Биологическая очистка производственных сточных вод

Биологическая очистка производственных сточных вод.

Биологическая очистка необходима для производственных сточных вод, содержащих органические примеси, которые после предварительной обработки могут окисляться в результате биохимических процессов. С биологической точки зрения окисляются почти все органические загрязнения. Следует, однако, иметь в виду, что для окисления некоторых органических веществ, содержащихся в сточных водах в больших количествах, потребуется весьма длительный период, вследствие чего биологическая очистка при этих условиях будет экономически нецелесообразной. Поэтому иногда предварительно уменьшают содержание органических веществ. Последующая биологическая очистка сточных вод становится в таких случаях уже экономически оправданной. Производственные сточные воды разбавляют обычно бытовыми водами.

Для биологической очистки производственных сточных вод может быть использован любой из существующих способов биологической очистки бытовых сточных вод. Производственные сточные воды по характеру загрязнений весьма разнообразны. Скорости окисления органических загрязнений зависят от состава сточных вод и обычно определяются экспериментально. В этом состоит особенность расчета биофильтров и аэротенков, применяемых для очистки производственных сточных вод.

Возможна аэробная и анаэробная биологическая очистка. Для аэробной очистки используют аэротенки различных конструкций: окситенки, фильтротенки, флототенки, биодиски и биологические пруды. Для полной очистки высококонцентрированных производственных сточных вод применяется двухступенчатое анаэробно-аэробное окисление. Первой ступенью служат метантенки, а второй — аэротенки.

Для обеспечения нормального хода процесса биологической очистки сточные воды необходимо подвергнуть предварительной обработке:

1) удалить жировые и  смолистые вещества;

2) довести концентрацию  ядовитых веществ и солей тяжелых  металлов до предельно допустимой для биологического процесса;

3) нейтрализовать сточные  воды до рН=6,5-ь8,5;

4) удалить крупные нерастворенные  или волокнистые вещества с  помощью специальных устройств;

5) произвести предварительное  отстаивание.

Особенно вредное влияние на микроорганизмы, осуществляющие биологическое окисление, оказывает содержание ядовитых веществ в недопустимых концентрациях. Так, при содержании меди в сточной воде свыше 0,5 мг/л биохимические процессы замедляются, а при 10 мг/л почти совсем прекращаются. Если содержание ядовитых веществ превышает допустимую концентрацию, производственные сточные воды следует разбавлять бытовыми, незагрязненными производственными или биологически очищенными сточными водами.

При пуске сооружений для биологической очистки производственных сточных вод необходимо соблюдать правило «постепенного привыкания» микроорганизмов к специфическим загрязнениям этих вод. Если позволяют условия, то биологические сооружения вначале должны работать на бытовых водах, а затем к ним постепенно добавляют производственные сточные воды. Обычно после некоторого пускового периода, когда микроорганизмы в очистных сооружениях в достаточной степени разовьются, подачу бытовых сточных вод можно уменьшить или даже прекратить совсем.

Многие виды производственных сточных вод содержат недостаточное количество соединений фосфора, азота и калия, представляющих собой биогенные вещества, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности микронаселения биологических сооружений. Поэтому к производственным водам добавляют бытовые воды, содержащие биогенные элементы в достаточном количестве. Проводят также искусственную подпитку биогенными элементами в виде растворов аммиачной селитры, суперфосфата, азотнокислого калия и других соединений. Биогенные растворы приготовляют и дозируют так же, как и на нейтрализационных установках. Количество биогенных элементов (азота, фосфора и калия) в смеси производственных и бытовых сточных вод определяется из соотношения БПК, азота и фосфора; при этом азота должно быть 2—4% БПК, а фосфора — 0,3— 0,8%.

Перед подачей на биологические сооружения производственные сточные воды проходят предварительную обработку, после которой содержание нерастворенных примесей не должно превышать 150 мг/л, БПК — более 1000 мг/л, концентрация ядовитых веществ — выше предельно допустимой и общее количество растворенных солей— более 10 г/л.

