Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Свердловской области

ГАПОУ СО «Екатеринбургский колледж транспортного строительства»

Заочное отделение

Контрольная работа

На тему: «Биологическая очистка сточных вод»

2016



Оглавление

• 1. Определения терминов
• 2. Основные источники загрязнения природных вод
• 3. Биологическая очистка сточных вод в искусственно созданных условиях
• 4. Сооружения и аппараты биологической очистки
• 4.1 Биофильтры с загрузкой из пеностекла или пластмассы
• 4.2 Биодисковые фильтры
• 4.3 Биофильтраторы
• 4.4 Биореакторы с биобарабанами
• 4.5 Аэротенки
• 5. Обработка осадков
• 5.1 Обеззараживание сточных вод
• 5.2 Доочистка сточных вод
• 6. Основные принципы создания малоотходных и безотходных производств (технологий)
• Список литературы


1. Определения терминов

Выпаривание -- это метод химико-технологической обработки для выделения растворителя из раствора, концентрирования раствора, кристаллизации растворенных веществ. Иногда выпаривание проводят до получения насыщенных растворов, с целью дальнейшей кристаллизации из них твердого вещества. Выпаривание широко применяется в химической промышленности. Производство многих продуктов производится в жидкой фазе, в виде суспензий и эмульсий, а для получения целевого продукта жидкую фазу следует удалить. Наиболее простым и производительным способом является тепло- и массообмен. Выпаривание принципиально отличается от испарения тем, что при выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения, а испарение происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения.

Нейтрализамция (от лат. neuter -- ни тот, ни другой) -- взаимодействие кислоты и основания (щелочи) между собой с образованием соли и малодиссоциирующего вещества (воды). В большинстве своем, реакции нейтрализации экзотермичны. К примеру, реакция гидроксида натрия и соляной кислоты:

НСl + NaOH = NaCl + Н2О

Обеззараживание -- широкое понятие, включающее проведение работ по дезактивации, дегазации, дезинфекции, дезинсекции и дератизации, а также санитарную обработку людей. Обеззараживание производится формированиями гражданской обороны или санитарным персоналом в зонах химического, радиационного и биологического заражения.



2. Основные источники загрязнения природных вод

Основной причиной современной деградации природных вод Земли является антропогенное загрязнение. Загрязнение гидросферы, особенно поверхностных вод, огромно и происходит давно. Загрязнение водных систем представляет большую опасность, чем загрязнение атмосферы. Почему?

Во-первых, процессы регенерации (самоочищения) протекают в водной среде медленнее, чем в воздухе. Периодичность полного обмена массы воды, которая близка к периоду естественной очистки, составляет: Мировой океан - 2500 лет, подземные воды - 1400 лет, воды озер - 17 лет, воды рек - 16 дней, в живых организмах -несколько часов. В атмосфере периодичность естественной очистки воздуха составляет 8-10 дней.

Во-вторых, источники загрязнения водоемов более разнообразны:

· Сточные воды промышленных предприятий.

· Сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов

· Стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов.

· Атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водосборных бассейнов.

В-третьих, в воде, как растворителе, увеличивается глубина протекания химических реакций. При этом получаются новые (вторичные) соединения, еще более токсичные, чем первичные. Например: весной 1990 года одновременное попадание в р.Белую фенолов и хлоридов привело к образованию диоксинов, содержание которых превысило норму в 147 раз.

Общая масса загрязнителей гидросферы в мире огромна - около 15 млрд. тонн в год. Под загрязнением водоемов понимается снижение их биосферных функций в результате поступления повышенных концентраций вредных веществ.

Выделяют три вида основных загрязнений океана и континентальных вод планеты биологическое, химическое, физическое.

1. Биологическое - сброс в воды водоемов большого количества ряда органических веществ, способных к брожению. Их происхождение различно: сточные городские и промышленные воды, содержащие пищевые продукты и фекалии, сточные воды сахарных заводов и целлюлозно-бумажных комбинатов и т.д. Многие биогенные вещества дают животноводческие комплексы.

Так, например, 1 комплекс для откорма 10 тысяч голов скота дает столько же сточных вод, сколько город с 100-тысячным населением. Большое количество почвы, органики и минеральных удобрений смывается в водные объекты с сельскохозяйственных территорий во время половодья и после сильных дождей.

Чрезмерное обогащение биогенами водоемов приводит к их эвтрофикации, т.е резкому повышению биопродуктивности. При этом начинается массовое размножение фитопланктона, в первую очередь неприхотливых сине-зеленых водорослей. "Цветение" воды и постепенное отмирание массы водорослей становится источником вторичного загрязнения. Далее водоем медленно "умирает" из-за расходования всех запасов кислорода. Таким образом, антропогенная эвтрофикация вызывается нe ядовитыми загрязнениями, а тем, что всегда считалось безвредным, - частицами почвы и удобрениями. И это может нарушить равновесие экосистемы.

Биологическое загрязнение приводит к сильному бактериологическому заражению воды. С этим видом загрязнения связан ряд проблем в области общественной гигиены (гепатит, холера, кишечные инфекции).

