Экологическая оценка эффективности использования осадка сточных вод в качестве удобрений

должно превышать ПДК:

Ф + Д ( ПДК, где

Ф – фоновое содержание токсиканта в почве, мг/кг;

Д – дополнительное внесение токсиканта в пахотный горизонт с ОСВ,

мг/кг;

ПДК –предельно допустимая концентрация, мг/кг.

В 1982 году и неоднократно позже были опубликованы следующие расчетные

формулы (Л.Л. Гольдфарб и др., 1983; В.А. Касатиков и др., 1984):

Добщ. = (ПДК – Ф)х2600 (кг/га), где

Ф – исходное содержание токсиканта в почве до внесения ОСВ, мг/кг;

2600 – масса пахотного слоя почвы, т/га, в пересчете на сухое

вещество.

Средняя ежегодная доза (Дср.) внесения ОСВ в почву рассчитывали по

формуле:

т/га по сухому веществу

50 – максимальный общий срок в годах внесения ОСВ на один и тот же

участок;

Сос – концентрация определяемого элемента в осадке, мг/кг.

Максимальная разовая доза внесения ОСВ в почву при частоте один раз в

пять лет составляет:

Дмакс. = 5 х Дср., т/га по сухому веществу

Глава 3. Технология переработки промышленных и коммунальных стоков на

очистных сооружениях г. Курска

3.1. Характеристика очистных сооружений г. Курска

Очистные сооружения мощностью 150000 м3 включают сооружения,

обеспечивающие механическую и биологическую очистку. По проекту сточные

воды должны содержать загрязнения в концентрации по биологическому

поглощению кислорода (БПК) – 278 мг/л. Сточная вода отвечает этим

требованиям.

Биологическая очистка включает в себя:

адсорбцию загрязняющего воду вещества на активном компоненте;

минерализацию загрязнений микроорганизмами в аэробных условиях.

Первый процесс длится около 10-15 минут, а второй довольно длительное

время.

При работе аэротенка через него медленно протекают подвергающиеся

аэрации сточные воды, смешанные с активным илом. Подача воздуха

производится воздуходувными машинами через фильтростные пластины. Кислород

воздуха способствует жизнедеятельности микроорганизмов, частично подавляя

развитие патогенных микроорганизмов. Аэрация способствует также большему

контакту активного ила с загрязнениями. Одним из основных условий работы

аэротенков является получение бактериального хлопка активного ила,

способному к быстрому уплотнению, осаждению и отделению от очищаемой

жидкости. Активный ил в аэротенках образуется за счет суспензии сточной

жидкости, адсорбции коллоидов и размножения на этом субстрате

микроорганизмов. Основную часть активного ила составляют бактерии. На 1 г

активного ила приходится 1012 бактерий. Видовой состав бактерий зависит от

характера загрязнений. Кроме бактерий в иле находятся одноклеточные

организмы и более сложные организмы – коловратки, черви. При нормальной

работе аэротенка бактерии и простейшие находятся в равновесии. Нарушение

равновесия – это сигнал предупреждения ухудшения работы аэротенка. Наиболее

благоприятным условием для процесса очистки в аэротенках является

соотношение в поступающей воде: БПК:N:Р = 100:5:1.

Степень очистки зависит от дозы ила – это количество в граммах сухого

вещества на 1 л сточной жидкости. Для очистных сооружений г.Курска данная

доза составляет в регенераторе – 5-8 г/л и аэротенке – 2,5-3,5 г/л.

Качество активного ила характеризуется иловым индексом – это объем ила в

мл, занимаемы во влажном состоянии после 30 минут отстаивания 1 г сухого

вещества. Если иловой индекс больше 100, то ил плохой, осаждаемость его

плохая. Скорость осаждения хлопка активного ила зависит от его плотности.

Мелкие микроорганизмы образуют плотный ил, а длинные нитчатые формы,

разветвленные организмы образуют рыхлый, плохо осаждаемый ил.

Причинами, нарушающими работу аэротенка являются:

перегрузка сооружения органическими веществами;

образование анаэробных зон;

недостаток биогенных элементов (С, N, Р);

резкое изменение рН среды и температуры;

присутствие в сточной воде токсичных веществ.

