V = 180 P + 2000.

Рис. 4. Двухкамерный септиктенк (по К. Форстеру, 1990).

1 – регулятор, 2 – отражатель, 3 – напорный трубопровод, 4 – уклон 1:4.

Половина объема в 180 л на душу населения отводится для жидкости, половина служит для накопления ила. Объем тенка распределяется между двумя камерами, при этом первая занимает 2/3 объема и имеет наклонное днище для удержания ила (рис. 4). Ил периодически (примерно раз в год) удаляется, а небольшая его часть остается в биореакторе. Септиктенки применяют в системе городских очистных сооружений. В них перерабатывают осадки, удаляемые из первичных отстойников. При этом сброженный ил ликвидируют или закапывают. При сбраживании уменьшается объем ила, снижается содержание в нем патогенных микроорганизмов и дурной запах. Пути биодеградации загрязняющих веществ, протекающие в септиктенках на основе сложной микробной ассоциации, включают гидролитические процессы с участием ацидогенных, гетероацетогенных бактерий и процесс метаногенерации с участием метаногенов. Анаэробные проточные сбраживатели такого типа применяют для анаэробной биоочистки промышленных и сельскохозяйственных стоков.

Особенно эффективно применение сравнительно недорогих анаэробных систем для сильно загрязненных стоков пищевой промышленности и отходов интенсивного животноводства. Данные стоки имеют высокие уровни нагрузки по БПК и ХПК (химическая потребность в кислороде), а навозные стоки – также высокое содержание нерастворимых компонентов, не поддающихся биодеградации. Для их очистки применяют сбраживатели полного смешения. Стоки свино - и птицекомплексов освобождаются в ходе анаэробной биоочистки только на 50 % ХПК, а стоки ферм крупного рогатого скота – на 30 %. Высокие концентрации органики и аммонийного азота (до 4000 мг/л) способны ингибировать процесс деградации. Время удержания таких стоков в биореакторе объемом до 600–700 м3 удлиняется до 15–20 суток при норме суточной загрузки 20–30 м3. Биогаз, образуемый при этом, содержит до 70 % метана. Биореактор сравнительно небольшого объема очищает стоки средних ферм с содержание 1200–1500 голов свиней.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Для очистки загрязненных стоков пищевой промышленности применяют специально разработанные контактные анаэробные процессы (рис. 5).

В таких процессах в первичном тенке, входящем в состав установки, поступающие стоки полностью перемешиваются за счет рециркуляции биогаза, ила или механического перемешивания. Помимо перемешивания, фактором интенсификации процесса является изменение температуры в биореакторе. Сброженные стоки направляются в осветлитель, где происходит процесс осаждения ила и дополнительное образование биогаза.

Уплотнившийся ил возвращают в сбраживатель, куда поступают новые порции стоков. Если величина концентрации биомассы в сбраживателе составляет 5–10 г/л, возможно достаточно эффективная очистка стоков с содержанием ХПК до 20 кг/м3. При увеличении концентрации биомассы до 20–30 г/л возможно использование неразбавленных стоков с ХПК до 80 кг/м3. Реакторы с неподвижной биопленкой (анаэробные биофильтры) также находят применение для анаэробной очистки стоков. Используемые для этих целей биореакторы в отличие от аэробных капельных биофильтров имеют более крупную насадку для избежания процесса заиливания. Применяемая для этих целей щебеночная насадка диаметром 25–65 мм имеет до 50 % свободного объема. Скорость очищаемого потока стоков обычно низка, и биомасса удерживается в свободном пространстве насадки. Предельная нагрузка по ХПК для таких систем составляет до 10 кг/м3⋅сут., с умеренным количеством органики она обычно близка к 5 кг/м3. Эффективность очистки составляет около 70 %. Эти сооружения, однако, не нашли пока широкого

применения вследствие достаточно высокой стоимости насадки и необходимости периодической промывки материала фильтрующего слоя.

