Биологические методы очистки сточных вод

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 17Следующая ⇒

Общие сведения: Биологические методы очистки промышленных сточных вод применяют для очистки от органических и некоторых неорганических примесей (сероводорода, аммиака, сульфидов и др.). Органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать загрязняющие вещества в процессе своей жизнедеятельности. Эффективность и интенсивность процесса биологической очистки промышленных сточных вод зависят от скорости размножения бактерий. Очистку сточных вод методом биологической очистки осуществляют в естественных и искусственных сооружениях.

В естественных условиях используют специально подготовленные участки земли – поля орошения и фильтрации или биологические пруды, которые представляют собой земляные резервуары глубиной 0, 5…1м, где происходят процессы очистки сточных вод, аналогичные процессам самоочищения водоемов.

При биологической очистке на полях фильтрации при фильтровании сточной воды через слой почвы в ней адсорбируются взвешенные и коллоидные вещества, которые со временем образуют в порах почвы микробиологическую пленку. Эта пленка адсорбирует и окисляет задержанные органические вещества, превращая их в минеральные соединения. Поскольку в глубокие слои почвы проникновение кислорода затруднено, наиболее сильное окисление происходит в верхних слоях почвы, на глубине до 0, 2-0, 4м. Поля фильтрации предназначены только для биологической очистки сточных вод.

Поля орошения представляют собой подготовленные земляные участки, которые используют одновременно для очистки сточных вод и агрокультурных целей.

Биологические пруды используют для осуществления биологической очистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Данные сооружения выполняют в виде комплекса прудов, которые состоят из 3-5 ступеней. Процесс очистки сточных вод происходит по следующей схеме. Бактерии используют для окисления органических веществ кислород, который выделяют водоросли в процессе фотосинтеза, а также кислород из воздуха. Водоросли потребляют СО₂ и другие продукты процесса окисления. Для обеспечения нормальной работы биологических прудов необходимо выдерживать оптимальные значения рН и температуры сточной воды (не менее 6⁰С). Биологические пруды подразделяют на пруды с естественной и искусственной аэрацией. Глубина прудов с естественной поверхностной аэрацией не превышает 1м. В биологических прудах с глубиной до 3м осуществляют искусственную аэрацию механическими аэраторами или продуванием воздуха через толщу воды. Искусственная аэрация повышает интенсивность процесса окисления. Недостатками биологических прудов - потребность в больших территориях, сезонность работы и низкая окислительная способность. Естественные сооружения биологической очистки располагают на местности, имеющей уклон ступенями для того, чтобы сточная вода самотеком переливалась с одного участка на другой. На рис. 2.20. представлена схема вариантов естественной биологической очистки сточных вод.

Рассмотрим биологическую очистку в искусственных сооружениях . Сооружения по признаку расположения в них активной биомассы подразделяют на:

1.Сооружения, в которых активная биомасса находится в сточной воде во взвешенном состоянии ( аэротенки и окситенки );

2.Сооружения, в которых активная биомасса закреплена на неподвижном материале, а сточная вода обтекает его тонким пленочным слоем ( биофильтры).

Процесс биологической очистки протекает в аэробных (биохимическое окисление) и анаэробных (биологическое разложение) условиях.

Рис. 2.20. Схема естественной биологической очистки

промышленных сточных вод: 1 – сооружения механической очистки, 2 – сооружения физико-химической очистки, 3 – сооружения биологической очистки, 4 – пруды-илоуплотнители, 5 - отводной канал,

6 - пруд-испаритель, 7 - поля фильтрации, 8 - поля орошения.

А эробный метод очистки промышленных сточных вод протекает в присутствии растворенного в воде кислорода и представляет собой модификацию естественного процесса самоочищения водоемов. Анаэробное окисление содержащегося в органических веществах углерода до СО₂ и водорода до воды характеризуют расходом кислорода, то есть биологическим потреблением кислорода (БПК). Характеристикой глубины разложения органических примесей в сточной воде является биохимический показатель (БХП), равный отношению БПК к химическому потреблению кислорода (ХПК). Показатель ХПК характеризует количество кислорода, теоретически необходимого для полного превращения органических веществ.

Производительность установки и количество избыточного ила на единицу объема сточной воды оценивают по окислительной мощности r и приросту ила (Пр).

Окислительную мощность рассчитывают по формуле:

где – разность между БПК исходной и очищенной воды, ; – расход сточной воды, ; – рабочий объем аэротенка, ; – длительность аэрации, .

Прирост ила рассчитывают по формуле:

где – концентрация взвешенных веществ, поступающих в аэротенк, ; – экономический коэффициент; и – количество органических примесей, удаленных в аэротенках, соответственно в массовых единицах БПК, и г ; – удельный прирост ила, БПК.

Для осуществления данного метода очистки наибольшее применение получили аэротенки - огромные резервуары из железобетона, которые имеют прямоугольную форму и разделены на отдельные коридоры. Схема аэротенков представлена на рис. 2.21. Сточная вода после механической очистки поступает в аэротенк. В аэротенках бурно развиваются живые существа (активный ил из бактерий). Используемый активный ил создается за счет взвешенных частиц, которые не задерживаются при отстаивании, а также за счет коллоидных веществ с размножающимися на них микроорганизмами. Активный ил в аэрируемой жидкости обеспечивает интенсификацию процесса окисления органических веществ. Бактерии агрегируются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения.

