Материал: Реконструкция отделения биохимической очистки сточных вод города Руза, производительностью 10000 м3/сут

Особенностью ливневого стока является его эпизодичность и резко выраженная неравномерность его по расходу и концентрации загрязнения.

1.3 Основные методы очистки сточных вод

В зависимости от сущности процессов, протекающих в сооружениях, различают методы механической, физико-химической и бихимиической очистки сточных вод. В процессе очистки сточных вод образуются большие массы осадков, которые подвергаются обезвреживанию, обеззараживанию, обезвоживанию, сушке и подготавливаются к дальнейшему использованию. Если по условиям сбора сточных вод в водоеме требуется высокая степень очистки, то после сооружений полной биологической очистки сточных вод устанавливаются сооружения глубокой очистки (доочистки).

Механический метод очистки сводится к удалению из сточных вод грубодисперсных примесей путем осаждения их под действием силы тяжести и центробежных сил и важен как сам по себе, так и как обязательная предварительная стадия подготовки воды перед химическими и биохимическими методами очистки.

Химический (реагентный) способ очистки сточных вод заключается во введении в воду реагентов для образования нерастворимых соединений, о выпадающих в осадок, и нейтрализации вредного действия примесей. К процессам химической очистки относят: химическое окисление, нейтрализацию и осаждение труднорастворимых соединений. Химические методы связаны с использованием реагентов, и соответственно более дорогостоящи и менее экологичны.

К биохимическим (биологическим) способам очистки сточных вод относятся такие, при которых под действием микроорганизмов и других факторов происходит минерализация органических загрязнений. Биохимический способ может протекать в естественных условиях или близких к ним и в искусственно созданных условиях (биологические фильтры, аэротенки).

1.4 Особенности биохимической очистки сточных вод

Биохимическая очистка сточных вод - (биологическая очистка) - основной способ очистки сточных вод, содержащих загрязнения органического происхождения, заключающийся в минерализзции этих загрязнений вследствие жизнедеятельности микроорганизмов. В процессе жизнедеятельности микробов органические вещества окисляются и освобождается энергии, необходимая для жизненных функций.

Часть энергии идет на процесс синтеза клеточного вещества, т. е. на увеличение массы бактерий, количества активного ила и биологической пленки в очистных сооружениях.

В минерализации органических соединений сточных вод участвуют бактерии, которые по своему отношению к кислороду разбиваются на 2 группы: аэробные (использующие при дыхании растворенный в воде кислород) и анаэробные (развивающиеся в отсутствии свободного кислорода).

Необходимыми условиями для жизнедеятельности организмов, способствующих очистке, и эффективного использования аэробных очистных сооружений являются:

наличие в сточных водах органических веществ, способных окисляться биохимически;

непрерывное снабжение сооружений кислородом в достаточном количестве; активная реакция очищаемой воды (в пределах 7-8,5 рН);

температура воды не ниже 10° и не выше 30°;

наличие биогенных элементов - азота, фосфора, калия в необходимых количествах;

содержание минеральных солей и воде не выше 10 г/л;

отсутствие токсических веществ в концентрациях, ядовито действующих на микроорганизмы.

Биохимическая очистка сточных вод протекает в две одновременно начинающиеся фазы: сорбция поверхностью тел бактерий растворенных органических веществ и коллоидов; окисление и минерализация растворенных и адсорбированных органических веществ микробами.

Для биохимической очистки бытовых в промышленных сточных вод применяются следующие очистные сооружения: аэробные - биологические пруды, поля орошения, поля фильтрации, биофильтры, аэрофильтры и аэротенки; анаэробные - септики, двухъярусные отстойники, метантенки. Выбор типа сооружений определяется характером и количеством сточных вод, местными условиями, требованиями к качеству очищенной воды, наличием свободных земельных площадей и т. д.

Перед биохимической очисткой из сточных вод необходимо удалить взвешенные вещества, смолы и масла. В результате очистки содержание органических веществ в сточных зонах снижается на 90-95%; они теряют способность к загниванию, становятся прозрачными, количество бактерий в них сильно снижается.

Важнейшую роль в проведении биохимической очистки является грамотный подбор штаммов микроорганизмов, составляющих основу биопленки или активного ила.

