Quot; ~ Чтах ' ^OTCTJ 4 страница

Благодаря широкому внедрению в биологических прудах высших водных растений, во многих странах мира сегодня решают проблему подготовки пове­рхностных вод к пополнению запасов подземных водоносных горизонтов, ин­тенсифицируют процессы самоочищения в рыбохозяйственных и природных водоемах. Высшие водные растения предотвращают "цветение" поверхностных водоемов.

Гидроботанический способ доочистки сточных вод в биологических пру­дах при помощи высших водных растений является высокоэффективным, про­стым и экономичным способом третичной очистки. Создание проектов биоло­гических прудов с высшими водными растениями, включение их в систему оборотного водоснабжения промышленных предприятий будет способствовать уменьшению сбрасывания неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод в поверхностные водоемы.

Аэротенки — искусственные очистные канализационные сооружения, в которых процесс биологического окисления органических веществ сточных вод происходит аналогично самоочищению в поверхностных водоемах, но гораздо интенсивнее. Достигается это посредством бурного по сравнению с водоемами и биологическими прудами, развития биоценоза микроорганизмов активного ила в 1 м³ воды природных поверхностных водоемов биоценоз микроорганиз­мов занимает площадь 5 м²; в 1 м³ воды биологического пруда — 20 м²; в аэротен-ках в зависимости от концентрации активного ила — 1800—2400 м²) и более интенсивного насыщения ило-водяной смеси в сооружениях благодаря искус­ственной аэрации среды.

Аэротенк — удлиненный железобетонный резервуар прямоугольной фор­мы, глубиной 2—4 м. Состоит такой резервуар из нескольких секций в зави­симости от объема сточных вод, поступающих на биологическую очистку. Каждая секция разделена продольными перегородками на прямоугольные или квадратные коридоры. С одной стороны такая перегородка не доходит до по-

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

перечной стенки аэротенка. Соотношение ширины коридора и рабочей глуби­ны составляет от 1:1 до 1:2. По таким коридорам сточная вода движется по­следовательно из одного в другой, смешивается с активным илом и насыщает­ся кислородом атмосферного воздуха.

На дне аэротенка вдоль боковой стенки на расстоянии 10—15 см одна от другой укладываются перфорированные трубы с отверстиями диаметром 2—2,5 мм. Они обеспечивают циркуляцию смеси в поперечном сечении и ее среднепузырчатую аэрацию. Воздух в такие трубы, а также под фильтроваль­ные пластины, которые также используют для распределения воздуха в аэро-тенке, подают при помощи вертикальных стояков, которые отходят от магист­рального воздухопровода, расположенного на продольной стене аэротенка. Надлежащий для нормальной работы аэротенков объем воздуха подается по­средством компрессоров или воздуходувок под соответствующим давлением при помощи воздухопровода. Различают мелко-, средне- и крупнопузырчатую аэрацию среды. При мелкопузырчатой аэрации пузырьки воздуха имеют раз­меры 1—4 мм, среднепузырчатой — 5—10 мм, крупнопузырчатой — более 10 мм. Мелкопузырчатая аэрация обеспечивается керамическими, тканевыми, пластиковыми аэраторами, а также аэраторами форсуночного и ударного ти­па; среднепузырчатая — перфорированными трубами, щелевыми аэратора­ми; крупнопузырчатая — открытыми внизу вертикальными трубами, а также соплами.

Сточная вода, которая медленно течет по коридорам аэротенка, пронизы­вается потоком пузырьков воздуха, быстро движущегося снизу вверх и захва­тывая сточную воду. На место такой воды по всей длине аэротенка подтекает более тяжелая вода с меньшим содержанием воздуха, благодаря чему вся мас­са воды приобретает, кроме поступательного, еще и вращательное движение.

Если аэротенк наполнить сточной водой и затем аэрировать такую воду в замкнутом режиме в течение 30 сут и больше, в среде начнет бурно развивать­ся биоценоз микроорганизмов, так же как биологическая пленка на биофильт­рах. Из-за отсутствия твердой основы в аэротенке образуются хлопья, которые состоят из бактерий, простейших, других микроорганизмов и органического вещества. Эти хлопья получили название активного ила. Он играет решающую роль в процессе биологической очистки сточных вод.

Период, в течение которого образуются такие хлопья в аэротенке, называ­ется периодом биологического созревания сооружения. Процесс этот можно ускорить внесением в аэротенк перед его вводом в эксплуатацию активного ила из работающих аэрационных сооружений, осадка из вторичных отстойни­ков после биологических фильтров, который состоит преимущественно из био­логической пленки.