Биохимическая очистка полная, если биохимические процессы в сооружении

доходят до начала реакции нитрификации. Условно степень очистки определяют

также по остаточному БПК очищенной сточной воды. При полной очистке БПК (

20 мг/л.

Схема работы аэротенка.

Сточная жидкость смешивается с активным илом. Эта смесь аэрируется

воздухом на всем протяжении аэротенка. Это необходимо не только для

жизнедеятельности микроорганизмов, но и для поддержания во звенном

состоянии ила. Во втором отстойнике происходит отделение ила от сточной

воды. Ил снова поступает в аэротенк, первая секция которого является

регенератором, т.е. сточная вода не подается. Активный ил обладает огромной

адсорбционной способностью. Но эта способность со временем уменьшается.

Процесс восстановления ее происходит за счет жизнедеятельности

микроорганизмов. Этот процесс называется регенерацией. Однако, в процессе

окисления загрязнений происходит увеличение биомассы, поэтому избыточную

часть ила удаляют из вторичного отстойника путем откачивания.

В жидкости, очищаемой в аэротенках, происходят следующие изменения:

- снижение концентраций загрязнений вследствие разбавления жидкостью,

транспортирующий активный ил;

- адсорбция загрязнений на активном иле, протекающая первые 15-30

минут;

- постепенное уменьшение органических веществ, растворенных в воде

надсорбированных на активном иле;

- постепенное уменьшение азота аммонийных солей и нитратов.

При нарушении технологического режима происходит миграция ила из толщи

жидкости в ее поверхностные слои. Иловая жидкость становится мутной.

Основными минерализаторами органических веществ являются бактерии, которые,

питаясь иловыми частицами переводят ряд сложных веществ в более простые.

Инфузории и другие простейшие выполняют роль регуляторов развития бактерий,

тем самым создают благоприятные условия для процесса минерализации, а также

способствуют флокуляции мелкодисперсной взвеси за счет выделения в среду

слизи. Простейшие благоприятствуют накоплению в среде азота, повышая ценные

качества активного ила как удобрения. Кроме того, простейшие выполняют роль

индикаторов, характеризующих работу очистных сооружений. Так при сильном

загрязнении воды органическими примесями в иле развиваются мелкие амебы.

Инфузории при неблагоприятных условиях притерпевают изменения по своей

форме. При хорошей работе аэротенка в активном иле встречается большое

количество видов простейших. Особенно характерны Aspidisca, Stylonichia,

Vorticella convollaria, Opercularia. Если наблюдается дефицит питательных

веществ происходит уменьшение размеров инфузорий.

3.2 Технология переработки осадка сточных вод

Подлежащие спуску в канализацию сточные воды: коммунальные и

производственные поступают через приемники в трубы внутренней

канализационной сети, затем в стояк, из которого уже выводятся в наружную

канализационную сеть.

Наружная канализационная сеть представляет собой разветвленную сеть

труб и каналов. Сточные воды, протекая по этим трубам самотеком и переходя

постепенно из мелких труб в более крупные комплекторы, направляются на

очистные сооружения. В большинстве случаев еще приходится строить станцию

перекачки.

Для выделения крупных загрязнений применяются решетки, представляющие

собой вертикально или наклонно поставленные на пути движения сточных вод

прутья с прозорами различной величины. Для выделения мелкой взвеси

применяются отстойники. По характеру своей работы отстойники бывают

периодического и непрерывного действия. Отстойники непрерывного действия

основаны на том, что чем медленнее движется в них жидкость, тем более

мелкие частицы выпадают в осадок. Сточная вода поступает в отстойники

непрерывно. Отстойники бывают горизонтальными и вертикальными.

Горизонтальные отстойники округлой формы, в которых жидкость поступает не в

центр, а собирается по периферии и называются радиальными.

Отстойники, специально предназначенные для выделения из сточных вод

тяжелых минеральных примесей называются песколовками. После первых

отстойников сточные воды поступают в аэротенки. В аэротенках идет

биологическая очистка. Биологическая очистка основана на жизнедеятельности

микроорганизмов, способствующих минерализации органических веществ.

Аэротенк – наиболее совершенная для биологической очистки сооружение.

