (реакция) сточных вод с реагентами;

–отстойники – для осаждения обработанных реагентами (скоагулированных) загрязнений сточных вод.

Химические методы применяются главным образом при очистке производственных сточных вод. При этом получается большое количество осадков, трудно поддающихся обработке и утилизации.

Химический метод очистки позволяет уменьшить количество загрязнений сточных вод: нерастворенных до 95 % и растворенных до 25 %, при этом БПК сточных вод может быть снижена до 80 %.

28

В некоторых случаях химический метод позволяет удалить до 100 % растворенных веществ, например солей тяжелых металлов. К химическому методу может быть отнесен электролитический метод очистки сточных вод. Сущность этого метода заключается в пропуске электрического тока через сточные воды. При этом образующиеся ионы электролитов направляются к аноду и катоду. Здесь они разряжаются и образуют новые соединения как между собой, так и с материалом электрода. Если электроды применяются железные, то образуется гидрат окиси железа Fе(ОН)3, который действует как коагулянт.

Электролитический метод очистки осуществляется в специальных сооружениях, которые называются электролизерами. После электролитической обработки сточных вод они направляются

вотстойники, где происходит осаждение скоагулированного осадка. Количество и состав осадка ничем не отличаются от осадка, получающегося после химической очистки.

Механический и химический методы очистки могут применяться как окончательные методы очистки сточных вод до выпуска их

вводоем или как первый этап до направления их на биологическую очистку.

Обработка, обезвреживание, обезвоживание и использование осадка сточных вод:

Септики (гнилостные резервуары), являющиеся горизонтальными отстойниками, в которых выпавший на дно отстойников осадок подвергается гниению вместе с протекающими сточными водами.

Двухъярусные отстойники, представляющие собой комбинированные сооружения; в верхнем ярусе расположен горизонтальный отстойник, а в нижнем ярусе – септическая камера для переработки (сбраживания) выпавшего из сточных вод осадка.

Метантенки. Осадок из отстойников (горизонтальных, радиальных, вертикальных), содержащий преимущественно органические вещества, во избежание его загнивания и заражения тем самым сточных вод (как в септиках) не реже одного раза в сутки направляется для сбраживания (обезвреживания) в отдельно стоящие камеры, называемые метантенками. Для интенсификации процесса брожения осадка в метантенках его искусственно подогревают и перемешивают.

29

Иловые площадки. Для обезвоживания сброженного осадка его направляют из септических камер двухъярусных отстойников и из метантенков на иловые площадки. Здесь он подвергается естественной сушке, после чего может быть утилизирован как хорошее органическое удобрение.

Искусственное обезвоживание осадков может производиться и искусственным путем на вакуум-фильтрах, вакуум-прессах, центрифугах, термической сушкой.

Осадки производственных сточных вод состоят преимущественно из минеральных веществ (например, осадки сточных вод металлургических заводов, от обогащения руд и т. д.). В этих случаях осадки из отстойников направляются для подсушивания указанными выше способами или в отвал в специальные хранилища.

Метод биологической очистки [10]. Сущность биологической очистки заключается в минерализации органических загрязнений сточных вод, находящихся в виде тонкодиспергированных нерастворенных и коллоидальных веществ, а также в растворенном состоянии при помощи аэробных биохимических процессов. В результате биологической очистки получается прозрачная вода, не загнивающая, содержащая растворенный кислород и нитраты.

В зависимости от условий, в которых происходит очистка сточных вод, биологический метод делится на два вида.

К первому виду относятся сооружения, в которых биологическая очистка происходит в условиях, близких к естественным. К таким сооружениям относятся:

1)поля орошения,

2)поля фильтрации и

3)биологические пруды.

Ко второму виду относятся сооружения, в которых биологическая очистка осуществляется в искусственно созданных условиях.

Кним относятся:

1)биологические фильтры (биофильтры), делящиеся на капельные, или стандартные, и высоконагружаемые,

2)аэротенки.

Биологическая очистка в искусственно созданных условиях может быть полной, когда БПК сточных вод снижается до 90–95 %, и неполной, когда БПК снижается на 40–80 %.

30