Реферат: Изучение эффективности гидрофитов, как биофильтраторов сточных вод
Вторичные отстойники и илоуплотнители
Сточная вода, обработанная на станциях с биологической очисткой, содержит активный ил (после аэротенков) или отработавшую биологическую пленку (после биофильтров). Для выделения из сточной воды этих масс применяют вторичные отстойники, которые как и первичные подразделяются на горизонтальные, вертикальные, радиальные. Для очистных станций небольшой пропускной способности обычно применяют вертикальные, а для средних и больших станций – горизонтальные и радиальные отстойники. Продолжительность отстаивания и максимальную скорость движения сточной жидкости в отстойниках принимают в зависимости от назначения отстойника.
Осадок из вторичных отстойников всех типов удаляют под гидростатическим напором не менее 0,9-1,2 м. Объем иловой камеры принимают равным объему выпадающего осадка: для вторичных отстойников после биофильтров – за период не более 2 сут, а для вторичных отстойников после аэротенков – не более 2ч.
Илоуплотнители. Основная масса активного ила, осаждающегося во вторичном отстойнике, должна перекачиваться снова в аэротенк – это так называемый циркуляционный активный ил. Количество этого ила по объему составляет в среднем 30-50 % расхода очищаемой в аэротенке сточной жидкости. Следует иметь в виду, что во вторичном отстойнике осаждается активного ила больше, чем это необходимо для циркуляции. Этот излишек – избыточный активный ил – нужно отделять от общей массы циркуляционного ила. Количество избыточного активного ила также относительно велико и при его влажности 99,2 % составляет 4 л/сут на одного человека. Прежде чем направить ил на обработку в метантенки, необходимо уменьшить его влажность и объем в специальных сооружениях – илоуплотнителях.
Для уплотнения избыточного активного ила обычно применяют вертикальные и радиальные илоуплотнители. Разделение воды и ила происходит за счет гравитационных сил. Продолжительность уплотнения, скорость движения жидкости в отстойной зоне и влажность уплотненного ила принимают в соответствии со СНиП 2.04.03-85.
Для активного ила после полной биологической очистки не рекомендуется применять вертикальные илоуплотнители. В высотном отношении илоуплотнители должны располагаться так, чтобы сливная вода из них подавалась в аэротенки самотеком.
2.3. 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, флототенки, биодиски и биологические пруды. Для полной очистки высококонцентрированных производственных сточных вод применяется двухступенчатое анаэробно-аэробное окисление. Первой ступенью служат метантенки, а второй – аэротенки.
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.
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 аэротёнки-смесители. Их конструкция позволяет выравнивать скорость потребления кислорода и концентрацию загрязнений подлине аэротенка.
2.4. Дезинфекция сточных вод
После биологической очистки количество бактерий в сточных водах значительно уменьшается. Так, при биологической очистке на искусственных сооружениях (на биофильтрах или аэротенках) общее содержание бактерий уменьшается на 95 %, при очистке на полях орошения – на 99%. Однако полностью уничтожить болезнетворные бактерии можно только обеззараживанием сточных вод. Сточные воды обеззараживают различными способами: хлорированием, электролизом, бактерицидными лучами и др.
Наибольшее распространение получил способ хлорирования сточных вод. Хлор вводят в сточную воду или в виде хлорной извести, или в газообразном виде. Количество активного хлора, вводимого на единицу объема сточной воды, называется дозой хлора и выражается в граммах на 1 м3 (г/м3).
По СНиП 2.04.03-85 расчетную дозу активного хлора следует принимать: после механической очистки сточных вод – 10 г/м3; после полной искусственной биологической очистки – 3 г/м3; после неполной искусственной биологической очистки – 5 г/м3. Хлор, добавленный к сточной воде, должен быть тщательно перемешан с ней. Для того чтобы обеспечить бактерицидный эффект, хлор следует держать в контакте со сточной водой до 30 мин, после чего воду можно спустить в водоем.