В нем искусственно создаются необходимые для окисления органического

вещества условия путем введения требуемого количества микроорганизмов и

кислорода. Аэробные микроорганизмы вводятся в виде активного ила. Они

служат той твердой фазой, на которой происходит в аэротенке адсорбция

органических веществ. Необходимый для окисления органических веществ

кислород поступает с воздухом, вдуваемым в аэротенк воздуходувками. В

аэротенках происходят биологические процессы и химическое окисление

органических веществ.

После аэротенков сточная вода поступает во вторичные отстойники.

Содержание в очищенной воде небольших количеств нитратов (0,5-1,0

мг/л) указывает на окончание процесса окисления органических загрязнений.

На качество очистки сточной воды в аэротенках влияют три важных

фактора: период аэрации, концентрация активного ила, степень его

регенерации и расход воздуха. В связи с тем, что приток сточных вод

изменяется в больших пределах, меняется период их аэрации. Чем выше БПК

сточных вод, поступающих в аэротенки, тем больше должен быть период

аэрации.

После биологической очистки вода поступает во вторые отстойники, где в

основном происходит осаждение ила, который вынесен из аэротенка. Затем этот

ил, который уже в значительной степени утратил свою адсорбционную

активность, возвращается в регенератор для регенерации. Вторичные

отстойники устроены по тем же принципам, как и первичные. Поступающая

сточная вода содержит 40-50% ила. Количество активного ила, составляющего

его прирост, должно отбавляться и направляться на подсушку или на

сбраживание. Сточная вода после вторых отстойников поступает в контактные

резервуары, куда подается хлорная вода.

Правилами спуска сточных вод в водоемы, установленными Государственной

санитарной инспекцией, предусматривается дезинфекция спускаемых сточных

вод. В качестве дезинфектанта в настоящее время в канализационной практике

применяется хлор. Хлорная вода поступает в смеситель, где и смешивается со

сточной водой. Быстрее всего входит в соединение с хлором газы и

растворимые вещества в сточной воде. Все процессы происходят одновременно,

но с различными скоростями.

Сероводород, находящийся в сточной воде и придающий ей гнилостный

запах уничтожается мгновенно. Хлор, действуя на сточные воды, не оказывает

влияния на бактерии, поэтому хлорирование проводят осветленных вод.

Количество хлора, необходимое на дезинфекцию сточных вод, составляет 5-10

мг/м3. Время контакта – 30 минут.

Серьезной проблемой в деле очистки сточных вод является ликвидация

загрязнений и осадков, задерживаемых на решетках и отстойниках. При

длительном хранении осадка в отстойниках, когда промежуток между очистками

полгода, было замечено, что осадок подвергается гнилостному брожению и

количество осадка уменьшается. Происходит это в следствии действия

анаэробных микробов. При длительном гнилостном процессе, все органическое

вещество может быть переведено в растворимое состояние. Для ускоренного

процесса брожения применяются специальные сооружения – метантеки с

температурой 27-28(С и использованием газа метана. Осадок сточных вод

содержит азот, фосфор, калий и другие вещества, которые делают его ценным

как удобрение. Но для использования осадка в качестве удобрения необходимо

уменьшить его влажность. Наиболее простой способ обезвоживания –

подсушивание его на иловых площадках, где влажность уменьшается с 90-95% до

55-60%. При этом осадок уменьшается в объеме и теряет свою текучесть.

Ежегодно на иловые площадки очистных сооружений г.Курска выбрасывается

15 тыс. тонн ОСВ.

3.3 Состав сточных вод и условия приема их в городскую канализацию

Сточной водой называется вода, использованная на бытовые или

производственные нужды и получившая при этом загрязнения, которые изменяют

ее первоначальный химический состав и физические свойства. К сточным водам

относят также загрязненные воды атмосферных осадков, воду от полива улиц,

мытья машин, транспорта. Выделяют три категории сточных вод: хозяйственно-

бытовые, промышленные стоки и ливневые.

В высокоразвитых в индустриальном отношении городах количество

производственных сточных вод значительно больше, чем бытовых. Однако, не

вся вода производственных предприятий попадает в системы городских

канализаций. Состав бытовых сточных вод достаточно однотипен и устойчив, в

следствие относительного однообразия хозяйственной деятельности человека.

