Биохимические методы очистки сточных вод. Учебное пособие

в метантенки подвергнуть уплотнению для уменьшения его влажности, следовательно, и объема [10].

В качестве илоуплотнителей применяют вертикальные и радиальные отстойники. Влажность избыточного активного ила после уплотнения уменьшается с 99,2–99,6 % до 97–98 %. Уплотнение активного ила может быть осуществлено и во вторичных отстойниках. Для этого продолжительность отстаивания в них увеличивается в 2–2,5 раза (3–4 ч вместо 1,5 ч). При таком уплотнении получаются следующие преимущества: уменьшается количество перекачиваемого возвратного активного ила из вторичных отстойников в аэротенки, и отпадает необходимость перекачки избыточного активного ила в илоуплотнители, что дает экономию электроэнергии при эксплуатации очистных станций. Однако этот способ требует увеличения объема вторичных отстойников и может привести к ухудшению качества возвратного активного ила вследствие пребывания его в отстойнике около 3–4 ч.

Вертикальные отстойники в качестве илоуплотнителей целесообразнее применять при неполной биологической очистке сточных вод, так как избыточный активный ил получается более тяжелым, чем при полной биологической очистке.

При наличии преаэраторов и биокоагуляторов на очистных станциях 50 % избыточного активного ила направляется в них, а остальные 50 % – в илоуплотнители.

Контрольные вопросы

1.Назовите сооружения на которых производится биологическая очистка сточных вод в искусственно созданных условиях.

2.Какие сооружения называются биологическими фильтрами?

Вкаких случаях они применяются?

3.Основные элементы биологических фильтров.

4.Перечислите основные виды биофильтров.

5.Распределительные устройства биофильтров.

6.Перечислите основные недостатки биологических фильтров.

7.Что собой представляют аэротенки? В каких случаях они применяются?

8.Назовите основные типы аэротенков.

9.Для чего применяются вторичные отстойники?

10.Какие виды отстойников могут применяться в качестве вто-

ричных?

81

РАЗДЕЛ 8. ДЕЗИНФЕКЦИЯ СТОЧНЫХ ВОД И ВЫПУСК ИХ В ВОДОЕМ

При биологической очистке сточных вод в искусственно созданных условиях (например, в биофильтрах и аэротенках) удаляется от 91 до 98 % болезнетворных бактерий. Поэтому очищенные сточные воды до выпуска в водоем необходимо дезинфицировать. При почвенном методе очистки сточных вод обеспечивается эффект бактериального обезвреживания до 99 %, вследствие чего после полей орошения и фильтрации не применяется дезинфекция сточных вод [5].

Обеззараживание сточных вод осуществляется различными способами – хлорированием, ультрафиолетовыми лучами, электролизом, озонированием и ультразвуком. В настоящее время распространенным способом обеззараживания сточных вод является их хлорирование водным раствором газообразного хлора или хлорной извести.

Взаимодействие газообразного хлора с водой протекает по уравнению:

С12 + Н2О = НС1 + НОС1.

Хлорноватистая кислота НОС1 неустойчива и распадается: НОС1 = НС1+ О.

Освобождающийся атом кислорода окисляет вещества, входящие в состав протоплазмы клеток бактерий, вследствие чего микробы погибают. Таким же образом непосредственно на бактерии действует и хлор. Наиболее чувствительными к хлору являются бациллы брюшного тифа, дезинтерии и холеры. Однако при хлорировании полной стерилизации воды не получается. Остаются единичные, сохраняющие жизнеспособность хлорорезистентные особи.

При дезинфекции сточных вод хлорной известью реакция характеризуется следующим уравнением:

2СаС12О + 2Н2О = Са(ОН)2 + 2НОС1 + СаС12.

Процесс происходит так же, как и при дезинфекции газообразным хлором.

Количество активного хлора, необходимое для обеззараживания единицы объема сточных вод, выраженное в мг/л или г/м3, на-

82

зывают дозой хлора. Обычно на разрушение бактериальных клеток расходуется лишь незначительная часть вводимого в воду хлора. Большая часть хлора идет на окисление органических веществ и на реакции с разнообразными минеральными примесями, содержащимися в воде.

Количество хлора, расходуемое на эти процессы, характеризует хлоропоглощаемость воды. При хлорировании сточных вод после 30-минутного контакта в воде должно остаться от 0,5 до 1 мг/л избыточного хлора.

Согласно СНиП, расчетная доза хлора назначается: а)после механической очистки сточных вод – 30 г/м3;

б)после полной биологической очистки в искусственно созданных условиях – 10 г/м3;

в) то же, после неполной очистки – 15 г/м3.

