ДООЧИСТКА ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД НА ФИЛЬТРАХ С ЕРШОВОЙ ЗАГРУЗКОЙ

Полный текст

Сейчас в России сложилась противоречивая си- туация, когда рекомендации СНиПа не соответству- ют требованиям СанПиНа по качеству очищенной воды, сбрасываемой в водоемы. Широко распростра- ненные в настоящее время технологические схемы и сооружения доочистки сточных вод не позволяют получить нормативные качественные параметры, со- ответствующие требованиям, предъявляемым к воде рыбохозяйственных водоемов. Накопление в воде биогенных элементов под воздействием антропогенных факторов сокращает количество чистой пресной воды на планете, угро- жает здоровью человека, а также наносит непопра- вимый ущерб окружающей среде. Тем не менее сброс недоочищенных бытовых сточных вод проис- ходит повсеместно, из-за отсутствия оптимальных решений по доочистке стоков. В связи с ограниченным финансированием строительства новых очистных сооружений основ- ным методом повышения эффективности является реконструкция и/или интенсификация работы дей- ствующих комплексов очистных сооружений. В настоящее время для интенсификации про- цесса доочистки биологически очищенных сточных вод предложена конструкция фильтра доочистки с ершовой загрузкой, которая в полной мере удовлет- воряет современным требованиям по качеству сбра- сываемых сточных вод в водоем (рис. 1). Целью исследований являлась теоретическая и экспериментальная разработка метода глубокой до- очистки бытовых сточных вод от соединений азота, взвешенных веществ и БПК. Увеличение экологической безопасности и повышение экономичности очистных сооружений сточных вод населенных пунктов составляет актуаль- ность исследований работы. Рис. 1. Ершовая загрузка В статье представлены результаты исследова- ний основных закономерностей модифицирован- ного процесса доочистки сточной воды, заключаю- щегося в иммобилизации биопленки на насадке с развитой поверхностью. Ершовая загрузка формирует в биореакто- ре достаточно однородное поровое пространство с размерами пор, обеспечивающими формирование объёмных структур из хлопьев активного ила, через которые "фильтруется" насыщенная кислородом очищаемая вода. Благодаря развитой поверхности нитей сэтрона, на их поверхности также форми- руется биоплёнка, биоценоз которой активно уча- ствует в извлечении из сточных вод органических загрязнений и окислении аммонийного азота. Та- ким образом, глубокая очистка сточной жидкости от взвешенных веществ и органических загрязнений осуществляется благодаря одновременному проте- канию двух процессов: процесса фильтрования суспензии через хло- пьевидную "контактную" среду (аналогично тому, что имеет место в контактных освет- лителях), формирующуюся в поровом про- странстве ершовой загрузки; биологического процесса извлечения из сточ- ных вод органических загрязнений разноо- бразным биоценозом "контактной" среды и биоплёнки [1]. В связи с тем, что загрузка из ершей выполняет две функции (фильтрующую и насадку для прикре- пления микроорганизмов и гидробионтов), резерву- ар называется фильтром-биореактором. Принцип действия сооружений основан на ис- пользовании физико-химического и биологического методов доочистки: адсорбции растворенных орга- нических веществ и адгезии органических примесей на специальной загрузке биомассой прикрепленных микроорганизмов [1]. Для проведения исследований по изучению возможностей в доочистке сточных вод с помощью фильтров с ершовой загрузкой была смонтирована полупроизводственная очистная установка произ- водительностью 2,5 м3/сут (рис. 2). Корпус установки выполнен из органического стекла высотой 500 мм, длиной 640 мм, шириной 320 мм и расчетным объе- мом 0,103 м3. В качестве насадки для прикрепления микро- организмов и гидробионтов использовались поли- мерные ерши диаметром 120 мм и высотой 400 мм. Расчетное время пребывания биологически очищенных сточных вод составляло по 30 мин на первой и второй ступенях фильтра. В биореакторе доминирует биоценоз, связан- ный с ершовой насадкой. Имеется много индикатор- ных организмов, характеризующих биоценоз при- крепленных гидробионтов. Так, наличие Aspidisca свидетельствует о плотности задержанных хлопков активного ила из вторичного отстойника и характер- на для старых, хорошо аэрированных илов. Epistylis, образующая плотные кусты, Operculieria, характери- зующая активный ил, находящийся в фазе замед- ленного роста, Rotifers – животные, «пасущиеся» на поверхности хлопков и характерные при работе био- ценозов в условиях продленной аэрации, – все эти организмы в больших количествах наблюдаются у места входа сточной жидкости в биореактор. У противоположного от входа стоков в биоре- актор торца наблюдается очень много моллюсков типа Aplexa hypnorum, которые преобладают над все- ми другими гидробионтами как по массе, так и по активности жизнедеятельности. В нижней зоне ершовой насадки, а также в месте скрутки ершей наблюдаются водные клещи, черви. В местах, где нет бурления жидкости и выхода пузырьков воздуха, обнаруживаются дафнии. Во всех зонах биореактора роль простейших, коловраток, ракообразных, моллюсков и других жи- вотных сводится к уничтожению бактерий, а также к минерализации задержанных ершами частиц ак- тивного ила. Расселение гидробионтов зависит и от солнеч- ной радиации, при ярком солнечном свете моллю- ски уходят вглубь, и от температуры воды, наличия растворенного кислорода, содержания остаточных 8 4 7 2 320 3 1 1 6 8 5 Разрез 1-1 7 треугольный водослив 