2. Химическое загрязнение. К наиболее опасным загрязнителям этого вида относятся: соли тяжелых металлов (свинца, ртути, железа, меди). Иногда концентрация ионов этих металлов в теле рыб в 10 раз превышает исходную их концентрацию в водоеме.

Другим загрязнителем являются нефть и нефтепродукты. Общее загрязнение ими Мирового океана превысило 10 млн. т в год. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой (10-4 см) порядка 12 кв. км водной поверхности. По оценкам специалистов, нефтью уже загрязнена 1/5 часть акватории Мирового океана. Если пятно нефти небольшое (до 10 м2), то оно исчезает с поверхности за 24 часа, образуя эмульсию, а тяжелые фракции нефти оседают на дно. Если размер нефтяного пятна больше, чем 10 м 2, то нефтяная пленка приводит к гибели живых организмов, млекопитающих и птиц; нарушает процессы фотосинтеза, и газообмен между гидросферой и атмосферой.

Следующим видом химического загрязнения являются нитраты, фосфаты. Нитраты поступают в воды водоемов через удобрения, а фосфаты - как синтетические моющие средства (CMC). CMC входят в группу СПАВ - синтетические поверхностно-активные вещества. Появление фосфора антропогенного происхождения облегчило жизнь домохозяйкам, но усложнило жизнь природе. Чем? Присутствие CMC в воде придает ей неприятный вкус и запах. Там, где в водоемах течение быстрое, образуется пена. Если концентрация CMC в воде 1 мг/л - гибнет планктон, а если 5 мг/л - происходят заморы рыб. CMC замедляют естественное самоочищение водоемов, действуя угнетающе на многие биохимические процессы в них. Из других химических загрязнителей можно назвать фенолы, пестициды и другие органические яды.

3. Физическое загрязнение - сброс в поверхностные водоемы нерастворенных материалов (глин, как отходов производства при разработке карьеров и шахт). Оседая на дно, глинистая тонкодисперсная фракция может погубить выметанную икру рыб.

Другим видом физического загрязнения является охота, Использование патронов, дроби (сплав свинца и сурьмы) влечет загрязнение этими веществами. Подсчитано, что если 2 млн. охотников сделают хоть 1 выстрел, то выпустят 32 т свинца. Свинец способен накапливаться в водоемах. Если он попадает в зоб уток, то они заболеют сатурнизмом.

К этому виду загрязнения относится и тепловое загрязнение. Подогретая вода от ТЭЦ и других предприятий, поступая в водоем, приводит к повышению температуры воды в нем. Из химии известно, что растворимость газа в воде уменьшается с ростом температуры. Это приводит к уменьшению кислорода в воде. Дыхание биоценозов ухудшается, нарушается равновесие в таких водоемах. Начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы (яйца аскарид).

Таким образом, пути и источники загрязнения поверхностных водоемов многообразны и масштабны. В результате этого загрязнены почти все реки мира (особенно крупные), большая часть озер. Интенсивно загрязняются и подземные воды.



3. Биологическая очистка сточных вод в искусственно созданных условиях

Биологическая очистка сточных вод представляет собой результат функционирования системы активный ил - сточная вода, характеризуемой наличием сложной многоуровневой структуры. Биологическое окисление составляющее основу этого процесса, является следствием протекания большого комплекса взаимосвязанных процессов различной сложности: от элементных актов обмена электронов до сложных взаимодействий биоценоза с внешней средой.

Результаты исследований показывают, что характерной особенностью сложных многовидовых популяций, к которым относятся и активный ил, является установление в системе динамического равновесия, которое достигается сложением множества относительно небольших отклонений активности и численности отдельных видов в ту или иную сторону от их среднего уровня.



4. Сооружения и аппараты биологической очистки

Биологическая очистка может осуществляться как в естественных так и в искусственных условиях.

К сооружениям естественной очистки относятся:

1. Фильтрующие колодцы, используемые при расходе 1 куб.м в сутки и менее, и фильтрующие кассеты - при расходе 0,5-6 куб.м в сутки.

2. Поля подземной фильтрации - при расходе до 15 куб.м в сутки и более.

3. Поля фильтрации - при расходе 1400 куб.м в сутки и менее.

В этих сооружениях, фильтрующей загрузкой являются естественные грунты, используемые непосредственно на месте (пески, супеси, легкие суглинки).

4. Фильтрующие траншеи, песчано-гравийные фильтры, применяемые при расходе 15 куб.м в сутки и более. Оросительная и дренажная сеть этих сооружений положена в слое искусственной фильтрующей загрузки из привозного грунта. Их устраивают при наличии водонепроницаемых или слабофильтрующих грунтов.

5. Фильтрующие кассеты с пропускной способностью 0,5-6 куб.м в сутки, применяемые в слабофильтрующих грунтах (суглинках) при коэффициенте фильтрации не менее 0,1 куб.м в сутки.

6. Циркуляционные окислительные каналы (ЦОК) - при расходе 100-1400 куб.м в сутки.

7. Биологические пруды с естественной или искусственной аэрацией - при расходе 1400 куб.м в сутки.

