Реферат: Изучение эффективности гидрофитов, как биофильтраторов сточных вод
Основная масса загрязнений органического происхождения, находящаяся во взвешенном состоянии, выделяется из сточной жидкости в отстойниках. Вещества, удельный вес которых больше удельного веса воды, падают на дно. Вещества более легкие, чем вода (жиры, масла, нефть, смолы), всплывают на поверхность и их отделяют от сточной жидкости. На некоторых станциях перед отстойниками устраивают специальные сооружения – реаэраторы, в которых сточные воды кратковременно аэрируют, чтобы повысить эффект осветления в отстойниках. Отстойники можно заменять биокоагуляторами, в которых осуществляются кратковременная аэрация и отстаивание. Применяются также осветлители с естественной аэрацией.
Биохимические методы очистки основаны на использовании жизнедеятельности микроорганизмов, которые окисляют органические вещества, находящиеся в сточных водах в коллоидном и растворенном состояниях. Биохимическим методом удается почти полностью освободиться от органических загрязнений, остающихся вводе после механической очистки.
Сооружения для биологической (биохимической) очистки сточных вод могут быть разделены на два основных типа:
1) сооружения, в которых биологическая очистка осуществляется в условиях, близких к естественным (поля фильтрации и биологические пруды). Сточная жидкость очищается на них довольно медленно за счет запаса кислорода в почве и в воде биологических прудов, а также вследствие жизнедеятельности микроорганизмов-минерализаторов, окисляющих попадающие в почву и воду органические загрязнения;
2) сооружения, в которых очистка сточных вод осуществляется в искусственно созданных условиях (биологические фильтры и аэротенки). В этих сооружениях искусственно создаются условия, при которых процессы очистки сточных вод идут значительно интенсивнее.
Очищенную сточную воду для обезвреживания и уничтожения оставшихся болезнетворных микроорганизмов перед спуском в водоем следует дезинфицировать. Так как требования к степени очистки сточных вод повышаются, их подвергают доочистке. Для этой цели применяют двух- и многослойные песчаные фильтры, контактные осветлители, микрофильтры. Для доочистки используют также биологические пруды. Для снижения ХПК биологически очищенных сточных вод можно применять сорбцию на активированных углях или химическое окисление путем озонирования.
В процессе очистки сточных вод в сооружениях механической и биологической очистки скапливаются большие массы осадка. Осадок из первичных отстойников подвержен гниению, поэтому в комплексе очистных сооружений предусматривают специальные сооружения для обработки осадков (септики, двухъярусные отстойники и осветлители-перегниватели, а также метантенки, в которых осадок только перегнивает). Так как обработанный осадок имеет высокую влажность, его подсушивают на иловых площадках. Осадки также обезвоживают механическими способами на вакуум-фильтрах, центрифугах или фильтр-прессах, затем применяют термическую сушку.
В настоящее время наряду со сбраживанием осадка в метантенках все большее распространение находит аэробная стабилизация осадков. Сброженные и обезвоженные осадки применяют преимущественно в качестве органоминерального удобрения в сельском хозяйстве. Имеется опыт использования таких осадков как белково-витаминных добавок к рациону питания сельскохозяйственных животных.
Для очистки производственных сточных вод применяют механическую, физико-химическую, химическую и биохимическую очистку. Для извлечения из сточных вод главным образом минеральных загрязнений, а также для предварительной очистки используют механическую очистку (процеживание, отстаивание, осветление в гидроциклонах и фильтрование). После механической очистки применяют биохимическую очистку для извлечения или разрушения главным образом органических загрязнений.
2.2. Сооружения для механической очистки сточных вод
Решетки
Решетки, предназначенные для задержания крупных загрязнений в сточной воде, устанавливают на пути движения жидкости. Решетка состоит из наклонно или вертикально установленных параллельных металлических стержней, укрепленных на металлической раме. Наклон решетки чаще всего составляет 60—80° к горизонту.
