Зачем биопруды для очистки сточных. Очистка сточных вод биологическими методами. Что такое загрязнение сточных вод

Одной из наиболее актуальных проблем экологии на сегодняшний день является очистка разнообразных сточных вод, загрязненных различными экотоксикантами. Существует ряд путей решения данной проблемы, одним из которых является разработка и внедрение биологических методов очистки и доочистки стоков. Эти методы основываются на практически неограниченной способности живых организмов использовать многообразие веществ, содержащихся в сточных водах, в процессах жизнедеятельности.

Биологической очистке подвергаются стоки, в основном загрязненные веществами органической природы и биогенными элементами, а также характеризующиеся высоким содержанием взвешенных веществ. Биологические методы хорошо себя зарекомендовали в системе очистки коммунально-бытовых стоков, как наиболее экологически и экономически выгодные. Они применяются для очистки сточных вод предприятий молочно-консервной, пищевой, нефтеперерабатывающей промышленности, в животноводстве и т.п.

Аэробная очистка сточных вод

Биологическая переработка отходов опирается на ряд дисциплин: биохимию, генетику, химию, микробиологию, вычислительную технику. Усилия этих дисциплин концентрируются на трех основных направлениях:
- деградация органических и неорганических токсичных отходов;
- возобновление ресурсов для возврата в круговорот веществ углерода, азота, фосфора, азота и серы;
- получение ценных видов органического топлива.

При очистке сточных вод выполняют четыре основные операции:
1. При первичной переработке происходит усреднение и осветление сточных вод от механических примесей (усреднители, песколовки, решетки, отстойники).
2. На втором этапе происходит разрушение растворенных органических веществ при участии аэробных микроорганизмов. Образующийся ил, состоящий главным образом из микробных клеток, либо удаляется, либо перекачивается в реактор. При технологии, использующей активный ил, часть его возвращается в аэрационный тенк.
3. На третьем (необязательном) этапе производится химическое осаждение и разделение азота и фосфора.
4. Для переработки ила, образующегося на первом и втором этапах, обычно используется процесс анаэробного разложения. При этом уменьшается объем осадка и количество патогенов, устраняется запах и образуется ценное органическое топливо - метан.

На практике применяются одноступенчатые и многоступенчатые системы очистки. Одноступенчатая схема очистки сточной воды представлена на рисунке:

Принципиальная схема очистных сооружений:
1 - пескоуловители; 2 - первичные отстойники; 3 - аэротенк; 4 - вторичные отстойники; 5 - биологические пруды; 6 - осветление; 7 - реагентная обработка; 8 - метатенк; АИ - активный ил.

Сточные воды поступают в усреднитель, где происходит интенсивное перемешивание стоков с различным качественным и количественным составом. Перемешивание осуществляется за счет подачи воздуха. В случае необходимости в усреднитель подаются также биогенные элементы в необходимых количествах и аммиачная вода для создания определенного значения рН. Время пребывания в усреднителе составляет обычно несколько часов. При очистке фекальных стоков и отходов нефтепереработки необходимым элементом очистных сооружений является система механической очистки - песколовки и первичные отстойники. В них происходит отделение очищаемой воды от грубых взвесей и нефтепродуктов, образующих пленку на поверхности воды.
Биологическая очистка воды происходит в аэротенках. Аэротенк представляет собой открытое железобетонное сооружение, через которое проходит сточная вода, содержащая органические загрязнения и активный ил. Суспензия ила в сточной воде на протяжении всего времени нахождения в аэротенке подвергается аэрации воздухом. Интенсивная аэрация суспензии активного ила кислородом приводит к восстановлению его способности сорбировать органические примеси.

В основе биологической очистки воды лежит деятельность активного ила (АИ) или биопленки, естественно возникшего биоценоза, формирующегося на каждом конкретном производстве в зависимости от состава сточных вод и выбранного режима очистки. Активный ил представляет собой темно-коричневые хлопья, размером до нескольких сотен микрометров. На 70% он состоит из живых организмов и на 30% - из твердых частиц неорганической природы. Живые организмы вместе с твердым носителем образуют зооглей - симбиоз популяций микроорганизмов, покрытый общей слизистой оболочкой. Микрооганизмы, выделенные из активного ила относятся к различным родам: Actynomyces, Azotobacter, Bacillus, Bacterium, Corynebacterium, Desulfomonas, Pseudomonas, Sarcina и др. Наиболее многочисленны бактерии рода Pseudomonas, о всеядности которых упоминалось ранее. В зависимости от внешней среды, которой в данном случае является сточная вода, та или иная группа бактерий может оказаться преобладающей, а остальные становятся спутниками основной группы.

Анаэробные системы очистки

Как уже упоминалось, избыток активного ила может перерабатываться двумя способами: после высушивания как удобрение или же попадает в систему анаэробной очистки. Такие же способы очистки применяют и при сбраживании высококонцентрированных стоков, содержащих большое количество органических веществ. Процессы брожения осуществляются в специальных аппаратах - метатенках.
Распад органических веществ состоит из трех этапов:
- растворение и гидролиз органических соединений;
- ацидогенез;
- метаногенез.
На первом этапе сложные органические вещества превращаются в масляную, пропионовую и молочную кислоты. На втором этапе эти органические кислоты превращаются в усксусную кислоту, водород, углекислый газ. На третьем этапе метанообразующие бактерии восстанавливают диокись углерода в метан с поглощением водорода. По видовому составу биоценоз метатенков значительно беднее аэробных биоценозов.
Насчитывают около 50 видов микроорганизмов, способных осуществлять первую стадию - стадию кислотообразования. Самые многочисленные среди них - представители бацилл и псевдомонад. Метанообразующие бактерии имеют разнообразную форму: кокки, сарцины и палочки. Этапы анаэробного брожения идут одновременно, а процессы кислотообразования и метанообразования протекают параллельно. Уксуснокислые и метанообразующие микроорганизмы образуют симбиоз, считавшийся ранее одним микроорганизмом под названием Methanobacillus omelianskii.

Процесс метанообразования - источник энергии для этих бактерий, так как метановое брожение представляет собой один из видов анаэробного дыхания, в ходе которого электроны с органических веществ переносятся на углекислый газ, который восстанавливается до метана. В результате жизнедеятельности биоценоза метатенка происходит снижение концентрации органических веществ и образование биогаза, являющегося экологически чистым топливом. Для получения биогаза могут использоваться отходы сельского хозяйства, стоки перерабатывающих предприятий, содержащих сахар, бытовые отходы, сточные воды городов, спиртовых заводов и т.д.
Метатенк представляет собой герметичный ферментер объемом в несколько кубических метров с перемешиванием, который обязательно оборудуется газоотделителями с противопламенными ловушками. Метатенки работают в периодическом режиме загрузки отходов или сточных вод с постоянным отбором биогаза и выгрузкой твердого осадка после завершения процесса. В целом, активное использование метаногенеза при сбраживании органических отходов - один из перспективных путей совместного решения энергетических и экологических проблем, который позволяет агропромышленным комплексам перейти на автономное энергообеспечение.