Исследования процессов, которые происходят в аэротенке, показали, что биологическая очистка сточных вод происходит в первые две фазы стационар­ного процесса (см. с. 278). В этот период сточная вода освобождается от орга­нических веществ. Эффект очистки по БПК может быть доведен до 95—98%.

Накопленный во время эксплуатации аэротенка активный ил поступает со сточной водой (ило-водяной смесью) во вторичный отстойник радиального

РАЗДЕЛ П. САНИТАРНАЯ ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

или вертикального типа, где при скорости движения 1 мм/с оседает на дно от­стойника. Из вторичного отстойника часть активного ила возвращается в ка­меру регенерации активного ила, где завершаются третья и четвертая фазы стационарного процесса. Затем регенерированный активный ил подается в аэ­ротенк, смешивается там со сточной водой, отстоянной в первичных отстойни­ках. Избыток активного ила из вторичных отстойников перекачивается в уплот­нитель ила, а затем в метантенки, где подвергается обработке совместно с осад­ком из первичный отстойников.

Главным преимуществом аэротенка по сравнению с другими сооружения­ми является возможность руководить процессом очистки. В зависимости от начальной концентрации загрязнений сточных вод, температурных условий, требований к качеству очищенных сточных вод можно: изменить продолжи­тельность пребывания сточных вод в сооружении, концентрацию активного ила, количество воздуха, поступающего в аэротенк и др. Все это регулируется путем лабораторного контроля.

Качество активного ила обусловливается многими факторами. В частнос­ти, оно зависит от соотношения массы активного ила (по сухому веществу) и загрязняющих веществ, которые содержатся в сточных водах. Это соотноше­ние характеризует органическую нагрузку на активный ил, выражающуюся количеством загрязнений по БПК в неочищенных сточных водах, относитель­но общего количества сухой массы ила или ее беззольной части в системе.

Кроме нагрузки на активный ил различают окислительную мощность активного ила, которая выражается количеством переработанных активным илом органических загрязнений. Она зависит от концентрации активного ила (по сухому веществу) в 1 л. В аэротенках разных систем и конструкций она из­меняется от 1 до 20 г/л. Важным показателем является также удельная ско­рость окисления, которая выражается количеством удаленного органического вещества (г БПК на 1 г беззольного вещества ила в сутки).

Показатель качества активного ила — его способность к оседанию. Ее оце­нивают иловым индексом. Это объем активного ила после 30-минутного отстаи­вания 100 мл иловой смеси, отнесенной к 1 г сухого вещества. Хорошо мине­рализованным считается активный ил, имеющий иловый индекс 60—90. Если иловый индекс превышает 150—200, ил может "вспухать", что нежелательно. Существует такое понятие, как возраст активного ила. Это средняя продол­жительность пребывания его в аэротенке.

Чем продолжительнее аэрация сточной воды в аэротенке, выше концент­рация активного ила в среде и объем воздуха, который подается в аэротенк на единицу объема воды, тем лучше очищается сточная вода.

Различают аэротенки-смесители, аэротенки-вытеснители, на неполную или частичную биологическую очистку. По технологическим схемам аэротенки проектируют на полную биологическую очистку, одноступенчатые, двухсту­пенчатые, аэротенки с регенераторами.

В зависимости от способа подачи и распределения воздуха аэротенки бы­вают с пневматической, механической аэрацией, с аэрацией смешанного типа.

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Циркуляционно-окислительные каналы (ЦОК). Впервые очистные ка­нализационные станции с ЦОК построили в Нидерландах. Сооружение в пла­не имеет вид замкнутой траншеи с трапециевидным поперечным сечением. В траншею встроен аэратор щеточного типа с горизонтальной осью вращения. Траншеи работали в периодическом режиме. В дальнейшем режим работы окис­лительного канала приближался к непрерывному. Это достигается применени­ем двух траншей, которые параллельно работают в периодическом режиме. Со временем были разработаны конфигурации окислительных траншей, в которых основной канал работал непрерывно, а дополнительный — периодически.