Многие производственные сточные воды неравномерно потребляют кислород, в связи с чем требуется подача воздуха в аэротенки в соответствии с потреблением кислорода. Поэтому в аэротенках в начале сооружений увеличивается интенсивность аэрации или дифференцируется подача активного ила по длине аэротенка.

БПК не всегда показывает действительную концентрацию органических веществ в производственных сточных водах. Содержание органических веществ более полно характеризуется показателем ХПК. Разница между ХПК и БПК свидетельствует о приросте биомассы в сооружениях. Для сточных вод с относительно большой ХПК и малой БПК следует применять аэротенки, так как биофильтры могут заиливаться вследствие большого прироста биомассы.

Производственные сточные воды имеют специфический состав, поэтому их необходимо искусственно подпитывать биогенными элементами и разбавлять, дифференцировать подачу воздуха, активного ила и сточной жидкости в аэротенки, чтобы обеспечить оптимальное соотношение между количеством вводимых загрязнений, воздухом и активным илом.

Для очистки производственных сточных вод чаще используются аэротенки, так как они лучше других сооружений могут регулировать режим работы при изменении состава стока и имеют большую пропускную способность на единицу объема сооружения. При БПКполн менее 500 мг/л применяют обычные аэротенки с подачей сточной воды и активного ила в начало аэротенка. При содержании ядовитых и трудно окисляемых веществ в сточных водах, а также при БПКполн более 500 мг/л применяют аэротенки-смесители. Их конструкция позволяет выравнивать скорость потребления кислорода и концентрацию загрязнений по длине аэротенка.

Используется двухступенчатая схема очистки сточных вод в аэротенках, которая обеспечивает более устойчивую работу сооружений при колебании расходов сточных вод и концентрации загрязнений. В каждой ступени аэротенка развивается специфическая микрофлора, способная окислять соответственно поступающие органические загрязнения. Обычно в качестве I ступени применяют аэротенки-смесители, в качестве II ступени—аэротенки-вытеснители. В этой схеме часть объема аэротенков выделяют под регенераторы, которые обеспечивают более устойчивую работу. В них поддерживают более высокую концентрацию активного ила, чем в самом аэро-тенке, что позволяет увеличить скорость потребления кислорода и уменьшить период аэрации.

Каждая ступень имеет самостоятельные регенераторы, которые занимают 25—50 % общего объема аэротен-ков. Иногда во II ступени регенераторы не предусматривают и после I ступени аэротенков устраивают вторичные отстойники (перед II ступенью), что удорожает строительство сооружений. Однако двухступенчатая схема аэротенков обеспечивает устойчивый эффект очистки и поэтому экономически оправдывается. Для I ступени предложены также аэротенки-отстойники, которые могут работать при дозе активного ила до 8 г/л, что позволяет сократить общий объем аэротенков. Недостатком двухступенчатой схемы является необходимость устройства промежуточных вторичных отстойников и связанной с ними системы распределительных лотков. Однако этот недостаток компенсируется более высоким и устойчивым эффектом очистки сточных вод.

Некоторые виды производственных сточных вод содержат поверхностно-активные и другие вещества, которые способствуют пенообразованию в аэротенках. Необходимость борьбы с пенообразованием вызвана тем, что при обильном образовании пены, на которой сорбируется активный ил, происходит его вынос из аэротенка (особенно при ветре) и, следовательно, доза ила в аэро-тенке падает и нарушается процесс очистки. Кроме того, пена препятствует прониканию кислорода воздуха из атмосферы в толщу воды в аэротенке. Наиболее распространены гидравлические способы гашения пены.

Одним из основных способов интенсификации работы сооружений биологической очистки производственных сточных вод является повышение дозы активного ила в зоне аэрации. Для этого необходимо применять способы отделения ила, обеспечивающие его быстрый возврат в зону аэрации. С этой целью используют напорный флотационный илоотделитель, позволяющий повысить скорость разделения иловых смесей.