Биоочистка служит завершающим этапом после механической и физико-химической очистки, после чего воды соответствующего качества спускают в природные водоемы или на рельеф.

Биологические пруды, являясь конечным звеном в процессах биологической очистки стоков, окончательно формируют качество воды, сбрасываемой в водные объекты. Наличие в системе очистных сооружений биопрудов позволяет в значительной мере сгладить отрицательное влияние слабоочищенных стоков на водные бассейны.

Особое внимание необходимо уделять наличию и эффективной работе биологических прудов там, где очистные сооружения работают неудовлетворительно. В первую очередь, это относится к тем предприятиям, где биологические пруды являются практически единственными действующими элементом в системе очистки.

На данный момент в практике очистки хозбытовых и промышленных сточных вод большинство биологических прудов переведены в бессточный режим. Тем самым практически полностью прекратился поверхностный сброс воды в природные водоёмы. Это положительно повлияло на экологическое состояние средних и малых водных бассейнов, значительно замедлив их эвтрофикацию.

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский государственный технический университет

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Экология

Тема: __________Биологические методы очистки

Руководитель

_________________

(оценка) (фамилия, инициалы)

(подпись) (дата)

Студент

(группа)

(фамилия, инициалы)

(подпись) (дата)

2009

Биологические методы применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от разнообразных растворенных органических и некоторых неорганических (сероводород, аммиак и др.) соединений. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности. Известны аэробные и анаэробные методы биологической очистки сточных вод.

Аэробный метод основан на использовании аэробных микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура в пределах 20...40 °С. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле или в виде биопленки. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены бактериями, простейшими червями и водорослями. Биопленка растет на наполнителе биофильтра и имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1...3мм и более. Биопленка состоит из бактерий, простейших грибов, дрожжей и других организмов.

Аэробная очистка происходит как в природных условиях, так и в искусственных сооружениях.

Очистка в природных условиях происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах.

Поля орошения - это специально подготовленные для очистки сточных вод и агрокультурных целей площади. Очистка протекает под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием растений. В почве полей орошения находятся бактерии, дрожжи, водоросли, простейшие животные. Сточные воды содержат в основном бактерии. В смешанных биоценозах активного слоя почвы возникают сложные взаимодействия микроорганизмов, в результате чего сточная вода освобождается от содержащихся в ней бактерий. Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры, и они предназначены только для биологической очистки сточных йод, то они называются полями фильтрации.

Биологические пруды - это каскад прудов, состоящий из 3...5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода. Такие пруды предназначены для биологической очистки сточных вод или доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями.

Очистка в искусственных сооружениях поводится в аэротенках и на биофильтрах. Более широкое применение нашли аэротенки.

Аэротенки - это железобетонные резервуары, представляющие собой открытые бассейны, оборудованные устройствами для принудительной аэрации. Глубина аэротенка - 2...5м.

Анаэробный метод очистки протекает без доступа воздуха. Его в основном используют для обезвреживания твердых осадков, которые образуются при механической, физико-химической и биологической очистке сточных вод. Эти твердые осадки сбраживаются анаэробными бактериями в специальных герметичных резервуарах, которые называются метантенками В зависимости от конечного продукта брожение бывает спиртовое, молочнокислое, метановое и др. Для сбраживания осадков сточных вод используется метановое брожение.

Почва и почвообразующие факторы

Почва - это рыхлый поверхностный слой земной коры, обладающим плодородием. Почва непрерывно изменяется под влиянием климата, биологических факторов и деятельности человека.

Главное качество почвы - плодородие , которое определяется способностью удовлетворять потребность человека и других живых организмов в питательных веществах, воде и воздухе.

Казахстан располагает большими земельными ресурсами. Природные черноземные земли расположены узкой полосой в северной и северо­западной части республики, где температурные условия и атмосферные осадки позволяют выращивать стабильные урожаи. Восточная и центральные части из-за часто повторяющихся засушливых лет считаются зоной рискованного земледелия. Южная часть республики расположена в полупустынной и пустынной зонах, и земледелие здесь возможно только орошаемое.

В последние годы прекратился прирост пашни, удобные и пригодные земли освоены, остались неудобные солонца, солончаки и пески. Несмотря на это, продолжается отвод сельскохозяйственных угодий на несельскохозяйственные нужды: под строительство дорог, промышленных предприятий, жилья и других объектов. Ежегодно на эти цели изымается 18..20 тыс. га

Виды негативного влияния на почву и меры борьбы с ними

Понижение плодородия почвы и полная потеря его происходят в результате эрозии, засоления, заболачивания, загрязнения и прямою разрушения при производстве строительных, горнодобывающих и других работ.

Эрозия - это процесс разрушения верхних, наиболее плодородных горизонтов почвы и грунта водой или ветром. 9/10 всех потерь пахотных земель приходится на ее долю.

В Казахстане эрозированные земли составляют около 18...20 тыс. га, и расположены в северных, западных и центральных степных районах.

Эрозия в основном возникает по вине человека. Ей подвержены сухие, бестравные и безлесные земли. Напротив, лесистые местности являются накопителями влаги и противодействуют возникновению эрозии. Каждый гектар леса удерживает более 500 м3 воды.

Различают два вида эрозии; ветровую и водную.

Ветровая эрозия протекает при сильном ветре (порядка 18...20 и более м/с). Местная ветровая эрозия может появляться и при скорости 5...6 м/с. При этом может выдуваться верхний горизонт мощностью до 15...20 см, а иногда и весь пахотный слой.

Водная эрозия возникает при сильных ливнях, интенсивном таянии снега, разрушает почвенный покров, образуются овраги.

Меры борьбы с эрозией почв осуществляются с применением следующих мероприятий:

организационно-хозяйственные мероприятия - дифференцированное использование земель, обработка посевов, внесение удобрений, применение разных типов севооборота, расположение почвозащитных многолетних насаждений, оросительных и осушительных систем, дорог, скотогонов и т.д.;

агротехнические приемы , которые обеспечивают оптимальные условия пищевого, водного, воздушного и теплового режима почвы для роста, развития и формирования урожая возделываемых культур. К таким агротехническим приемам относятся: регулирование глубины вспашки, безотвальная или плоскорезная обработка почвы, распашка на склонах на более 5°, применение лесомелиоративных и гидротехнических мероприятии.

