IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Важнейшим природным ресурсом, без которого невозможна биологическая жизнь на Земле, является вода. Водные ресурсы являются одним из наиболее уязвимых компонентов окружающей природной среды, без которой невозможна жизнь на Земле, способным очень быстро изменяться под влиянием хозяйственно-промышленной деятельности человека. В качестве основного фактора, обуславливающего негативное влияние на открытые водоемы, выступает сброс загрязняющих веществ в сточные воды. Сточные воды содержат массу опасных веществ и способны существенно повлиять на экологическое состояние водоемов. В связи в этим возникает острая необходимость в строительстве новых и модернизации работы уже существующих очистных сооружений.

В настоящее время и в ближайшем обозримом будущем главную роль в технологиях очистки сточных вод, основной массы хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод будет играть биологический метод аэробного окисления органических загрязнений сточных вод, что обусловлено технологическими и экономическими преимуществами этого метода по сравнению с другими известными методами.

Наибольшее распространение для биологической очистки сточных вод получили аэротенки. Основная часть от общих затрат (60-68%) на эксплуатацию аэротенков приходится на оплату электроэнергии, потребляемой системой аэрации. Из всего комплекса оборудования, используемого в настоящее время на станциях биологической очистки, аэрационные устройства являются наиболее энергоемкими, что обуславливает актуальность направления повышения эффективности работы аэрационной системы.

Система аэрации определяет не только экономические показатели очистных сооружений, но и существенно влияет на процесс биологической очистки, так как от величины поддерживаемой концентрации растворенного кислорода и эффективности перемешивания иловой смеси во многом зависит степень окисления загрязняющих веществ.

Таким образом, задача разработки новых устройств, позволяющих повысить эффективность систем аэрации является актуальной

Системы аэрации представляют собой комплекс оборудования и устройств, обеспечивающих забор воздуха из атмосферы, его подачу, распределение и перемешивание со всем содержимым аэрационного сооружения.

Очистка сточных вод основывается на процессах биохимического разрушения органических веществ комплексом организмов, развивающихся в данном сооружение.

Основными сооружениями биологического метода очистки вод сточных вод являются аэротенки. Аэротенк обычно работает в паре со вторичным отстойником, где происходит разделение очищенной сточной воды на выходе из аэротенка и суспензии активного ила. При этом часть ила удаляется из системы, а часть (рециркулируемый ил) возвращается в аэротенк для повышении его производительности и сокращения количества избыточного ила. Аэротенк представляет из себя чаще всего резервуар прямоугольного сечения, по которому протекает сточная вода, смешанная с активным илом, где происходит биохимическая очистка сточной воды. Воздух, вводимый с помощью пневматических или механических аэраторов — аэрационной системы, перемешивает обрабатываемую сточную воду с активным илом и насыщает её кислородом, необходимым для жизнедеятельности бактерий. Большая насыщенность сточной воды активным илом (высокая доза) и непрерывное поступление кислорода обеспечивают интенсивное биохимическое окисление органических веществ, поэтому аэротенки являются одним из наиболее совершенных сооружений для биохимической очистки.

Активный ил представляет из себя скопление бактерий и простейших организмов, которые участвуют в процессе очистки сточных вод. Применяется в процессе биологической очистки сточных вод, с целью удаления из них органических веществ, в том числе соединения азота и фосфора. Метод биологической очистки основан на способности некоторых видов микроорганизмов в определённых условиях использовать загрязняющие вещества в качестве своего питания. Множество микроорганизмов, составляющих активный ил биологического очистного сооружения, находясь в сточной жидкости, поглощает загрязняющие вещества внутрь клетки, где они под воздействием ферментов подвергаются биохимическим превращениям.

Следующий метод биологической очистки воды:

• окситенк (с аэрацией воздухом, обогащенным кислородом или чистым кислородом),

• фильтротенк (с откачиванием сточной воды из аэротенка через фильтр, задерживающий активный ил в аэротенке),

• окислительные каналы (с циркуляцией сточной воды и системами поверхностной аэрации),

• шахтные аппараты (в виде шахт или колонн для повышения давления воды),

• аэроакселераторы (аэротенк, совмещенный со вторичным отстойником. В реакторах с биопленкой очистка производится на поверхности загрузочных материалов или носителей, покрытых биопленкой микроорганизмов и внеклеточных продуктов их жизнедеятельности.Из систем аэробной очистки с биопленкой чаще всего применяют биофильтры (сооружения с загрузкой, на поверхности которой развивается биопленка микроорганизмов). В биотенках с аэрацией жидкости, с активным илом и загрузкой из различных материалов жидкость с илом циркулирует и аэрируется в зазорах между загрузкой. Промежуточное положение между сооружениями с активным илом и с биопленкой занимают биотенки, биосорберы, реакторы со взвешенным (псевдоожиженным) слоем, сочетающие преимущества и аэротенков, и биофильтров.

Для оценки показателя общей загрязненности сточных вод органическими соединениями используют показатели БПК И ХПК.ХПК – химическое потребление кислорода – величина, определяемая по методике, при которой вещества, присутствующие в сточных водах, химически окисляются 0,25% K2Cr2O7 при кипячении пробы в течение 2 ч в 50%об.растворе H2SO4. Для полноты окисления органических веществ применяется катализатор – Ag2SO4. Большинство органических соединений в таких условиях окисляется до H2O и CO2, однако ряд соединений (пиридин, бензол и его гомологи, нафталин) в этом режиме окисляются не полностью. Кроме ХПК по бихроматной окисляемости (ХПКCr) используют также ХПК по перманганатной окисляемости (ХПКMn) – окисление загрязнений с помощью KMnO4. Эта методика более простая в исполнении, но при ее использовании количество окисляемых органических соединений существенно меньше, чем при окислении бихроматом. БПК – биохимическое (биологическое) потребление кислорода – количество кислорода, которое потребляется микроорганизмами адаптированного ила при аэробном биологическом разложении органических веществ, содержащихся в сточных водах, при стандартных условиях инкубации за определенный интервал времени. При этом кислород, затрачиваемый на нитрификацию, при определении БПК не учитывается. В зависимости от длительности биологического разложения различают БПК за 5, 20 суток и полное окисление: БПК5, БПК20, БПКполн.. БПК5 обычно определяют для стоков, содержащих легко усвояемые загрязнения – углеводы, низшие спирты. Для стоков химических производств с большим спектром органических загрязнений определяют БПКполн.. Однако это определение может быть затруднено тем, что по мере снижения концентрации органического загрязнения начинают протекать процессы нитрификации с потреблением кислорода, поэтому БПКполн. часто определяют за время 15–20 сут, до начала нитрификации

При осуществлении биологической очистки сточных вод различного происхождения (хозяйственно-бытовых или производственных) основные затраты электроэнергии приходятся на систему аэрации, поэтому так важно уделять особое внимание оборудованию аэротенков, а именно аэрационным системам. При замене систем аэрации на очистных сооружениях в настоящий момент все большее предпочтение отдается мелкопузырчатым аэрационным элементам.

Литература

1. Ю.В.Воронов Водоотведение и очистка сточных вод/Учебное издание:-М.:Издательство Ассоциации строительных вузов, 2009 – 760 с.

2. Максимова С.В. Совершенство систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием эрлифтных устройств/Тезисы научной работы.:Наука 2006 – 135 с.

3. Яковлев Л.Л., Ласков Ю.М. Канализация. – М.: Стройиздат, 1987

Код для цитирования: Скопировать