В прозорах решетки движутся зубцы граблей, укрепляемых на подвижной шарнирно-пластинчатой цепи. Цепь приводится в движение двигателем через привод с, шестеренчатой передачей. Отбросы, снятые со стержней решетки поднятые граблями на подвижную ленту, направляются в дробилку для их размельчения. По действующим нормативам, механическую очистку решетки и дробление отбросов требуется производить при количестве отходов более 0,1 м3/сут.
На станциях для очистки городских сточных вод устанавливают решетки со стержнями, расположенными на расстоянии 16 мм друг от друга. Стержни решетки обычно выполняют из металлических полос круглой, квадратной, прямоугольной или другой формы. Наибольшее распространение получили стержни прямоугольного сечения из полосовой стали 60х10 мм, так как отбросы на них не заклиниваются и легко снимаются граблями.
Решетки-дробилки, которые одновременно задерживают твердые частицы, находящиеся в воде, и перемалывают их. Принцип действия установки состоит в следующем. Решетку-дробилку устанавливают в камере с круговым движением сточных вод или на трубопроводе. Барабан, приводимый в движение электродвигателем через коробку передач, задерживает отбросы в прозорах шириной 8-10 мм. Затем эти отбросы подаются вращающимся барабаном к режущим гребням, которые и перемалывают твердые частицы. Последние в измельченном виде поступают снова в сточную воду.
Песколовки
Песколовки предназначены для задержания минеральных примесей, содержащихся в сточной воде. Необходимость предварительного выделения минеральных примесей обусловливается тем, что при раздельном выделении из сточной жидкости минеральных и органических загрязнений облегчаются условия эксплуатации сооружений, предназначенных для дальнейшей обработки воды и осадка – отстойников, метантенков и др.
Принцип действия песколовки основан на том, что под влиянием сил тяжести частицы, удельный вес которых больше, чем удельный вес воды, по мере движения их вместе с водой в резервуаре выпадают на дно. Песколовки должны быть рассчитаны на такую скорость движения воды, при которой выпадают только наиболее тяжелые минеральные загрязнения, мелкие же органические частицы не должны осесть. Песколовки обычно рассчитываются на задержание песка крупностью 0,25 мм и более. Установлено, что при горизонтальном движении воды в песколовке скорость должна быть не более 0,3 и не менее 0,15 м/с. При скорости движения более 0,3 м/с песок не будет успевать осаждаться в песколовке, при скорости менее 0,15 м/с в песколовке будут осаждаться органические примеси, что крайне нежелательно.
Горизонтальные песколовки в которых вода движется в горизонтальном направлении, с прямолинейным или круговым движением воды.
Горизонтальная песколовка состоит из рабочей части, где движется поток, и осадочной, назначение которой – собирать и хранить выпавший песок до его удаления.
Как показал опыт, в хорошо работающих горизонтальных песколовках можно задержать 65-75 % всех минеральных загрязнений, содержащихся в сточной воде.
При поступлении в песколовку городских сточных вод, в составе которых находятся преимущественно бытовые воды, количество задержанного в песколовке песка на одного человека составляет 0,02 л/сут. при влажности осадка 60% и объемной массе его 1,5 т/м3.
Песколовки очищают различными способами. При незначительных расходах сточных вод, поступающих на станцию, песколовки можно очищать насосом, который откачивает песок с водой из приямка, расположенного в головной части песколовки. На очистных станциях песок из песколовки обычно удаляют с помощью гидроэлеваторов и специальных механизмов – шнеков, скребков и др.
Отстойники
Отстойники применяют для предварительной очистки сточных вод, если по местным условиям требуется их биологическая очистка, или как самостоятельные сооружения, если по санитарным условиям вполне достаточно выделить из сточных вод только механические примеси.
В зависимости от назначения отстойники подразделяются на первичные, которые устанавливают до сооружений биологической обработки сточных вод, и вторичные, которые устанавливают после этих сооружений.
По конструктивным признакам отстойники подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные. К отстойникам условно могут быть отнесены и осветлители, в которых одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных веществ.
