Биологическая очистка производственных сточных вод
Биологическая очистка необходима для производственных сточных вод, содержащих органические примеси, которые после предварительной обработки могут окисляться в результате биохимических процессов. С биологической точки зрения окисляются почти все органические загрязнения. Следует, однако, иметь в виду, что для окисления некоторых органических веществ, содержащихся в сточных водах в больших количествах (например, фенола), потребуется весьма длительный период, вследствие чего биологическая очистка при этих условиях будет экономически нецелесообразной. Поэтому иногда предварительно уменьшают содержание органических веществ (например, путем разбавления водой). Последующая биологическая очистка сточных вод становится в таких случаях уже экономически оправданной. Производственные сточные воды разбавляют обычно бытовыми водами.
Для биологической очистки производственных сточных вод может быть использован любой из существующих способов биологической очистки бытовых сточных вод. Производственные сточные воды по характеру загрязнений весьма разнообразны. Скорости окисления органических загрязнений зависят от состава сточных вод и обычно определяются экспериментально. В этом состоит особенность расчета биофильтров и аэротенков, применяемых для очистки производственных сточных вод.
Возможна аэробная и анаэробная биологическая очистка. Для аэробной очистки используют аэротенки различных конструкций: окситенки, фильтротенки, флототен-ки, биодиски и биологические пруды. Для полной очистки высококонцентрированных производственных сточных вод применяется двухступенчатое анаэробно-аэробное окисление. Первой ступенью служат метантенки, а второй — аэротенки.
Для обеспечения нормального хода процесса биологической очистки сточные воды необходимо подвергнуть предварительной обработке:
1) удалить жировые и смолистые вещества;
2) довести концентрацию ядовитых веществ (циан, фенол, пикриновая кислота, древесный спирт) и солей тяжелых металлов (меди, цинка, висмута, хрома, ртути и др.) до предельно допустимой для биологического процесса;
3) нейтрализовать сточные воды до рН=6,5-ь8,5;
4) удалить крупные нерастворенные или волокнистые вещества с помощью специальных устройств (сит, волокноуловителей и др.);
5) произвести предварительное отстаивание.
Особенно вредное влияние на микроорганизмы, осуществляющие биологическое окисление, оказывает содержание ядовитых веществ в недопустимых концентрациях. Так, при содержании меди в сточной воде свыше 0,5 мг/л биохимические процессы замедляются, а при 10 мг/л почти совсем прекращаются. Если содержание ядовитых веществ превышает допустимую концентрацию, производственные сточные воды следует разбавлять бытовыми, незагрязненными производственными или биологически очищенными сточными водами.
При пуске сооружений для биологической очистки производственных сточных вод необходимо соблюдать правило «постепенного привыкания» микроорганизмов к специфическим загрязнениям этих вод. Если позволяют условия, то биологические сооружения вначале должны работать на бытовых водах, а затем к ним постепенно добавляют производственные сточные воды. Обычно после некоторого пускового периода, когда микроорганизмы в очистных сооружениях в достаточной степени разовьются, подачу бытовых сточных вод можно уменьшить или даже прекратить совсем.
Многие виды производственных сточных вод содержат недостаточное количество соединений фосфора, азота и калия, представляющих собой биогенные вещества, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности микронаселения биологических сооружений. Поэтому к производственным водам добавляют бытовые воды, содержащие биогенные элементы в достаточном количестве. Проводят также искусственную подпитку биогенными элементами в виде растворов аммиачной селитры, суперфосфата, азотнокислого калия и других соединений. Биогенные растворы приготовляют и дозируют так же, как и на нейтрализационных установках. Количество биогенных элементов (азота, фосфора и калия) в смеси производственных и бытовых сточных вод определяется из соотношения БПК, азота и фосфора; при этом азота должно быть 2—4% БПК, а фосфора — 0,3— 0,8%.
Перед подачей на биологические сооружения производственные сточные воды проходят предварительную обработку, после которой содержание нерастворенных примесей не должно превышать 150 мг/л, БПК — более 1000 мг/л, концентрация ядовитых веществ — выше предельно допустимой и общее количество растворенных солей— более 10 г/л.
Многие производственные сточные воды неравномерно потребляют кислород, в связи с чем требуется подача воздуха в аэротенки в соответствии с потреблением кислорода. Поэтому в аэротенках в начале сооружений увеличивается интенсивность аэрации или дифференцируется подача активного ила по длине аэротенка.