При круглогодичной работе очистной станции Сооружения естественной очистки рекомендуется использовать, если удовлетворяются следующие условия: среднегодовая температура воздуха в районе расположения очистной станции не менее 10 град.С; глубина грунтовых вод не менее 1 м от поверхности земли; наличие свободных площадей в близи малых объектов.При сезонной работе станции (только в летний период) первое условие, касающееся среднегодовой температуры, исключается.

Однако почвенные методы не всегда приемлемы из-за неблагоприятных санитарных, почвенно-грунтовых, климатических, гидрогеологических условий. В связи с этим возникает необходимость в применении сооружений искусственной биологической очистки. К сооружениям, в которых биологическая очистка протекает в искусственно созданных условиях, относятся:

1. Биофильтры с загрузкой из пеностекла или пластмассы.

2. Биодисковые фильтры.

3. Биофильтраторы.

4. Биореакторы с биобарабанами.

5. Блок биореакторов с затопленной ершовой загрузкой.

6. Аэрационные установки, работающие по методу полного окисления (продленной аэрации).

7. Аэрационные установки с аэробной стабилизацией избыточного активного ила.

4.1 Биофильтры с загрузкой из пеностекла или пластмассы

Сооружения биологической фильтрации, особенно с прикрепленным биоценозом, хорошо себя зарекомендовали в работе с малыми расходами и пиковыми нагрузками по органике. Они просты, удобны, в них за короткое время (до 30 минут) происходит скоростное изъятие загрязнений. На традиционных биофильтрах в качестве фильтрующей массы применяют объемный материал: щебень, гравий, керамзит. Блочные загрузки из блоков пеностекла имеют преимущества в технологическом, конструктивном и эксплуатационном отношениях по сравнению с другими материалами. Пеностекло - это теплоизоляционный строительный материал. Он отличается механической прочностью, влаго-, паро- и газонепроницаемостью, огнестойкостью, морозостойкостью, долговечностью, устойчивостью к воздействию кислот и продуктов разложения. Площадь адсорбционной поверхности пеностекла в зависимости от величины перфорации с учетом малых и больших пор- 200 кв.м/куб.м. Пеностекло имеет чрезмерно развитую поверхность, удерживает в единице объема большое количество биопленки, чем какой-либо другой вид загрузочного материала, что способствует интенсивному изъятию загрязнений из сточных вод. Распределение сточной воды по поверхности биофильтра осуществляется с помощью реактивного оросителя. Пластмассовые загрузки используются в виде жесткой (кольца, обрезки труб и т.д.), жестко-блочной (из плоских и гофрированных листов), а также мягкой (из пластмассовых пленок) засыпки. Таким образом, загрузка обладает высокой пустотностью, большой сорбционной поверхностью и относительно малым коэффициентом сцепления биопленки с поверхностью загрузки, что создает условия для образования тонкого слоя биопленки.

Пластмассовая загрузка исключает заиливание биофильтров, значительно увеличивает объем поступающего воздуха, что способствует повышению окислительной мощности. Кроме достоинств, биофильтры обладают и рядом недостатков. Так, высокая не равномерность поступления сточных вод от малых объектов крайне отрицательно влияет на работу биофильтров и аэротенков. В биофильтрах происходит подсыхание биопленки и наблюдается не равномерность температурного режима ее работы, создаются условия, способствующие заиливанию загрузки. Во избежания этих явлений в часы минимального притока сточных вод осуществляют рециркуляцию очищенных сточных вод, что приводит к дополнительным энергозатратам на перекачку стоков.

4.2 Биодисковые фильтры

Эти сооружения предназначены для расхода сточных вод до 1000 куб.м в сутки. В качестве загрузки для биодисковых фильтров рекомендуются перфорированные диски, изготовленные из объемных синтетических материалов пониженной плотности (пенопласта, пеностекла). Современные биодисковые фильтры представляют собой многосекционную емкость, наполненную вращающейся загрузкой (Рис. 2). Диски набирают на горизонтально расположенном валу с расстоянием между ними 15-20 мм. Диски обычно погружены в очищаемую жидкость на 0,45Д (30--45 %), иногда до 0,75Д. Диаметр дисков находится в пределах от 0,4 до 3,0 метров в зависимости от производительности установки. Принцип действия данного сооружения следующий: диски - основной компонент сооружения - находится в постоянном вращательном движении, причем их поверхность перфорации покрывается биопленкой, которая находится в прикрепленном состоянии. загрязнение очистка сточный вода

Биомодули, создавая обширную поверхность, обеспечивают гидродинамические условия, при которых отторгнутая биопленка продолжает работать, находясь во взвешенном состоянии. Здесь совмещается режим работы прикрепленного биоценоза и взвешенного (активного) ила. За пределами зоны очищаемой воды микроорганизмы, находясь в биопленке, получают кислород непосредственно из атмосферы. При одинаковых категориях обрабатываемых городских сточных вод и заданном эффекте очистки время аэрации в БДФ составляет 60-90 минут, а в классических аэротенках - около 6 часов. Биодисковые фильтры компактны, конструктивно просты, устойчивы к различного рода перегрузкам, имеют низкие удельные энергозатраты. Кроме того, при использовании этих фильтров практически отпадает необходимость насосной станции, так как гидравлические потери сооружений не значительны.

