- •Водоотведение малых населенных мест
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Особенности систем водоотведения малых населенных мест
- •1.1. Классификация и характеристика систем
- •1.2. Нормы и режим водоотведения в малых населенных местах. Характерные концентрации сточных вод
- •1.3. Выбор нормативного документа при расчете систем «малой канализации»
- •2. Водоотводящие сети малых населенных мест
- •Формулы для определения вероятности действия приборов на объекте при потребителях одного вида:
- •Формулы для определения вероятности действия приборов при нескольких разных водопотребителях на объекте:
- •2.2. Определение расчетных расходов воды и сточных вод на объекте.
- •Формулы для определения расчетных расходов сточных вод:
- •2.3. Устройство канализационных сетей малых населенных мест. Присоединение внутренних канализационных сетей к наружным.
- •Минимальные допустимые расстояния по горизонтали в свету
- •Минимальные допустимые расстояния по горизонтали в свету между подземными трубопроводами при их параллельном размещении
- •2.4. Особенности гидравлического расчета сетей с малыми расходами сточных вод.
- •2.5. Пример расчета водоотводящей сети в малом населенном пункте.
- •2.5.1 Исходные данные и задание на проектирование.
- •2.5.2 Определение расчётных расходов воды и сточных вод от отдельных зданий.
- •2.5.3 Определение расчётных расходов воды и сточных вод базы отдыха в целом.
- •2.5.4 Определение расчетных расходов сточных вод на участках канализационной сети
- •2.5.5 Гидравлический расчет сети
- •Выпуск к1 столовой
- •Выпуск к1 административного здания.
- •Выпуск к1 жилого корпуса
- •3. Перекачка малых расходов сточных вод.
- •4. Защита водоемов от загрязнения сточными водами
- •4.1. Требования к составу воды водоемов
- •4.2. Определение предельно допустимых концентраций сточных вод, сбрасываемых в водоем
- •Пдк биоокисляемых органических примесей по показателю бпк20
- •Из формулы |4.8| предельно допустимая концентрация расчетного азот содержащего соединения в сбрасываемых сточных водах составит:
- •4.3. Пример расчета пдк сточных вод, сбрасываемых в водоем
- •Пдк биоокисляемых органических примесей по показателю бпк20
- •5.2 Песколовки.
- •5.2.1 Реконструкция действующих песколовок.
- •5.2.2 Тангенциальные песколовки
- •5.2.3 Вертикальные песколовки
- •5.3 Отстойники
- •6. Локальные сооружения биологической очистки сточных вод
- •6.1. Современные конструкции сооружений биологической очистки
- •6.2. Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях
- •7.2. Глубокая биологическая очистка бытовых сточных вод
- •7.2.1. Современные требования к сбросу сточных вод в водоемы
- •7.2.2. Очистка городских сточных вод от соединений азота. Понятие нитрификации и денитрификации.
- •С блоком нитрификации-денитрификации.
- •7.2.3. Очистка городских сточных вод от соединений фосфора.
- •7.2.4. Ацидофикация сырого осадка
- •Степень рециркуляции водно-иловой смеси в схемах очистки бытовых сточных вод
- •7.3. Примеры выполнения практических заданий
- •7.3.1. Расчет аэротенка-нитрификатора и денитрификатора
- •Балансовая схема процесса по бпк и азот содержащим соединениям
- •Расчет аэротенка-нитрификатора
- •Расчет денитрификатора
- •7.3.2. Анализ схемы очистки сточных вод. Составление баланса по извлекаемым компонентам
- •7.3.3.Составление балансовой схемы очистки бытовых сточных вод по азот содержащим компонентам
- •1) Концентрации загрязнений в бытовых водах, поступающих на очистку,
- •8. Особенности обработки малых количеств осадка. Интенсификация работы сооружений по обработке осадка.
- •8.1 Стабилизация малых количество осадка.
- •8.1.1 Двухъярусные отстойники
- •8.1.2 Септики
- •8.1.3. Интенсификация сбраживания осадка
- •8.2 Реагентная обработка как метод дегельминтизации и обеззараживания осадка.
- •8.3 Обезвоживание малых количеств осадка
- •8.4 Проблема утилизации осадков. Депонирование осадков.