БПК не всегда показывает действительную концентрацию органических веществ в производственных сточных водах. Содержание органических веществ более полно характеризуется показателем ХПК. Разница между ХПК и БПК свидетельствует о приросте биомассы в сооружениях. Для сточных вод с относительно большой ХПК и малой БПК следует применять аэротенки, так как биофильтры могут заиливаться вследствие большого прироста биомассы.
Производственные сточные воды имеют специфический состав, поэтому их необходимо искусственно подпитывать биогенными элементами и разбавлять, дифференцировать подачу воздуха, активного ила и сточной жидкости в аэротенки, чтобы обеспечить оптимальное соотношение между количеством вводимых загрязнений, воздухом и активным илом.
Для очистки производственных сточных вод чаще используются аэротенки, так как они лучше других сооружений могут регулировать режим работы при изменении состава стока и имеют большую пропускную способность на единицу объема сооружения. При БПКполн менее 500 мг/л применяют обычные аэротенки с подачей сточной воды и активного ила в начало аэротенка. При содержании ядовитых и трудно окисляемых веществ в сточных водах, а также при БПКполн более 500 мг/л применяют аэротенки-смесители. Их конструкция позволяет выравнивать скорость потребления кислорода и концентрацию загрязнений по длине аэротенка.
Используется двухступенчатая схема очистки сточных вод в аэротенках, которая обеспечивает более устойчивую работу сооружений при колебании расходов сточных вод и концентрации загрязнений. В каждой ступени аэротенка развивается специфическая микрофлора, способная окислять соответственно поступающие органические загрязнения. Обычно в качестве I ступени применяют аэротенки-смесители, в качестве II ступени—аэротенки-вытеснители. В этой схеме часть объема аэротенков выделяют под регенераторы, которые обеспечивают более устойчивую работу. В них поддерживают более высокую концентрацию активного ила, чем в самом аэро-тенке, что позволяет увеличить скорость потребления кислорода и уменьшить период аэрации.
Каждая ступень имеет самостоятельные регенераторы, которые занимают 25—50 % общего объема аэротен-ков. Иногда во II ступени регенераторы не предусматривают и после I ступени аэротенков устраивают вторичные отстойники (перед II ступенью), что удорожает строительство сооружений. Однако двухступенчатая схема аэротенков обеспечивает устойчивый эффект очистки и поэтому экономически оправдывается. Для I ступени предложены также аэротенки-отстойники, которые могут работать при дозе активного ила до 8 г/л, что позволяет сократить общий объем аэротенков. Недостатком двухступенчатой схемы является необходимость устройства промежуточных вторичных отстойников и связанной с ними системы распределительных лотков. Однако этот недостаток компенсируется более высоким и устойчивым эффектом очистки сточных вод.
Некоторые виды производственных сточных вод содержат поверхностно-активные и другие вещества, которые способствуют пенообразованию в аэротенках. Необходимость борьбы с пенообразованием вызвана тем, что при обильном образовании пены, на которой сорбируется активный ил, происходит его вынос из аэротенка (особенно при ветре) и, следовательно, доза ила в аэро-тенке падает и нарушается процесс очистки. Кроме того, пена препятствует прониканию кислорода воздуха из атмосферы в толщу воды в аэротенке. Наиболее распространены гидравлические способы гашения пены.
Одним из основных способов интенсификации работы сооружений биологической очистки производственных сточных вод является повышение дозы активного ила в зоне аэрации. Для этого необходимо применять способы отделения ила, обеспечивающие его быстрый возврат в зону аэрации. С этой целью используют напорный флотационный илоотделитель, позволяющий повысить скорость разделения иловых смесей.
МИСИ им. В. В. Куйбышева разработана конструкция биоокислителя-фильтротенка (рис. 1). При неходной величине БПКполн 1500—2000 мг/л, дозе активного ила 12—25 г/л, периоде аэрации 3—5 ч достигается эффект очистки 90%.
В фильтротенке радиального типа зона аэрации имеет вид кольцевого резервуара, в центральной части которого устроена зона отстаивания с периферийным впуском осветляемой иловой смеси и центральным сбором осветленной воды. На наружной боковой стенке имеется кольцевой лоток для впуска и распределения поступающей сточной воды и кольцевой лоток для впуска и распределения возвратного активного ила.