Радиальные отстойники. Разновидностью горизонтального отстойника является радиальный отстойник, представляющий собой круглый неглубокий резервуар, вода в котором движется от центра к периферии. Радиальные отстойники устраивают с выпуском воды снизу или сверху; и в том, и в другом случае вода поступает в отстойник по центральной трубе, а осветленная вода сливается в круговой желоб, откуда она отводится по трубам или лоткам. Выпавший на дно осадок сгребается к центру скребками, укрепленными на подвижной ферме, и поступает в приямок, из которого под давлением столба воды высотой 1,5 м удаляется по трубам или отсасывается плунжерными насосами.
Радиальный отстойник с периферийным выпуском диаметром 18м.
1 – подводящий канал; 2 – трубопровод для отвода плавающих веществ; 3 – отводящий трубопровод;
4 – затвор с подвижным водосливом для выпуска плавающих веществ; 5 – струенаправляющие трубки;
6 – распределительный лоток; 7 – полупогруженная доска для задержания плавающих веществ;
8 – иловая труба.
Продолжительность отстаивания в зависимости от способа последующей биологической очистки колеблется от 0,5 до 1,5 ч. Влажность выгружаемого осадка равна 95 % при самотечном удалении и 93 % при удалении насосами. Обычно радиальные отстойники компонуются в блоки из четырех отстойников.
Иловые площадки
Сброженный осадок, выгружаемый из метантенков, двухъярусных отстойников или других сооружений, имеет высокую влажность; например, из двухъярусных отстойников осадок выходит с влажностью около 90 %, из метантенков – 96-97 %. Для дальнейшего использования осадок должен быть подвергнут сушке. Существуют различные приемы сушки осадка; самый распространенный – сушка на иловых площадках, где осадок должен быть подсушен в среднем до влажности 75%, вследствие чего его объем уменьшается в 3-8 раз.
Используют иловые площадки на естественном основании, естественном основании с дренажем, на искусственном асфальтобетонном основании с дренажем с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды, площадки-уплотнители.
Иловые площадки состоят из спланированных участков земли (карт), окруженных со всех сторон земляными валками. Осадок наливается на карты иловых площадок периодически слоями 0,2-0,25 м. По мере подсыхания осадок теряет часть влаги в основном за счет испарения, а часть влаги фильтруется через грунт. Осадок, подсушенный до влажности 75%, легко погружается на транспортные средства и отвозится к месту использования.
Иловые площадки установлены на естественном основании. Уровень грунтовых вод залегает на глубине не менее 1,5 м от поверхности карт и в тех случаях, когда по санитарным условиям допускается проникание иловой воды в грунт. При меньшей глубине залегания грунтовых вод следует понижать их уровень.
Размеры карт принимают в зависимости от местных условий, обеспечивая удобства для эксплуатации. Ширину отдельных карт назначают 10-40, длину – 100-150, рабочую глубину слоя осадка – 0,7-1 м, а высоту оградительных валов на 0,3 м выше рабочего уровня. Размеры одной карты назначают с таким расчетом, чтобы при выпуске осадка за один раз вся карта была заполнена слоем осадка не более 0,25 м в летнее время и 0,5 м в зимнее.
Высушенный осадок погружают в машины и отвозят для использования в качестве удобрения в близлежащие фермерские хозяйства.
Выделившаяся иловая вода собирается и перекачиваемся на очистные сооружения. Количество иловой воды составляет 30-50 % объема обезвоживаемого осадка.
Аэротенки
Аэротенк представляет собой резервуар, в котором медленно движется смесь активного ила и очищаемой сточной жидкости. Для лучшего и непрерывного контакта они постоянно перемешиваются путем подачи сжатого воздуха или с помощью специальных приспособлений. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов-минерализаторов в аэротенк должен непрерывно поступать кислород воздуха. Активный ил представляет собой биоценоз микроорганизмов-минерализаторов, способных сорбировать на своей поверхности и окислять в присутствии кислорода воздуха органические вещества сточной жидкости. Хороший активный ил имеет компактные хлопья средней крупности.