Технологические испытания и санитарно-гигиенические исследования ЦОК проведены в НИКТИ ГК, АКХ им. К.Д. Памфилова, Национальном меди­цинском университете (НМУ) имени A.A. Богомольца, других научно-иссле­довательских учреждениях. Сооружение представляет собой замкнутый, оваль­ной формы канал глубиной 1 м в комплексе с вертикальным отстойником. Объем его определяют из расчета 0,3 м³ на одного жителя. Продолжительность пребывания сточных вод в канализационном сооружении — не менее 1,5 сут. Сооружение предназначено для полной биологической очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод от неболь­ших населенных пунктов и отдельно расположенных объектов с водоотведе-нием до 1400 м³/сут. Оптимальная концентрация активного ила в сооружении для достижения процесса составляет 4г/л. Сточная вода от объекта канализо-вания подается в зону работы роторного аэратора ЦОК, пройдя через решетки спрозорами 10—16 мм. В зоне аэрации сточная вода быстро смешивается с ак­тивным илом. Иловая смесь беспрерывно выпускается из ЦОК во вторичный отстойник. Там активный ил оседает в течение 1,5 ч и снова перекачивается насосом в ЦОК. Излишек активного ила из вторичного отстойника подается на иловые площадки или подземные иловые траншеи, предложенные кафедрой коммунальной гигиены и экологии НМУ. Площадь иловых площадок опреде­ляют из расчета 0,38 м² на одного жителя. Дренажные воды желательно пода­вать в окислительный канал для очистки.

Биологически очищенная в сооружении сточная вода обеззараживается, а затем сбрасывается в ближайший водоем в соответствии с требованиями Пра­вил. Сточные воды, очищенные в ЦОК, могут быть отведены на доочистку. В зависимости от местных условий с этой целью устраивают биологические или фильтрационно-обогатительные пруды, разработанные кафедрой комму­нальной гигиены и экологии НМУ.

ЦОК разной конфигурации и компоновки отдельных элементов, которые упрощают строительство и эксплуатацию сооружений на равнинной местнос­ти и склонах, разработаны в НИКТИ ГХ, Укргипрокоммунстрое, других проект-но-конструкторских учреждениях в Украине и России. В частности, Львовское проектно-конструкторское бюро Министерства мясомолочной промышлен­ности Украины разработало схему очистной станции с ЦОК для предприятий аналогичной отрасли. В состав такой схемы входят последовательно решетки с ручной очисткой, песколовка, нейтрализационная установка, жироулавлива-тель с электрофлотокоагуляцией, ЦОК, вертикальный вторичный отстойник,

РАЗДЕЛ II. САНИТАРНАЯ ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

биологический пруд для доочистки сточной воды, хлораторная с контактным резервуаром, а также иловая насосная станция и устройства для приготовле­ния и подачи биогенных добавок.

Результаты исследований работы ЦОК, проведенные летом и зимой, сви­детельствуют об их высокой эффективности при очистке высокоинфициро-ванных и близких к ним по составу промышленных сточных вод.

Аэроокислитель радиального типа (APT). Конструкции APT, совмещенных со вторичными отстойниками, были предложены впервые в Киеве в НИКТИ ГХ и разработаны в четырех типоразмерах для очистных канализационных стан­ций разной производительности. Аэроокислитель конструктивно представ­ляет собой круглый в плане железобетонный резервуар глубиной 2,5—3 м, в состав которого входят две секции — аэрационная и отстойная (рис. 48).

Рис.48. Аэроокислитель радиального типа диаметром 16 м: I — трубопровод циркулирующего ила; 2 — распределительный лоток; 3 — полупогружная перего­родка; 4 — сборные лотки; 5 — приемная чаша; 6 — мостик аэратора; 7 — электропривод; 8 — трубо­провод выпуска очищенной сточной воды; 9 — механический роторный аэратор; 10 — трубопровод выпуска осадка; 11 — подводящий лоток; 12 — редуктор; 13 — щелевидные отверстия отстойника

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Аэрационная секция представлена внешним кольцом. В центральной его части концентрично расположен вторичный вертикальный отстойник с днищем в ви­де опрокинутого усеченного конуса.

Основным условием обеспечения надлежащей степени очистки сточных вод и минерализации активного ила в сооружении является поддержание наг­рузок в диапазоне: b = 8—12,5 мг БПК₂₀/г ила в 1 ч.

Продолжительность аэрации сточных вод в APT при разных значениях БПК₂о должна быть от 0,5 до 1,5 сут.

Продолжительность пребывания ила в отстойной секции должна состав­лять не более 2 ч.

Очистные канализационные станции с APT предназначены для полной био­логической очистки сточных вод небольших городов, рабочих поселков, сель­ских населенных пунктов, отдельно расположенных объектов (лечебно-про­филактических учреждений, санаториев, домов отдыха, пансионатов и др.), а также близких по составу промышленных сточных вод (плодоконсервных заводов, маслосырзаводов, пищекомбинатов, молочных заводов, сточных вод III категории сахарных заводов). Концентрация загрязнений сточных вод, по­даваемых на биологическую очистку в APT, по величине БПК₂₀ не должна пре­вышать 2000 мг/л. Расходы сточных вод на одно сооружение должны состав­лять от 300 до 2100 м³/сут.