.5 Литературный обзор на тему поиска современных штаммов микроорганизмов, и приемов для повышения эффективности их использования

Лабораторное моделирование очистки сточных вод иммобилизованными магнитоуправляемыми микроорганизмами / Федотова Л. В., Колотова О. В. // 7 Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, Волгоград Тезисы докладов. - Волгоград, 2002, 12-15 нояб., 2002. -С. 142-143. Рус.

Осуществлена иммобилизация в магнитоуправляемые альгинатные носители бактериального штамма Pseudomonas pickettii, являющегося основным представителем бактериальной микрофлоры активного или аэротенков. Проведено лабораторное моделирование процесса очистки сточной воды иммобилизованными магнитоуправляемыми микроорганизмами в условиях применения электромагнитного поля, интенсифицирующего рост бактериальной культуры.

Способ и устройство для очистки сточных вод с использованием грибов. Procede de degradation de la matiere organique par voie mycelienne / Fleury Sylvie // Заявка 2836909 Франция, МПК{7} C 02 F 3/34%C 02 F 11/02; Soc. D'amenagement Urbain et Rural, SA. - N 0202947, Заявл. 08.03.2002; Опубл. 12.09.2003.

Данные предложения связаны с тем, что ряд видов грибов способны утилизовать загрязнители, которые не разлагаются обычными биоценозами активного ила очистных сооружений. В связи с этим для очистки преимущественно городских СВ предлагается применять грибы видов Trichoderma, Aspergillus и др. В соответствии со способом традиционная схема аэротенк-вторичный отстойник дополняется культиватором грибной биомассы и регенератором для ее восстановления после участия в процессе биоочистки. Культивационные растворы содержат пептон, глюкозу, агар и т. д., схема включает узел обработки избыточной биомассы и др.

Использование метода стимультанного осаждения для удаления фосфатов при очистке сточных вод в процессе с активным илом. Часть 7: использование модели процесса. The use of simultaneous chemical precipitation in modified activated sludge systems exhibiting biological excess phosphate removal. Part 7. Application of the IAWQ model / De Haas D. W., Wentzel M. C., Ekama G. A. // Water S. Afr., 2001. 27, № 2 . -С. 151-168. Англ.

Представлен процесс очистки сточных вод, в котором в иловую смесь в аэротенке дозировался хлорид железа или соли алюминия с целью удаления фосфатов. Установлено, что хлорид железа является более эффективным реагентом, а оптимальным соотношение P:Fe, равное 1:1 (в молярном выражении). В экспериментах возраст активного ила поддерживался равным 20 суткам, при уменьшении этого значения эффективность удаления как ХПК, так и фосфора снижалась. Сообщается о разработке модели процесса, которая учитывает 52 параметра, приводятся методы калибровки этой модели. Среднее содержание фосфора в исходной сточной воде в течение эксперимента составляло 16,43 мг/л, эффективность удаления до 82%.

Сравнение методов биоочистки с использованием мембранного реактора, а также с применением традиционной технологии / Rui Liu, Xia Huang, Ruopeng Liu, Yi Qian // Huanjing kexue = Chin. J. Environ. Sci., 2001. 22, № 3. -С. 22-24. Кит.; рез. англ.

Традиционной является технология биоочистки сточных вод в процессе с активным илом, при которой выходящая из аэротенка иловая смесь разделяется во вторичном отстойнике, ее недостатком является невысокое качество разделения, большой вынос взвешенных веществ, невозможность поддерживать достаточно высокие концентрации биомассы в аэротенке и величину ее возраста. В реакторе мембранного типа отделение очищенной сточной воды производится, в данном примере, с использованием погружного мембранного фильтра, при этом вся биомасса удерживается в реакторе. В экспериментах лабораторного масштаба исследовались обычная схема и мембранный реактор, его емкость в обеих схемах 15 л. Вид мембраны - погружная, рабочая ПВ 0,4 м{2}, размер пор 0,1 мкм. После периода адаптации концентрация акт. ила в мембранном и обычном реакторах составила (в среднем) 5,5 и 2,1 г/л, соответственно, величина ХПК очищенной сточной воды 55,5 и 79,9 мг/л.