Биодисковые фильтры - многосекционные сооружения (3-6 секций). Основная масса удаленных биоразлагаемых загрязнений приходится на первую и вторую секции БДФ. Процесс снижения аммонийного азота и нитрификации успешно протекает в третьей и последующих секциях. Удаление азота достигает 40 %, что выше, чем в классических биофильтрах и аэротенках. Однако в очищенных водах присутствуют азотистые соли (биогенные соединения), поэтому в некоторых случаях требуется доочистка. Из биодисковых фильтров биологическая пленка потока обработанной жидкости выносится во вторичный отстойник. Разделение биопленки осуществляется гравитационным способом. Вторичные отстойники рекомендуется оборудовать тонкослойными модулями.

4.3 Биофильтраторы

Компактная установка биофильтратор предназначена для малых расходов сточных вод (от 2 до 600 куб.м в сутки) и обеспечивает полную биологическую очистку от разнообразных загрязнений в широком диапазоне концентраций. Установка имеет низкие капитальные вложения и энергетические затраты. Она проста и экономична в эксплуатации, не требует специального постоянного ухода.Биофильтратор (Рис.3) состоит из аэрационной (сорбционной) зоны и зоны осветления. В сорбционной зоне установлены вращающиеся перфорированные диски из пенопласта или подобных материалов.

Диски вращаются мотор-редукторм с частотой вращения 10-15 об/мин. За счет градиента давления жидкость и отторгнутая биопленка переливаются через отверстие, устроенное в разделительной перегородке. Укрупненные хлопья активного ила из зоны осветления опускаются вниз и через отверстия подсасываются в аэрационную зону за счет кинематики течения. Таким образом, происходит постоянный обмен биомассы между зонами сорбции и осветления. Очищаемая жидкость поднимается к лотку и отводится за пределы сооружения. Для интенсификации биотехнологии в биофильтре используется струйная аэрация, что позволяет исключить механическую систему привода мотор-редуктор. Такой метод очистки применяется дла расходов сточных вод от 0,5 до 1,5 куб.м в сутки и более, с загрузкой от низких до высоких значений концентрации биоразделяемых соединений (БПК).

Струйный биофильтр работает следующим образом. Сточные воды, прошедшие механическую очистку, попадают в аэрационную зону, куда также поступает смесь осветленной жидкости и циркуляционного активного ила. Эта смесь из нижней части осветляется забирается по трубопроводу насосом и через струйный аэратор шахтного типа сбрасывается в аэрационную зону биофильтра. Струя потока вводится в межсекционное пространство (Рис. 4) ниже свободной поверхности на 15-30 см и отражается от специально спланированной поверхности дна.

В результате возникают интенсивные воздушные восходящие потоки, которые приводят к движению биоротора. После контакта очищаемой жидкости в аэрационной зоне смесь или и сточной воды поступает на осветление. Зона осветления разделена на три отсека. В дегазационно-отстойной зоне при низходящем потоке отделяются выносимые из аэрационной зоне пузырьки газа малых размеров. Здесь укрупненные частицы ила осаждаются на дно отстойника и возвращаются в аэрационную систему. Далее смесь поступает во вторую зону отстаивания, где происоходит основной процесс разделения твердой и жидкой фаз с образованием взвешенного слоя, углубляющего процесс биофильтрации. Из этой зоны укрупненные хлопья активного ила также поступают в камеру аэрации. В последующем отделении обеспечивается окончательная очистка сточных вод. Вторая зона отстаивания работает в режиме отстойника. Осаждающиеся хлопья активного ила по стенке емкости сползают в зону их забора насосным агрегатом. Осветленные сточные воды через сбросный лоток отводятся на обеззараживание.



4.4 Биореакторы с биобарабанами

В качестве биореакторов для очистных сооружений пропускной способностью 50-700 куб.м в сутки сточных вод предложены 5-6-ступенчатые установки с полупогруженными вращающимися биобарабанами. Они представляют собой каскад поддонов (корыт) цилиндрической или близкой к ним конфигурации. Движение очищаемой сточной воды и жидкости из поддона в поддон - самотечное за счет объединения поддонов в сообщающиеся сосуды по средствам системы патрубков, располагаемых в примыкающих друг к другу стенок поддонов.

Для равномерного распределения жидкости в первом по ходу движения поддоне расположен приемный карман с затопленным щелевым переливом. Сборный канал для отвода очищенной жидкости устраивается на выходе из последнего поддона установки. В каждый поддон помещается барабан с волокнистой загрузкой , на которой нарастает биопленка. Барабан медленно вращается вследствие легкости конструкции, все барабаны каскада приводятся в движение от одного привода. При вращении барабана осуществляется естественная аэрация биомассы микроорганизмов. В нижней части поддона в нижней части поддонов устраивают сборно- отводящие каналы или продольные бункеры для сбора и отвода осадка, заканчивающиеся патрубком и задвижкой, которые присоединяются к сборному коллектору, отводящему осадок на обезвоживание.

Регенерация ершей осуществляется барботированием через перфорированные трубы, расположенные в нижней части биореактора. Установки работают устойчиво при различных концентрациях органических веществ в сточных водах. Они просты в эксплуатации, что позволяет использовать не квалифицированных работников.