- •Б) полигон
- •9 Индивидуальные очистные сооружения
- •9.1 Индивидуальные сооружения биологической очистки в естественных условиях
- •9.2 Установки компактные для очистки сточных вод с расходами до 25 м3/сут
- •10 Водоотведение специализированных зданий на территории малых населенных мест
- •10.1 Предприятия общественного питания.
- •10.2 Бани.
- •10.3 Плавательные бассейны.
- •10.4 Специализированные лечебные учереждения
- •10.5 Предприятия по обслуживанию автомобилей
- •11. Задания для контроля знаний по курсу «Водоотведение малых населенных мест»
- •11.1. Определение расчетных расходов сточных вод и проектирование водоотводящей сети малого населенного пункта.
- •11.1.1. Задание 1
- •Задание 2
- •Расчет предельно допустимых концентраций сточных вод, сбрасываемых в водоем.
- •11.3. Расчет нитрификатора и денитрификатора.
- •11.4. Анализ схем очистки бытовых сточных вод
- •11. 5. Анализ схемы очистки бытовых сточных вод Составление баланса по азоту
- •11.6. Тест для проверки теоретических знаний (пример).
- •12. Библиографический список
7.2. Глубокая биологическая очистка бытовых сточных вод
7.2.1. Современные требования к сбросу сточных вод в водоемы
В начале 90-х годов прошлого столетия органы экологической безопасности вновь повысили уровень требований к сбросу сточных вод в водоемы; эти требования, в основном, действуют и в настоящее время. С 1991г. условия спуска сточных вод в водоемы регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». Правилами установлены предельно допустимые концентрации различных загрязнений в водоемах в зависимости от их категории. ПДК компонентов, характерных для бытовых сточных вод, приводятся в таблице 4.1.
Высокий уровень требований к сбросу биогенных элементов объясняется, очевидно, тем, что, попадая в водоемы в определенных концентрациях и сочетаниях друг с другом, углерод, азот и фосфор способствуют угнетению гидробионтов, прежде всего, рыб, вызывают эвтрофирование водоема. В водоеме происходит накопление питательных веществ и вследствие этого нарушается саморегуляция водных биоценозов. В них начинают доминировать виды, наиболее приспособленные к изменяющимся условиям: хлорококковые и сине-зеленые водоросли. Именно одноклеточным сине-зеленым водорослям (цианобактериям) принадлежит ведущая роль в развитии цветения водоема. В период цветения цианобактерии продуцируют нейротоксины и гепатоксины, которые при использовании цветущей воды для питья вызывают заболевания центральной нервной системы и печени. В последние годы было обнаружено, что цианобактерии выделяют при цветении высокомолекулярное вещество, которое было названо DB-молекулами - дьявольскими пулями. DB-молекулы разрушают иммунную систему человека, нарушают свертываемость крови. Нитраты, попадая в организм человека, переходят в нитриты, быстро всасываются в кровь, окисляют гемоглобин эритроцитов, делая его неспособным снабжать ткани кислородом; в результате у рыб и у человека развивается гипоксия. Нитраты в питьевой воде претерпевают химические превращения, при которых могут образовываться нитросамины. Эти вещества обладают высоким канцерогенным воздействием. Вода с высоким содержанием фосфора при попадании в водопровод вызывает там активное размножение бактериальной флоры.
Барабанные сетки и песчаные фильтры, являясь сооружениями механической очистки, не позволяют удалять из сточных вод биогенные элементы: азот и фосфор, поскольку те находятся в растворенном состоянии. Поэтому технология очистки сточных вод от биогенных элементов развивается в направлении биологического и реагентного методов.
7.2.2. Очистка городских сточных вод от соединений азота. Понятие нитрификации и денитрификации.
В настоящее время более подробно разработан биологический метод извлечения азота: азот значительно токсичнее фосфора, а технология его извлечения дешевле. Биологический метод очистки сточных вод от соединений азота называется «нитрификация-денитрификация».
