Промышленная экология

Рис.2. Аэротенк-смеситель

 

Аэротенки-вытеснители. В отличие от аэротенков других типов (аэротенков-смесителей и аэротенков промежуточного типа), аэротенки-вытеснители представляют собой сооружения, в которых очищаемая сточная вода постепенно перемещается от места впуска к месту ее выпуска. При этом практически не происходит активного перемешивания поступающей сточной воды с ранее поступившей. Процессы, протекающие в этих сооружениях, характеризуются переменной скоростью реакции, поскольку концентрация органических загрязнений уменьшается по ходу движения воды. Аэротенки-вытеснители весьма чувствительны к изменению концентрации органических веществ в поступающей воде, особенно к залповым поступлениям со сточными водами токсических веществ, поэтому такие сооружения рекомендуется применять для очистки городских и близких по составу к бытовым промышленных сточных вод.

Рис.3. Аэротенк-вытеснитель

При отсутствии резких колебаний  расхода сточных вод и содержания токсических веществ вместо аэротенков-смесителей предпочтительнее применять аэротенки-вытеснителн, которые отличаются меньшим объемом и простотой конструкции.

Разновидностью аэротенков-вытеснителей является секционированный аэротенк, в котором для предотвращения возвратного движения воды коридоры сооружения разделены поперечными перегородками на пять-шесть последовательно проточных секций (ячеек). Секционирование оказывается целесообразным при длине коридоров в аэротенках менее 60—80 м.

Коридорный аэротенк работает практически как вытеснитель при отношении расстояния от впуска очищаемой воды до конца последнего коридора к ширине коридора не менее 50 : 1. При ширине коридора 6 или 9 м минимальное расстояние от впуска сточной воды до конца последнего коридора должно составлять соответственно 300 и 450 м.

При использовании аэротенков с коридорами меньшей длины наблюдается процесс значительного осевого смешения, которое искажает эффект вытеснения. Для недопущения продольного перемешивания и приближения процесса к режиму вытеснения в этом случае необходимо предусматривать секционирование аэротенков. Секционирование может быть осуществлено путем установки в коридорах аэротенков легких вертикальных перегородок с отверстиями в нижней части. Скорость движения иловой смеси в отверстиях перегородок принимается равной не менее 0,2 м/с.

Для исключения отрицательного влияния залповых поступлений концентрированных  сточных вод первая секция аэротенка должна иметь больший объем. Конструктивно такая секция оформляется как аэротенк-смеситель, что достигается рассредоточенным впуском в нее сточных вод. Расстояние между выпусками следует принимать не менее ширины коридора. Размер выпускных отверстий в распределительных лотках должен быть рассчитан на пропуск 50 % расхода стоков, поступающих в секцию. Конструкция аэротенков-вытеснителей (в том числе и секционированных) должна обеспечивать работу по схеме с регенерацией активного ила Регенерация ила принимается равной 25-50 % объема сооружений

Известные конструкции секционированного аэротенка с последовательным перетеканием очищаемой воды имеют недостатки, которые препятствуют их широкому использованию. Основной недостаток - неудовлетворительные условия адаптации активного ила в связи с различными режимами работы ячеек.

Аэротенки с рассредоточенным впуском сточной воды занимают промежуточное положение между смесителями и вытеснителями; их применяют для очистки смесей промышленных и городских сточных вод.

Рис. 4. Аэротенк с рассредоточенным впуском сточной жидкости

Аэротенки можно компоновать с отдельно стоящими вторичными отстойниками или объединять в блок при прямоугольной форме обоих сооружений в плане. Наиболее компактны комбинированные сооружения — аэротенки-отстойники. За рубежом этот тип сооружения круглой в плане формы с механическими аэраторами получил название аэроакселатора. Совмещение аэротенка с отстойником позволяет увеличить рециркуляцию иловой смеси без применения специальных насосных станций, улучшить кислородный режим в отстойнике и повысить дозу ила до 3—5 г/л, соответственно увеличив окислительную мощность сооружения.

Разновидность аэротенка-отстойника — аэроакселатор, предложенный НИКТИ ГХ, представляет собой круглое в плане сооружение. Осветленные сточные воды поступают в нижнюю часть зоны аэрации, куда пневматическим или пневмомеханическим способом подается воздух, что обеспечивает процесс биохимического окисления, а также создает циркуляционное движение жидкости в этой зоне и подсос иловой смеси из циркуляционной зоны отстойника. Из зоны аэрации иловая смесь через затопленные регулируемые переливные окна поступает в воздухоотделитель и далее в циркуляционную зону отстойника. Значительная часть иловой смеси через щель возвращается в зону аэрации, а отводимые очищенные сточные воды через слой взвешенного осадка поступают в отстойную зону.

