Біологічне очищення стічних вод - Використання природоохоронних технологій при переробленні осадів стічних вод

Повне видалення із стічних вод органічних забруднень практично можливе тільки шляхом їх біологічного очищення, основаного на використанні життєдіяльності мікроорганізмів, окислючих органічні речовини, які знаходяться в стічних водах в колоїдному чи розчиненому станах. Таким чином, біологічне очищення являється другим ступенем в процесі очищення стічних вод.

Споруди біологічного очищення, на які стічні води попадають після механічного очищення, можуть бути поділені на дві основні групи:

    1. Споруди, в яких очищення здійснюється в умовах, близьких до природних, 2. Споруди, в яких очищення здійснюється в штучно створених умовах.

До першої групи відносяться поля фільтрації, поля зрошення, поля підземної фільтрації, піщано-гравійні фільтри і фільтрувальні траншеї, септики, фільтрувальні колодязі і біологічні ставки. Відстояні стічні води очищаються на них досить повільно за рахунок запасу кисню в грунті і воді, а також внаслідок життєдіяльності мікроорганізмів - мінералізаторів, окислюючих органічні забруднення.

До другої групи споруд відносяться біологічні фільтри, аеротенки і циркуляційні окислювальні канали. В цих спорудах штучно створюються умови, при яких процеси очищення стічних вод відбуваються значно інтенсивніше.

Штучне біологічне очищення стічних вод застосовується тоді, коли по місцевих умовах, санітарних вимогах чи по техніко-економічних показниках біологічне очищення в природних умовах виявляється недоцільним [16].

Поля фільтрації - це ділянки землі, призначені для повного біологічного очищення попередньо освітлених стічних вод. Застосовуються в окремих випадках при наявності непридатних для сільськогосподарського використання земельних ділянок з фільтруючими грунтами (пісок, супісок, легкий суглинок), при відсутності небезпеки забруднення грунтових вод, які використовуються для пиття.

Стічна вода Подається на окремі ділянки, розміром (100...150 х 400... 1000) м, по системі відкритих лотків чи каналів.

Збір і відвід профільтрованої води здійснюється за допомогою дренажа, який може бути у вигляді каналів по периметру ділянок (карт) чи закритим за допомогою дренажних труб, укладених на глибині 1,5...2 м.

Поля фільтрації для очищення виробничих стічних вод знаходять обмежене використання. Їх можна влаштовувати при невеликій кількості стічних вод, в яких відсутні токсичні для мікрофлорі домішки [15].

Поля зрошення - це спеціально підготовлені і сплановані ділянки, на яких вирощують сільськогосподарські культури, а для зрощення і удобрювання використовуються стічні води після повного біологічного очищення.

Стічні води по поверхні ділянок (карт) розподіляються у відповідності з вирощуваними на них сільськогосподарськими культурами: в борозни між рядами чи поливом по полосах.

Суть процесу біологічного очищення стічних вод на полях фільтрації і зрошення полягає в тому, що в процесі фільтрування через грунт органічні забруднення стічних вод задержуються на ньому, утворюючи біологічну плівку, населену великою кількістю мікроорганізмів. Ця плівка адсорбує колоїдні і розчинені речовини, які за допомогою аеробних бактерій в присутності кисню повітря перетворюються в мінеральні з'єднання. Атмосферне повітря, добре проникає в грунт на глибину 0,2...0,4 м, де і відбувається найбільш інтенсивне біохімічне окислення.

Землеробські поля зрошення рекомендуються при витратах стічних вод до 5000 - 10000 м/доб. Поля розміщуються на ділянках з спокійним рельєфом місцевості і повинні мати постійний уклін від 0,0005 до 0,02. Рівень грунтових вод не повинен перевищувати 2 м. Найбільш підходять піщані або супіщані грунти.

Загальна концентрація солів в стічній воді не повинна перевищувати 2 г/л.

Навкруги полів по периметру висаджуються лісозахисні смуги шириною 10, а між полями і населеними пунктами - 30 м.

При визначенні необхідної площі полів зрошення і полів фільтрації виходять з норми навантаження, тобто об'єму стічної води, яка може бути подана на 1 га площі полів за визначений проміжок часу. Норми навантажування залежать від багатьох факторів: структури і фільтрувальної здібності грунтів, їх окислювальної потужності; від типу полів і виду вирощуваних на них культур; характеру і концентрації забруднень стічних вод; від кліматичних умов і гідрологічної характеристики місцевості (таблиця 3.1).

Таблиця 3.1- Норми навантаження на поле фільтрації

Грунти

Середньорічна температура повітря, С°

Навантаження на поле фільтрації мі/га-доб, при заляганні грунтових вод на глибині м,

1,5

2

3

Легкі суглинки
    0-3, 5 3,6-6,0 6,1-11,0

Більше 11,0
    - - - -
    55 70 75 85
    60 75 85 100

Супіски
    0-3, 5 3,6-6,0 6,1-11,0

Більше 11,0
    80 90 100 120
    85 100 110 130
    100 120 130 150

Піски
    0-3, 5 3,6-6,0 6,1-11,0

Більше 11,0
    120 150 160 180
    140 175 190 210
    180 225 235 250

Споруди підземної фільтрації застосовуються для очищення невеликої кількості (до 12 мі/доб) стічних вод.

