Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 125 )

Примеры предприятий

Метод применим в секторах по производству рыбы, фруктов и овощей, безалкогольных и алкогольных напитков, растительного масла и жиров.

Справочная литература

[65, Германия, 2002 г., 199, Финляндия, 2003 г.]

7.5.3 Вторичная очистка

Вторичная очистка предназначена для удаления биологически разлагаемых органических веществ и ВВ в результате применения биологических методов. В результате адсорбции загрязняющих веществ в образующийся органический осадок также удаляются вещества, не поддающиеся биологическому разложению, например, тяжелые металлы. Из сточных вод частично удаляется органический азот и фосфор. Методы вторичной очистки могут быть использованы по отдельности или в комбинации, в зависимости от состава сточных вод и требований к утилизации отходов. Если они применяются последовательно, технология называется многоступенчатой системой (см. раздел 7.8.3.3.2).

Существует три основных метаболических процесса, т. е. аэробные процессы с использованием кислорода; анаэробные процессы, в отсутствие кислорода, и аноксические процессы с использованием биологического подавления кислорода [1, CIAA, 2002 г., 13, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 2000 г., 65, Германия, 2002 г.]. В этом разделе описаны методы, в которых используются в основном аэробные и анаэробные метаболические процессы.

В таблице 7.54 приведены основные преимущества и недостатки анаэробных методов очистки сточных вод по сравнению с аэробными методами.

Таблица 7.54 - Преимущества и недостатки анаэробных методов очистки сточных вод по сравнению с аэробными методами [1, CIAA, 2002 г., 13, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 2000 г., 65, Германия, 2002 г.]

Преимущества	Недостатки
Низкое удельное образование избыточного ила; низкая скорость образования активного ила означает меньшую макро/микропотребность в питательных веществах	Для мезофильных бактерий, размножающихся при температуре 20-45°С, могут потребоваться внешний источник тепла
Низкое энергопотребление в силу отсутствия принудительной вентиляции	Низкая скорость образования ила требует удержания биомассы
Меньшие капиталовложения и текущие расходы на кг сниженной ХПК. Это связано с уменьшением образования осадка и текущих расходов	Первоначальная фаза ввода в действие/поглощение может занять много времени (за исключением реакторов с гранулированным илом, например, реакторы с расширенным слоем гранулированного ила (EGSB), с илом из функционирующих установок)
Образуется биогаз, который может быть использован для генерирования энергии и тепла	Анаэробные методы чувствительнее аэробных к изменениям температуры, рН, а также к концентрации и нагрузке по загрязняющим веществам
Потребность в небольшой площади	Некоторые компоненты очищенных сточных вод могут быть токсичными/коррозийными, например, H2S
Можно не использовать в течение продолжительного срока и оставить в состоянии бездействия (выгодно для процессов сезонной переработки, например, сахарной свеклы)
Особенным преимуществом процесса является образование сгустков. Это позволяет не только быстро возобновить работу после долговременного перерыва, но также продать излишние сгустки ила, например, для введения в новые системы
Некоторые вещества, не поддающиеся разложению аэробными методами, могут быть подвергнуты анаэробному разложению, например, пектин и бетаин
Меньшее выделение неприятных запахов при применении соответствующих методов очистки
Не образуются аэрозоли, может происходить поглощение жиров (не для UASB)

7.5.3.1 Аэробные методы

Аэробные методы применимы и эффективны с точки зрения затрат только в том случае, если загрязняющие вещества в сточных водах поддаются быстрому биологическому разложению. Поступление кислорода в суспензию микроорганизмов и сточных вод, может быть организованно с поверхности или через погруженные диффузоры. Подача кислорода с поверхности осуществляется при помощи поверхностных аэраторов или камер, насыщенных кислородом.

В таблице 7.55 приведены основные преимущества и недостатки аэробных методов очистки сточных вод.

Таблица 7.55 - Преимущества и недостатки аэробных методов очистки сточных вод

[1, CIAA, 2002 г., 13, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 2000 г., 65, Германия, 2002 г.]

Преимущества	Недостатки
Разложение на различные соединения	Образование большого количества осадка
Очистка приводит к высвобождению летучих веществ, которые могут быть источником запаха/аэрозолей
При низких температурах бактериальная активность снижается. Но можно использовать поверхностную аэрацию и подачу чистого кислорода для ускорения процесса
Если жиры не удалены до аэробной биологической очистки, они снижают эффективность работы очистных сооружений сточных вод, поскольку трудно поддаются разложению микроорганизмами

7.8.3.1.1 Активный ил

Описание

В результате применения метода очистки активным илом образуется масса микроорганизмов, способных аэробно стабилизировать отходы. Биомассу аэрируют и помещают в реактор. В установки могут подаваться воздух, кислород или их комбинация. Если установки потребляют кислород, они называются установками с подачей чистого кислорода (см. раздел 7.5.3.1.2).