Малогабаритные канализационные установки на полное окисление: КУ-12; КУ-25; КУ-200; УКО-25; УКО-100; БИО-25 (50,100) и др. К малогаба­ритным (компактным) канализационным установкам относят конструктивно компактные сооружения, которые сочетают (порой в одном блоке) весь комп­лекс процессов по очистке сточной воды — механическую и биологическую очистку, обработку осадка, доочистку и дезинфекцию. Установки занимают небольшие земельные территории, что позволяет разместить их вблизи объек­та канализования, снизить стоимость, упростить эксплуатацию и санитарный контроль.

Все компактные канализационные установки рассчитаны на прием и пол­ную биологическую очистку хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод с концентрацией взвешенных частиц до 325 мг/л и БПК₅ — 270 мг 0₂/л перед поступлением сточных вод в зону аэрации. Если в сточной воде взвешенные частицы и БПК₅ не превышают указанных величин, то такую сточную воду подают в установки без предварительной механичес­кой очистки. Если же концентрация их выше, то перед подачей сточной воды в зону аэрации компактных установок она должна пройти механическую очистку.

Эффективность очистки сточных вод на компактных канализационных установках заводского изготовления зависит от правильности устройства и экс­плуатации сооружений, от систематичности технического надзора за их экс­плуатацией и периодического (минимум 1 раз в 1 мес) санитарно-гигиеничес­кого контроля. Ежедневно наблюдает за работой компактных установок обу­ченный механик-оператор или электрослесарь.

При правильном устройстве и эксплуатации всей конструктивной схемы с компактными канализационными установками на полное окисление (рис. 49)

Рис. 49. Схема компактной установки типа УКО-25: 1 — электрообеззараживающая установка; 2 — корпус блока; 3 — лоток для сбора осветленной воды; 4 — мостик; 5 — зона аэрации; 6 — трубопровод возвратного ила; 7 — импеллерный аэратор; 8 — зона осветления; 9 — трубопровод для подачи сточной воды; 10 — трубопровод для отведения

очищенной воды

качество биологически очищенной сточной воды должно отвечать показателям, приведенным в табл. 23.

Наши исследования по гигиенической оценке компактных установок за­водского изготовления дали возможность рекомендовать оценочную шкалу (табл. 24) эффективности очистки сточных вод в этих установках и доочистки биологически очищенных сточных вод на сооружениях третичной очистки по бактериологическим показателям.

Аэротенки-осветлители колонного типа конструкции НИКТИ ГХ. В системах малой канализации для биологической очистки сточных вод, ма­лых в том числе, сельских населенных пунктов и отдельно расположенных объектов особенно актуальным является применение аэротенков-осветлителей колонного типа. Новую технологию процесса очистки сточных вод в аэротен-ках-осветлителях колонного типа разработали в НИКТИ ГХ Украины (Киев). Канализационное сооружение имеет вид вертикального резервуара круглой или прямоугольной в плане формы (рис. 50). При помощи системы перегоро­док сооружение разделяется на зоны аэрации, осветления, дегазации и рецир­куляции. Зона осветления в виде ярусов расположена по всей высоте соору­жения и значительно превышает по объему зону аэрации. Последняя являет­ся практически камерой насыщения ило-водяной смеси кислородом воздуха. Образование ярусного взвешенного слоя активного ила с развитой суммар­ной поверхностью дало возможность интенсифицировать процесс очистки в сооружении и реализовать эффект, который обеспечивается биосорбцией

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

микроорганизмами активного ила. Благодаря значительной гидравлической пропускной способности биологически очищенная сточная вода после кратко­временного контакта с илом фильтруется с большой скоростью через взвешен­ный слой активного ила и выводится из зоны аэрации. Окисляются загрязне­ния во время пребывания активного ила в зоне аэрации.

Следовательно, аэротенк-осветлитель колонного типа можно рассматри­вать как ферментер, который работает по принципу хемостата с внутренним содержанием биомассы. Многоярусный взвешенный слой активного ила в соо­ружении выполняет роль реактора. В нем одновременно происходят процес­сы сорбции органических веществ на частицах активного ила, их окисление и отделение ила из ило-водяной смеси. Соединение в единый технологический

ТАБЛИЦА 23 Показатели эффективности работы компактных канализационных установок заводского изготовления

ТАБЛИЦА 24