Стічну воду від будинку чи групи будинків направляють для попереднього освітлення в септик (рис. 3.1). Освітлена вода через дозовану камеру і розподільний колодязь поступає в фільтруючі колодязі або дренажні труби, розташовані вище рівня грунтових вод не менше як на 1 м. Через незагерметизовані стики і пропили труб або отвори в стінках колодязя освітлена вода попадає в грунт, де відбувається подальше її очищення [14].

Септик представляє собою підземну споруду, в якій стічні води протікають з малою швидкістю. При цьому завислі речовини випадають в осад, а рідина освітлюється на протязі 1...4 діб.

Розрахункові об'єми септиків необхідно приймати з умов їх очищення не менше 1 разу в рік, а також від витрат стічних вод: до 5 мі/доб - не менше 3 - кратного протоку; більше 5 мі/доб - не менше 2,5 - кратного протоку.

При витратах стічних вод до 1 мі/доб передбачають однокамерні септики, до 10 мі/доб - двокамерні і більше 10 мі/доб - трикамерні. Об'єм першої камери в двохкамерних септиках приймають рівним 0,75; в трьохкамерних - 0,5 розрахункового об'єму. В останньому випадку об'єм другої і третьої камер повинен складати по 6,25 розрахункового об'єму. В септиках з бетонних кілець всі камери можуть бути рівного об'єму. Мінімальні розміри септика: глибина (від рівня води) 1,3 м, ширина 1 м, довжина або діаметр 1 м. Максимальна глибина септика не більше 3,2 м.

Піщано-гравійний фільтр представляв собою котлован, в якому укладена фільтруюча засипка. В залежності від числа шарів засипки фільтри бувають одно - і двохступеневі. В одноступеневих фільтрах використовують крупнозернистий пісок шаром 1...1,5м, в двохступеневих фільтрах перша ступінь загружається гравієм, коксом, гранульованим шлаком шаром І...І,5 м, друга - аналогічно одноступеневому фільтру.

Фільтруюча траншея - конструктивна різновидність піщано-гравійних фільтрів - представляє собою розосереджені і видовжені фільтри. Траншеї використовують в тих випадках, коли улаштування піщано-гравійних фільтрів не допускається внаслідок близького розміщення грунтових вод і неможливий їх відвід дренажною сіткою (змінний рельєф місцевості). Розрахункову довжину фільтруючих траншей приймають в залежності від витрат стічних вод і навантаження на зрошуючі труби, але не більше 300 м, ширину траншей по низу - не менше 0,5 м [11].

схема споруд підземної фільтрації

Рисунок 2.7 - Схема споруд підземної фільтрації;

1 - випуск з будинку; 2 - три камерний септик; 3 - дозуюча камера з сифоном; 4 - розподільна камера; 5 - дрени

У фільтруючих траншеях в якості засипного матеріалу використовують крупно - і середньозернистий пісок та інші крупнозернисті матеріали з товщиною шару (між зрошуючою і дренажною трубою) 0,8...1 м. Для зрошуючих труб і відвідних дрен фільтрів і траншей використовують труби мінімального діаметру 100 мм, вкладаючи їх в гравійну (або з других крупнозернистих матеріалів) обсипку товщиною 5...20 см. Глибина закладання зрошуючи труб від поверхні землі повинна бути не менше 0,5 м. Відстань між паралельними зрошуючими трубами і між відвідними дренами в піщано-гравійних фільтрат 1...І,5 м. Нахил зрошуючих і дренажних труб у фільтрах і траншеях не менше 0,005.

Фільтруючі колодязі - призначені для очищення побутових стічних вод, які поступають від окремих будинків при розрахункових витратах не більше 1 мі/доб, після попередньої обробки в септику, їх застосовують в піщаних і супіщаних грунтах при відсутності полів підземної фільтрації і розташуванні основи колодязя не менше як на І м вище максимального рівня грунтових вод. осад стічний вода фільтрація

Фільтруючі колодязі проектують круглі по формі із залізобетонних кілець діаметром не більше 2 м, або ж прямокутні - з посилено обпаленої цегли чи бутового каміння розміром не більше 2 Ч 2 м в плані і 2,5 м глибиною. В середині колодязя роблять донний фільтр висотою до 1 м з гравію, щебеню, коксу та інших матеріалів. У зовнішніх стінок і основи колодязя роблять обсипку з тих же матеріалів. В стінках колодязя нижче підвідної труби свердлять отвори для випуску профільтрованої води.

Розрахункова фільтруюча площа поверхні колодязя визначається сумою площ дна і поверхні внутрішніх стінок колодязя на висоті фільтра. Навантаження на 1 мІ площі фільтруючої поверхні в піщаних грунтах приймається 8 л/доб, а в супіщаних грунтах - 40 л/доб. При виконанні фільтруючих колодязів в середньо - і крупнозернистих пісках або при відстані між основою колодязя і рівнем грунтових вод більше 2м навантаження збільшується на 10...20%. Для об'єктів сезонної дії навантаження також може бути збільшене на 20% [7].