.МБ.243. Микроорганизмы, иммобилизованные на хитозане перекрестно связанном с лигносульфонатом, для очистки сточных вод Microorganisms immobilized in chitosan crosslinked with lignosulphonate for purification of waste water. Turtakovsky Buris, Petti Luca, Gulot Serge. Пат. 6051411 США, МПК 7 C12N 11/10, C12N 11/02. Nat. Research Council of Canada. № 08/934571; Заявл. 19.09.97; Опубл. 18.04.00; НПК 435/178

Микроорганизмы, которые могут быть в форме гомогенизир. анаэробного ила, были иммобилизованы на полимерном гелевом матриксе, содерж. хитозан и лигносульфонат. Смесь р-ра хитозана и микроорганизмов добавлялась по каплям к р-ру лигносульфоната для образования перекрестных связей и формирования шариков, представляющих собой микроорганизмы, инкапсулир. в хитозан/лигносульфонат-матриксную МБ. Другой способ предусматривает добавление смеси к нер-римой в воде орг. фазе с образованием шариков в эмульсии, последняя добавляется к р-ру лигносульфоната для получения перекрестных связей в носителе. В результате образуются хитозан/лигносульфонатные матриксные МБ, инкапсулирующие микроорганизмы. Анаэробные бактерии в форме гранул инкапсулируют в хитозан/лигносульфонатные матриксные МБ. СВ, содерж. биодеградируемые полихлорир. алифатич. углеводороды, очищали при контакте с микроорганизмами, включая анаэробные и метанотрофные виды, инкапсулир. в шарики хитозан/лигносульфонатных матриксных МБ. Восст. дехлорирование эффективно осуществляется анаэробными видами, а аэробная минерализация полупродуктов эффективно осуществляется метанотрофными видами, продуцирующими метанмонооксигеназу.

Биоочистка сточных вод от азота и фосфора / Крючихин Е. М., Николаев А. Н., Большаков Н. Ю. // Экол. и пром-сть России, 2002. - Июль. . -С. 9-12, 48. Рус.; рез. англ.

Эффективности очистки 70-90% можно достичь, если использовать биотехнологии нитриденитрификации и биологической дефосфотации. Указанные методы могут совмещаться с традиционной очисткой в аэротенках путем создания в них наряду с аэробными зонами дополнительных аноксидных и анаэробных зон. Данная биотехнология позволяет удалять соединения азота и фосфора из бытовых, городских и промышленных сточных вод. Качество очищенной воды по содержанию азота и фосфора удовлетворяет самым жестким требованиям на сброс для водоемов рыбохозяйственной категории водопользования. Одновременно достигается эффективная очистка от органических веществ, сокращение расхода воздуха на аэрацию и уменьшение количества образующегося избыточного ила.

2.      
Технологическая схема и компоновка оборудования

2.1      Описание технологической схемы

Технологическая схема процесса представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Технологическая схема очистки сточных вод.

Сточные воды г. Руза по напорному трубопроводу и напорно-самотечному трубопроводу поступают в приемно-распределительную камеру 1. Сюда же направляются промывые воды с фильтров доочистки 7.

Из приемной камеры 1 сточные воды поступают на устройство предварительной механической очистки - решетку 2. Решетка служит для очистки сточной жидкости от крупных твердых и волокнистых отбросов (щепки, тряпки и т.п.). Для удаления задержанного мусора решетка оборудована механическими граблями, включающимися периодически. Отходы собираются в специальный контейнер с последующим удалением в место, установленное государственными органами экологического надзора.

После решетки сточные воды поступают на горизонтальную песколовку 3. Она предназначена для очистки сточных вод от тяжелых минеральных примесей крупностью более 0,2 мм (главным образом, песка). Песколовка оборудована устройствами гидросмыва осадка к приямку и гидроэлеватором для удаления осадка из приямка и подачи его на песковые площадки. В качестве рабочей воды используется техническая вода, прошедшая полную биологическую очистку. Обезвоживание песковой пульпы и подсушивание песка осуществляется на песковой площадке. Подсушенный песок вывозится автомашинами в места, специально отведенные для его складирования и на площадку обеззараживания.