Засоление возникает при повышении содержания в почве легкорастворимых солей (карбоната натрия, хлоридов, сульфатов), обусловленное грунтовыми или поверхностными водами (первичное засоление), но часто вызванное неправильным орошением (вторичное засоление). Почвы считаются засоленными при содержании более 0,1 % по весу токсичных для растений солей. Увеличение соли на орошаемых землях до 1% снижает урожай на 1/3, а до 2...3 % - ведет к гибели посевов. Причина возникновения засоления - орошение полей методом затопления или устройством арыков. При такой практике сначала вода большие фильтрует, соли вымываются вниз, урожайность повышается. Через несколько лет происходит обратный процесс: уровень грунтовых вод поднимается, уменьшается фильтрация, увеличивается испарение, и соли выносятся на поверхность почвы.

Опустынивание . В мире ежегодно теряется 50...60 тыс. км 2 земли в результате опустынивания. Общая площадь пустынь достигла 20 млн. км.

В результате опустынивания уменьшается биологическое разнообразие регионов, меняются погодные условия, сокращаются водные ресурсы, что приводит к нехватке продовольственных ресурсов.

Главной мерой защиты земель от опустынивания является предотвращение выдувания почвы путем лесопосадок и создания искусственных однолетних пастбищ.

Заболачивание имеет место в районах, где количество атмосферных осадков превышает количество испаряющейся с поверхности почвы влаги, и тогда происходит заболачивание земель. На территории Казахстана болот нет, а заболоченные земли занимают незначительные площади. Для сельскохозяйственного использования заболоченных земель необходимо их осушение путем проведения дренажных работ в комплексе с другими агротехническими мероприятиями.

Истощение почвы . Это явление связано с перегрузкой пашни, изъятием питательных веществ из почвы в больших размерах. Почвы теряют органические вещества, ухудшается структура почвы, водный и воздушный режим, появляется уплотнение, ухудшаются биогенный и окислительно-восстановительный режим. Истощаются луга и пастбища в результате чрезмерного выпаса скота.

Важным направлением борьбы с истощением является мелиорация, оросительные мероприятия.

Мелиорация - это совокупность организационных, хозяйственных, технических мероприятий, направленных на улучшения почв и их плодородия.

Мелиорация бывает:

Гидротехническая (орошение, осушение, промывка засоленных почв);

Химическая (известкование, гипсование, внесение других химических мелиорантов);

Агробиологическая (агролесомелиорация и др.);

Улучшение физических и структурных свойств почвы (пескование глинистых и глинование песчаных и торфяных почв).

Допустимые антропогенные нагрузки на окружающую среду

Любая, возникшая за счет какого-либо воздействия нагрузка на экологические системы, способная вывести из нормального состояния, определяется как экологическая нагрузка. Допустимая антропогенная нагрузка на окружающую среду - это нагрузка, которая не меняет качества окружающей среды или меняет ее в допустимых пределах, при которых не нарушается существующая экологическая система и не возникают неблагоприятные последствия в важнейших популяциях.. Если нагрузка превышает допустимую, то антропогенное воздействие причиняет ущерб популяциям, экосистемам или биосфере в целом.

Искусственные или естественные водоемы, используемые для очистки сточных вод под воздействием природных процессов самоочищения.

Они могут применяться в качестве самостоятельных сооружений биохимической очистки и в сочетании с аэротенками или биофильтрами для доочистки очищенных в них сточных вод.

Преимуществами биопрудов

низкие строительные и эксплуатационные затраты;

высокое качество очистки при условии эффективного илоотделения;

высокая стабилизация ила;

буферная способность при залповых сбросах сточных вод и колебаниях рН и температуры;

достаточная степень обеззараживания сточных вод и изъятия из них биогенных веществ.

Недостатки биопрудов

зависимость работы от климатических условий;

высокая потребность в заливных площадях из-за низкой скорости окисления загрязняющих веществ;

необходимость периодической очистки;

затруднения с отделением и отведением ила при высоких нагрузках.

В биопрудах при очистке сточных вод осуществляется полный природный цикл разрушения органических веществ. При этом на процесс очистки оказывают влияние многие факторы, к которым можно отнести:

Осаждение органических веществ;

Отмирание и размножение водорослей;

Сезонные и суточные колебания температуры;

Небольшая глубина проникания солнечных лучей в воду и т. д. Воздействие этих факторов существенно затрудняет поддержание

равновесия между самоочистной способностью прудов и поступающей в них массой органических веществ. В результате нарушения этого равновесия в биопрудах могут создаваться аэробные или аэробно-анаэробные условия. В зависимости от поддерживаемых в сооружении условий окисления органических веществ биологические пруды подразделяют на:

- аэрируемые, которые постоянно работают в аэробных условиях;

- факультативные или аэробно-анаэробные, которые работают в переменных условиях или в которых есть аэробные и анаэробные зоны.

При работе прудов не следует допускать образования и развития постоянных анаэробных процессов, т.к. в этом случае выделяются неприятные запахи и размножаются комары и мошки.

Аэробные условия в биологических прудах могут быть созданы двумя путями:

Естественная аэрация (естественное поступление кислорода из атмосферы и за счет фотосинтеза);

Искусственная аэрация (принудительная подача воздуха в воду путем применения той или иной системы аэрации).

Величина БПКполн сточных вод, подавляемых в биологические пруды

Тип аэрации

Естественная

Искусственная

Величина БПКполн подаваемых в биопруды сточных вод, мг/л, не более

Очистка сточных	Доочистка сточных

Допустимые расходы сточных вод, подводимых в биологические пруды

Допустимые расходы сточных вод, подаваемых в биопруды, м3 /сут, не

Тип аэрации

		Очистка сточных	Доочистка сточных
	Естественная
	Искусственная		Не ограничены

Биопруды следует устраивать на нефильтрующих или слабофильтрующих грунтах. При неблагоприятных в фильтрационном отношении грунтах следует осуществлять противофильтрационные мероприятия, т.е. гидроизоляцию сооружений. По отношению к жилой застройке их располагают с подветренной стороны господствующего направления ветра в теплое время года. Направление движения воды в них должно быть перпендикулярным этому направлению ветра.

Котлованы биологических прудов устраиваются с использованием, по возможности, естественных понижений рельефа местности. Форму прудов в плане принимают в зависимости от типа аэрации, а именно: при естественной, механической и пневматической аэрациях – прямоугольной; при использовании самодвижущихся аэраторов – круглой. В прямоугольных сооружениях рекомендуются плавные скругления углов для предотвращения образования в них застойных зон. Радиус этих скруглений должен быть не менее 5 м. Кроме того, в прудах с естественной аэрацией с целью обеспечения гидравлического режима движения воды, близкого к условиям полного вытеснения, отношение длины сооружения к его ширине должно составлять не менее 20, а при меньших значениях этого отношения рассредоточенные впуски и выпуски сточных вод. При искусственной аэрации соотношение сторон секций может быть любым, но при этом скорость движения воды, поддерживаемая аэраторами, в любой точке пруда должна быть не менее 0,05 м/с.

