Загрязнений и взвешенных веществ

 

Выбор типа сооружения глубокой очистки сточных вод от органических загрязнений и взвешенных веществ осуществляется с учетом качества исходных сточных вод, требований к степени их очистки, наличия фильтрующих материалов. В связи с повышением требований к качеству очищенных сточных вод полная биологическая очистка дополняется фильтрами, прудами или физико-химическими методами доочистки. Иногда необходимая степень доочистки достигается только при использовании сорбции на активированном угле.

В последнее время в системах доочистки сточных вод применяют новые методы, сочетающие в себе достоинства фильтров и возможность биологической деструкции остаточных органических загрязнений после полной биологической очистки сточных вод при помощи прикрепленной биомассы в сооружениях, которые называют биореакторы.

В качестве загрузочного материала, на котором происходят процессы глубокого изъятия загрязнений, используются полимерные элементы типа «Контур», «Водоросль» и некоторые другие материалы. Скорость фильтрации в биореакторах принимается в диапазоне от 5 до 7 м/ч при пропуске максимального часового расхода по времени обработки сточных вод 0,5–1,0 ч. Путем простой обработки биологически очищенных сточных вод достигается снижение содержания взвешенных веществ и органических загрязнений (по БПК) с 15–50 до 1–5 мг/л.

В зависимости от степени глубокой очистки биореакторы доочистки могут быть установлены в одну или несколько ступеней. Биоценоз биореактора образуется спонтанно и состоит из довольно большого количества видов различных микроорганизмов, в результате чего на загрузке развивается вполне устойчивая экосистема.

Широкое распространение для глубокой очистки сточных вод от взвешенных веществ получили методы процеживания на микрофильтрах и барабанных сетках, при использовании этих аппаратов в очищенной сточной воде должны отсутствовать вещества, затрудняющие промывку (смолы, жиры, масла, нефтепродукты и пр.). Концентрация взвешенных веществ в исходной воде не должна превышать 40 мг/л. Для доочистки сточных вод от взвешенных веществ применяются также и фильтры с зернистой загрузкой следующих конструкций: однослойные, с восходящим или с нисходящим потоком жидкости, аэрируемые двухслойные и каркасно-засыпные. В качестве зернистого фильтрующего материала применяют кварцевый и керамзитовый песок, гранитный щебень, шунгизит, гравий, горелые металлургические шлаки, окатанный речной песок и др.

Методы глубокой очистки от биогенных элементов

 

Соединения азота и фосфора, находящиеся в сточных водах, получили название биогенных элементов. Проблема удаления азото- и фосфоросодержащих соединений возникла в связи с ухудшением качества воды рек, озер и водохранилищ, вызванным эвтрофикацией, которая обусловливается наличием избыточного количества питательных элементов в поверхностных слоях воды. Все это вызывает усиленный рост водорослей и макрофитов. Водная растительность мешает прохождению в глубину водоема света, потребляет растворенный кислород, что приводит к созданию условий, несовместимых с жизнью теплокровных организмов, и исчезновению фауны водоемов.

Методы удаления азота.

Различают следующие методы удаления азота: биологический и физико-химический.

Биологический метод очистки сточных вод от соединений азота основан на процессах нитрификации и денитрификации. Процесс нитрификации представляет собой совокупность реакций биологического окисления аммонийного азота до нитритов и далее до нитратов. В процессе денитрификации происходит окисление органических веществ при восстановлении азота нитратов до свободного азота.

Биологические процессы глубокой очистки сточных вод от соединений азота можно осуществить двумя способами: с использованием биомассы (активного ила), находящейся во взвешенном состоянии; с использование прикрепленной активной биомассы.

В этих способах могут быть использованы комбинированные и раздельные системы очистки. В комбинированных системах в одном сооружении предусматривается проведение нитрификации и денитрификации, а в раздельных системах с использованием взвешенной культуры процессы очистки сточных вод от органических веществ – нитрификация и денитрификация – осуществляются специфическими илами. После каждой ступени имеется свой вторичный отстойник. Последовательность отдельных стадий процесса очистки может быть самой разнообразной.