Установка для хлорирования газообразным хлором состоит из хлораторной, смесителя и контактных резервуаров. В хлораторной устанавливают хлораторы для приготовления раствора хлорной воды из хлоргаза. Хлораторы разделяются на две основные группы: напорные и вакуумные.
Отбор хлора производится из стальных баллонов объемом 30-55 л. Баллон снабжен сифонной трубкой, опущенной почти до дна, через которую хлор выходит из баллона. В хлоратор подается газообразный хлор. Хлоропровод, идущий к дозатору, присоединяют к промежуточному баллону для впуска жидкого и выпуска газообразного хлора. Расход хлора из баллонов определяют с помощью весов, на которых размещают баллоны с жидким хлором. Из хлоратора выходит хлорная вода с определенной дозой хлора и смешивается со сточной водой. Для смешения используют смесители различных конструкций.
Выпуск сточных вод в водоем
Очищенные сточные воды при искусственной очистке отводят по каналу к месту спуска их в водоем. Отводной канал обычно заканчивается береговым колодцем, из которого очищенные сточные воды через выпуск сбрасываются в водоем. Чем благоприятнее условия для перемешивания спускаемых сточных вод с водами водоема, чем лучше используется самоочищающая способность водоема, тем более загрязненные сточные воды могут быть сброшены в него.
Выпуски сточных вод классифицируются по типу водоема (речные, озерные и морские), по месту расположения (береговые, русловые и глубинные) и по конструкции (сосредоточенные и рассеивающие).
Береговые сосредоточенные выпуски проектируются в виде открытых каналов, быстротоков, консольных сбросов, оголовков. При этом происходит весьма незначительное разбавление сбрасываемых сточных вод с водой водоема, поэтому использование самоочищающей способности водоемов очень низко. Такие выпуски применяют для сброса дождевых или малозагрязненных сточных вод. Чаще устраивают русловые рассеивающие выпуски, обеспечивающие наилучшее смешение сточных вод с речными. Глубинные выпуски применяют при сбросе сточных вод в озера, водохранилища, моря.
Выпуск представляет собой стальную перфорированную трубу с металлической обоймой со щелями. Обойма заполнена гравием или щебнем. Площадь щелевых отверстий решетчатого дна обоймы составляет 40-50 % его площади. Выход воды в виде вертикальных струй обеспечивает эффективное смешение с водой водоема.
III. Экспериментальная часть
3.1. Исследование условий содержания водного гиацинта для очистки сточных вод в условиях Приднестровья
Республиканским НИИ экологических исследований была составлена программа и начаты практические исследования по применению эйхорнии для глубокой очистки сточных вод.
Из литературных источников мы узнали, что эйхорния в естественных условиях произрастает в странах с тропическим климатом, то есть при температуре 16-32°С. Поэтому нам было интересно узнать, как она перенесет зиму в климатических условиях ПМР.
Для этой цели одна часть растений была помещена на вторичном отстойнике Тираспольских очистных сооружений МУП ТУВКХ г. Тирасполя. В ходе наблюдений было установлено, что растения не только успешно перезимовали, но и не прекратили своего вегетативного размножения. Заложили 200 дочерних растений, на 25 февраля растений было уже 400 штук, на 22 марта – 600 штук крупных особей.
Другая часть крупных растений, где осенью наблюдалось активное цветение и семяобразование была оставлена в открытой емкости. При понижении температуры атмосферного воздуха до -3°С все растения погибли.
Третью часть растений поместили в ваннах в лаборатории. Для эйхорнии необходимо яркое освещение (световой день должен быть продлен до 12 часов). Растение сохранилось, но такое сохранение растений экономически нецелесообразно.
3.2. Применение эйхорнии для очистки сточных вод
За последние 10-летия исследователи, заинтересовавшиеся эйхорнией отмечали у этой древней представительницы высшей водной растительности (ВВР) совершенно неуемный аппетит и полное равнодушие к меню, просто маниакальная прожорливость: прекрасный реликт съедает любой загрязнитель. Появились данные, что эйхорнии под силу конкурировать с современными инженерными сооружениями по очистке сточных вод.