В городских сточных водах 80-90% всего азота существует в виде минеральных соединений: иона аммония NH4+ и мочевины (NH2)2СО. 10-20% всего азота входит в состав органических соединений – белков. Окисленные формы азота: нитриты NО2- и нитраты NО3- в бытовых водах отсутствуют; их наличие в городских сточных водах является признаком промышленного загрязнения. При протекании сточных вод по канализационным сетям происходит процесс аммонизации – превращения органических форм азота в минеральные, а именно в ион аммония. Это анаэробный биологический процесс, осуществляемый определенными штаммами микроорганизмов. Кроме этого, в сетях протекает аэробный процесс аммонизации мочевины: (NH2)2СО + О2 → NH4+ + СО2↑. Таким образом, при нормальной работе канализационных сетей азот на очистные сооружения приходит, в основном, в виде иона аммония NH4+.
Нитрификация – это биохимическое окисление аммонийного азота до нитратов и нитритов. Нитрификация является продолжением процесса, протекающего в аэротенке или биофильтре, но там окисляются, в основном, углеродсодержащие, или органические, соединения, а в нитрификаторе –аммонийный азот окисляется до нитритов и нитратов. В аэротенке на полную биологическую очистку нитрификация почти не идет: наличие большого количества органических примесей подавляет деятельность нитрифицирующих бактерий, микроорганизмы-нитрификаторы проигрывают в борьбе за растворенный кислород бактериям, окисляющим углеродсодержащие примеси. Нитрификация начинается только после практически полного окисления органических примесей, а именно при БПК сточных вод не более 15мг/л. Процесс нитрификации состоит из двух стадий:
- на первой стадии аммонийный азот окисляется до нитритов:
NH4+ + О2→ NО2- ;
- на второй – нитриты посредством дальнейшего окисления превращаются в нитраты: NО2- + О2→ NО3 -.
Нитрификатор представляет собой сооружение типа «аэротенк». Но параметры работы нитрификатора и аэротенка значительно отличаются друг от друга:
- в аэротенке ил намного богаче по своему составу, в нитрификаторе работают определенные штаммы микроорганизмов. Первую фазу осуществляют Nitrosomonas, Nitrosocistis, Nitrosospira и др., вторую – Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus;
- рабочая доза ила в аэротенке ai=1,5-3 г/л, в нитрификаторе - 3-4 г/л; в этом количестве доза нитрифицирующего ила составляет аini=0,016-0,053г/л;
- возраст ила в аэротенках на полную биологическую очистку Вat=1-5 суток, в нитрификаторах Вni=5-70сут. Оптимальным для нитрификации является возраст ила Вniоптим=7-9сут;
- требуемая концентрация растворенного кислорода в нитрификаторе тоже выше; чтобы перевести 1 мг аммонийного азота NH4+ в форму нитритов NО2 -, требуется кислорода 2,33мг/л; для перевода 1 мг азота нитритов NО2- в нитраты NО3 –, необходимо 3,4мг/л кислорода;
- продолжительность обработки сточных вод в аэротенке на полную биологическую очистку составляет 2-6 часов, в нитрификаторе – 10-24час.
Денитрификация - анаэробный биохимический процесс, его обеспечивают другие виды бактерий: Thiobacillus denitrificans, Pseudomonas fluorescens, Ps.alruginosa, Nitrococcus. Денитрификация – это восстановление нитритов и нитратов до свободного азота:
NО3- → N2 ↑+ О2↑
NО2- → N2 ↑+ О2↑
При восстановлении 1мг азота нитратов NО3- выделяется 2,86мг кислорода О2 , при восстановлении 1мг азота нитритов NО2- - 1,73мг О2. Денитрификатор тоже представляет собой емкостное сооружение. Для нормального протекания процесса в денитрификатор добавляют легко окисляемые органические вещества: углерод нужен для построения бактериальных клеток. В качестве добавки чаще всего используются уксусная кислота, метанол или сточные воды после первичного осветления. Необходимая добавка составляет от 3 до 6г органического вещества по величине БПК на каждый грамм восстанавливаемого азота. Впоследствии эта добавка окисляется в денитрификаторе; для окисления используется свободный кислород, образующийся при денитрификации. Денитрификаторы оборудуют мешалками. Это необходимо для перемешивания сточных вод с органической добавкой и для активизации выделения свободного азота в атмосферу.
После завершения денитрификации сточные воды снова продувают воздухом. Постаэрация необходима для отдува из воды остаточного свободного азота N2 и для предотвращения его дальнейшего образования, для окисления остатков органических соединений и аммонийного азота. Продолжительность постаэрации составляет 0,5-2часа.
Схема очистки сточных вод