И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

План:

1.КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ ДООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

2.КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

1. Методы доочистки воды могут быть физико-химическими, химические и биохимическими. В качестве примеров методов первой группы могут быть названы фильтрация, коагуляция, озонирование, хлорирование; третьей — биохимическая денитрификация. Наиболее широко принята классификация методов доочистки основанная на указании вида удаляемых загрязнений, а непринципа процесса. Ниже рассматриваются вопросы технологического контроля ряда методов доочистки, наиболее часто ве­емых в практике обработки сточных вод.

Удаление взвеси и снижение БПК. В Советском Союзе доочистка сточной воды от остаточной взвеси в крупном промышленном масштабе впервые осуществлена на Зеленоградской станции аэрации. Доочистка сточной воды производится фильтрацией на фильтрах с двухслойной загрузкой из песка и антрацита. До фильтров вода проходит систему барабанных сеток с ячейками размером 0,5X0,5 мм, где задерживаются крупные и (плавающие примеси — пух, перья, листья, полиэтиленовые пленки и и т.п., а также часть взвеси, если ее концентрация высокая (более 15—20 мг/л).

При фильтрации на материале загрузки задерживается активный ил, вынесенный с очищенной водой из вторичных отстойников. Поскольку сам активный ил может быть окислен биохи­мическим путем, то он, как и другие органические вещества, может быть охарактеризован величиной БПК. Иными словами, остаточная БПК очищенной воды, взятой из вторичных отстой­ников, отражает не только наличие недоокисленных загрязнений, но и присутствие в ней частичек ила. Если эту воду полностью отфильтровать от ила (на бумажном фильтре), то величина БПК фильтрата опишет наличие в воде остаточных растворен­ных примесей, а разница величин БПК воды с илом и фильтрата покажет величину БПК, носителем которой является ил. По ря­ду эксплуатационных наблюдений удельная БПК 1 мг активного ила колеблется от 0,5 до 0,9 мг/мг, причем эта величина тем меньше, чем глубже очищена сточная вода и минерализован ил.

Таким образом, очевидно, что при удалении путем фильтра­ции частиц активного ила одновременно обязательно фиксирует­ся снижение БПК воды. Но, кроме того, незначительное допол­нительное снижение БПК возможно также за счет процессов жизнедеятельности ила в теле фильтра, о которых свидетель­ствует непременное падение концентрации растворенного кисло­рода в воде. Если материал загрузки интенсивно отмывать от ила, усиливая этот процесс хлорированием, что ведет к гибели живых клеток, то качество фильтрата, естественно, станет хуже, но возрастет скорость фильтрации.

Технологический контроль работы фильтров доочистки осно­ван на тех же принципах, что и контроль работы водопроводных фильтров. Так, учитываются скорость фильтрации и продолжи­тельность фильтроцикла, определяемая по достижении заданной величины потери напора, расход воды на промывку фильтра и ее интенсивность. Промывку фильтра производят фильтрован­ной сточной водой.

Качество сточной воды оценивается до и после ее обработки по обычным санитарно-химическим показателям, принятым для характеристики сточных вод. Однако нет смысла дважды опре­делять те показатели, которые не изменяются при фильтрации, в частности растворенные минеральные примеси — хлориды, сульфаты и т. п.

Насыщение очищенной воды растворенным кислородом. В ряде случаев очищенная вода, выходящая из вторичных от­стойников и тем более профильтрованная дополнительно на фильтрах, содержит растворенного кислорода меньше, чем тре­буется санитарными нормами при спуске сточных вод в водоем. Для насыщения воды кислородом предусматриваются разнооб­разные приемы аэрации (аэраторами, на водосливах).

При наличии на очистных станциях устройств для насыще­ния воды кислородом контролируется уровень концентрации кислорода в сточной воде после ее обработки

Удаление биогенных элементов. Биологически очищенная вода содержит значительное количество аммонийного азота и фосфатов. Азот и фосфор способствуют усиленному развитию водной растительности, последующее отмирание которой приво­дит к вторичному загрязнению водоема. Подсчитано, что 1 мг азота продуцирует 10 мг водной растительности, а 1 мг фосфо­ра — 115 мг.

Для удаления азота могут быть применены физико-химичес­кие и биохимические методы. Один из физико-химических мето­дов заключается в повышении величины рН воды до 10—11 пу­тем известкования, в результате чего образуется NH^OH, с по­следующей отдувкой аммиака воздухом в градирнях. Соли аммония можно удалить и путем ионного обмена.

Удаление азота биохимическим путем осуществляется в две ступени. На первой ступени в аэротенке длительной аэрации в отсутствии углеродсодержащих загрязнений (удаленных в обычном аэротенке) интенсивно проходят процессы нитрифика­ции. На второй ступени применяется денитрификатор — соору­жение, изолированное от доступа воздуха. В анаэробных условиях бактерии денитрификаторы используют для своей жиз­недеятельности химически связанный кислород нитритов и ни­тратов и разрушают, таким образом, эти соединения, в резуль­тате чего выделяется молекулярный азот. Бактерии денитрифи­каторы в отличие от нитрификаторов — гетеротрофы, а потому в качестве источника углерода они нуждаются в органических веществах. Предложена схема, в которой источником органичес­ких веществ служит исходная сточная вода. По этой схеме око­ло ²/з общего расхода воды проходит всю систему сооружений: обычные аэротенки, аэротенки-нитрификаторы и денитрифика­торы, а 7з расхода поступает сразу в денитрификатор. Последо­вательное применение нитрификации и денитрификации позволя­ет удалить из воды более 70% азота.