Процесс очистки происходит в три стадии:

1.массопередача органического вещества и кислорода из жидкости к поверхности клетки;

2.диффузия вещества и кислорода через полупроницаемую мембрану клетки;

3.метаболизм веществ, который сопровождается приростом биомассы, выделением энергии, диоксида углерода.

Смесь обработанной сточной воды и активного ила из аэротенка поступает во вторичный отстойник. Ил с хлопьями оседает, отделяясь от очищенной воды. Далее осевший активный ил с помощью специальных устройств (илоотсосов) отводят в резервуар насосной станции, а обработанную сточную воду отправляют на доочистку. Биологическую очистку характеризуют приростом биомассы активного ила. Избыток ила направляют в сооружения для обработки

Рис. 2.21. Схемы аэротенков:

а). – аэротенк- отстойник (1 – лоток, 2 – илоотсосы, 3 – зона отстаивания,

4 – водосливы, 5 – зона аэрации); б). – аэротенк- осветлитель (1 – переливные окна, 2 –зона аэрации, 3 – зона дегазации, 4 – направляющая перегородка,

5 – аэратор, 6 – зона осветления); в). – двухкамерный аэротенк – отстойник

(1 – импеллерный аэратор, 2 – зона предварительного обогащения, 3 – перегородка, 4 – роторный аэратор, 5 – зона ферментации,

6 – зона осветления)

осадка, а основную часть в виде возвратного активного ила возвращают в аэротенк. Время пребывания сточной воды зависит от состава загрязняющих веществ и составляет 6-12 часов. Для увеличения эффективности очистки сточных вод необходимо обеспечить полное перемешивание сточной воды и активного ила посредством поддержания активного ила во взвешенном состоянии, и насыщение сточной воды кислородом воздуха с помощью систем аэрации. Комплексы очистных сооружений, в состав которых входят аэротенки, имеют производительность до 2-3 млн. м³сточных вод в сутки.

Вместо воздуха в искусственных сооружениях очистки сточных вод для аэрации возможно использовать чистый кислород. Данный процесс осуществляют в окситенках, окислительная способность которых в 3 раза выше аэротенков. Однако при этом усложняются условия эксплуатации из-за взрывопожароопасности кислорода.

Б иологические фильтры (рис.2.22) применяют при суточных расходах производственных сточных вод до 20-30 тыс. м³ в сутки.

Принцип работы биофильтра: сточная вода по трубопроводу 3 поступает в фильтр 2 и через воздухораспределительные устройства 4 равномерно разбрыз-

Рис.2.22. Схема биологического фильтра:

1 – подача воздуха, 2 – корпус аппарата, 3 – подача сточной воды,

4 – водораспределительное устройство, 5 – загрузочный материал,

6 – опорные решетки, 7 – отвод очищенной воды

гивается по площади фильтра. В процессе разбрызгивания сточная вода поглощает часть кислорода воздуха. При фильтровании через загрузку 5 на загрузочном материале образуется биологическая пленка, микроорганизмы которой поглощают органические вещества. Интенсивность окисления органических примесей в пленке можно увеличить при подаче воздуха через

трубопровод 1 и опорную решетку 6 в направлении, противоположном фильтрованию. Очищенную от органических примесей воду выводят из фильтра через трубопровод 7.

Важнейшей составной частью биологических фильтров является загрузочный материал. По типу загрузочного материала данные сооружения разделяют на две категории: с объемной и плоской загрузкой. Биологические фильтры представляют собой резервуары круглой или прямоугольной формы, которые заполняют загрузочным материалом (гравий, шлак, щебень).

Объемный материал после сортировки фракций засыпают в резервуары слоем высотой 2-4м. Плоскостной материал выполняют в виде жестких (коль цевых, трубчатых элементов из пластмасс, керамики, металла) и мягких блоков (рулонная ткань).

Биологические фильтры с объемной загрузкой эффективны при полной биологической очистке, в этом случае их производительность составляет

200-800г БПК на 1м³ объема загрузочного материала в сутки. На рис. 2.23 представлены варианты схем установок биологической очистки с биофильтрами

Рис. 2.23. Варианты схем установок биологической очистки с биофильтрами: а – одноступенчатая установка (1 – первичный отстойник,

2 – биофильтры I ступени, 3 – вторичный отстойник); б – двухступенчатая установка (4 – биофильтры II ступени, 5 – третичный отстойник)

Биологические фильтры с плоскостной загрузкой также применяют для полной биологической очистки и их производительность достигает 2 кг БПК на 1м³вследствие развитой поверхности загрузочного материала и благоприятных условий циркуляции воздуха в загрузочном материале. Однако данные биофильтры целесообразно использовать в качестве первой ступени двухступенчатой биологической очистки в случае выбросов высоко-концентрированных промышленных сточных вод. При этом эффективность биофильтров составляет 0, 5-0, 7%, но их производительность достигает 5-10 кг БПК на 1м3 в сутки.

⇐ Предыдущая 7 8 9 10 111213 14 15 16 Следующая ⇒