500 2 1 10 9 3 640 Рис. 2. Полупроизводственная установка доочистки биологически очищенных сточных вод: 1 - подача исходной воды; 2 - фильтрат; 3 - сброс осадка; 4 - эрлифт; 5 - подача воздуха; 6 - трубка от воздуходувной станции; 7 - ершовая загрузка; 8 - корпус; 9 - сточная вода из вторичных отстойников; 10 - насос количеств органических веществ, скорости движе- ния жидкости [2]. В период между регенерациями ершовой на- садки от накапливаемых частиц минерализованного ила постепенно доступ кислорода к внутренним сло- ям волокон ухудшается и там возникает анаэробиоз. Сигналом к проведению регенирации служит повы- шение содержания нитритов в очищенной сточной жидкости и поведение гидробионтов. Моллюски начинают перемещаться на стенки резервуара, где кислородный режим более благоприятен. Из результатов исследований следует, что филь- тры - биореакторы доочистки сточных вод должны быть, по меньшей мере, двухступенчатыми. Первая ступень доочистки предназначена для улавливания основной массы активного ила, выно- симого из вторичных отстойников. На этой ступени должны активно протекать процессы хищничества, глубокой минерализации клеточного вещества бактерий и простейших, входящих в состав активного ила. На первой ступени доочистки желательно ис- пользование моллюсков – активных минерализато- ров, доводящих зольность фекалий до 63-67 %. Вторая ступень доочистки предназначена для глубокого удаления из очищаемых стоков минера- лизованных взвесей, а также завершения процессов нитрификации аммонийного азота [2]. Продолжительность пребывания стоков в пер- вой ступени доочистки должна быть не менее 0,5 ч, столько же времени достаточно и для второй ступе- ни [2]. Кроме того, на стадии доочистки непрерывно протекает процесс нитрификации азота аммония, поэтому содержание растворенного в воде кислорода нужно поддерживать на уровне не менее 4 мгО2/л. На рис. 3 приведены значения остаточных количеств взвесей на ершовой насадке при барботаже с ин- тенсивностью 10 - 12 л/с·м2 до указанного на графике времени, а затем одновременно продолжении барбо- тажа и быстрого опорожнения биореактора от воды. Удельное количество удерживаемых взвесей, кг/кг 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 5 10 15 Продолжительность регенерации, мин Рис. 3. Влияние продолжительности регенерации ершей барботажем воздухом с интенсивностью подачи воздуха 12 л/с·м2 на остаточную величину взвесей на ершах Грязеемкость ершей составляет 0,5-0,7 кг/кг насадки. Регенерация ершей от микроорганизмов и их продуктов жизнедеятельности производится водовоздушной промывкой и назначается по выно- су взвесей с осветленной водой и появлению повы- шенного количества нитритов в очищенной воде, а также при явном проявлении угнетения жизнедея- тельности гидробионтов. Интенсивность барботажа воздухом жидкости в биореакторе принимается 10-12 л/см2 [3]. После 3-5 минут барботажа производят опо- рожнение резервуара биореактора, не прекращая подачи воздуха в барботеры регенерации. Регенера- ция производится один раз в неделю, задолго до ис- черпания грязеемкости и без полного опорожнения объема резервуара биореактора от воды. Объем биореактора обычно достаточен часово- му притоку расчетного часового расхода стоков, а на- садка занимает в нем не более 70 % объема [3]. В биореакторах блока доочистки по двум сту- пеням осуществляется окисление органических за- грязнений, стабилизация биомассы живых микро- организмов, фильтрация сточных вод и извлечение из нее взвешенных веществ. Из полученных литературных данных выявле- на целесообразность размещения ершей с 20 %-й подшерсткой. На основании обработки экспериментальных данных по исследованию эффективности работы фильтров доочистки с ершовой загрузкой приведе- на табл. 1. Результаты эксплуатации фильтра-биореактора по доочистке сточных вод Таблица 1 Показатель состава сточных вод Значения показателя после вторичного отстойника после фильтра- биореактора предельно допустимые концентрации (ПДК) Взвешенные вещества, мг/л БПКполн, мгО2/л Растворенный кислород+ - - 7,0-14,06,0-18,03,2-3,71,6-0,290,0-0,247,6-15,9 0,5-2,61,6-4,06,5-8,00,14-0,510,02-0,077,5-16,0 Фон+0,25До 3До 4До 0,39До 0,029,1 Азот аммонийный, мг(NH4 )/л Азот нитритов, мг(NO2 )/л Азот нитратов, мг(NO3 )/л Вывод: как следует из данных табл. 1, качество очищенной воды приближается к требованиям, предъявляемым к очищенной сточной воде, сбрасы- ваемой в водоемы рыбохозяйственного назначения, кроме того, среднесуточные значения БПКполн. и взве- шенных веществ в очищенной сточной жидкости не выходили за пределы 3 мг/л. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Яковлев, С.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов [Текст] / С.В. Яковлев, Ю.В. Во- ронов. – М.: АСВ, 2002. – 704 с. Приходько, Л.Н. Интенсификация работы кана- лизационных очистных сооружений прикрепленными микроорганизмами: дис. … канд. техн. наук [Текст] / Л.Н. Приходько. – Харьков, 2000. – 166 с. Куликов, Д.Н. Технология трехиловой биологи- ческой очистки городских сточных вод: дис. … канд. техн. наук [Текст] / Д.Н. Куликов. – Ростов-на-Дону, 2009. – 150 с. © Мурадян Ю.В., Теплых С.Ю., 2012

Об авторах

Ю. В МУРАДЯН

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vestniksgasu@yandex.ru

магистрант кафедры водоснабжения и водоотведения

С. Ю ТЕПЛЫХ

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

кандидат технических наук, доцент кафедры водоснабжения и водоотведения

Список литературы

Дополнительные файлы