4.5 Аэротенки

Для полной биологической очистке сточных вод малых населенных пунктов применяются: аэрационные установки, работающие по методу полного окисления (аэротенки подлинной аэрации); аэрационные установки с аэробной стабилизацией избыточного активного ила. Установки обоих типов обеспечивают стабильную высокую эффективность очистки сточных вод, могут применятся в любых климатических, грунтовых и гидрогеологических условиях и не требую отвода больших площадей земли. Установки, работающие по методу полного окисления. Они предназначены для полной биологической очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод. Полное окисление органических загрязнений протекает в три фазы.

В первой фазе наличия большого количества органических веществ в сточной жидкости обеспечивает быстрое размножение микроорганизмов с непрерывным прогрессированием общего их количества.

Во второй фазе нагрузка по органическим загрязнениям на активный значительно ниже и из-за недостаточного количества этих загрязнений размножение микроорганизмов несколько сдерживается. Устанавливается определенное соотношение мужду количеством поступивших органических веществ и приростом ила.

В третей фазе размножение микроорганизмов активного ила замедляется из-за недостатка органических загрязнений. Ил как бы находится в «голодном» состоянии. Это заставляет микроорганизмы активного ила использовать не только органические вещества поступившие со сточными водами, но и большую часть органических веществ отмерших микроорганизмов, т.е. минерализовать органическую часть самого активного ила. В результате полного окисления органических загрязнений прирост активного ила настолько мал, что его можно удалять из сооружений через 1-4 месяца.

Компактные установки (КУ) производительностью 12 и 25 куб.м в сутки изготавливаются в заводских условиях в виде единого металлического блока. Все установки конструктивно выполнены в виде аэротенко-отстойников с принудительным возвратом активного ила. Установки производительностью 12 куб.м в сутки оборудованы механической системой аэрации, остальные - эжекторной или пневматической. Принцип работы установки (Рис. 6): сточные воды пропускают через решетку и без первичного отстаивания направляют в зону аэрации. Здесь происходит биологическая очистка сточных вод активным илом, который поддерживается во взвешенном состоянии за счет вращения роторного аэратора. Затем после полутора часового контакта в аэрационном объеме, смеси сточных вод и активного ила по дегазационному каналу поступает в зону отстаивания. Осевший ил через нижнюю щель отстойника возвращается в аэрационную зону. Сверху установка перекрывается щитами для предохранения от замерзания в зимний период.

Принцип работы установок КУ -25 - КУ-200: до поступления на установку сточную воду пропускают через решетку-дробилку или решетку с ручной очисткой. На установку сточная жидкость поступает через входной патрубок и по подающему лотку перетекает в два распределительных лотка, проходящих по продольным стенкам. Для предотвращения осаждения взвешенных веществ в лоток подается сжатый воздух. Из распределительных лотков через отверстия с регулируемыми треугольными водосливами сточная вода переливается в аэротенк-отстойник. Аэрационные зоны расположены по продольным стенкам. Воздух в аэрационную зону подается от воздуходувок по воздухопроводам и распределяется через дырчатые трубы. В аэротенка возможно применение эжекционной аэрации. Отстойная зона расположена в центре установки. Смесь сточных вод и активного ила поступает в зону через нижнюю щель, проходит через взвешенный слой, образованный активным илом, где происходит разделение активного ила и очищенной сточной жидкости. Последняя поднимается к поверхности отстойной зоны, протекает через затопленные отверстия в сборный лоток и по нему отводится из установки.

Активный ил увлекается потоком в бункеры отстойной зоны и перекачивается лифтами в аэрационные зоны. Избыточный активный ил периодически (1 раз в 1-4 месяца) удаляется из аэрационных зон на иловые площадки. Компактные установки КУ-12 - КУ-200 прошли длительные испытания на многих очистных станциях, качество очищенного стока БПК и взвешенным веществам составляет 12-15 мг/л, концентрация аммонийного азота снижается на 40%. Эффективность очистки сточных вод на этих сооружениях повышается, если во вторичных отстойниках использовать тонкослойные модули. ГПИ «Эстонпроект» была разработана установка БИО заводского изготовления. Она представляет собой аэротенк-отстойник, работающий в режиме продленной аэрации. Принцип работы БИО-25 аналогичен установкам КУ. Продолжительность аэрации около суток. В этих сооружениях использованы эжекторная или пневматическая система аэрации.



5. Обработка осадков

Обработка осадков, поступающих со сточной водой может осуществляться в анаэробных условиях, протекающих без доступа кислорода воздуха, когда за счет жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов происходит распад органических веществ, находящихся в осадке. К ним относятся:

1) биотуалеты, предназначенные для жилого дома;

2) септики, рекомендуемые при расходе до 20 куб.м в сутки;

3) двухярусные отстойники и осветители - перегниватели, применяемые при расходе до 1400 куб.м в сутки и более.