Вторичные отстойники

Вторичные отстойники являются составной частью сооружений биологической  очистки, располагаются в технологической  схеме непосредственно после  биоокислителей и служат для отделения активного ила от биологически очищенной воды, выходящей из аэротенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.

Эффективность работы вторичных  отстойников определяет конечный эффект очистки воды от взвешенных веществ [22].

Для технологических схем биологической очистки сточных  вод в аэротенках вторичные отстойники в какой-то степени определяют также объем аэрационных сооружений, зависящий от концентрации возвратного ила и степени его рециркуляции, способности отстойников эффективно разделять высококонцентрированные иловые смеси.

Иловая смесь, поступающая  из аэротенков во вторичные отстойники, представляет собой гетерогенную (многофазную) систему, в которой дисперсионной средой служит биологически очищенная сточная вода, а основным компонентом дисперсной фазы являются хлопки активного ила, сформированные в виде сложной трехуровневой клеточной структуры, окруженной экзоклеточным веществом биополимерного состава.

Важнейшим свойством иловой смеси как дисперсной системы  является ее агрегативная неустойчивость, которая выражается в изменении диаметра хлопков активного ила в пределах 20-300 мкм в зависимости от интенсивности турбулентного перемешивания.

При снижении интенсивности  турбулентного перемешивания и  последующем отстаивании иловой смеси в результате биофлокуляции происходит агрегирование хлопков активного ила в хлопья размером 1-5 мм, которые осаждаются под воздействием силы тяжести.

Осаждение хлопьев активного  ила (при его концентрации в иловой смеси более 0,5-1 г/л) происходит с  образованием видимой границы раздела  фаз между осветляемой водой  и илом.

Гидродинамический режим  работы вторичных отстойников формируется  в результате совокупного воздействия  следующих гидродинамических условий:

• режим впуска иловой смеси  в сооружение, оцениваемый скоростью  ее входа и определяющий интенсивность  взаимодействия входящего потока с  потоками оседающего ила и осветляемой  воды;

• процесс сбора осветленной  воды, определяемый в основном скоростью  подхода воды к сборному лотку  и его удаленностью от уровня осевшего ила;

• режим отсоса осевшего ила, определяемый скоростью входа  ила в сосуны илососа, уровнем стояния ила и удаленностью сосунов от сборного лотка.

Вторичные отстойники бывают вертикальными, горизонтальными и  радиальными. Для очистных станций пропускной способности до 20000 м³/сут применяются вертикальные вторичные отстойники, для очистных станция средней и большой пропускной способности (более 15000 м³/сут) — горизонтальные и радиальные.

 

 

 

 Введение       

Проблема  охраны окружающей среды требует  ускоренного внедрения высокоэффективных  систем защиты водоемов от загрязнений.  Основным источником загрязнения водоемов, приводящим к ухудшению качества воды и нарушению нормальных условий жизнедеятельности гидробионтов, являются сбросы промышленных сточных вод. В настоящее время многие водоемы мира из-за загрязнения утратили свое значение как источники рыбохозяйственного и санитарно-бытового водопользования. Проблема очистки промышленных стоков и подготовки воды для технических и хозяйственно-питьевых целей с каждым годом приобретает все большее значение. Сложности очистки сказана с чрезвычайным разнообразием примеси в стоках, количество и состав которых постоянно изменяется в следствие появления новых производств и изменение технологии существующих. В настоящее время метод очистки сточных вод активным илом является наиболее универсальным и широко применяемым при обработке стоков. Использование технического кислорода, высокоактивных симбиотических иловых культур, стимуляторов биохимического окисления, различного рода усовершенствованных конструкций аэротенков, аэрационного оборудования и систем отделения активного ила позволило в несколько раз повысить производительность метода биологической очистки. Проблема биологической очистки стоков приобретает возрастающее народнохозяйственное значение.   
  
  
 

Сущность  метода биохимической  очистки     

Биологический (или биохимический) метод очистки  сточных вод применяется для  очистки производственных и бытовых  сточных вод от органических и  неорганических загрязнителей. Данный процесс основан на способности  некоторых микроорганизмов использовать загрязняющие сточные воды вещества для питания в процессе своей жизнедеятельности.      

