2.5 Анализируемые показатели и оценка эффективности работы отстойников
Первичные отстойники выполняют следующие функции: задержание грубо-дисперсных примесей, масел, нефтепродуктов и уплотнение осадка,
Эффективность их работы оценивается по содержанию взвешенных и оседающих веществ, нефтепродуктов в поступающей в отстойник и осветленной воде, влажности и зольности осадка. Кроме того, вместе с частицами примесей первичные отстойники изымают органические вещества (в норме ВПК и ХПК снижается на 15—30%). Эффективность удаления взвешенных веществ зависит от их первоначальной концентрации и дисперсности, а также от продолжительности отстаивания.
Чем выше концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в первичные отстойники, тем больше их изымается в процессе отстаивания. Эффективность отстаивания зависит от характера сточных вод. Если городские сточные воды содержат большое количество растворенных органических веществ, то снижение ВПК составит менее 20%, тогда как отстаивание производственных сточных вод (большое количество осаждаемых примесей) может увеличить снижение ВПК до 60%. Поэтому контроль осветления сточных вод осуществляется с учетом соотношения между содержанием растворенных органических веществ (ВПК) и взвешенных органических веществ в поступающей в первичные отстойники воде.
Скорость осаждения взвеси и степень осветления воды зависят от способности отдельных частиц к агломерации. Основная масса грубодисперсных примесей выпадает в осадок в течение 1 —1,5 ч, поэтому продолжительность отстаивания назначают в зависимости от последующей обработки сточной воды. Так, из первичных отстойников, размещаемых перед аэротенками и биофильтрами, не должно выноситься взвешенных веществ более 150 мг/дм3 при продолжительности отстаивания 1,5 ч. При увеличении времени отстаивания до 2 ч, эффект осаждения взвешенных веществ увеличивается на 5—10%. Дальнейшее отстаивание (свыше 2 часов) не дает улучшения процесса осветления, что следует учитывать при решении вопроса об увеличении количества первичных отстойников на действующих сооружениях.
Необходимо так отрегулировать работу первичных отстойников, чтобы избе-, жать как перегрузки аэротенков по содержанию загрязняющих веществ, так и их недогрузки, т.е. не допустить "голодания" активного ила. Оптимальный вынос взвешенных веществ из первичных отстойников составляет приблизительно 100— 120 мг/дм3, если он уменьшается, то в аэротенках активный ил будет испытывать недостаток питательных веществ, а если снижается до 60—80 мг/дм3, ил будет "голодать". Для предупреждения этого необходимо часть отстойников отключать или подкармливать ил биодобавками. Задержание взвешенных веществ в первичных отстойниках происходит более эффективно при повышении температуры. Поэтому в зимний период эффективность первичного отстаивания снижается на 20%. При температуре очищаемой сточной воды 4—4,4 °С (в случае отсутствия горячего водоснабжения города или поселка) время первичного отстаивания следует увеличивать на 40%. Отрицательно сказываются на работе первичных отстойников резкие перепады температуры.
На избыточное удаление питательных органических веществ из сточных вод в первичных отстойниках сильно влияет присутствие тяжелых металлов, которые играют роль активных коагулянтов, в то время как наличие большого количества поверхностно-активных веществ, а также некоторых красителей в сточной воде, ухудшает процесс первичного отстаивания. При решении вопроса о "голодании" активного ила необходимо проконтролировать потери при прокаливании взвешенных веществ в осветленной воде. Если содержание взвешенных веществ небольшое, а потери при прокаливании велики (50—70%), то активный ил можно не подкармливать, а если потери при прокаливании небольшие, значит загрязнение, в основном, в минеральной форме и подкормки обязательны.
Недостаточное время первичного отстаивания при гидравлических перегрузках вызывает увеличение прироста активного ила, что повышает объем утилизируемого ила, увеличивает влажность осадка из вторичных отстойников до 99%. Кроме того, необходимыми условиями эффективной работы отстойников являются: оптимальная гидравлическая нагрузка, равномерное распределение сточной воды между отдельными отстойниками, регулярное и своевременное удаление осадка.
Гидравлическая нагрузка влияет на степень изъятия органических загрязняющих веществ из сточных вод (при ее повышении процент снижения ВПК уменьшается, создаются условия, препятствующие уплотнению осадка, повышается мутность осветленной воды).
При низких гидравлических нагрузках осевшая в первичных отстойниках взвесь избыточно уплотняется, что затрудняет работу илососов или скребковых механизмов.