В сооружениях второго и третьего типов одновременно проводят два процесса: отстаивание сточной жидкости и обработка осадка. В аэробных условиях, протекающих при наличии кислорода воздуха, за счет жизнедеятельности аэробных микроорганизмов происходит окисление органических веществ, находящихся в осадке. К ним относятся:

1) аэротенки, работающие с продленной аэрацией по методу полного окисления органических загрязнений, находящихся как в жидкой так и в твердой фазе сточных вод;

2) аэробные стабилизаторы, расположенные в блоке емкостей (аэрационных установок).

5.1 Обеззараживание сточных вод

Производится с целью уничтожения содержащихся в них патогенных микроорганизмов и устранения опасности заражения водоема этими микробами при спуске в него очищенных сточных вод. Наиболее распространенным методом обеззараживания является хлорирование. В настоящее время на малых очистных станциях применяется несколько типов установок для приготовления дозирования растворов, содержащих активный хлор. К первому типу относятся установки по хлорированию воды хлорной известью или порошкообразными гипохлоритами. Принцип их действия сводится к приготовлению раствора требуемой концентрации и последующей подачей его в воду.

Ко второму типу относятся установки, которые позволяют получить обеззараживающие хлорпродукты из исходного сырья - поваренной соли - непосредственно на месте потребления. Такими установками являются электролизеры предназначенные для приготовления электролитического гипохлорита натрия. К третьему типу относятся установки, позволяющие осуществлять обеззараживание воды путем его прямого электролиза. Этот метод безреагентный, поскольку обеззараживающие продукты образуются за счет электролитического разложения хлоридов, находящихся в самой обрабатываемой воде.

5.2 Доочистка сточных вод

Хозяйственно бытовые сточные воды, поступают от малых объектов, подвергается механической и биологической очистке, которая может быть полной и неполной. Сооружения доочистки позволяют снизить содержание взвешенных и органических веществ до 3-5 мг/л, азота аммонийных солей (N) и фосфатов (P2O5) до 0,5 мг/л, нитратов до 0,02 и нитритов до 10 мг/л по азоту.

Фильтрующие колодцы, кассеты. Использование в технологической схеме биологической очистки сооружений, расположенной в естественных условиях (фильтрующие колодцы и кассеты, поля подземной фильтрации), позволяет обеспечить одновременную глубокую очистку и обеззараживание стоков и не требует дополнительного устройства сооружений доочистки. Обследование около 50 систем показало что вблизи правильно установленных и эксплуатируемых фильтрующих колодцев создается вполне удовлетворительная санитарная обстановка. На большинстве обследованных объектов даже в расстоянии 1-2 метров вокруг фильтрующего колодца не отмечалось загрязнения атмосферного воздуха и поверхности почвы. Результаты исследований экспериментальных установок показываю, что даже на расстоянии 0,8-1 метра от фильтрующих колодцев наблюдается значительное снижения загрязнении в сточных водах. Сооружения естественной очистки сточных вод такие как фильтрующие колодцы и биологические пруды, могут быть использованы в качестве сооружений доочистки в различных технологических схемах обработки стоков. Эти сооружения размещают, как правило, после установок биологической очистки.

Биологические пруды. Биологические пруды с естественной или искусственной аэрацией - это наиболее экономичные, простые и надежные сооружения, в которых происходит снижение содержания взвешенных и органических веществ до 5 мг/л, уменьшается содержание биогенных элементов и бактериальных загрязнений. При отсутствии земельных участков для устройства биологических прудов и ограничении их применения по гидрогеологическим, климатическим и другим местным условиям возможно для доочистки использовать сооружения искусственной очистки стоков.

Фильтры с зернистой загрузкой. Различают два типа фильтров с зернистой загрузкой: гравийные с восходящим потоком воды и каркасно-засыпные. Оба типа фильтров обладают повышенной грязеемкостью, так как фильтрация в них осуществляется через загрузку с убывающей крупностью. В песчано-гравийных фильтрах загрузка выполняется из речного песка крупностью 1,2-2 мм высотой 1,4 м и из гравия крупностью 5-40 мм высотой 0,4 м . В каркасно-засыпных фильтрах (КЗФ) загрузка состоит из каркаса (гравий крупностью 40-60 мм) высотой 1,8 м и засыпки (песок крупностью 0,8-1 мм) высотой 0,9 м. КЗФ представляет собой двухслойный фильтр с нисходящим потоком воды. Этот фильтр выгодно отличается от известных тем , что его загрузка, обеспечивает фильтрование в направлении убывающей крупности зерен, выполняется из недефицитных материалов. Крупность зерен засыпки и каркаса, а также их объем подбирают таким образом, чтобы зерна засыпки могли свободно проникать в каналы, образующиеся в каркасе фильтра, и опускаться подо действием свободного падения в нижние слои каркаса с тем, чтобы верхние слои были свободные от засыпки.

Таким образом, очищаемая вода проходит через слой каркаса, незасыпного песка, где очищается от части взвеси, а затем поступает в нижние слои, где фильтруется через мелкозернистый фильтрующий материал - слой засыпки. В рассмотренных выше двух типов фильтров промывка - водо-воздушная, эффект очистки составляет по взвешенным веществам 70-85%, по БПК 50-65%, по ХПК 30-40%. Однако фильтры снижают лишь содержание взвешенных веществ, что, в свою очередь, снижает содержание органических веществ. Песчаные фильтры имеют недостаток: для них требуются здания большой площади и высоты (4,8 м), что приводит к увеличению капитальных расходов и большой трудоемкости при возведении сооружений.