Биологические пруды представляют собой каскад прудов, состоящий из 3 -- 5 ступеней, через которые медленно протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода. Пруды устраиваются для биологической очистки сточных вод в естественных условиях на слабофильтрующих грунтах в виде отдельных водоемов. В результате жизнедеятельности плангтона (фитопланктона) ассимилируется свободная и бикарбонатная кислота, благодаря чему рН воды днем повышается до 10 -- 11, что приводит к быстрому отмиранию бактерий.

Биологические пруды как самостоятельные очистные сооружения по СНиП допускается применять (при надлежащем обосновании) для населенных мест, расположенных в IV климатическом районе. Пруды могут проектироваться также для доочистки сточных вод в сочетании с другими очистными сооружениями.

В биологических прудах должно быть 2--3 ступени -- при поступлении биологически очищенных сточных вод и 4--5 ступеней -- при поступлении отстоенных сточных вод.

Биологические пруды рассчитываются по нагрузке сточными (первый случай) водами на 1 га водной поверхности пруда или по величине реаэрации (второй случай).

В первом случае эта нагрузка принимается равной (без разбавления для отстоенных сточных вод) до 250 м3/га в сутки и для биологически очищенных сточных вод -- до 5000 м3/га в сутки; во втором случае -- из расчета величины реаэрации, равной 6 -- 8 г кислорода в сутки с 1 м2 пруда в зависимости от климатических условий (СНиП).

Среднюю глубину воды в биологических прудах принимают в зависимости от местных условий в пределах 0,5--1 м. При использовании прудов для рыборазведения к ним должна подводиться осветленная сточная жидкость, разбавляемая речной водой в 3--5 раз. При этом в составе биологических прудов должен быть малый пруд глубиной не менее 2,5 м, предназначенный для рыбы в зимнее время.

При очистке сточных вод в биологических прудах, уменьшается количество бактерий -- более чем в 100 раз, понижается окисляемость на 90%, снижается количество органического азота -- на 88, аммиака -- на 97 и БПК -- до 98%. Осенью пруды, не предназначенные для выращивания рыбы, опорожняют, в зимнее время их используют как накопители. Весной пруды заполняются водой и примерно через месяц начинают работать на проток. Возможна также контактная работа прудов. Дно пруда рекомендуется ежегодно вспахивать. Сточные воды должны находиться в прудах 20--30 суток. Впускать сточные воды в пруды рекомендуется в дневное время. Пруды нужно располагать вблизи естественных водоемов. Количество растворенного кислорода в воде должно быть не ниже 2,5 мг/л. Дно пруда планируется в сторону выпуска. Глубина у впуска обычно принимается 0,5 м, у выпуска -- до 1--2 м. Пруды проектируются площадью 0,5--1,5 га и более.

При проектировании прудов, имеющих естественный водосбор, водосбросные сооружения нужно рассчитывать на дополнительный пропуск паводкового и ливневого расхода. В зависимости от условий выпуска (опорожнения), диктуемых рельефом, емкость пруда может быть образована устройством запруд по тальвегам, использованием существующих либо созданием искусственных выемок (котловин), ограждением территории валиками (дамбами). В верхнем пруде устраивают 2--3 впуска. Для лучшего распределения потока сточной жидкости поперек первого пруда устанавливают два ряда плетней. Перепуски из прудов устраивают в виде лотков шириной 0,4 м через 30 м. Из последнего пруда вода выпускается при помощи шахтных водосбросов.

После выхода из очистных сооружений сточные воды выпускаются в тальвеги балок и оврагов, где устраиваются каналы с незначительным уклоном, длина которых достигает сотен метров, а иногда и нескольких километров.

Исследуемые каналы располагались в тальвегах сухих балок со среднегодовой температурой воздуха местности 6,8 + 7,1°С и среднегодовым количеством осадков 500--510 мм. Скорость движения сточной воды в этих каналах колебалась в пределах 0,01--0,05 м/сек, время пребывания стоков в канале -- от 7 до 28 ч. Слой воды в канале (не считая осадка) приняли в пределах 0,025--0,15м, ширина канала -- в пределах 0,65--1,5 м.

На сточную воду, протекающую в каналах с малой скоростью и малой глубиной, но сравнительно большой шириной потока, воздействуют солнечные лучи, кислород воздуха и другие климатические факторы, отчего концентрация загрязнений в сточной воде по мере удаления ее от места выпуска уменьшается. Происходит естественное самоочищение сточных вод. Такие каналы называются естественными окислительными каналами, так как в них происходят процессы окисления, подобные процессам, происходящим в биологических прудах.

Искусственные окислительные каналы применяют за рубежом (Голландия, США и др.) в климатических условиях с минимальной температурой воздуха (до --8°С) и дают хорошие результаты при очистке малых количеств сточных вод. В таких каналах концентрация загрязнений снижается по БПК5 до 98%, резко падает бактериальное загрязнение и содержание взвешенных веществ. Искусственные окислительные каналы как очистные сооружения в наших условиях применяются пока редко.

Степень очистки сточных вод в естественных каналах зависит от длины сбросного канала и его уклона.

При очистке сточных вод в естественных окислительных каналах на двух объектах отбирались пробы сточной воды перед септиками, после септиков и по каналам через каждые 100 м, для химических и бактериологических анализов. На обоих объектах количество сточных вод колебалось в пределах 100--150 м3 в сутки. Первичными отстойниками служили септики, плохо эксплуатируемые (почти не очищались).

Анализы показали, что в естественных окислительных каналах намного снизилась концентрация загрязнений сточных вод. На протяжении исследуемых 1000 м канала сточная вода очищается, как в химическом, так и в бактериологическом отношениях.

Послемеханической обработки в воде остаются частьвзвешенных веществ, растворенныеорганические вещества и большое количествомикроорганизмов . Биологический методоснован на использовании жизнедеятельности аэробныхмикроорганизмов , для которыхорганические веществасточных вод (в растворенном и коллоидном состоянии) являются источникомпитания . При наличии свободногокислорода в сточных водах микроорганизмыокисляют (минерализуют) органические вещества.

Основнойцелью биологической очистки городских сточных вод являются разложение и минерализация органических веществ, находящихся в коллоидном и растворенном состоянии. Эти вещества нельзя удалить из стоков механическим путем.Освобождение сточных вод от органических веществ происходитв двефазы .