Хлорирование неочищенных сточных вод, содержащих нерастворенные вещества, нецелесообразно, так как дезинфицирующее действие хлора не достигнет бактерий, находящихся внутри комков взвеси.

Сооружения для хлорирования состоят из хлораторной, смесителя и контактного резервуара. В хлораторной размещаются устройства для дозирования и приготовления раствора хлора и склад хлора, необходимый для текущих потребностей [10].

Как правило, для дезинфекции сточных вод должен быть использован газообразный хлор. Хлорную известь применяют обычно на станциях производительностью до 1000 м3/сут.

28. ДЕЗИНФЕКЦИЯ ЖИДКИМ ХЛОРОМ И ХЛОРНОЙ ИЗВЕСТЬЮ. КОНТАКТНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ

При обычной температуре и нормальном атмосферном давлении хлор представляет собой газ желто-зеленого цвета и является ядовитым, удушливым газом. Он в 2,45 раза тяжелее воздуха.

Содержание в воздухе хлора в количестве 0,3 мг/л и выше действует смертельно на человека. Хлор-газ можно перевести в жидкое состояние двумя способами: 1) при нормальном атмосферном давлении, охлаждая его до –34 °С; 2) при температуре 15–20 °С посредством сжатия его до давления 5–7 ати.

83

Хлор транспортируется в жидком виде в баллонах, бочках или цистернах. В стандартном баллоне Е-25 емкостью 25 л вмещается 31 кг хлора. Баллоны рассчитаны на рабочее давление 30 ати, бочки – 15 ати. Не допускается наполнение тары более 80 % ее емкости или на 1 л емкости тары должно приходиться не более 1,25 кг хлора.

Нормальное давление хлора в баллоне при t = 18° составляет 5 ати. Давление в баллоне не должно снижаться при сработке баллона ниже 1 ати. Съем хлора с одного баллона при t = 15–20° составляет 0,5–0,7 кг/ч, а с 1 м2 боковой поверхности бочки равен 3 кг/ч. Интенсификацией испарения хлора при применении испарителей можно увеличить съем хлора с одного баллона до 10 кг/ч [2].

Для дозирования хлор-газа и приготовления раствора хлорной воды применяют хлораторы. В настоящее время используют преимущественно вакуумные хлораторы системы ЛОНИИ-100 производительностью от 0,5 до 10 кг/ч хлора.

Хлораторная представляет собой отдельно стоящее одноэтажное здание с присоединением к теплофикационной, водопроводной и канализационной сетям очистной станции. В хлораторной предусмотрены: дозаторная с баллонами, бочками на весах грязевиками (промежуточными баллонами, в которых жидкий хлор освобождается от грязи и испаряется до поступления в хлораторы) и хлораторами с эжекторами; вентиляционная, в которой располагаются вентиляторы и калориферы, а также размещен узел управления отоплением; тамбур с дегазационным приямком; местами для хранения соды, бочками с раствором гипосульфита, краскопульт (используемый для обрызгивания поврежденных соединений трубопроводов и вентилей раствором гипосульфита).

В дозаторной размещены рабочий и резервный хлораторы каждый на 10 кг/ч хлора с эжекторами.

Установка состоит из бочки конструкции АКХ емкостью 535 кг расположенной на весах ВСР-1. В бочке происходит испарение жидкого хлора. Пополнение его происходит посредством перелива из баллонов, осуществляемого в результате разряжения при отсосе хлор-газа эжектором. Хлор-газ, пройдя грязевик, поступает в хлоратор, в приборах которого осуществляется дозирование газообразного хлора и смешение его с водой, заканчиваемое в эжекторе.

Хлорная вода из эжектора направляется к месту ввода ее для смешения со сточными водами, подлежащими дезинфекции.

84

Вентиляция предусматривает 12-кратный воздухообмен в час и осуществляется с помощью двух центробежных вентиляторов типа ЭВР-3. Отсос загрязненного воздуха производится из нижней зоны, а выброс его в атмосферу – через шахту высотой 5 м над крышей здания.

Приток подогреваемого калориферами воздуха предусмотрен на высоте 2,25 м от пола вентилятором. Пусковые устройства вентиляционного оборудования расположены снаружи здания у входной двери.

Для технических целей хлораторной требуется 0,5 м3 воды на 1 кг жидкого хлора в час. Давление в сети перед эжектором должно быть не менее 3 ати [3].