Микрофильтры и намывные фильтры. Микрофильтры представляют собой сетчатые вращающиеся барабаны, опущенные частично в жидкость. Сточная вода подается внутрь барабана, загрязненная внутренняя поверхность промывается струями воды в верхней части барабана. Эффективность очистки при подаче на них биологически обработанных сточных вод составляет по БПК 20-30%, по взвешенным веществам 65-70%. Микрофильры просты в эксплуатации и не требуют ежедневного ухода. Намывные фильтры представляет собой резервуары с установленными внутри сетчатыми фильтрующими элементами. Фильтрование осуществляется через сетки намытым на них фильтрующим материалом. Поэтому перед рабочим циклом в фильтр подается пульпа фильтрующего материала. Этот же материал вводится в доочищаемую воду небольшими дозами во время рабочего цикла. Качество доочистки высокое: по содержанию взвешенных веществ (4 мг/л) и БПК (3 мг/л) сточные воды приближаются к чистой речной воде.

Фильтр ОКСИПОР. Этот фильтр разработан в НИИКВОВ и представляет собой заполненный фильтр, в котором происходят процессы окисления органических загрязнений на пористой поверхности загрузки. Процесс осуществляется за счет жизнедеятельности микроорганизмов, развивающихся на поверхности зерен загрузки (керамзит крупностью 5-10 мм) и в межпоровом пространстве.

В фильтре также происходит задержание взвешенных веществ. Вода подается на очистку по трубопроводу через распределительную воронку фильтра, а отводится по трубчатой распределительной системе через водослив в виде сифона, что необходимо для поддержания загрузки в затопленном состоянии. На глубине 50-70 см от верха загрузки располагается верхняя трубчатая воздухораспределительная система, с помощью которой производится аэрация верхней части загрузки. При обратной водо-воздушной промывке по трубчатой распределительной системе подается промывная вода, по нижней воздухораспределительной системе, расположенной у дна, - воздух. Обе системы уложены в подстилающем слое гравия (щебня) крупностью 10-20 мм. Промывная вода отводится через специальный карман.

При такой технологии очистки происходит быстрое насыщение воды растворенным кислородом (5-6 мг/л в верхней части фильтра и 2-3 мг/л в нижней). Промывная вода возвращается в головку очистных сооружений. Такие фильтры применяются для доочистки сточных вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку. Здесь были рассмотрены сооружения и аппараты биологической очистки бытовых и промышленных близких по составу сточных вод малых объектов. Из чего можно сделать вывод, что на выбор метода очистки бытовых сточных вод малых объектов оказывают влияние следующие показатели:

-средний суточный расход сточных вод;

-степень неравномерности поступления стоков от малых объектов;

-режим работы очистной станции (круглогодичный или сезонный);

-характер системы канализования (локальная или групповая);

-усреднение концентрации загрязняющих веществ и органических (по БПК) веществ, содержание фосфатов и азота аммонийных солей в поступающем на очистку стоке;

-степень очистки сточных вод по вышеприведенным загрязнениям;

-климатические, геологические топографические условия в районе расположения очистной станции.

При выборе типа очистных сооружений рекомендуется, в первую очередь, оценить возможность применения сооружений естественной биологической очистки как наиболее дешевых. Кроме того, очистные сооружения должны обеспечивать полное обезвреживание и обеззараживание жидкой и твердой фракций стоков для возможного их использования на приусадебных участках или сельхозугодьях.



6. Основные принципы создания малоотходных и безотходных производств (технологий)

Термин "безотходная технология" впервые предложен российскими учеными Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым-Соколовым в 1972 г. В ряде стран Западной Европы вместо "мало- и безотходная технология" применяется термин "чистая или более чистая технология".

Безотходная технология есть такая технология, при которой обеспечивается наиболее рациональное использование природных ресурсов и защита окружающей среды.

Теория безотходных технологических процессов в рамках основных законов природопользования базируется на двух предпосылках:

· исходные природные ресурсы должны добываться один раз для всех возможных продуктов, а не каждый раз для отдельных;

· создаваемые продукты после использования по прямому назначению должны относительно легко превращаться в исходные элементы нового производства.

Понятие безотходной технологии условно. Примерами служат безотходно функционирующие природные экосистемы и домашние хозяйства.

Основные принципы создания безотходных производств заключаются

1) в комплексном использовании сырья,

2) в создании принципиально новых и совершенствовании действующих технологий,

3) в создании замкнутых водо- и газооборотных циклов,

4) в кооперировании предприятий, создании производственно-территориальных комплексов.

Комплексное использование сырья. Отходы производства - это неиспользованная или недоиспользованная по тем или иным причинам часть сырья. Поэтому проблема комплексного использования сырья имеет большое значение как с точки зрения экологии, так и с точки зрения экономики.