Состав производственных сточных вод весьма разнообразен и зависит не только

от вида производства, но и от принятого технологического процесса. Что

касается атмосферных осадков, то для них характерны эпизодичность

образования и резкая неравномерность по расходу и качеству воды. В систему

дождевой канализации попадает большое количество воды от моечных машин и

автотранспорта. Эти воды сильно загрязнены, они содержат примеси горючих и

смазочных веществ, которые с большим трудом поддаются биохимическому

окислению. Спуск таких вод без предварительной их очистки резко ухудшает

состояние водоема. Смесь бытовых, промышленных и ливневых вод при общей

системе канализации называется городскими сточными водами.

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные системы,

загрязненные веществами, которые могут находится в растворенном, коллоидном

и нерастворенном состоянии. Коллоидные и нерастворенные вещества образуют

грубо и тонкодисперсные системы: суспензии, эмульсии, пену. В сточных водах

всегда присутствуют как органические, так и неорганические компоненты

загрязнений. Органические вещества в бытовых стоках находятся в виде

белков, углеводов, жиров и продуктов физиологической переработки. Кроме

того, бытовые стоки содержат крупные примеси – тряпье, бумагу, отбросы

растительного происхождения. Из неорганических компонентов в этой категории

стоков всегда присутствуют в виде ионов калий, натрий, кальций, магний,

хлор. Бытовые стоки обязательно имеют в своем составе биологические

загрязнения, которые представлены бактериями, в связи с чем, эти стоки

представляют существенную эпидемиологическую опасность для человека. Состав

промышленных сточных вод разнообразен: нефтепродукты, кислоты, соединения

железа, хрома, меди, цинка, а также жиры, красители. Тяжелые металлы

попадают от промышленных предприятий.

ПДК различных веществ изложены в «Правилах охраны поверхностных вод от

загрязнения сточными водами».

Существуют критерии при установлении ПДК:

- отсутствие вредных веществ для ила и на процесс биологической

очистки;

- остаточное содержание вредных компонентов в биологически очищенной

воде.

Концентрация не должна превышать ПДК с учетом конкретных условий.

3.4 Обезвреживание сточных вод и методы дезинфекции

Бактериальное заражение источников водоснабжения нередко было началом

многих разных эпидемий, охватывающих целые области. Эпидемии являлись

прямым результатом отсутствия дезинфекции воды. Одним из наиболее

действенных и доступных средств борьбы, как против бактериальных, так и

против ряда химических мер загрязнения воды, является обработка ее хлором.

Хлор как сильный окислитель разрушает органические соединения, находящиеся

в воде, убивает бактерии, способствует гидролизу и изменяет строение

молекул, тем самым переводя многие из них в неядовитые соединения. Хлор –

газ желто-зеленого цвета, тяжелее воздуха, хорошо растворим в воде. Хлор –

активный элемент, соединяется с металлами и почти со всеми катионами.

Быстрее всего входят в соединение с хлором газы, затем жидкость,

растворенные в ней вещества, а потом уже нерастворенные вещества.

Все процессы проходят одновременно, но различны скорости течения

реакций. Особенно быстро входят в соединение с хлором газы, имеющие в своем

составе водород. Хлор, действуя на сточные воды, содержащие нерастворенные

загрязнения, не оказывает влияние на бактерии, содержащиеся внутри этих

загрязнений, поэтому хлорирование проводят осветленных вод. Это требует

меньшего количества хлора и дает лучшие результаты. Для сточной воды после

биологической очистки необходимо 5-10 г/м3 хлора. Хлорируема вода перед

выпуском в водоем должна содержать остаточное количество хлора –

0,5-1,0 г/м3.

Для того, чтобы хлор действовал на бактерии, находящиеся в сточных

водах, необходимо хорошее перемешивание его со сточной водой и достаточное

время от 15 до 30 минут.

Контакт сточной воды с хлором осуществляется в специальных

резервуарах. Хлор находится в баллонах под давлением 5,6 атмосфер при

температуре 0(С. Из баллонов хлор поступает в хлораторы, а затем в воду в

виде хлорной воды.

-----------------------

[pic]

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5