Одним из возможных методов очистки сточных вод от азота является очистка в биологических прудах с массовым развитием водорослей. В результате жизнедеятельности зеленых водорослей в прудах осуществляется непосредственное потребление соединений азота из сточных вод, а также значительное снижение концентраций других остаточных загрязнений. В этом случае в технологической схеме доочистки сточных вод используют трехсекционный аэрируемый биопруд. В первых двух секциях пруда происходит доочистка сточных вод за счет развивающихся водорослей, а в третьей возможно наращивание зоопланктонных организмов, утилизирующих водоросли.

Для доочистки сточных вод от азотистых соединений с применением прикрепленной культуры ила используют фильтры с движением воды относительно неподвижного материала загрузки, а также с движением загрузки относительно воды. Движение воды может быть вниз и снизу вверх.

Физико-химические методы удаления азота делят: на хлорирование активным хлором, метод обратного осмоса, метод окисления озоном, метод отдувки аммиака, ионный метод, электрохимический метод.

Хлорирование активным хлором способствует образованию хлорноватистой и соляной кислот. Аммиак реагирует с хлорноватистой кислотой, образуя хлорамины. Прибавление активного хлора превращает хлорамины в закись азота – нерастворимый газ. Весовые отношения хлора к азоту аммиака, требуемые для хлорирования сточных вод до точки перегиба, колеблются от 8:1 до 10:1, а меньшее значение применимо для сточных вод, прошедших предварительную обработку. Недостаток чрезмерного хлорирования состоит в том, что почти весь вводимый хлор восстанавливается в ионы хлорида, что приводит к повышению концентрации растворенных солей в очищенной сточной воде.

В методе обратного осмоса применение полупроницаемых целлюлозоацетатных мембран позволяет достигать эффекта очистки от азотосодержащих соединений до 98,5 %, но использование этого метода требует тщательной предварительной очистки и умягчения воды.

Применение озонирования целесообразно лишь в случаях перехода аммонийного азота в нитратную форму. Аммиак полностью окисляется в нитрат, в результате устраняется расход кислорода на окисление азота в отходах.

Способ удаления аммиака основан на отдувке из раствора воздухом при рН 11. С помощью воздушной отдувки можно добиться 95%-ного удаления аммиачного азота, расходуя 3000 л воздуха на 1 л воды.

Эффективность удаления аммиака при ионообмене не зависит от температуры сточных вод и значительно выше, чем при процессе отгонки аммиака, когда требуется обеспечить очень низкую концентрацию азота в воде после очистки.

Электрохимический метод удаления аммиака основан на электролизе морской воды, в результате которого выделяющаяся гидроокись магния вступает в реакцию с содержащимися в сточных водах ионами фосфора и аммиаком с образованием нерастворимой комплексной соли. В большинстве случаев при этом методе параллельно с очисткой сточных вод от соединений аммонийного азота происходит снижение концентрации соединений фосфора.

Методы удаления фосфора.

Фосфаты из сточной воды можно удалить, используя химические, физико-химические, биологические методы или биохимическим путем.

Физико-химические методы.

При адсорбционном методе фосфор поглощается поверхностью сорбента. Сорбентом служит: гранулированная окись алюминия, активированная окись алюминия, сульфат алюминия.

При способе «магнитное поле» фосфаты связывают реагентом в нерастворимые соединения, после чего вводят магнитный материал и воздействуют магнитным полем, в результате чего выделяется фосфатосодержащий осадок.

При удалении фосфора из сточной воды электро-коагуляционно-флотационным методом используются алюминивые и железные электроды.

Метод кристаллизации основан на выращивании кристаллов фосфатов в сточных водах, на центрах кристаллизации с последующим их удалением из системы.

При использовании химических методов обработки сточных вод ионы реагента взаимодействуют с растворимыми солями ортофосфорной кислоты, вследствие чего происходит образование мелкодисперсного коллоидного осадка фосфата.

Удаление фосфора химическими и физико-химическими способами в настоящее время ограничено. Эти методы имеют ряд недостатков: высокая стоимость реагентов, необходимых для применения этих методов, вторичные загрязнения, образующиеся после применения коагулянта.

Биологические методы.

Основным методом биологического изъятия фосфора является метод с анаэробной обработкой возвратного рециркуляционного активного ила. Применение такой технологии позволяет извлекать фосфаты с эффективностью примерно 90 %. По данной технологии удаление фосфора происходит с избыточным илом и иловой водой, образующейся в сооружении для анаэробной обработки и аэробной обработки.