Первая – фазасорбции . В основе ее лежат физико-химические процессы адсорбции органических веществ и коллоидов поверхностью микробной клетки.Вторая фаза– последовательноеокисление растворенных и адсорбированных органических веществ, в основе которого лежит усвоение микроорганизмами органических веществ.

С гигиенической точки зрения полнаяминерализация всех органических примесей сточных вод не считается необходимой.Задача биологической очистки городских сточных вод состоит в минерализации органических веществ до такой степени, при которой сточные воды можно было бы сбросить в водный объект, не нарушая его санитарного режима.

Распад органических соединений разных классов происходит в определеннойпоследовательности и с различнойскоростью . Разложениеуглеводов до углекислого газа и воды идет чрезвычайно быстро, всего несколько часов. Медленнее окисляютсяжиры . Наиболее сложно и длительно осуществляется распадбелковых веществ, поступающих в сточные воды большей частью в виде мочевины. Мочевина гидролизуется под влиянием бактерий до карбонатааммония . На следующем этапе аммонийные соли окисляются внитриты , затем нитриты превращаются внитраты .

Процесснитрификации связан с потреблением большого количествакислорода , что учитывается при организации биологической очистки. Нитрификация – процессэкзотермический , это значительно облегчает эксплуатацию очистных сооружений взимнее время. Нитрификацию следует рассматривать не только как минерализацию азотистых органических шлаков, но и как накопление связанного кислорода в воде. При дефиците кислорода в водном объекте связанный кислород нитратов может быть мобилизован в процесседенитрификации .

Условиями жизнедеятельности микроорганизмов являются:

Температура в пределах 20 – 30 о С;

РН в пределах 6,5 – 7,5;

БПК полн :N : Р = 100: 5: 1;

Концентрация кислорода не менее 2 мг/л;

БПК нач 5000 мг/л; БПК кон 10 мг/л;

Невысокое содержание токсичных веществ (в пределах ПДК б), в противном случае гибнет микрофлора.

Биологическая очистка сточных вод может происходить в естественных и искусственных условиях.

1) Очисткав естественных условиях (почвенные методы). Способ известен сдревних времен. Он используется в основном для очисткибытовых игородских сточных вод, а не чисто производственных. Для очистки сточных водприменяют поля орошения, поля фильтрации и биологические пруды (биопруды).

А)Земледельческие поля орошения (ЗПО) – это специально подготовленные (спланированные)участки земли для приема предварительно очищенных (прошедшихмеханическую очистку) сточных вод с целью ихдоочистки . Поля состоят изкарт , спланированных горизонтально или с незначительнымуклоном и разделенных земляными оградительнымиваликами . Онииспользуются одновременно для очистки сточных вод иагрокультурных целей. Очистка в этих условиях идет поддействием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений. Сточная вода распределяется по картаморосительной сетью. Вода, профильтрованная через слой почвы, отводитсяосушительной сетью.

Прифильтрации сточных вод через почву в ее верхнем слое задерживаютсявзвешенные и коллоидные вещества, образующие на поверхности густонаселенную микроорганизмамипленку . Пленкаадсорбирует на своей поверхности растворенные вещества, находящиеся в сточных водах. Микроорганизмыминерализуют органические вещества с использованием растворенногокислорода .

Очистка сточных вод на полях фильтрации происходит в результате жизнедеятельностимикрофлоры , населяющей почву. В 1 г почвы присутствуют сотни тысяч, а в некоторых почвах до миллиардабактерий . При орошении сточной водой, содержащей много питательного субстрата, увлажняющей и согревающей, создаютсяусловия для интенсивного размножения и ускорения обменных реакций почвенного биоценоза. Каждая структурная единица почвы на полях оказывается покрытой сплошным слоем микрофлоры – так называемой биологическойпленкой . На поверхности биопленки сорбируются и минерализуются растворенные и коллоидные вещества сточной жидкости.

Затем эти участки используют длясельскохозяйственных целей, На них выращивают сельскохозяйственные культуры, то есть сточные воды используются какудобрение . На поляхвыращивают огородные или кормовые культуры, сеяные травы. ЗПО могут быть круглогодичного или сезонного действия. На ЗПО разрешается подавать сточную жидкость, прошедшую механическую очистку. Нормынагрузки на ЗПО невелики: 5 – 15 м 3 /(га . сут), что в 5 – 15 раз меньше, чем на коммунальных полях орошения. При правильной эксплуатации ЗПО не могут являться фактором передачи возбудителей кишечных инфекций, поэтому необходим строгий и тщательный контроль соблюдения правил эксплуатации ЗПО.

При использовании метода достигается высокий (до 99%)эффект бактериальнойочистки . Однако для полей орошения основной задачей является очистка сточных вод.

Б)Поля фильтрации – это земельные участки, предназначенные только дляполной биологической очистки предварительно осветленных сточных вод. При очистке сточных вод на полях фильтрации используетсясамоочищающая способность почвы: наиболее интенсивно процесс окисления органических загрязнений идет вверхних слоях почвы (0,2 – 0,3 м), где соблюдается благоприятныйкислородный режим.

Ихустраивают на песках, супесях. Поля можно устраивать также на суглинистых грунтах и тощих глинах, однако нагрузку по сточным водам в этом случае снижают. На полях производится распределение и фильтрация через почву сточных вод. Уровеньгрунтовых (УГВ) вод на территории, используемой под поля, должен быть на глубине не менее 1,5 м от поверхности. При более высоком положении УГВ необходимо устройстводренажа .

Для небольших рабочих поселков,малых городов устройство полей орошения и фильтрации можно признать весьма целесообразным в связи со сравнительной простотой их устройства и эксплуатации. Рекомендовать поля орошения для отдельно стоящих объектов внеканализованной местности (санатории, дома отдыха) не следует из-за трудности обеспечения обслуживающим персоналом.

В)Биопруды (рис. 6.1) – это искусственно созданные неглубокиеводоемы на слабофильтрующих грунтах глубиной 0,5 – 1 м. Они представляют собойкаскад прудов, состоящий из трех-пятиступеней , через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода. Их применяют в случаях, когда при наличии достаточныхплощадей отсутствуют хорошо фильтрующиепочвы . Иногда устраивают биопрудыс искусственной аэрацией глубиной до 3 м.

Рис. 6.1. Схема биопруда

Процесс очистки в этих сооруженияханалогичен процессам, происходящим при самоочищенииводоемов . Для устройства биологических прудов могут быть использованы естественныевпадины местности, заброшенные карьеры, а также специально созданные водоемы.

Пруды используют в качествевторой ступени биологической очистки, а также дляглубокой очистки биологически очищенных сточных вод с доведением величины БПК п до 5 – 6 мг/л. Небольшаяглубина позволяет создать значительную поверхностьконтакта обрабатываемой воды с воздухом, обеспечить прогрев всей толщи воды и хорошее ее перемешивание.

