9 Мероприятия по охране водных объектов от загрязнения

Предусмотрены мероприятия, запрещающие использование природных водных объектов в качестве приемника отходов произ­водства и потребления (запретительные мероприятия). Большое значение в охране водных объектов от загрязнения име­ют ограничительные мероприятия, направленные на уменьшение объема сточных вод, поступающих в водные объекты, снижение кон­центрации загрязнений, содержащихся в них, а также на регулирова­ние сброса сточных вод во времени и пространстве и их смешения с водой водного объекта.

Технологические:— изменение технологических приемов производственных про­цессов;— уменьшение количества и повторное использование сточных вод;— создание замкнутых систем водоснабжения;— утилизация ценных веществ из сточных вод.

Санитарно-технические:— механические, физические, химические, физико-химические приемы очистки и обезвреживания сточных вод;— биологические приемы очистки;

— глубокая (третичная) очистка биологически очищенных сточ­ных вод.

Вспомогательные:— раздельное канализование отдельных цехов и предприятий;— регулирование сброса сточных вод (накопители, усреднители, рассеивающий выпуск).

Планировочные:— районное канализование в масштабах иромрайона или бассей­на водного объекта;— взаиморасположение мест водозабора и сброса сточных вод;— переброска сточных вод через водораздел в бассейн другого вод­ного объекта.

10 Механическая и биологическая очистка сточных вод

Задачи, стоящие при очистке городских сточных вод:— освобождение сточной жидкости от взвешенных минеральных и органических веществ (механическая очистка);— освобождение от растворенных и коллоидных органических ве­ществ (биологическая очистка);— освобождение от патогенной микрофлоры (обеззараживание или дезинфекция);— обезвреживание и утилизация осадков очистных сооружений.

Решетка служит для задержания крупных примесей — тряпок, бумаги, ваты и т.п., представляет собой ряд параллельных металлических прутьев, скрепленных вместе и поставленных вертикально в коллек­торе. Примеси гидротранспортом подаются в дробилку Измельченная масса из дробилки поступает в ток жидкости перед решеткой. Песколовки для выделения из сточных вод тяже­лых минеральных примесей, главным образом песка. Это отстойни­ки, скорость движения жидкости в которых рассчитана таким обра­зом, чтобы успели осесть тяжелые минеральные частицы (песок), а легкий осадок органического происхождения оказался вынесенным. Различают горизонтальные песколовки с прямоли­нейным движением воды и вертикальные с круговым движением воды. Песок из песколовки каким-либо приспособлением (эрлифт, тис­ковый или ковшовый элеватор) подается в бункер, из которого вы­возится автомашиной на песковые площадки для подсушивания. После песколовок в сточной жидкости остается основная масса нерастворенных взвешенных веществ, преимущественно органичес­кого происхождения. Их удаляют отстаиванием. Отстойники, в которые поступает сточная вода до биологической очистки, называются первичными. По конструкции отстойники де­лятся на горизонтальные и вертикальные. Частным случаем горизон­тальных отстойников является радиальный отстойник. Осадок собирается в приямок в го­ризонтальном отстойнике с помощью механических приспособле­ний — илоскребов различных конструкций и периодически удаляется в иловый колодец. Первичный вертикальный отстойник со встроенным преаэрато-ром получил название биокоагулятора. Кроме воздуха, в биокоагуля­тор подается активный ил. В биокоагуляторе происходят адсорбция хлопьями активного ила тонкодисперсной взвеси и коллоидов и час­тичное окисление адсорбированных веществ.

Основной целью биологической очистки городских сточных вод являются разложение и минерализация органических веществ, нахо­дящихся в коллоидном и растворенном состоянии. Задача био­логической очистки городских сточных вод состоит в минерализа­ции органических веществ до такой степени, при которой сточные воды можно было бы сбросить в водный объект, не нарушая его са­нитарного режима. Освобождение сточных вод от органических веществ происходит в две фазы. Первая — фаза сорбции. В основе ее лежат физико-хими­ческие процессы адсорбции органических веществ и коллоидов по­верхностью микробной клетки, Вторая фаза — последовательное окис­ление растворенных и адсорбированных органических веществ, в основе которого лежит усвоение микроорганизмами органических веществ в качестве пластического и энергетического материала.

Иерархический уровень	Классы мероприятий (моделирование естественных процессов)
Характер модели	В почвенных условиях		В водной среде
Характер процесса	Экстенсив­ный Поля фильт­рации Поля ороше­ния — комму­нальные и зем­ледельческие	Интенсив­ный Био­фильтры Аэро­фильтры	Экстенсив­ный Биологичес­кие пруды	Интенсив­ный Аэротенки Циркуляци­онные каналы