В целом анаэробные процессы очистки стоков, обладая рядом несомненных достоинств, не находят пока такого широкого применения, как аэробные системы биоочистки. Однако в последние годы, вследствие более строгих требований к предварительной очистке промышленных стоков перед сбросом их в канализацию, интерес к анаэробным процессам возрастает.

Рекомендуемая литература:

, , Методы интенсификации процесса биологической очистки сточных вод. – М., 1987. Микроорганизмы очистных сооружений. – Л., 2008. , Сбраживание осадков городских сточных вод в метанотенках. – М., 1986. , Анаэробная очистка концентрированных сточных вод. – М., 1989. Экологическая биотехнология. / под ред. К. Ферстера и Д. Вейза. –Л., 1990. , Биологические фильтры. – М., 2002. Bellmany W. D. The use of microbiological agents in upgrading waste for feed and food. –London, 2003.

Контрольные задания для СРС [1, 4], [8, 11]

Приведите примеры по данным ХПК и БПК различных предприятий. От чего зависит метод очистки сточных вод, их преимущества и недостатки? Укажите принципиальные различия биохимического и биотехнологиического методов очистки сточных вод. Объясните, в чем разница видов операций в очистных сооружениях с использованием микроорганизмов. Приведите примеры экстенсивных и интенсивных систем очистки сточных вод.

Рис. 7.5. Типы установок для очистки сточных вод пищевой промышленности.

А – анаэробный биофильтр, Б – установка с винтовым насосом для перемешивания,
В – высокоскоростной реактор Коулзерда (по Дж. Бесту и др., 1988).

Тема Осадки сточных вод (ОСВ)

План

Понятие об ОСВ Классификация ОСВ Свойства, характеризующие природу осадков

1. В настоящее время промышленность переходит от прямоточных систем водоснабжения к оборотным и замкнутым системам водоиспользования. Это, в свою очередь, обуславливает необходимость в глубокой очистке образующихся в процессе производства отработанных вод.

Суспензии, выделяемые из отработанных и сточных вод в процессе их механической, биологической и физико-химической очистки, и представляют собой осадки.

ОСВ – совокупность твердых частиц с заполняющими их поры сточными водами, полученная в процессе разделения суспензии.

На сооружения для обработки осадков приходится до половины всех затрат на строительство и эксплуатацию современных очистных сооружений промышленных предприятий. Отсюда понятно, какое значение имеют правильный выбор и повышение эффективности работы оборудования для обработки и утилизации осадков производственных вод.

2. Существует несколько видов классификации осадков производственных сточных вод в зависимости от типа сооружений, применяемых для очистки сточных вод, вида обработки сточных вод и содержания в них гидрофильных коллоидов, которые играют основную роль в поведении осадков в процессе их обезвоживания.

В зависимости от типа сооружений, применяемых для очистки сточных вод, осадки бывают:

    грубые, задерживаемые решётками; тяжёлые (песок), оседающие в песколовках; всплывающие (жиры и механические примеси), задерживаемые в отстойниках и жироловках; сырой осадок – в основном взвешенные вещества, оседающие в первичных отстойниках; активный ил – комплекс микроорганизмов коллоидного типа с адсорбированными и частично окисленными загрязняющими веществами, выпадающими в осадок из первичных отстойников при биологической очистке сточных вод.

В зависимости от вида обработки сточных вод осадки подразделяются на:

    анаэробно-сброженные в осветлителях-перегнивателях, двухъярусных отстойниках или метантенках (анаэробному сбраживанию может подвергаться осадок из первичных отстойников или его смесь с избыточным активным илом); анаэробно-стабилизированные – активный ил или его смесь с осадком из первичных отстойников; уплотнённый активный ил, осадок или смеси из уплотнителей; промытый уплотнённый сброженный осадок; сгущённый активный ил из сепараторов; сфлотированный активный ил или осадок; обезвоженный осадок после аппаратов механического обезвоживания; термически высушенный осадок и т. п.

