Методы и сооружения доочистки биологически очищенных вод

Удаление из воды биогенных элементов.

Биогенные элементы – химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции: O, C, H, N, B, S, Ca, K, N,

Na, Cl, а также J, Zn, Mg, Mn, Fe и другие, необходимые организмам в ничтожных количествах.

Очистку СВ с удалением биогенных веществ проводят при:

- повторном их использовании для нужд технического водоснабжения (например, для земледелия, при этом осуществляют нитрификацию (перевод NH₄⁺ в NO₃^- - доступную для усвоения растениями форму N);

- сбросе в водоемы общего водопользования для снижения соединений биогенных элементов до ПДК.

Процессы очистки, в т. ч. и нитрификацию, осуществляют биохимическим методом в аэротенках и биофильтрах (см. предыдущие лекции).

Доочистка СВ

Проводят чаще всего фильтрованием на барабанных сетках с ячейками 0,5 – 1 мм, со скоростью 40 – 50 м/ч с последующим фильтрованием на фильтрах с зернистой загрузкой.

Скорые фильтры:

-скорость фильтрования 5 – 15 м/ч;

-направление движения СВ сверху вниз;

-снижение БПКполн на 70 – 80 %;

-снижение ХПК на 30 – 40%;

-снижение содержания взвешенных веществ на 80 – 90%.

Промывка загрязненного слоя в фильтрах - обратным потоком воды. Вода после промывки фильтров отстаивается в течение 2 часов, а затем подается в аэротенки, осадок – на на сооружения по обработке осадков. 1 раз в 3 месяца загрузка фильтров хлорируется, для чего фильтр на сутки заполняют хлорной водой (0,2-0,3 г\л Сl₂).

Остаточные органические вещества удаляют сорбцией на активном угле.

Сорбция – поглощение твердым телом (адсорбент) загрязнений из СВ. Они осаждаются на его развитой поверхности (адсорбция) или вступают с ним в химическое взаимодействие (хемосорбция).

Сорбцию проводят в фильтрах разных конструкций (см. пред. лекции).

Регенерация активного угля - обработка NaOH, паром или термообработка.

Обеззараживание СВ.

Заключительный этап очистки – обеззараживание (дезинфекция).

Проводят с целью уничтожения содержащихся в воде патогенных бактерий (после очистки в искусственных сооружениях).

Способы обеззараживания:

а) хлорирование;

б) обеззараживание ультрафиолетовыми лучами;

в) с помощью электролиза;

г) озонирование;

д) с помощью ультразвука.

а) Cl₂+H₂O↔ HCl+HClO

HClO↔ HCl + О∙ –активный кислород, окисляющий вещества, входящие в состав клеток;

Cl₂ – также действует на клетки.

Дозы хлора:

для воды после механической очистки – 10 г/м³,

после полной искусственной биохимической очистки – 3 г/м³,

эффективно при взвешенных веществах

б) – эффективно при содержании взвешенных частиц не более 2 г/л

в) - эффективно (99,8%), но сложное оборудование и высокая стоимость.

Контролируемые показатели и методы их определения.

1. Содержание взвешенных веществ – количество нерастворимых веществ, мг/л;

метод определения – гравиметрия.

2. Содержание оседающих веществ – количество взвеси, выделяющейся в осадок за 2 ч отстаивания в состоянии покоя в лабораторном цилиндре;

метод определения – гравиметрия.

3. Температура.

4. рН

5. Содержание органических примесей и биогенных элементов.

Комплексное содержание органических веществ оценивают величинами ХПК, БПК, перманганатной окисляемости - это кислородные эквиваленты органического вещества, т. е. выражают не количество органического вещества, а количество О₂, потребленное на окисление этих веществ:

- химическим путем в жестких условиях – ХПК;

- химическим путем в мягких условиях – перманганатная окисляемость;

- биологическим путем – БПК.

ХПК – химическое потребление О₂ – кипячение в K₂Cr₂O₇+H₂SO_4конц (C→CО₂, Н→Н₂О, N→

NH₃, P→P₂O₅, S→SO₂, Me→MeO).

БПК – биохимическое потребление кислорода. Роль окислителя – бактерии, использующие органические вещества в качестве источники питания, при этом часть веществ окисляется до конца (энергия), часть не до конца (прирост биомассы).

Обычно ХПК>БПК>перманганатной окисляемости.

При:

БПК: ХПК ≥0,5 – СВ очищают биологическим путем;

БПК: ХПК <0,5 – физико-химическая обработка.

Методы определения ХПК, перманганатной окисляемости, БПК– титрование по остатку

Кроме этого определяют:

NO₂^-, NO₃^-, NH₄⁺ - фотоколориметрия

PO₄^3-, SO₄^2-, Cl^- - фотоколориметрия

Feобщ, Cu, Al, Zn, и нек. др. специальные методы

НП, фенолы, ПАВ – др. специальные методы.

Очищенные СВ сбрасывают в водоемы.

Водоемы:

-питьевого назначения;

- культурно-бытового назначения;

-рыбохозяйственного назначения.