Біологічні стави - штучно створені неглибокі водоймища, в яких відбувається біологічне очищення стічних вод на слабо фільтруючих грунтах, заснованого на процесах, протікаючих при самоочищенні водоймищ.

Біологічні стави як самостійні очисні споруди (а природною аерацією) використовуються при витратах стічних вод до 5000 мі/доб і до 200 мг/л, а при штучній аерації - до 15000 мі/доб і до 500 мг/л. Для доочищення, ставу з природною аерацією доцільно використовувати при витратах стічних вод до 10000 мі/доб і до 25 мг/л, а стави а штучною аерацією - при будь яких витратах і до 50 мг/д.

Форму біологічних ставів в плані визначають в залежності від аерації стічних вод. Прямокутну форму приймають при штучній, пневматичній чи механічній аерації. Співвідношення між довжиною і шириною ставу з природною аерацією повинно бути 20 : 1, в ставах з штучною аерацією - будь-яке, при цьому аеруючі пристрої повинні забезпечити рух води в будь-якій точці ставу з швидкістю не менше 0,05 м/с. Біологічні стави круглої форми проектують при використанні планетарних аераторів.

Гідравлічну глибину ставів з природною аерацією необхідно приймати рівною 0,5...1 м, а в ставах з штучною аерацією не повинна перевищувати 0,5, 1, 2 і З м відповідно при > 100, > 40, > 20 і ? 20 мг/л.

Біологічні стави повинні складатися не менше як з двох паралельно працюючих секцій, включаючих від двох до п'яти послідовно розташованих ступенів. Ефект очищення в кожному ступені необхідно приймати біля 50...60%.

Аеротенки - це прямокутні чи круглі в плані резервуари, в яких очищувані стічні води, змішані з активним мулом, повільно рухаються і переміщуються. Очищення води тут відбувається за допомогою біохімічного окислення органічних речовин. В аеротенках вилучення і окислення органічних речовин здійснює активний мул, який складається із колоній аеробних мікроорганізмів. Для забезпечення мікроорганізмів киснем використовують безперервну штучну аерацію суміші стічних вод і активного мулу шляхом подачі в суміш стисненого - повітря, чи шляхом підсилення поверхневої аерації суміші. Після очищення воду направляють у вторинні відстійники. Відділену там частину активного мулу повертають в аеротенк.

Розрізняють аеротенки-змішувачі, аеротенки-витискувачі і аеротенки проміжного типу. В залежності від місцевих умов аеротенки проектують на повне, або часткове очищення. По технологічній схемі аеротенки бувають одноступеневі і двоступеневі аеротенки з регенераторами; по системах аерації - аеротенки з пневматичною аерацією і аеротенки з механічною аерацією (рис. 3.4).

Доцільність використання тієї чи іншої схеми очищення визначається складом стічних вод.

Одноступенева схема без регенераторів застосовується для очищення слабоконцентрованих побутових стічних вод.

Одноступеневу схему з регенераторами застосовують для очищення побутових стічних вод з підвищеними концентраціями забруднень, а також суміші побутових і виробничих стічних вод. При використанні такої схеми очищення проходить в дві стадії.

аеротенки з механічною (а) і немеханічною аерацією (б)

Рисунок 2.8 - Аеротенки з механічною (а) і немеханічною аерацією (б):

1 - зона аерації; 2 - механічний аератор; 3 - відділення дегазування мулу; 4 - зона відстоювання

В аеротенку відбувається процес вилучення забруднень і окислення легкоокислюваних органічних речовин, в регенераторі - окислення трудноокислюваних органічних речовин і відновлення (регенерація) активності мулу. Концентрація мулу в регенераторі в 3...4 рази більша, як в аеротенку. Достойність цієї схеми заключається в можливості відновлення активності мулу в регенераторах при порушенні його життєдіяльності або загибелі при залпових надходженнях стічних вод, вміщуючи токсичні речовини.

Аеротенки-змішувачі використовують для очищення висококонцентрованих виробничих стічних вод. Завдяки розосередженню подачі стічної води і активного мулу по довжині аеротенка вирівнюється швидкість споживання кисню і підвищується окислювальна потужність споруд.

Двоступеневу схему також застосовують для очищення висококонцентрованих виробничих стічних вод. В аеротенках першого ступеню завершується перша стадія очищення: сорбція органічних забруднень активним мулом ї окислення деякої частини задержаних забруднень. Неповністю очищена вода поступає в аеротенк другого ступеню, де відбувається остаточне очищення.

Ще більш досконалою схемою є двоступенева, схема з регенераторами. В таких аеротенках практично можна досягнути повного очищення стічних вод.

Аеротенки-витискувачі для очищення виробничих стічних вод застосовуються порівняно рідко із-за властивих їм недоліків. Вони погано сприймають залпові надходження забруднень, особливо якщо серед них є токсичні. Тоді можливе отруєння активного мулу, внаслідок чого робота аеротенка припиняється [7].

Похожие статьи




Біологічне очищення стічних вод - Використання природоохоронних технологій при переробленні осадів стічних вод

Предыдущая | Следующая