В связи с этим возникла актуальная возможность использования водного гиацинта для доочистки сточных вод различных хозяйственных объектов в ПМР.
А. Условия и методы проводимых исследований на Тираспольских очистных сооружениях
С целью постановки экспериментов по очистке сточных вод, растения эйхорнии были перевезены из прудов г. Краснодара на очистные сооружения МУП ТУВКХ г. Тирасполя, где проводились исследования.
Исследования проводились в 2 этапа:
1 этап: с августа по сентябрь 2002 года;
2 этап: с марта по апрель 2003 года.
Отбор проб проводился ежедневно.
В целях определения эффективности очистки эйхорнией сточных вод различной степени загрязненности было рассажено по 50 растений в емкости с сточной водой с различным содержанием химических компонентов:
1. В сточные воды поступающие на очистные сооружения;
2. В сточные воды после механической очистки (первичные отстойники);
3. В сточные воды после биологической очистки (вторичные отстойники);
4. В избыточный активный ил и в сооружения с сырым осадком.
Наиболее важным этапом очистки сточных вод является аэрация кислородом воздуха и биологическая доочистка воды микроорганизмами активного ила. Эта стадия очистки требует наибольших финансовых и энергетических вложений. Наши исследования показали целесообразность применения водного гиацинта именно на этом этапе.
Поэтому для повторных экспериментов в 2003 году была использована вода идущая а аэротенк, то есть после механической очистки.
Эффективность очистки сточной воды определялась по предложенной нами формуле:
,
где с1 – концентрация данного компонента до очистки; с2 – концентрация после очистки и выражалась в процентах.
Б. Результаты исследований и их обсуждение
Поставленный нами эксперимент по очистке сточных вод на базе очистных сооружений МУП УВКХ г. Тирасполя показал, что после очистки сточных вод эйхорнией, содержание в воде ингредиентов, по которым проводился анализ значительно уменьшилось. При наличии оптимальной температуры воды и воздуха были получены следующие показатели:
Таблица 1. Эффективность очистки сточной воды эйхорнией.
| Контролируемый показатель |
I этап. август-сентябрь 2002 г. |
Эффективность отчистки, % |
II этап. март-апрель 2003 г. |
Эффективность отчистки, % | ||
| на день отбора | после 10 дней очистки | на день отбора | после 10 дней очистки | |||
|
ХПК, М2О2/л |
50,3 | 10,0 | 80 | 53,4 | 18,0 | 66,0 |
|
БПК, М2О2/л |
13,7 | 6,4 | 53 | 14,0 | 8,1 | 42 |
| Щелочность, мг-экв/л | 2,4 | 2,0 | 16 | 2,5 | 2,1 | 16 |
| Жесткость, мг-экв/л | 1,6 | 1,0 | 37,5 | 2,0 | 1,5 | 25 |
| Хлориды, мг/л | 37,9 | 14,5 | 62 | 37,0 | 16,4 | 56 |
| Сульфаты, мг/л | 98,0 | 42,1 | 57 | 98,0 | 49,1 | 50 |
| Фосфаты, мг/л | 1,4 | 0,3 | 79 | 1,4 | 1,0 | 28 |
| Нитраты, мг/л | 6,2 | 0,25 | 96 | 6,4 | 1,2 | 81 |
| Аммонийный азот, мг/л | 6,9 | 0,94 | 86 | 6,9 | 1,4 | 80 |
| Общее микробное число |
2,310 |
0,410 |
83 |
2,410 |
0,410 |
83 |
| Coli - индекс | 1563,0 | 420,0 | 73 | 1450,0 | 580,0 | 60 |
Результаты очистки воды было видно «невооруженным глазом»: вода стала прозрачной, специфический запах нечистот исчез. Причем эффективность очистки выше, чем при использовании обычных технологий.