Необходимость комплексного использования природных ресурсов диктуется, с одной стороны, все увеличивающимися темпами роста объемов промышленных производств, загрязняющих окружающую среду, а с другой - необходимостью экономного их расходования, поскольку запасы основного минерального сырья ограничены, а цены на него непрерывно возрастают. С 1992 по 1996гг. цены почти на все сырьевые материалы выросли более чем в 2 раза. В свою очередь, рост цен ускоряет внедрение и разработку малоотходных и безотходных производств, поскольку расширяются пределы их экономической рентабельности.

Рациональное комплексное использование сырья позволяет уменьшить количество недоиспользованных веществ, увеличивать ассортимент готовых продуктов, выпускать новые продукты из этой части сырья, которая раньше уходила в отходы.

Большинство месторождений содержит не одно, а несколько ценных компонентов. Например, в железных рудах присутствует и марганец, хром, титан, медь, цинк и т.д. Извлечение попутных компонентов из месторождений повышает ценность месторождений в 1,5-2 раза. В месторождениях нефти и газа Томской области полезными являются сера, гелий, йод, бром, азот.

Например, на Кимовской обогатительной фабрике помимо каменного угля (топлива) получают сырье для производства серной кислоты и глину как стройматериалы.

В Германии широко используется биогаз. Он образуется в очистных установках в процессе разложения растительных и животных отходов без доступа кислорода. Образуется метан и углекислый газ. Затем биогаз используется для приготовления пищи, отопления, в газовых двигателях блоков ТЭЦ, мощность которых от 10 до 100 МВт.

Комплексное использование сырья предполагает исключение потерь его. Потери минеральных ресурсов происходят при добыче, обогащении, транспортировке, переработке. В недрах остаются значительные запасы минерального сырья невыбранными в боковых стенках и целиках. Потери в недрах при добыче угля составляет 23,5 %, калийных солей - 62,5 %. При транспортировке газа теряется каждый седьмой кубометр.

Комплексное и экономное использование сырья - это оздоровление природы, выгода самим производителям. Перерабатывать или "продавать" свой мусор намного выгоднее, чем складировать его в отвалы. Комплексное использование сырья исключает загрязнение окружающей среды. Это путь рационального природопользования. Экономное и комплексное использование сырья требует модернизации действующих предприятий, а также разработки и внедрения в производство новых технологий.

Создание принципиально новых и совершенствование действующих технологий (схем). Это очень важный этап в развитии российских предприятий. Но, к сожалению, политика министерств направлена на закупку новых современных технологий за границей. Хотя достаточно "умов" и в России.

Например, применение новых технологий (метод электролиза) позволяет извлекать из тонны влажного осадка, полученного при очистке сточных промышленных вод до 50 кг чистой меди.

Использование бактерий для обработки некондиционированных углей позволяет за 6-8 часов получить "жидкую почву", содержащую необходимые элементы для повышения урожайности.

В основу создания атомной промышленности положены принципы, исключающие загрязнение окружающей среды или значительно снижающие его. На предприятии Атоммаша "Родон" высока надежность всех технологических схем и новых методов захоронения отходов.

Создание замкнутых водо- и газооборотных циклов. С позиций экологической безопасности и надежности не менее важной представляется задача по созданию замкнутых водо- и газооборотных циклов.

Например, на ПО "Тулачермет" организован замкнутый газооборотный цикл, разработанный для производства суперфосфатных и других фосфорных удобрений, что позволяет избежать загрязнения окружающей среды фторидами.

Они препятствуют попаданию технологических газов в атмосферу, при этом необходимость очистки и утилизации загрязненных газов остается. Отходящие газы сначала подвергаются очистке, а затем возвращаются в производственный цикл.

Создание газооборотных циклов представляет собой сложную проблему из-за технологических, технических, экономических и психологических затруднений. На современном этапе развития промышленности воздухо- и газооборотные циклы имеют относительно небольшое применение.

Очевидно, что система замкнутых газооборотов будет находить все большее применение в технологиях будущего, так как загрязнение воздуха промышленностью в настоящее время достигает катастрофических размеров.

Кооперирование предприятий, создание территориально-производственных комплексов. В большинстве случаев отходы одного производства являются сырьем для других производств. В связи с этим предлагается сам термин "отходы" заменить на "продукты незавершенного производства". При этом основная задача состоит в изыскании возможностей для применения продуктов незавершенного производства в других производствах или отраслях народного хозяйства, которые могли бы строить свою деятельность на них как на типичных материальных ресурсах. Например, в Бразилии из отходов производства сахарного тростника получают спирт, используемый в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Список литературы

1. «Защита водоемов от загрязнения малыми объектами», под ред. А.М. Черняева, Екатеринбург, 1994

2. Юрьев Б.Т. «Очистка сточных вод малых объектов». Рига, Авотс, 1983.

3. Лукиных Н.А., Липман Б.Л., Криштул В.П. «Методы доочистки сточных вод». М. Строииздат, 1978.

4. Нечаев А.П., Славинский А.С. и другие. «Интенсификация доочистки биологически очищенных сточных вод». Водоснабжение и санитарная техника, 1991. N12.

Список электронных ресурсов:

1. http://eko-priroda.ru/

2. http://www.ecosystema.ru/

3. https://ru.wikipedia.org

Размещено на Allbest.ru

...