Биохимическая очистка сточных вод

Активный ил представляет собой среду обитания многих микроорганизмов, образующих сложный биоценоз. Основную роль по биохимическому разложению органических веществ на простые вещества СО2, N2, вода и т.д) выполняют различные бактерии, которые являются основными представителями биоценоза активного ила.

Кроме бактерий в биоценозе активного ила участвуют "простейшие" микроорганизмы, которые в свою очередь "поедают" и перерабатывают бактерии. Отдельные классы "простейших" являются индикаторными (показательными), количественное соотношение которых характеризует качество активного ила и весь процесс биохимической очистки.

К таким индикаторным формам из многочисленных "простейших" относятся 4 вида "простейших" и микроскопических животных (коловратки):

1 вид - амебы;

2 вид - бесцветные жгутиковые;

3 вид - инфузории;

4 вид - коловратки.

Степень развития индикаторных организмов при различной работе очистных сооружений

Таблица 2

Нитрификация - процесс окисления аммонийного азота (NH4) нитрифицирующими бактериями в присутствии кислорода воздуха до нитритов (NO2) и далее до нитратов (NО3).

Количественное соотношение NH4, NО2, NO3 наряду с БПК является одним из главных показателей степени и качества очистки стоков.

Степень и качество очистки:

- очень плохая: азот в стоках находится в форме NH4;

- плохая: азот находится в форме NH4 и N02;

- удовлетворительная: азот находится в форме N02 (мало) и N03 (много);

- хорошая: азот находится в форме NO3 (NH4 и N02 отсутствуют).

Кислород воздуха в первую очередь расходуется на окисление основной массы органических углеродистых соединений и только во тую очередь на нитрификацию. Поэтому на аэротенках I ступени нитрификация (при нормальном режиме) будет небольшая и основная нитрификация будет происходить на аэротенках II ступени.

Денитрификация - процесс разложения нитратов денитрифицирующими бактериями при дефиците или отсутствии кислорода до свободного азота N2. Процесс осуществляют аммонификаторные бактерии, разлагающие азотистые соединения до NH4 и NO2, используя при этом кислород нитратов (NO3). Процесс денитрификации сопровождается появлением небольшого количества вторичных загрязнений (NH4 и NO2) при значительном переводе нитратов NO3) до свободного азота (N2).

Помимо вышеперечисленных характеристик активного ила, к наиболее важным характеристикам ила также относятся иловый индекс, зольность и динамика ила для аэротенков - вытеснителей II ступени.

4.2 Иловый индекс, зольность ила

Иловый индекс - показатель качества активного ила в части его способности к оседанию.

Иловый индекс (γ) представляет собой (определяется) объем активного ила (в мл) после 30-минутного отстаивания 100мл иловой смеси, отнесенной к 1г сухого вещества ила.

Глубоко минерализованный ил имеет индекс 60-90, нормальным считается иловый индекс 70-120, недостаточно хорошо работающий ил способен "вспухать". В этом случае иловый индекс более 150-200.

«Вспухание» ила наблюдается при недостатке кислорода в аэротенке. При длительности анаэробных условий (без доступа воздуха) более 15 минут значительное увеличение количество анаэробных бактерий и подавляется жизнедеятельность аэробных форм, что сопровождается образованием неоседающего ила ("вспуханием"). При иловом индексе анализируемой смеси сточных вод менее 60 следует проверить зольность ила. Причиной "вспухания" ила может являться также попадание на биологическую очистку токсичных веществ в концентрациях выше допустимых.

Зольность ила выраженная в % показывает содержание неорганических (минеральных) веществ в иле. Нормальной считается зольность 25-40%. Если зольность выше 40%, то ил представляет собой не смесь микроорганизмов, а по сути, смесь механических примесей.

Если иловый индекс 60, а зольность при этом в нормируемом пределе 25-40%, то это не является нарушением режима.

В аэротенках с продленной аэрацией ил частично минерализуется, что значительно уменьшает прирост избыточного ила. Такой ил является стабилизированным ( не загнивающим и не пахнущим при последующей его обработке на иловых площадках ).

Глубокая минерализация ила при зольности 30-40% и дозах ила выше 0,7 г/л является положительным фактором. При дозах ила менее 1 г/л и большим содержанием мех.примесей в стоках, активный ил (который адсорбирует на своей поверхности взвешенные вещества) может иметь

большое количество взвешенных минеральных веществ и, соответственно, низкий иловый индекс (менее 40), что будет являться нарушением режима.

4.3 Кислородный режим

Подача воздуха в аэротенки должна обеспечивать постоянное наличие в смеси растворенного кислорода не ниже 2 мг/л и постоянного держания ила во взвешенном состоянии.

Собственно, аэрационная система может работать при более низком уровне кислорода (до 1 мг/л), что подтверждается многими исследованиями. При этом не наблюдается снижение скорости утилизации органических веществ и скорости процессов нитрификации, однако в связи с тем, что при отделении ила от воды во вторичных (или третичных) отстойниках теряется растворенного кислорода от 1 до 2 мг/л, минимальный уровень растворенного кислорода устанавливается 2 мг/л, чтобы исключить длительное пребывание ила в анаэробных условиях, Ограничения по максимальному содержанию кислорода для биоценоза нет. Максимальная растворенность кислорода воздуха в воде в зависимости от температуры составляет 8-10 мг/л.