На внутренней боковой стенкг, являющейся общей для зон аэрации и отстаивания, размещены фильтровальные насадки с запорной арматурой и системой отводящих патрубков осветленной иловой смеси и трубопроводов для подачи сжатого воздуха. Воздух подается для продувки в целях восстановления рабочих свойств фильтровальных насадок. Осветление концентрированной иловой смеси, поступающей в зону отстаивания из зоны аэрации, обеспечивается сетчатой фильтровальной перегородкой, попеременно работающей в режимах фильтрования и обратной продувки сжатым воздухом.
Сточные воды некоторых производств имеют концентрацию по БПКполн Ю—30 г/л, по ХПК 30—40 г/л. Воды с такой концентрацией загрязнений нельзя подавать на аэротенки, а разбавить сток до необходимой степени часто невозможно. Для предварительной очистки таких высококонцентрированных стоков применяют биохимическую очистку в анаэробных условиях. Таким методом очищают стоки некоторых предприятий пищевой и фармацевтической промышленности, а также фабрик первичной обработки шерсти.
Технологическая схема очистки высококонцентрированных сточных вод в анаэробных условиях включает следующие процессы (рис. 2):
а) задержание крупных примесей на решетках и в песколовках;
б) усреднение состава стоков по расходу и концентрации;
в) нагрев стока до температуры 35 °С;
г) сбраживание в двухступенчатых метантенках с рециркуляцией осадка.
После метантенков следует проводить дегазацию сброженных сточных вод с последующим отстаиванием. Доочистка таких вод производится в одно- или двухступенчатых аэротенках.
Часть 2
Биологическую очистку производственных сточных вод следует применять в тех случаях, когда эти воды содержат органические примеси, которые после предварительной обработки могут окисляться в результате биохимических процессов.
Биологическим путем могут быть окислены почти все органические загрязнения. Следует, однако, иметь в виду, что для окисления некоторых органических веществ, содержащихся в сточных водах в больших количествах (например, фенола), потребуется весьма длительный период, вследствие чего биологическая очистка при этих условиях была бы экономически нецелесообразной. Поэтому иногда прибегают к предварительному уменьшению содержания органических веществ (например, путем разбавления водой). Последующая биологическая очистка сточных вод становится в таких случаях уже рентабельной. Производственные сточные воды разбавляют обычно городскими или хозяйственно-фекальными водами.
Для биологической очистки может быть использован любой из существующих способов биологической очистки бытовых сточных вод: очистка на полях орошения или фильтрации, на биофильтрах, аэрофильтрах или аэротенках при условии соблюдения, однако, следующих основных требований:
1) из производственных сточных вод должны быть удалены жировые и смолистые вещества;
2) концентрация ядовитых веществ (циан, анилин, фенол, пикриновая кислота, древесный спирт) и солей тяжелых металлов (меди, цинка, висмута, хрома, ртути и др.) не должна превышать допустимых для биологического процесса пределов;
3) реакция сточных вод должна находиться в пределах рН = 6-9;
4) если сточные воды содержат минеральные или волокнистые вещества, их следует удалить из стоков при помощи специальных устройств; 5) до биологической очистки сточные воды необходимо подвергнуть предварительному отстаиванию.
Особенно вредное влияние на микроорганизмы, осуществляющие биологическое окисление, оказывает содержание в сточных водах ядовитых веществ в недопустимых концентрациях.
Если содержание ядовитых веществ превышает допустимую их концентрацию, производственные сточные воды следует разбавлять хозяйственно-фекальными водами.
На рис. 1 показана схема биологической очистки производственных сточных вод на аэротенках. Отличие этой схемы от схемы очистки бытовых сточных вод на аэротенках состоит в том, что поступающие на аэротенки производственные сточные воды для доведения содержания в них загрязнений до допустимой концентрации разбавляются очищенной циркуляционной водой. Вода подается насосами, устанавливаемыми после вторичного отстойника.
Проф. Н. А. Базякина рекомендует применять для очистки производственных сточных вод аэротенки-смесители, в которые сточные воды подаются рассредоточение по всей длине аэро-тенка, вследствие чего скорость потребления кислорода загрязнениями выравнивается также по всему аэротенку. Благодаря этому аэротенк-смеоитель обеспечивает очистку сточных вод с высоким содержанием загрязнений.
Расчет аэротенков для очистки производственных сточных вод может быть произведен по формулам, предложенным проф. Н. А. Базякиной.
Очистка сточных вод - Биологическая очистка производственных сточных вод
Остались вопросы по теме - "Биологическая очистка производственных сточных вод", задайте их на