В зависимости от содержания в осадках гидрофильных коллоидов, которые играют основную роль в поведении осадков в процессе обработки, они подразделяются на:

    гидрофильные органические образуются в процессе биологической очистки сточной воды и содержат до 90% беззольного вещества от общего содержания сухого вещества (например, сточная вода от пищевой промышленности, промышленности органической химии и т. д.). В этих осадках могут присутствовать гидрофильные гидроксиды железа и алюминия, образующиеся из неорганических коагулянтов, применяемых для обработки воды; гидрофильные неорганические с содержанием гидроксидов металлов, образующиеся в результате физико-химического процесса обработки воды, осаждения ионов металлов, присутствующих в сырой воде (Аl, Fe, Zn, Cr) или благодаря использованию неорганических коагулянтов (солей алюминия или железа); маслосодержащие, характеризующиеся присутствием минеральных (или животного происхождения) масел или жиров. Эти масла находятся в виде эмульсии или адсорбированы на гидрофильных или гидрофобных частицах осадка; гидрофобные неорганические с преобладающим содержанием веществ с небольшим количеством или отсутствием связанной воды (песок, грязь, шлак, окалина прокатных станов, кристаллизованные соли и т. п.); волокнистые с содержанием волокон, которые легко обезводить, за исключением тех случаев, когда интенсивная очистка от волокна делает их гидрофильными в результате появления в них гидроксидов металла или активного ила, либо того и другого.

3. Суть комплексной оценки заключается в определении свойств осадков и путей их регулирования с целью создания оптимальных условий их обезвоживания, утилизации и складирования.

Поэтому свойства осадков целесообразно разделить на характеризующие их природу и структуру, а также обуславливающие их поведение в процессе обезвоживания.

Содержание сухого вещества обычно выражается в граммах на 1 л или в процентах и определяется сушкой при температуре 1050 С до постоянной массы. В жидких осадках оно приблизительно близко к концентрации взвешенных веществ, определяемых фильтрованием или центрифугированием.

Содержание беззольного вещества выражается в процентах по массе от содержания сухого вещества. Определяется сжиганием при температуре 550-6000 С. В гидрофильных органических осадках этот показатель часто близок к содержанию органических веществ и характеризует содержание азотистых веществ.

Элементарный состав (особенно важен для органических осадков), в первую очередь по таким показателям как содержание:
углерода и водорода для определения степени стабилизации или установления общей кислотности; азота и фосфора для оценки удобрительной ценности осадка; тяжёлых металлов и др.

Для неорганических осадков часто полезно определять содержание Fe, Mg, Al, Cr, cолейCа (карбонатов и сульфатов) и Si.

Токсичность. Металлы, содержащиеся в осадках производственных сточных вод (медь, хром, кадмий, никель, цинк, олово), токсичны; они обладают способностью вызывать в организме человека различные виды биологических эффектов - общетоксичный, мутагенный и эмбриотоксический. Степень токсичности и опасности различных металлов неодинакова и может быть оценена по величинам среднелетальных доз (ЛД50) для лабораторных животных. Результаты опытов показывают, что наиболее токсичными для животных являются хром и кадмий.

Согласно принятым в настоящее время предельно-допустимым концентрациям, учитывающим наряду с токсичностью и кумулятивные свойства веществ, наибольшую опасность для здоровья населения представляют кадмий, хром, никель; менее опасными являются медь и цинк.
Осадки очистных сооружений гальванических производств, содержащих оксиды тяжёлых металлов, относятся к четвёртому классу опасности, т. е. к малоопасным веществам.

4. Осадки сточных вод, скапливающиеся на очистных сооружениях, представляют собой водные суспензии с объемной концентрацией полидисперсной твердой фазы от 0,5 до 10%. Поэтому прежде чем направить осадки сточных вод на ликвидацию или утилизацию, их подвергают предварительной обработке для получения шлама, свойства которого обеспечивают возможность его утилизации или ликвидации с наименьшими затратами энергии и загрязнениями окружающей среды.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18