4.4 Биогенные элементы ( N, Р )

Для нормального процесса синтеза клеточного вещества, а следовательно, и для эффективного процесса очистки воды, в среде должна быть достаточная концентрация всех основных элементов питания -органического углерода (БПК), азота, фосфора. Достаточность элементов питания для бактерий в сточных водах определяется соотношением:

БПК:Ы:Р= 100 : 5 : 1

Например: при БПК = 150 мг/л потребность в азоте (N) составит:

150*5/100= 7,5 мг/л.

В фосфоре (Р) 150*1/100= 1,5 мг/л

4.5 Динамика ила

Данный анализ является упрощенным анализом на определение илового индекса и относится к разряду экспресс-анализов.

Динамика ила определяется только в коридорных аэротенках-вытеснителях II ступени с целью их оптимальной загрузки по загрязнениям. Малое значение условного индекса (менее 50) указывает на перегрузку активного ила аэротенка по загрязнениям.

В этом случае необходимо или уменьшить количество поступающих стоков или увеличить количество циркуляционного ила путем закрытия или открытия соответствующих шиберов. Большое значение илового индекса (более 150) указывает на недогрузку активного ила аэротенка по загрязнениям.

В этом случае необходимо или увеличить количество стоков или уменьшить количество циркуляционного ила. Оптимальной динамикой ила в аэротенках II ступени являются значения условного илового индекса в пределах 70-130 и когда между аэротенками различия незначительны (иловый индекс приблизительно одинаков во всех секциях).

5. Токсичные вещества и вещества, замедляющие процесс биохимической очистки

Фенол

Бесцветное кристаллическое вещество с характерным запахом, хорошо растворимое в воде.

В концентрации 100мг/л и выше оказывает губительные действия на микроорганизмы активного ила.

В концентрации 20-100 мг/л тормозит биологическую очистку.

В концентрации менее 20 мг/л не оказывает существенное влияние на биологическую очистку.

С учетом того, что фенол относится к трудноокисляемым веществам, желательно иметь концентрацию на входе как можно ниже (менее 10 мг/л) с тем, чтобы получить на конечной точке значения концентрации близкой к

ПДК фенола при сбросе в реку Белая = 0,001 мг/л

Нефтепродукт

Нефть и нефтепродукты относятся к числу трудноокисляемых органических веществ. Нефтепродукты тормозят биологический процесс очистки стоков в аэротенках при концентрации выше 50 мг/л.

Сульфиды

В концентрации 5 мг/л и выше оказывает губительное действие на микроорганизмы активного ила.

Сульфаты

В больших концентрациях (выше 300 мг/л) замедляют процесс биологической очистки.

Соли тяжелых металлов

Соли тяжелых металлов (Ni, Zn, Mn, Ai, Си и т.д.) даже в малых концентрациях (менее или равных 1 мг/л) оказывают токсичное действие на микроорганизмы ила.

Продолжительность аэрации стоков в аэротенках I ступени составляет 5,8 час.

Пройдя аэротенки №1,2 - I ступени, стоки по трубопроводу Ду-1000 мм поступают через распределительные камеры во вторичные радиальные отстойники (ВРО- 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10).

6. Вторичные радиальные отстойники

Радиальные отстойники диаметром 28м и объемом 1970 м3 каждый предназначены для отстоя очищенных стоков от активного ила.

Осевший активный ил удаляется при помощи илососов, представляющих собой систему движущихся сосунов. Механизм отсасывания активного ила состоит из электропривода и горизонтально расположенной трубы, к которой приварено 5 сосунов. Активный ил под действием гидростатического давления поступает в горизонтальную трубу, уложенную под отстойником.

Ил из ВРО -1-6 старые поступает в камеру распределения ила по трубопроводу Ду-800мм. Из камеры распределения ил поступает:

- в приемную камеру иловой насосной, откуда насосами Н-1-4 по трубопроводу Ду-600мм ил возвращается в регенераторы аэротенков I ступени. Максимальный и минимальный уровни в приемной камере (ИК) сигнализируются прибором LSA 8. Избыточный активный ил по трубопроводу Ду-100мм откачивается насосами Н-5,6 на иловые площадки для уплотнения;

- в приемную иловую камеру К-1 насосной возврата стоков.

Поступление ила в камеру распределения регулируется заслонкой Ду-800 мм; подача ила из камеры распределения в иловую камеру насосной возврата стоков и приемную камеру иловой насосной регулируется соответствующими шиберами.

Ил из ВРО - 1-4 новые и из камеры распределения ила из ВРО -1-6 старые поступает в приемную камеру ила К-1 насосной возврата стоков, откуда насосами Н-1 (2,3) по трубопроводу Ду-600мм возвращается в регенераторы аэротенка №1,2 I ступени. Уровень в приемной камере К-1 кастрируется прибором LIR 401.

В регенераторах аэротенков происходит восстановление (регенерация) активных свойств ила, путем подачи необходимого количества воздуха через аэраторы.

Расход циркулирующего активного ила от ВРО 1-4новые и ВРО 1-6 старые составляет 50% от среднечасового расхода стоков.

Биохимически очищенные стоки после вторичных радиальных отстойников по двум трубопроводам Ду-1200мм поступают в аэротенки II ступени.