Приготовление и дозирование раствора хлорной извести производится в установке, состоящей из затворного, двух растворных и дозировочного баков, изготовляемых из дерева или железобетона. Хлорную известь засыпают в затворный бак, одновременно наливают водопроводную воду и непрерывно перемешивают механическими мешалками. В результате получается раствор известкового молока, содержащий 10–15 % активного хлора. Из затворного бака раствор перепускают в растворные баки, в которые добавляют водопроводную воду для получения 2–3 % концентрации хлора. Хлорная вода из растворных баков поступает в дозировочный бачок с шаровым краном. Этот кран автоматически регулирует поступление жидкости в дозирующий бачок, поддерживая в нем постоянный уровень. Из дозирующего бачка хлорная вода поступает в смеситель. Дозирование ее производится регулированием степени открытия крана на отводной трубе из бачка.

Все баки закрывают крышками для предотвращения распространения хлора в помещение.

Для смешения хлорной воды со сточными водами может быть устроен смеситель любого типа, но чаще всего применяется смеситель в виде ерша. Ерш-смеситель представляет собой канал, в котором устраиваются 4–5 вертикальных перегородок, размещаемых под некоторым углом к стенкам канала [9].

В контактных резервуарах осуществляется контакт хлора с водой. При дезинфекции сточных вод, очищенных на капельных биофильтрах, для контакта хлора с водой служат вторичные отстойники после биофильтров. Наличие взвеси (биопленки) в этом случае

85

мешает достижению надлежащего эффекта обеззараживания сточных вод. Самостоятельные контактные резервуары устраивают после механической очистки, после аэротенков на полную и неполную очистку, а также после высоконагружаемых биофильтров с рециркуляцией.

Вкачестве контактных резервуаров могут быть использованы горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники. Они рассчитываются на пребывание в них сточных вод в течение 30 минут при максимальном расчетном притоке. В эти 30 минут включается продолжительность протока сточных вод после смесителя в каналах до контактного резервуара и после него до выпуска в водоем [3].

Вконтактных резервуарах происходит коагуляция сточных вод хлором, поэтому в них выпадает осадок. Количество осадка, выпадающего в контактных резервуарах, принимается в зависимости от степени очистки сточных вод и используемого дезинфицирующего реагента. При дезинфекции сточных вод жидким хлором объем осадка на 1 человека в сутки принимают: после механической очистки – 0,08 л, после полной биологической очистки в аэротенках – 0,03 л, после биофильтров – 0,05 л. При обеззараживании хлорной известью количество выпадающего осадка соответственно увеличивается вдвое. Влажность выпадающего осадка принимают равной 96 %. Удаляемый из контактных резервуаров осадок можно направить без предварительного сбраживания на иловые площадки или в первичные отстойники.

29. ВЫПУСК ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД В ВОДОЕМ

Очищенные и обеззараженные сточные воды направляются в водоем по закрытому отводному трубопроводу или по открытому каналу, которые оканчиваются обычно береговым колодцем. Выпуски могут оканчиваться у берега (береговые) или в русле водоема (русловые).

Конечная часть выпуска, через которую производится непосредственный сброс сточных вод в водоем, называется оголовком. Оголовок русловых выпусков может быть сосредоточенным, когда выпуск сточных вод осуществляется в одной точке, и рассредоточенным, когда это происходит в нескольких точках. Рассредоточенный оголовок обеспечивает лучшее перемешивание сточных вод

86

с водой водоема. Для этих же целей оголовок выпуска в реках рекомендуется размещать в местах повышенной турбулентности потока, а в озерах и морях – на таком расстоянии от берега, чтобы при течениях, направленных к берегу, или прибоях не происходило бы загрязнения береговой полосы водоема.

Створ выпуска определяется на основе детальных гидрологических и грунтовых исследований и должен быть согласован с местными санитарными органами, управлением судоходства и другими заинтересованными организациями.

Выпуск, начиная от берегового колодца, на суше и далее под водой устраивается из чугунных или стальных труб, покрытых изнутри и снаружи антикоррозионным составом. В зависимости от глубины водоема, толщины ледяного покрова и наличия судоходства подводную часть выпуска укладывают в траншею или непосредственно на дно водоема с закреплением каменной наброской или сваями. Трубопроводы собирают звеньями по 50–100 м и опускают на дно зимой со льда, а летом с барж. Проще и дешевле укладка труб со льда.

При расчете выпуска принимают скорости движения жидкости в подводной части не менее 0,7 м/с во избежание засорения трубопроводов. Отверстия в оголовке располагаются на достаточной высоте от дна (0,5–1,5 м) для предупреждения размыва дна или заноса оголовка. Расстояние от отверстий до нижней поверхности льда должно быть не менее 1–1,5 м во избежание подтаивания льда [4].