Экологические эффекты от внедрения метода

Снижение БПК/ХПК, концентраций фосфора и азота. Если в процессе производства используются вредные вещества, концентрации их в сточных водах снижаются.

Воздействие на различные экологические среды

Высокое энергопотребление.

Эксплуатационные данные

После определенного периода пребывания сточных вод на очистном сооружении, который варьируется от нескольких часов до 10 дней и больше, учитывая величину нагрузки по органическим веществам или соотношение пищевого продукта и микроорганизмов (соотношение F/M) примерно 0,1-0,15 кг БПК/кг смешанных взвешенных в воде твердых частиц (MLВВ), очищенная вода с активным илом направляется в отстойник (см. раздел 7.5.2.5). Время пребывания сточных вод на очистном сооружении или возраст ила и соотношение F/M варьируется, так же как и функциональная зависимость между показателями неочищенных сточных вод, например, состав, наличие и разлагаемость органических веществ и требуемое качество очищенных сточных вод. Например, при более низких соотношениях F/M (< 0,1 кг БПК/кг СВВТЧ в день) происходит нитрификация. В отстойнике происходит отстаивание хлопьев активного ила и очищенные сточные воды поступают через водослив в водный объект. Осажденный активный ил возвращают в аэротенк. Но часть, т. е. избыточный активный ил, используется на поддержание приемлемого уровня MLВВ, например, 3000 мг/л.

В таблице 7.56 приведены характеристики активного ила из сектора пивоварения на очистных сооружениях сточных вод.

Таблица 7.56 - Характеристики активного ила из сектора пивоварения на очистных сооружениях сточных вод

Исходная нагрузка (кг ХПК/м3 в день)	1,2-1,8
Конечный уровень БПК (мг/л)	15-25
Ил, образовавшийся на кг сниженной БПК (ВВ/кг)	0,45-0,55
Приведенные показатели подходят для температуры 25-35°С и, поэтому, не применимы в зимний период

Согласно сообщениям, при очистке сточных вод с использованием активного ила эффективность очистки от фосфора составляет 10-25%.

В секторе по производству сахара было отмечено, что низкие температуры в зимний период и температура сточных вод снижают эффективность работы очистных сооружений, поскольку снижается активность микроорганизмов. Но отработанное вторичное тепло от переработки сахара можно использовать для увеличения температур с целью повышения активности микроорганизмов.

Наиболее распространенной проблемой, связанной с использованием активного ила для очистки сточных вод, является вспухание. Этот термин используют для описания биологического ила, не поддающегося осаждению. Это происходит за счет активного развития нитчатых бактерий и/или избыточной воды, связанной с активным илом. В первую очередь в отношении вспухания активного ила следует учесть то, что легче предотвратить его возникновение, чем устранять. Отмечено, что стандартным средством, вызывающим вспухание активного ила, является использование химикатов, т. е. хлорирование, использование других окислительных химикатов или химических осадков, чтобы снизить концентрацию нитчатых бактерий, не защищенных хлопьями активного ила. Согласно имеющимся сведениям, эти методы применяются не часто и могут привести к гибели микроорганизмов в составе активного ила.

Вспухание активного ила можно предотвратить, например, посредством поддержания оптимального баланса питательных веществ, уменьшая выделение питательных веществ и избыточного образования нитчатых бактерий. Если происходит вспухание активного ила, применяют разные методы, включая уменьшение нагрузки на очистные сооружения. Присутствие аммиака в качестве продукта разложения свидетельствует о показателях и необходимости денитрификации. Время пребывания сточных вод на очистных сооружениях, возраст ила и температура процесса очистки являются самыми важными параметрами, которые необходимо учитывать. Необходимо учитывать параметры разложения наиболее устойчивых органических веществ.

Кроме того, использование отдельного отсека или селектора признано наилучшим средством для предотвращения и контроля роста нитчатых бактерий. Это первая контактная зона, в которой осветленные сточные воды объединяются с возвратным илом. В селекторе происходит избирательное выращивание микроорганизмов образующих хлопья с высокими соотношениями F/M и контролируемым уровнем растворенного кислорода. Время контакта непродолжительное, в основном 10-30 минут. Аноксический селектор, в котором необходимо присутствие нитрата в воде, часто выбирают для нитрифицирующих систем очистки активным илом. Кроме контроля за ростом нитчатых бактерий аноксические селекторы снижают требования к процессу очистки с применением кислорода, так как используется нитратный азот в качестве терминального акцептора электрона для окисления биологически разлагаемых органических веществ в поступающих сточных водах. Аноксические селекторы уменьшают щелочность при нитрификации в результате восстановления щелочности в аноксической зоне. Аноксические селекторы также могут быть эффективны для контроля за ростом нитчатых бактерий, так как в них используются механизмы как кинетического, так и метаболического отбора.