Поля фильтрации — специально спланированные участки земли, на которых производятся распределение и фильтрация через почву сточных вод. Никаких других функций, кроме очистки сточных вод, поля фильтрации не выполняют. Коммунальные поля фильтрации, на которых выращивают сельскохозяйственные культуры, называются полями орошения. Каждая структурная единица почвы на полях оказывается покрытой сплошным слоем микрофлоры — так называ­емой биологической пленкой. На поверхности биологической пленки адсорбируются и минера­лизуются растворенные и коллоидные вещества сточной жидкости. Земледельческие поля орошения - на них выращивают огородные или кормовые культуры, сеяные травы. ЗПО могут быть круглогодич­ного или сезонного действия. Биофильтры — кирпичные или железобетонные резер­вуары, заполненные неразмокающим крупнозернистым материалом (шлак, гранитный щебень), который орошается с поверхности сточ­ной жидкостью. Загрузочный материал заселяется бактериями, гри­бами, простейшими и другими организмами, т.е. создается биологи­ческая пленка. Биологические пруды — искусственные водоемы, в которых очист­ка сточных вод происходит в условиях, наиболее близких к естествен­ному самоочищению. Небольшая глубина прудов (от 0,5 до I м) по­зволяет создать значительную поверхность аэрации и обеспечить про­грев всей толщи воды и хорошее перемешивание. При этом создаются благоприятные условия для массового развития водных организмов, в том числе растений, которые ассимилируют биогенные элементы и обогащают воду кислородом, необходимым для окисления органи­ческих веществ бактериями. Аэротенк представляет собой резерву­ар, в котором медленно протекает смесь так называемого активного ила и сточной жидкости, подлежащей очистке. Для обеспечения нор­мальной жизнедеятельности микрофлоры активного ила в аэротенк непрерывно подается сжатый воздух, который насыщает кислородом и перемешивает смесь сточной воды и активного ила. Это обеспе­чивает полный и непрерывный контакт компонентов и эффектив­ность окисления. Процесс биологического окисления в аэротенке можно разделить на 3 стадии. На I стадии происходят адсорбция загрязнений сточ­ных вод и окисление легкоокисляющихся (жиры, углеводы) веществ. На II стадии происходят раз­ложение медленно окисляющихся веществ (органические соедине­ния азота) и в результате регенерация активного ила, т.е. восстанов­ление его адсорбционной способности. На III стадии происходит нитрификация аммонийных солей, образовавшихся в результате ТТ стадии очистки.

После биологической очистки на биофильтрах и аэротенках сточ­ная жидкость поступает на вторичные отстойники для осаждения ото­рвавшейся биологической пленки или активного ила. Обеззараживание — заключительный этап обработки городских сточных вод.

Осадок (ил) городских сточных вод, выпадающий в первичных отстойниках, имеет влажность 92—96%. Сухой остаток состоит на 70— 80% из органического вещества, что сообщает илу многие неблаго­приятные санитарные свойства: он не подсыхает, распространяет зло­воние, привлекает мух, легко загнивает. Метантенк — железобетонный резервуар цилиндрической фор­мы с коническим дном. Ил на сбраживание поступает по трубе в верх­нюю часть метантенка, переработанный осадок выпускается снизу по иловой трубе. Для ускорения переработки осадок перемешивают и подогревают с помощью пара или горячей воды. Образующийся в результате брожения газ (в основном метан) собирается в газовом колпаке, расположенном в верхней части газонепроницаемого пере­крытия, откуда отводится в газгольдер; впоследствии газ используют как топливо в котельной очистной станции. Метановое брожение осадка сточных вод проходит в две фазы. В первой фазе сначала идет так называемое кислое брожение, осуще­ствляемое анаэробными микроорганизмами, в результате которого образуется большое количество жирных кислот, аминокислот, спир­тов, аммиака, сероводорода. Вторая фаза — разрушение образовавшихся в первой фазе кислот до углекислоты и метана с образованием большого количества карбонатов и гидро­карбонатов, изменяющих реакцию среды от нейтральной до щелоч­ной, Эта фаза называется щелочным, или метановым, брожением. В результате межвидовой конкурен­ции отмирает патогенная микрофлора. Метановое брожение в производственных условиях происходит в двух диапазонах температур: 25—37 °С (мезофильное) и 40—55 ⁹С (тер­мофильное).

Септик представляет собой железобетонный резервуар, в котором сточная жидкость движется с очень малой скоростью. Выпавший осадок находится в септике от 6 до 12 мес, в течение которых он подвер­гается анаэробному сбраживанию. Преимущество септика состоит в том, что процент задержки взве­шенных веществ в нем довольно высок (до 70—80), а сбраживание осадка осуществляется непосредственно в самом сооружении. Мельчайшие пузырьки газа, выделяющиеся в результате сбражи­вания осадка, поднимаются и увлекают за собой иловые частицы, которые образуют на поверхности септика уплотненную корку тол­щиной 0,35—0,4 м. Двухъярусный отстойник (эмшер). В этом сооружении простран­ство, в котором происходит выпадение взвеси (верхний ярус), отде­лено от скапливающегося на дне осадка (нижний ярус). Ярусы со­общаются между собой при помощи продольной щели. Осадок нахо­дится в септической части отстойника 60—120 дней, в течение которых подвергается сбраживанию. Процесс сбраживания, в отличие от та­кового в септике, проходит две фазы, как в метантенке.