Контроль процессов биохимической денитрификации прово­дится аналогично контролю процессов биологической очистки сточной воды в аэрацпоипых сооружениях, и при этом особое внимание уделяется оценке форм и концентраций соединений

азота.

Фосфаты удаляются химическим осаждением солями железа, алюминия, известью. Реагенты подают в сточную воду перед первичными отстойниками, в очищенный сток перед вторичными отстойниками или в аэротенк. Наиболее эффективным является последний вариант. Оптимальная доза сульфата алюминия определяется из соотношения количества алюминия и фосфора от 1:1 до 1,5:1. Эффект удаления фосфатов достигает 80%. После добавки реагентов зольность ила повышается до 45%; при этом ил приобретает хорошие седиментационные свойства. В пределах требуемых доз реагента соли алюминия не влияют на ход биологического процесса в аэротенках.

При использовании реагентного метода удаления фосфатов необходимо тщательное дозирование сульфата алюминия, для чего требуется знать концентрацию фосфатов в воде. Поэтому определение этого показателя должно выполняться не только по общему графику контроля за качеством сточной йоды, но и не­сколько раз в промежутках между этими анали >ами.

Удаление трудноокисляемых веществ, фиксируемых величи­ной ХПК биологически очищенных вод, принципиально возмож­но методом сорбции (например, углем) и химическим окислени­ем (например, путем озонирования). В промышленном масшта­бе в Советском Союзе эти методы для обработки городских сточных вод пока применения не нашли из-за их слишком высо­кой стоимости. Однако эти методы достаточно широко использу­ются при обработке производственных стоков. О методах кон­троля этих процессов см. далее, в § 49.

Снижение концентрации солей в сточной воде возможно ме­тодами обессоливания, применяемыми в практике водоснабже­ния. Приемы контроля этих методов аналогичны описанным ранее.

2. Из ряда известных методов обеззараживания наибольшее применение для обработки городских сточных вод получил ме­тод хлорирования. Хлорирование может быть осуществлено хло­ром, гипохлоритами, а также соединениями хлора, получаемыми в результате электролиза раствора солей хлора.

При обеззараживании воды любым способом хлорирования основное технологическое требование сводится к тому, чтобы в обеззараживаемой воде оставалось хлора не менее чем 1,5 мг/л. При столь высокой остаточной дозе санитарный эффект обеззараживания составляет практически всегда 100%- Оценку степени санитарной обработки сточной воды производят по коли-индексу. Кроме того, в практике очистки сточных вод приня­то определять и общее число бактерий сапрофитов.

Чтобы в обработанной воде оставалось 1,5 мг/л неиспользо­ванного хлора, по нормам СНиП П-32-74 расчетную дозу актив­ного хлора рекомендуется принимать: для сточной воды, про­шедшей только механическую очистку, 10 мг/л, после неполной биологической очистки 5 мг/л и после полной биологической очистки 3 мг/л. Нетрудно видеть, что расчетная доза хлора тем выше, чем ниже качество воды, что связано с использованием части вводимого реагента на окисление органических примесей сточных вод. В практике эксплуатации дозу хлора устанавлива­ют экспериментально, что и позволяет наиболее точно учесть присутствие в воде примесей, вступающих в реакции с хлором. Обычно доза, определенная экспериментом, оказывается не­сколько ниже расчетной.

Объектом технологического контроля при хлорировании являются контактные резервуары или другие заменяющие их емкости. Установлено, что время контакта для полноты действия введенного в воду хлора должно быть не менее 30 мин. Поэтому регистрируются время пребывания воды в контактном резервуа­ре и изменения ее качества вследствие действия хлора и допол­нительного удаления осаждающихся частиц активного ила. Оце­нивается количество выпадающего в контактных резервуарах ила для последующего учета его в тех сооружениях, в которые он передается на обработку.

Реагентное хозяйство на очистных станциях различно в за­висимости от вида хлорирования, но в любом случае контроли­руется процесс приготовления рабочих растворов для установ­ления точной дозы активного хлоря.

Кроме хлорирования для обеззараживания сточных вод в по­следние годы все более широко рекомендуется метод озонирова­ния, однако его применение в крупных масштабах все еще лими­тируется высокой стоимостью получения озона и малой произ­водительностью озонаторов. При снижении затрат на получение озона этот метод составит серьезную конкуренцию многим дру­гим методам доочистки, поскольку при очень длительном озони­ровании теоретически можно получить воду, в которой органи­ческие вещества будут окислены полностью, азот аммонийных солей переведен в нитратную форму с санитарным эффектом по коли-индексу, равным 100%, насыщенную до предела растворен­ным кислородом.

В настоящее время метод озонирования применяется для об­работки производственных сточных вод.

Лекция № 9