Расчет выпуска заключается в определении сопротивлений при движении жидкости по трубам с учетом линейных и местных потерь. Отметка воды в береговом колодце должна быть выше максимального горизонта воды в водоеме 1 % обеспеченности на величину суммы потерь в выпуске.

Контрольные вопросы

1.Для чего необходимо обеззараживание очищенных сточных

вод?

2.Назовите основные методы обеззараживания очищенных сточных вод.

3.Назовите самый распространенный способ обеззараживания сточных вод.

87

4.Что называют называют дозой хлора?

5.Назовите основные свойства хлора.

6.Что представляет собой хлораторная? Что должно быть предусмотрено в хлораторной?

7.В каких случаях используется дезинфекция хлорной изве-

стью?

8.В каких сооружениях осуществляется контакт хлора с водой?

9.Какие системы применяются для дозирования хлор-газа?

10.Каким образом осуществляется выпуск очищенных сточных вод в водоем?

88

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выбор площадки для расположения очистных сооружений и места выпуска сточных вод в водоем, а также способа очистки сточных вод должны базироваться на тщательном изучении местных условий. Всесторонний учет этих условий может позволить снизить требования к степени очистки сточных вод.

Очистную станцию и выпуск стоков в водоем желательно располагать по возможности ближе к объекту канализования, соблюдая лишь необходимый санитарный разрыв, так как при этом сокращаются коммуникации. Но не редки случаи, когда отнесение выпуска на значительное расстояние от границ объекта канализования оказывается более целесообразным, так как это позволяет сократить затраты на строительство и эксплуатацию очистных сооружений. Примером таких местных условий может служить канализация г. Калининграда, где выпуск сточных вод отнесен от города на расстояние 26 км, и это дало возможность обойтись лишь кратковременным отстаиванием сточных вод, тогда как условия выпуска вблизи города потребовали бы полную биологическую очистку.

Метод и степень очистки сточных вод определяются в соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и местными условиями.

При выборе метода очистки и состава очистных сооружений необходимо стремиться к максимальному использованию полезных веществ из сточных вод, а также самих стоков для орошения сельскохозяйственных земель. Очистные сооружения для биологической очистки в искусственно созданных условиях – биофильтры, аэротенки и другие – могут применяться в случаях, когда по местным условиям, санитарным требованиям или технико-экономическим соображениям не представляется возможным осуществить биологическую очистку в естественных условиях – на полях орошения или полях фильтрации. Отстойники, хлораторные установки, контактные резервуары и сооружения для обработки осадка – метантенки и иловые площадки; осветлители с естественной аэрацией с метантенками могут быть заменены осветлителями-перегнивателями.

Выбор оптимального решения состава очистных сооружений и их расположения может быть сделан на основе сравнения санитар-

89

ных преимуществ и технико-экономических показателей нескольких вариантов очистных станций.

Для обычных условий рекомендуется приводимый ниже состав очистных сооружений.

Для механической очистки сточных вод:

1.При суточном расходе сточных вод до 50 м3 – септики и установки для дезинфекции хлорной известью.

2.При суточном расходе сточных вод до 300 м3 – двухъярусные отстойники или осветлители-перегниватели, установки для дезинфекции хлорной известью, контактные резервуары и сооружения для обработки осадка – иловые площадки.

3.При суточном расходе сточных вод до 5000 м3 – решетки, песколовки, осветлители-перегниватели или двухъярусные отстойники, хлораторные установки, контактные резервуары и сооружения для обработки осадка – иловые площадки.

4.При суточном расходе сточных вод до 10000 м3 – решетки, песколовки, осветлители с естественной аэрацией или вертикальные остойники, хлораторные установки, контактные резервуары и сооружения для обработки осадка – метантенки и иловые площадки, осветлители с естественной аэрацией с метантенками могут быть заменены осветлителями0перегнивателями.

5.При суточном расходе сточных вод до 20000 м3 – решетки, песколовки, осветлители с естественной аэрацией или вертикальные отстойники, горизонтальные отстойники с механическими скребками, хлораторные установки, контактные резервуары, сооружения для обработки осадка – метантенки и иловые площадки.

6.При суточном расходе сточных вод свыше 20000 м3 – решетки, песколовки, радиальные или горизонтальные отстойники с механическими скребками, хлораторные установки, контактные бассейны

исооружения для обработки осадка – метантенки и иловые площадки.

На крупных очистных станциях рекомендуется предусматривать жироловки с утилизацией улавливаемой жиромассы.

На крупных очистных станциях может применяться перекачка сброженного осадка в районы сельскохозяйственного использования, а также механическое обезвоживание и термическая сушка осадка.

90