Биологические пруды обеспечиваютвысокоэффективную очистку – количество кишечной палочки снижается на 95,9 – 99,9% исходного, почти полностью задерживаются яйца гельминтов.

Однако нормальный ход очистки в биологических прудах возможен лишь втеплое время года. Притемпературе воды ниже 6 о С очистка резко ухудшается, что ограничивает использование биологических прудов как самостоятельных сооружений. При необходимости повышенной очистки биопруды можно устраивать после биофильтров или аэротенков как 3-ю ступень очистки.

К недостаткам метода очистки сточных вод в естественных условиях относятся:

Низкая окислительная способность;

Сезонность работы;

Потребность в больших территориях.

2) Сооружения с очисткой сточных водв искусственно созданных условиях. Разработка искусственных методов очистки началась в начале прошлого века. Для очистки сточных водприменяют биофильтры и аэротенки.

А)Биофильтр (рис. 6.2) представляет собой слойфильтрующего материала высотой 1,5 – 2 м, через который пропускаетсясточная вода. Через 2 – 3 недели (периодадаптации микроорганизмов) на загрузочном материале образуетсябиопленка толщиной 1 – 3 мм и более, способнаясорбировать на своей поверхности органические вещества. Загрузочный материал заселяется бактериями, грибами, простейшими и другими организмами. По мере увеличения толщины пленки ее нижние минерализованные слоиотмирают и уносятся вместе с водой. Отличительнойособенностью (следовательно, и активная биомасса) закреплена нанеподвижном материале.

Сверху биофильтры имеюторосители для распределения сточных вод позагрузке. В нижней части резервуаров имеютсяокна , обеспечивающие естественную или принудительнуюаэрацию поверхности биопленки, формирующейся на поверхности загрузки. Сточная вода проходит через толщу фильтрующего материала, дырчатое дно фильтра, а затем поступает через междудонное пространство на непроницаемое днище, откуда отводится по лоткам, расположенным за пределами биофильтра.

Рис. 6.2. Схема устройства биофильтра

1 – ограждающая стенка; 2 – горизонтальное дырчатое дно фильтра; 3 – сплошное

непроницаемое днище; 4 – загрузка (слой фильтрующего материала); 5 – распределительное

устройство для равномерного распределения сточной воды по поверхности

Биофильтрыклассифицируются по различнымпризнакам :

- по типувентиляции они бывают с естественной и искусственной вентиляцией.Естественная вентиляция осуществляется при помощиокон в междудонном пространстве в ограждающей стене, приискусственной вентиляции воздух в междудонное пространство подается при помощивентиляторов под давлением. Искусственную аэрацию тела фильтра устраивают для повышения окислительной способности путем подачи компрессором сжатого воздуха в дренежное пространство. При этом появляется возможность увеличить высоту загрузки с 2 до 4 м, а окислительная мощность возрастает в 2 – 4 раза;

- по типузагрузки (по конструктивным особенностям загрузочного материала) биофильтры бываютс объемной загрузкой(щебень, гравий, керамзит, шлак, с крупностью отдельных фракций 15 – 80 мм, плотностью 500 – 1500 кг/м 3 и пористостью 40 – 50%); ис плоскостной загрузкой(пластмасса, керамика, металл, ткани);

Попроизводительности биофильтры собъемной загрузкой делятся:

Накапельные производительностью до 1000 м 3 /сут (с естественной вентиляцией), имеющие крупность фракций загрузочного материала 20 – 30 мм и высоту слоя загрузки 1 – 2 м;

-высоконагружаемые (аэрофильтры) производительностью до 50000 м 3 /сут (с естественной и искусственной вентиляцией, с продувкой воздухом, имеющие крупность фракций загрузочного материала 40 – 60 мм и высоту слоя загрузки 2 – 4 м). Высоконагружаемые биофильтрыотличаются от капельных больше окислительноймощностью , обусловленной лучшим обменом воздуха и незаиляемостью загрузки. Достигается это применением загрузочного материала повышенной крупности, увеличением рабочей высоты загрузки и гидравлической нагрузки;

-башенные (большой высоты), имеющие крупность фракций загрузочного материала 60 – 80 мм и высоту слоя загрузки 8 – 16 м. В башенных биофильтрах загрузка располагается по вертикали ярусами высотой 2 – 4 м, разделенными решеткой. При этом создается тяга, как в аэродинамической трубе, и искусственная аэрация необязательна.

Биофильтры сплоскостной загрузкой появились в 50-х годах 20 века. Их можно разделить на группы по типузагрузки :

-жесткая засыпная в виде колец, обрезков труб и других элементов – могут быть использованы керамические, пластмассовые и металлические засыпные элементы плотностью 100 – 600 кг/м 3 и пористостью 70 – 90% при высоте слоя 1 – 6 м;

-жесткая блочная в виде решеток или блоков, собранных из чередующихсяплоских игофрированных листов, Могут быть использованы различные видыпластмасс (поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, полистирол и др.) плотностью 40 – 100 кг/м 3 и пористостью 90 – 97% при высоте слоя 2 – 16 м, а такжеасбестоцементные листы плотностью 200 – 250 кг/м 3 пористость (73 – 99%) по сравнению с загрузкой изфракционных материалов (50%), благодаря чему обеспечиваются лучшие условияобтекания биологической пленки воздухом и соответственно повышаетсяпроизводительность сооружений (окислительная мощность больше в 2 – 3 раза);

-мягкая из металлических сеток , пластмассовыхпленок илисинтетических тканей (нейлон, капрон), которые крепят на специальных каркасах или укладывают в виде рулонов, Такая загрузка имеет плотность 5 – 60 кг/м 3 и пористость 94 – 99% при высоте слоя до 3 – 8 м. В РФ выпускаютгладкую винипластовую пленку, а такжеперфорированную игофрированную .

Биофильтры с жесткой засыпной и мягкой загрузкой рекомендуетсяприменять при расходах сточных вод до 10 тыс. м 3 /сут, а биофильтры с жесткой блочной загрузкой – при расходах до 50 тыс. м 3 /сут.

Биофильтры сплоскостной загрузкой имеют более высокуюпроизводительность вследствие большей в два раза (по сравнению с объемной загрузкой) пористости и значительно большей удельной поверхности (80 – 450 м 2 /м 3 против 50 – 80). Это позволяет отказаться от принудительной вентиляции и сэкономить электроэнергию.

На рис. 6.3 приведена секция биофильтра с пластмассовой насадкой.

Рис. 6.3. Секция биофильтра с пластмассовой насадкой

Эффект очистки сточных вод на биофильтрах по БПК 20 составляетсвыше 90%. Окислительная способность биофильтра высокая из-за хорошей аэрации фильра через поры, образующиеся между кусками загрузки. Сточная жидкость просачивается через тело фильтра в течение 2 – 3 ч, и уже за это время в ней появляются нитриты. В почвенных условиях этот процесс занимает недели.