Запрещен («Правила охраны поверхностных вод от загрязнений СВ) спуск в водоемы тех СВ, которые могут быть устранены иными путями: использование рациональной технологии производства, повторное использование отработанной воды в системах оборотного водоснабжения и использование СВ в целях с/х орошения.

Водоемы питьевого и культурно-бытового назначения делят:

-первый вид – участки водоемов, используемые в качестве источника для питьевого водоснабжения;

-второй вид - участки водоемов, используемые для купания, спорта и отдыха населения, а также находящиеся в черте населенного пункта.

Для обоих видов есть нормы содержания различных веществ (ПДК).

СВ, сбрасываемые в водоемы должны соответствовать требованиям:

1. Вода не должна приобретать запахов и привкусов интенсивностью > 3 баллов для морей и 2 баллов – для водоемов 1 вида непосредственно или при последующем хлорировании, для водоемов 2 вида – непосредственно.

2. Вода не должна сообщать посторонних запахов и привкусов мясу рыб.

3. Окраска не должна обнаруживаться в столбике воды высотой 0,2 м для водоемов 1 вида и 0,1 м для водоемов второго вида и морей.

4. рН воды водоема после смешения ее со СВ должна быть 6,5-8,5.

5. Ядовитые вещества не должны содержаться в концентрациях выше ПДК.

6. СВ не должна содержать минеральные масла и плавающие вещества, образующие пленки.

7. СВ не должна содержать возбудителей болезней (коли-индекс не более 1000 при остаточном хлоре более 1,5 мг\л).

8. Минеральный состав (сухой остаток) для 1 вида – не более 1000 мг\л

(Cl^- – 350 мг/л, SO₄^2-– 500 мг/л).

9. Температура воды в водоеме не должна повышаться летом больше чем на 30С по сравнению со средней температурой воды самого жаркого месяца за последние 10 лет.

Водоемы для рыбохозяйственных целей.

1 вид – водоемы для воспроизводства и сохранения ценных пород рыб

2 вид - водоемы для всех других рыбхозяйственных целей.

Требования к сбросу СВ

1. На участках массового нереста и нагула рыб спуск СВ запрещен.

2.Требования к СВ выше, чем для воды хоз-быт назначения.

3. Содержание О₂ зимой не менее 6 – 4 мг/л,

летом более 6 мг/л

БПК полн(20⁰С) менее 3 мг/л

Правила спуска СВ в водоемы.

При спуске в водоемы СВ:

- содержание взвешенных веществ в воде водоемов не должно повышаться для 1 вида более чем на 0,25мг/л, для 2 вида – на 0,75 мг/л;

- нельзя сбрасывать СВ с содержанием взвешенных частиц, скорость выпадения которых >0,4мм/с – для проточных, 0,2 мм/с – для водохранилищ;

- содержание О₂ должно быть не менее 4 мг/л, а для рыбохозяйственных водоемов и водоемов питьевого водоснабжения 1 вида не менее 6 мг\л;

- БПКполн не более:

3 мг/л – для 1 вида, 6 мг/л – для 2 вида, БПК₅ - 2 мг/л;

- рН = 6,5 - 8,5;

- ПДК по ядовитым и радиоактивным веществам.

ПДК (предельно допустимый сброс)

ПДС=q_ст*С_{пр. доп}

q_ст – max расход СВ, м³/час

С_пр. _доп – ПДК в СВ, мг/л

По лимитирующим показателям вредности (ЛПВ) вещества, содержащиеся в воде, делят на группы:

1) общесанитарные показатели вредного воздействия;

2) токсикологические;

3) санитарно-токсикологические;

4) рыбохозяйственные

При расчете С_{пр. доп} учитывается тот факт, что при поступлении в водный объект со СВ некоторых веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности в реке должно соблюдаться:

(С₁/ПДК₁) + (С₂/ПДК₂) + ….+(С_n/ПДК_n) < 1, где (1)

где С1,…..,C_n – концентрации загрязняющих веществ в реке, относящихся к одной группе ЛПВ;

ПДК₁,…….ПДК_n –ПДК загрязняющих веществ данной категории водопользования, относящихся к одной группе ЛПВ.

Если в реке соблюдается данное неравенство, значит самоочищающая способность реки по веществам данной группы не исчерпана и расчет С_{пр. доп} можно производить с помощью формулы смешения:

Спр доп= (γ ∙ Q\q_cт ) (С_пдк-С_р)+С_пдк, где

С_р – концентрация загрязняющего вещества в воде водоема до места спуска СВ;

С_пдк – ПДК в воде водоема данной категории водопользования;

γ – коэффициент смешения;

Q и q_ст – расход воды в объекте и СВ.

Если неравенство (1) не соблюдается, т. е. вода в реке к месту сброса СВ уже загрязнена и Ср>Спдк, то Спр доп<Спдк, т. к. самоочищающая способность водоема в данном месте исчерпана и нормативные требования к воде водоема должны быть отнесены к СВ, сбрасываемой в водоем.

Лекция 13

Дата добавления: 2014-01-07