Охрана природных ресурсов

1 - сооружения механической очистки; 2 - сооружения физико-химической очистки; 3 - сооружения биохимической очистки; 4 - пруды-ило-уплотнители или биологические пруды; 5 - отводной канал; 6 - пруд-испаритель; 7 - поля фильтрации; 8 - земледельческие поля орошения

Биологические пруды. Пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными со

оружениями. Они представляют собой земляные сооружения (каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней), через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода. Различают пруды с естественной или искусственной аэрацией. Пруды с естественной аэрацией имеют небольшую глубину (0,5-1 м), хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами.

Под действием бактерий происходит окисление органических примесей сточных вод. При этом бактерии используют кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, а также кислород из воздуха. Водоросли в свою очередь могут усваивать продукты распада, выделяемые при биохимическом разложении органических веществ.

При естественной аэрации время пребывания сточной воды в прудах - до 10 суток и более. Для повышения скорости растворения кислорода, а следовательно, и повышения скорости окисления сооружают аэрируемые пруды. Для подачи воздуха при пневматической аэрации используют компрессоры низкого давления. При этом кроме насыщения воды кислородом происходит и ее перемешивание. Аэрация позволяет в 3-3,5 раза повысить нагрузку по загрязнениям, увеличить глубину пруда до 3,5 м. В прудах с искусственной аэрацией достаточная степень очистки может быть достигнута за 1-3 суток.

Пруды работают круглогодично в районах со среднегодовой температурой +10°С и выше, в средней полосе - сезонно. В последнем случае весной, перед вводом биологических прудов в эксплуатацию, производят вспашку их дна. После вспашки пруды заполняют сточной водой, которую выдерживают почти до полного исчезновения из нее аммонийного азота. Срок "созревания" прудов для средней полосы России не менее одного месяца. Осенью, после окончания работы, воду из них выпускают. В зимнее время производят намораживание воды.

В искусственных условиях процесс биологической очистки сточных вод проводят в биофильтрах или аэротенках с использованием биопленки или активного ила.

Очистка в биофильтрах. Биофильтры представляют собой достаточно большую емкость (обычно цилиндрической формы диаметром от 6 до 30 м, изготовленную из кирпича или железобетона), внутри которой размещается кусковая насадка (загрузка) и предусмотрены распределительные устройства для сточной воды и воздуха.

В биофильтрах сточная вода, проходя через фильтрующую загрузку, оставляет в ней, вследствие адсорбции, взвешенные и коллоидные органические вещества, которые образуют биопленку, густо заселенную микроорганизмами. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества, используя их как источники питания и энергии. В ходе потребления и превращения клетками биопленки органических веществ и кислорода биомасса пленки увеличивается. Часть микроорганизмов остается в биопленке, а часть, отмирая, выносится потоком жидкости. Биопленки имеют толщину до 3 мм и более. Площадь поверхности 1 кг биопленки достигает 4000 м. Окислительная мощность биофильтров зависит от количества биопленки, удерживаемой загрузкой, и конструктивных особенностей биофильтра. Прирост биопленки регулируется удельной гидравлической нагрузкой на фильтр. Если нагрузка мала, то происходит самоокисление биопленки, если повышена, то происходит прирост биомассы до критических размеров и отрыв ее от материала загрузки. В качестве загрузки используют различные материалы с высокой пористостью, малой плотностью и большой удельной поверхностью: щебень, гравий, шлак, керамзит и т.п.

В настоящее время предложено большое число конструкций биофильтров, которые делят на биофильтры: работающие с полной и неполной биологической очисткой; с естественной и искусственной подачей воздуха; с рециркуляцией и без рециркуляции сточных вод; на биофильтры одноступенчатые и двухступенчатые, капельные, вы-соконагружаемые (орошаемые), башенные (большой высоты) н т.д.

Биофильтры с капельной фильтрацией имеют низкую производительность, но обеспечивают полную очистку. Гидравлическая нагрузка их равна 0,5-3 м3/ (м2 *сут). Их используют при объеме сточных вод до 1000 м3/сут при БПК не более 200 мг/л. Высоконагружаемые биофильтры работают при гидравлической нагрузке 10-30 м3/ (м2, сут), т.е. очищают в 10-15 раз больше сточной воды, чем капельные. Однако они не обеспечивают полную очистку. Двухступенчатые биофильтры применяются в том случае, когда для достижения высокой степени очистки нельзя увеличить высоту биофильтров.

Эффективность очистки сточных вод на биофильтрах от патогенных микроорганизмов (вирусы, бактерии) достаточно высока и составляет не более 90%, поэтому жидкую фазу хлорируют, а твердую - обеззараживают на иловых площадках или в метантенках.

Очистка сточных вод активным илом. Для большинства сточных вод эффективно используется способ очистки сточных вод активным илом. Основной принцип способа очистки сточных вод активным илом заключается в следующем.

После соответствующей механической и (или) химической предварительной обработки, возможно с добавленными питательными веществами, сточные воды направляются в биологический реактор, так называемый аэротенк, где растворенные органические вещества, насколько это возможно биологически, посредством активной биомассы, так называемого активного ила, частично преобразуются в новую биомассу, частично окисляются в воду и двуокись углерода (СО2). Для этого кислород искусственно вводят в аэротенк и содержимое аэротенка хорошо перемешивают при помощи механических аэрационных устройств. Существуют и другие системы, например, газация сжатым воздухом или инжекторная аэрация.

В результате поступления сточной воды эквивалентное количество смеси активного ила - сточной воды вытесняется во вторичный отстойник, где разделяются ил и вода. В то время, как очищенная вода стекает в ступень последующей очистки (например, нитрификацион-ное сооружение, осветляющий бассейн) или к приемнику сточных вод, ил, так называемый возвратный активный ил, перекачивается обратно в аэротенк или частично выводится и удаляется в виде избыточного активного ила.

На практике возникает ряд технических и экономических проблем при использовании данного способа очистки. Например, большие объемы сточных вод с высоким наличием загрязнением предполагают использование значительного количества биомассы, требуются большие объемы аэротенков.

Многие же промышленные сточные воды вследствие либо одностороннего состава, либо наличия легких веществ склонны к образованию слабо концентрированных илов. Для утяжеления ила используются соли железа или алюминия.

Необходимость ввода кислорода в аэротенк, невысокая растворимость его в воде, особенно в теплых промышленных сточных водах, связаны с высокими затратами энергии.

 Скачать реферат