Б)Аэротенк – это проточноесооружение со свободно плавающимактивным илом. Аэротенки выполняют в виде длинных железобетонных прямоугольныхрезервуаров глубиной 3 – 6 м, шириной 6 – 10 м. длиной до 100 м. Аэротенки состоят из несколькихсекций (коридоров), разделенныхперегородками .

В аэротенках происходит образованиеактивного ила – совокупности микроорганизмов и твердых частиц.Активный ил включает в себя бактерии, простейшие, грибы, водоросли, способныесорбировать на своей поверхности органические загрязнения иокислять их в присутствии кислорода. Принципиальнаясхема работы аэротенка показана на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Принципиальная схема работы аэротенка

1 – первичный отстойник; 2 – аэротенк; 3 – вторичный отстойник; 4 – насосная станция;

5 - циркулирующий активный ил; 6 – избыточный активный ил; 7 – подача воздуха в аэротенк

Сточная жидкость после осветления впервичных отстойниках поступает в аэротенк исмешивается с циркулирующим активным илом. Смесь сточных вод и активного ила по всей длине аэротенкапродувается воздухом, поступающим изкомпрессорной станции. Аэробныемикроорганизмы сорбируют органические вещества из сточных вод и в присутствии кислородаокисляют их.

Из аэротенка смесь сточных вод с активным илом направляется вовторичный отстойник, где активный ил оседает. В результате роста микроорганизмовмасса ила в аэротенке непрерывновозрастает . Поэтому насосная станция перекачиваетизбыточный активный ил из вторичного отстойника вилоуплотнители , ациркулирующий активный ил – обратно в аэротенк.Вторичные отстойники служат дляотделения очищенной воды от активного ила. Ихконструкция практически не отличается от конструкциипервичных отстойников (они бывают горизонтальные, вертикальные и радиальные).

При биологической очистке сточных вод протекаютдва процесса :сорбция загрязнений активным илом и их внутриклеточноеокисление микроорганизмами.Скорость сорбции значительно превышает скорость биоокисления, поэтому после окончания процесса сорбции и достижения требуемого эффекта очистки по БПК отделившийся в отстойнике ил направляют врегенератор (секцию аэротенка) с цельюбиоокисления остаточных загрязнений сточных вод.

Таким образом, для обеспеченияустойчивой работы аэротенков устраиваютрегенераторы – сооружения, в которых восстанавливаетсясорбирующая способность активного ила. Ил в регенераторах постоянноаэрируется . Под регенераторы обычно выделяют частькоридоров аэротенка.

Для обеспечения микроорганизмов кислородом, а также для поддержания ила во взвешенном состоянии применяют непрерывную искусственнуюаэрацию смеси сточных вод и активного ила. Таким образом, активнаябиомасса находится в аэротенке вовзвешенном состоянии.

Система аэрации является важнейшим конструктивным элементом аэротенка.Эта системасостоит из комплекса сооружений и специального оборудования, обеспечивающего снабжение жидкости кислородом, поддержание ила во взвешенном состоянии и постоянное перемешивание сточной воды с илом. Для большинства типов аэротенков система аэрации обеспечивает одновременное выполнение всех этих функций, лишь в окситенке перемешивание механическими мешалками не связано с системой подачи кислорода.

Различаюттри системы аэрации:

-пневматическая (воздух нагнетается в аэротенк под давлением);

- механическая (воздух поступает в аэротенк при вращении в нем жидкости механическими устройствами, например, вращающимися мешалками, щетками, турбинками и т.п.);

- комбинированная (смешанная, пневмомеханическая).

Наибольшеераспространение получилипневматические системы аэрации.

В зависимости от типа применяемыхаэраторов и размеров образующихсяпузырьков различаюттри вида аэрации:

Мелкопузырчатая (с размером пузырьков 1 – 4 мм);

Среднепузырчатая (5 – 10 мм);

Крупнопузырчатая (более 10 мм).

Ккрупнопузырчатым аэраторам относятся открытые снизу вертикальныетрубы , сопла. Ксреднепузырчатым относят перфорированные трубы, щелевые и другие устройства. Кмелкопузырчатым относят аэраторы изпористых материалов (керамических, тканевых и пластиковых).

В России наиболеераспространенным типом мелкопузырчатого аэратора являетсяфильтросная пластина. Ее изготавливают изшамота (огнеупорная глина, каолин), который связан смесью жидкого стекла с мелкой шамотной пылью. Также ее изготавливают из кварцевогопеска и кокса, которые связаны бакелитовой смолой (феноло-формальдегидной).Размер пластин составляет 300х300 мм,толщина пластин – 35 - 40 мм. Средний размерпор отечественных фильтросов составляет 100 мкм.

Резервуар оборудованвоздуховодами , из которых постоякам воздух подается в фильтросныеканалы , закрытыефильтросами – пористыми шамотными или пластиковымипластинами . Их заделывают цементным раствором вжелезобетонные каналы , устраиваемые в днище аэротенка вдоль длинной его стороны (рис. 6.5). Через такие пластиныпроисходитмелкопузырчатая аэрация смеси в аэротенке.

Рис. 6.5. Типовой четырехкоридорный аэротенк:

1 – воздуховоды; 2 – стояки; 3 – фильтросный канал

Пластины подверженызасорению пылью (ограничивается содержание пыли в воздухе) и зарастанию бактериальной пленкой. Поэтому их периодическиочищают , и в среднем через каждые 7 лет заменяют новыми.Среднепузырчатые аэраторы – перфорированные трубы диаметром 6 – 10 мм менее эффективны, но и меньше засоряются.В зарубежной практике вместо фильтросных пластин применяютдиффузоры различной формы, устанавливаемые на подводящем трубопроводе.

Примеханической системе аэрации в качестве источника кислорода используется непосредственно наружный воздух, вовлекаемый в аэротенк при вращении в нем жидкости мешалкой-аэратором. Механическиеаэраторы обычноклассифицируют по типу расположения оси вращения ротора на горизонтальные и вертикальные. Наибольшее разнообразие видов имеют аэраторы с вертикальной осью вращения. Эти аэраторы могут располагаться либо на поверхности, либо в толще воды (соответственно кавитационная или импеллерная система).

Аэротенки можноклассифицировать по следующим основным признакам (рис. 6.6).

По структуре потока - аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки с рассредоточенным впуском сточной жидкости, аэротенки промежуточного типа.

По способу регенерации активного ила - аэротенки с отдельно стоящими регенераторами ила, аэротенки, совмещенные с регенераторами.