Сырой осадок удаляется по установленному графику не реже 3—4 раз в сутки в летний период и 2—3 раза в сутки в зимний. При выпуске осадка задвижка илопровода вначале открывается полностью, чтобы густой осадок, лежащий на дне, сдвинулся и начал выходить. Затем задвижка прикрывается, чтобы замедлить выпуск осадка и не допустить прорыва воды. Задвижка илопровода закрывается в тот момент, когда концентрация твердой фазы осадка минимальна, что устанавливается оператором визуально. Редкая отгрузка осадка из первичных отстойников приводит к активному разложению микрофлорой органических веществ, выделению метаболитов: осадок темнеет, всплывает, приобретает неприятный запах гниения, увеличивается вынос взвешенных веществ из первичных отстойников и прирост ила в аэротенках, ухудшается процесс отстаивания ила во вторичных отстойниках и повышается влажность утилизируемого осадка. Подобная картина постоянно наблюдается в достаточно распространенном проекте сооружений биологической очистки с использованием избыточного активного ила для уплотнения сырого осадка в первичном отстойнике, где избыточный ил не удаляется на утилизацию как в традиционной системе, а повторно возвращается в поток сточной воды, поступающей в первичные отстойники, в "головуя сооружений. При пропорциональном соотношении между количеством сырого осадка и избыточного ила, а также при соблюдении графика отгрузки осадка из первичного отстойника (с использованием технологической схемы подачи избыточного ила в первичные отстойники) осадок хорошо уплотняется, улучшаются его влагоотдающие свойства (что имеет существенное значение для его последующей утилизации), улучшается процесс гравитационного отстаивания взвешенных частиц. Однако практика эксплуатации таких сооружений показала, что избыточный ил направляется в первичный отстойник не в необходимом количестве (не более 20—25% от общего образующегося объема), а гораздо больше или же идет весь имеющийся избыточный ил. В результате нарушается процесс осаждения в первичном отстойнике, ферментативная активность направляемого туда избыточного ила приводит к гниению осадка, нарушению гравитационного отстаивания и выносу взвешенных веществ из отстойника. Но гораздо важнее то, что организмы ила, находясь в первичном отстойнике, изымают из сточных вод легкоокисляемые вещества на стадии отстаивания, дисбалансируют питание гетеротрофных бактерий активного ила аэротенков и тем самым создают условия для развития нитчатых микроорганизмов, как наиболее приспособленных к разложению трудноокисляемой органики и нетребовательных к сбалансированности питательных веществ, присутствующих в сточных водах. Развитие нитчатых организмов в активном иле приводит к избыточному выносу взвешенных веществ из вторичных отстойников, что часто наблюдается на сооружениях при подаче избыточного ила в первичные отстойники.
Влажность сырого осадка в норме составляет 92—95%, зольность — не более 30%, содержание песка — 5—8%. При уменьшении влажности осадка можно делать выводы о необходимости дополнительной отгрузки осадка из первичных отстойников, что всегда следует предусматривать при перегрузках по содержанию загрязняющих веществ, при увеличении объема сточных вод, поступающих от промышленных предприятий, а также при токсичности сточных вод. В этих случаях более частая отгрузка сырого осадка облегчит работу аэротенков.
Обычно в городских сточных водах оседающие вещества составляют 60— 75% от содержания взвешенных веществ. Но для каждой сточной воды это соотношение строго индивидуально и также определяет эффективность первичного отстаивания, поскольку характеризует седиментационные свойства взвешенных частиц. Эффективность изъятия оседающих веществ в первичных отстойниках на 15— 25% выше, чем эффективность удаления взвешенных.
Итак, подводя некоторый итог, отметим, что эффективность первичного отстаивания определяется следующими факторами: исходной концентрацией взвешенных веществ, временем отстаивания, температурой воды, конструктивными особенностями первичных отстойников, нагрузкой осветленной воды на водослив, своевременной отгрузкой сырого осадка.
При внешнем осмотре первичных отстойников для выявления причин их неэффективной работы следует обращать внимание на:
соблюдение расчетного времени пребывания воды в отстойнике (состояние водослива, гребней), равномерный перелив сточной воды;
своевременное удаление осадка (наличие выделения газов, всплывание на поверхность сброженного осадка);
вынос плавающих частиц с осветленными водами, появление жировых и нефтяных пятен.
По общему количеству взвешенных веществ, удаляемых в первичных отстойниках, и увеличенному в 1,25—1,35 раза, рассчитывается объем всех осадков, которые будут получены в процессе очистки. Этот повышающий коэффициент учитывает тяжелые фракции взвешенных веществ (движутся по дну потока и не регистрируются в анализах), а также часть биомассы, которая образуется на коллоидных и растворенных примесях.
Технологу сооружений необходимо периодически рассчитывать объем сырого осадка, который следует регулярно удалять. Для этого от количества взвешенных веществ, поступающих со сточной водой в первичные отстойники, отнимают количество взвешенных веществ в осветленной воде и результат умножают на среднесуточный приток сточных вод.
Пример 1. Расчет объема сырого осадка: содержание взвешенных веществ в поступающей на очистку сточной воде — 68 мг/дм3, после первичных отстойников — 48 мг/дм3, среднесуточный приток сточных вод 1570 м3 , влажность осадка из первичных отстойников — 99% . В первичных отстойниках остается (68—48)х1570 = 0,0314 тонн/сут осадка. В пересчете на влажность осадка:
осадка, т.е. это то количество осадка, которое необходимо откачать из первичных отстойников.
Пример 2. Расчет сухого вещества в осадке с учетом его влажности: влажность сырого осадка 93%. Процентное содержание в 1 дм3 сухого вещества осадка 100% - 93% = 7%. Содержание массы сухого вещества осадка в 1 дм3 — 70 г.