Эффект очистки в аэротенках, качество и окислительная способность активного ила определяются составом и свойствами сточных вод, гидродинамическими условиями перемешивания, температурой и активной реакцией среды, наличием элементов питания и другими факторами.
Качество ила обусловливается многими факторами. При прочих равных условиях оно зависит от соотношения между массой активного ила (по сухому веществу) и массой загрязняющих веществ, находящихся в очищаемой воде. Это соотношение характеризует нагрузку на ил, которая выражается количеством извлеченных из сточных вод загрязнений по ВПК, приходящихся на 1 г. беззольного вещества активного ила. Как правило, 1 г ила сохраняет свою нормальную активность при нагрузке на него 200-400 мг кислорода. При более высоких нагрузках (1000-1200 мг/л), т. е. при работе аэротенков на неполную очистку, активный ил обязательно регенерируют.
Различают понятия нагрузка на ил и окислительная способность ила. Нагрузка на ил характеризует количество поданных загрязнений, а окислительная способность – количество снятых (переработанных) загрязнений.
Показатель качества активного ила – его способность к оседанию, которая оценивается иловым индексом, представляющим собой объем активного ила, мл, после 30-минутного отстаивания 100 мл иловой смеси, отнесенный к 1 г сухого вещества ила.
Смесь сточной жидкости с активным илом должна аэрироваться на всем протяжении аэротенка. Это необходимо не только для того, чтобы обеспечить микроорганизмы-минерализаторы достаточным количеством кислорода воздуха, но и для поддержания ила во взвешенном состоянии. Кислород нагнетается в аэротенк воздуходувками или засасывается из атмосферы при сильном перемешивании содержимого аэротенка.
Отличительная особенность аэротенка как сооружения биологической очистки в том, что процесс очистки можно регулировать до необходимой по местным условиям степени. Чем продолжительнее процессы аэрации, чем больше воздуха и активного ила, тем лучше очищается вода.
Технологическая схема работы аэротенков на частичную очистку
1 – первичный отстойник; 2 – аэротенк; 3 – вторичный отстойник; 4 – насосная станция;
5 – избыточный активный ил; 6 – циркулирующий активный ил; 7 – регенератор.
Четырехкоридорный аэротенк может работать с отдельной регенерацией ила и без нее. Если аэротенк работает без отдельной регенерации, то сточная вода из первичных отстойников поступает в распределительный канал 1 перед аэротенками, затем при открытом шибере на водосливе 2 проходит через аэротенк и по каналу 5 – в распределительный канал 8 за аэротенками, после чего подается через водослив или затопленное отверстие 10 в коридор I. Возвратный ил из вторичных отстойников подается в коридор I по трубопроводу. Иловая смесь, пройдя последовательно коридоры I, II, III и IV, дюкером отводится во вторичные отстойники.
Четырехкоридорный аэротенк
1 – распределительный канал; 2, 3, 7, 10 – водосливы; 4 – шибер на канале;
5 – средний канал; 6 – дюкер; 8 – распределительный канал за аэротенками;
9 – трубопровод возвратного активного ила.
Если аэротенк работает с 25 %-ной регенерацией ила, то сточная вода из канала I через водослив (или затопленное отверстие) 2 подается в начало коридора II. Возвратный ил по трубопроводу подается в коридор I. В этом случае коридор I называется регенератором, а коридоры – II-IV – собственно аэротенком. Если регенерация ила 25%-ная, то для нее отводится 25% расчетного объема аэротенков (коридор I); при 50%-ной регенерации – 50% расчетного объема аэротенков (коридоры I и II), при 75%-ной регенерации – 75% расчетного объема аэротенков (коридоры I-III). При 50 %-ной регенерации ила сточная вода подается в начало коридора III через водослив 7, а иловая смесь отводится в конце коридора IV дюкером. При 75%-ной регенерации ила сточная вода подается в коридор IV через водослив 3. Под регенерацию ила отводятся коридоры I-III.