По нагрузке на активный ил - высоконагружаемые, обычные и низконагружаемые.

По числу ступеней - одно-, двух- и многоступенчатые.

По конструктивным признакам - прямоугольные, круглые, комбинированные, противоточные, шахтные, фильтротенки, флототенки и др.

По типу систем аэрации - с пневматической, механической, комбинированной гидродинамической или пневмомеханической.

Аэротенки могут быть успешноприменены для полной или частичной очистки многих видов сточных вод в широком диапазоне концентраций загрязнений и расходов сточных вод.

Существуют различныеклассификации (схемы работы) аэротенков: аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки с рассредоточенным выпуском сточной жидкости (промежуточного типа).

В аэротенках-вытеснителях , имеющих один - четыре коридора, вода и ил подаются в начало сооружения, а смесь отводится в конце его. Теоретически режим потока в вытеснителях должен быть поршневым без продольного перемешивания. Их применяют для очистки сравнительно слабо загрязненных городских и подобных им производственных сточных вод (БПК п до 500 мг/л).Однако, в коридорных аэротенках существует значительное продольное перемешивание. В большей степени режиму вытеснителя соответствуют конструкции аэротенков ячеистого типа.

Аэротенкячеистого типа представляет собой прямоугольное в плане сооружение, разделенное на ряд отсеков поперечными перегородками. Смесь из первого отсека переливается во второй (снизу), из, второго - в третий (сверху) и т. д. В каждой ячейке устанавливается режим полного смешения, а сумма ряда последовательно расположенных смесителей составляет практически идеальный вытеснитель.

Ваэротенках-смесителях сточная вода и ил подводятся и отводятся равномерно вдоль длинных сторон сооружения на расстоянии 3 – 4 м друг от друга и перемешиваются почти со всем объемом воды сооружения. Иловая смесь, таким образом, протекает не вдоль, апоперек аэротенка. Аэротенк-смеситель применяют обычно для очисткипроизводственных сточных вод с высокой концентрацией органических загрязнений, а также при резкихколебаниях концентрации загрязняющих веществ в сточной воде.Принимается, что поступающая смесь очень быстро (в расчетах мгновенно) смешивается с содержимым всего сооружения.

В аэротенкахпромежуточного типа можно рассредоточенно подать либо воду, либо ил с отводом смеси сосредоточенно в конце аэротенка. На практике применяется первый тип - с рассредоточенной подачей воды. Ихприменяют для очистки смесей промышленных и городских сточных вод.

Время пребывания сточных вод в аэротенках составляет 8 – 10 ч.

В аэротенках с разными структурами потока существенно различны и условия развития популяциимикроорганизмов . В аэротенках-вытеснителях нагрузка на ил и скорость потребления кислорода максимальны в начале сооружения и минимальны в конце. Если воздух подается равномерно по всей длине аэротенка, то в начале процесса может отмечаться глубокийдефицит кислорода . Условия развития популяции микроорганизмов в этой системе оптимальны только в какой-то средней части сооружения, где имеется соответствие между уровнем питания и наличием растворенного кислорода. Аэротенки-вытеснители плохо справляются с залповыми перегрузками по загрязнениям, в них нельзя, существенно повысить рабочую концентрацию ила.

Рис. 6.6. Схемы аэротенков:

а - вытеснители;б - смесители;в - с рассредоточенным впуском воды;

г - с неравномерно распределенной подачей жидкости типа АНР;

д - с регенераторами;е - ячеистого типа; I - сточная вода;

II - активный ил; III - иловая смесь; 1 - аэротенк; 2 - вторичный отстойник; 3 - регенератор.

Нагрузка на ил, скорости процесса изъятия загрязнений и потребление кислорода в аэротенках-смесителях (называемых также аэротенками полного смешения) постоянны во всем объеме сооружения. Ил находится в одной достаточно узкой стадии развития культуры, обусловленной величиной нагрузки на ил. Условия существования культуры близки к оптимальным. Однакокачество очищенной воды при прочих равных условиях может оказаться несколько ниже, чем в аэротенках-вытеснителях, поскольку в силу особенностей гидродинамической структуры потока, обусловливающих вероятность попадания части только что поступившей сточной воды в отводную систему, снижается общий эффект очистки. Эта вероятность тем выше, чем ближе конструкция сооружения к идеальному смесителю.

Прирассредоточенной подаче жидкости полная нагрузка по загрязнениям достигает максимума к концу сооружения, но степень очистки воды может быть очень высокой, так как по мере продвижения смеси по аэротенку ранее поданные загрязнения успевают срабатываться и к концу аэротенка уровень питания истинный (а не расчетный) может соответствовать состоянию ила с высокой окислительной способностью.

Аэротенк срассредоточенной подачей воды имеет тот женедостаток , что и аэротенк-вытеснитель: отсутствие оптимальных условий по кислородному режиму в сооружении. Однако общая масса ила в аэротенке с рассредоточенной подачей воды выше, чем в вытеснителе, в связи с чем пропускная способность этого аэротенка также выше.

Аэротенки-вытеснители коридорного типа применяют при начальной БПК полн не более 500 мг/л. Ширина коридоров принята 4,5; 6 или 9 м, шаг длины коридора равен 6 м.

Аэротенки-смесители рекомендуется применять для сточных вод с высокой начальной БПК, а также при резких колебаниях состава воды. Практически все аэротенки небольшого размера с механическими аэраторами относятся к типу аэротенков-смесителей. Наибольшее распространение получили аэротенки-смесители, совмещенные со вторичными отстойниками.

Заключительным этапом обработки городских сточных вод является ихобеззараживание . В качествеобеззараживающего агентачаще всего используютхлор , как газообразный, так и в виде хлорной извести. Однако у метода хлорирования сточных вод есть серьезные гигиенические и экологическиеограничения . При хлорировании в сточной воде образуются стойкиехлорорганические соединенияв токсичных для биоты водного объекта и человекаконцентрациях . Немаловажна и высокаявзрывоопасность складов жидкого хлора. В последние годы в практикуобеззараживаниясточных вод успешно внедряется методультрафиолетового облучения.

В регионах с высокой плотностью населения и при малой мощности водных объектов – приемников сточных вод традиционныесхемы очистки городских сточных вод не могут обеспечить должного гигиеническогоэффекта главным образом из-за того, что даже биологически очищенные воды содержат большое количествобиогенных элементов– фосфора, калия и азота. Традиционныеметоды очистки городских сточных вод не освобождают их от синтетических органических веществ, порой вредных и опасных с токсикологической точки зрения. Совокупностьдополнительных методов обработки сточных вод получила названиедоочистки . Этокомплекс методов и приемов, выходящих за пределы этапов механической и биологической очистки, направленный на достижение нормативного качества восстановленной воды.

..