Основной  процесс, протекающий при биологической  очистке сточных вод, – это  биологическое окисление. Данный процесс  осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), состоящим из множества  различных бактерий, простейших водорослей, грибов и др., связанных между  собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).     

Главенствующая  роль в этом сообществе принадлежит  бактериям.      

Очистку сточных вод рассматриваемым  методом проводят в аэробных (т. е. в присутствии растворенного  в воде кислорода) и в анаэробных (в отсутствие растворенного в  воде кислорода) условиях.       

Очистка сточных вод в  природных условиях      

Аэробные  процессы биохимической очистки  могут протекать в природных  условиях и в искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка  происходит на полях орошения, полях  фильтрации и биологических прудах. Искусственными сооружениями являются аэротенки и биофильтры разной конструкции. Тип сооружений выбирают с учетом местоположения завода, климатических условий, источника водоснабжения, объема промышленных и бытовых сточных вод, состава и концентрации загрязнений. В искусственных сооружениях процессы очистки протекают с большей скоростью, чем в естественных условиях.       

Поля  орошения       

Это специально подготовленные земельные  участки, используемые одновременно для  очищения сточных вод и агрокультурных целей. Очистка сточных вод в  этих условиях идет под действием  почвенной микрофлоры, солнца, воздуха  и под влиянием жизнедеятельности  растений.     

В почве полей орошения находятся  бактерии, актиномицеты, дрожжи, грибы, водоросли, простейшие и беспозвоночные животные. Сточные воды содержат в  основном бактерии. В смешанных биоценозах активного слоя почвы возникают  сложные взаимодействия микроорганизмов  симбиотического и конкурентного  порядка.     

Количество  микроорганизмов в почве земледельческих  полей орошения зависит от времени  года. Зимой количество микроорганизмов  значительно меньше, чем летом.     

Если  на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры и они предназначены только для биологической очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации. Земледельческие поля орошения после биологической очистки сточных вод, увлажнения и удобрения используют для выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей, а также для посадки деревьев и кустарников.     

Земледельческие поля орошения имеют следующие преимущества перед аэротенками:

1. снижаются капитальные и эксплуатационные затраты;
2. исключается сброс стоков за пределы орошаемой площади;
3. обеспечивается получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных растений;
4. вовлекаются в сельскохозяйственный оборот малопродуктивные земли.

 

     В процессе биологической очистки  сточные воды проходят через фильтрующий  слой почвы, в котором задерживаются  взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта микробиальную пленку. Затем образовавшаяся пленка адсорбирует коллоидные частицы и растворенные в сточных водах вещества. Проникающий из воздуха в поры кислород окисляет органические вещества, превращая их в минеральные соединения. В глубокие слои почвы проникание кислорода затруднено, поэтому наиболее интенсивное окисление происходит в верхних слоях почвы (0,2–0,4 м). При недостатке кислорода в прудах начинают преобладать анаэробные процессы.      

Поля  орошения лучше устраивать на песчаных, суглинистых и черноземных почвах. Грунтовые воды должны быть не выше 1,25 м от поверхности. Если грунтовые  воды залегают выше этого уровня, то необходимо устраивать дренаж.     

Часть территории земледельческого поля орошения отводят под резервное поле фильтрации, так как некоторые периоды  года не допускают выпуск сточной  воды на поля орошения.  
В зимнее время сточную воду направляют только на резервные поля фильтрации. Так как в этот период фильтрация сточной воды или прекращается полностью или замедляется, то резервное поле фильтрации проектируют с учетом площади намораживания.      

Биологические пруды      

Представляют  собой каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней, через которые с небольшой  скоростью протекает осветленная  или биологически очищенная сточная  вода. Пруды предназначены для  биологической очистки и для  доочистки сточных вод в комплексе  с другими очистными сооружениями. 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. Время пребывания воды в прудах с  естественной аэрацией составляет от 7 до 60 суток. Вместе со сточными водами из вторичных отстойников выносится активный ил, который является посевным материалом.     

Пруды с искусственной аэрацией имеют  значительно меньший объем, и  требуемая степень очистки в  них обычно достигается за 1-3 суток. Аэрирующие устройства могут быть механического и пневматического типа.