Биоплато для очистки сточных вод: Биоплато для очистки сточных вод и их классификация

Биоплато для очистки сточных вод и их классификация

Использование традиционных технологий биологической очистки стоков является ограниченным из-за относительно высоких финансовых затрат на возведение сооружений и большого потребления энергии. Но применение естественного биологического способа очищения сточных вод позволяет получить качественно очищенную воду, а также имеет широкие возможности для удаления таких биогенных элементов как азот и фосфор, небольшими капиталовложениями на строительство и эксплуатацию, а также маленькими концентрациями активного ила и другими преимуществами. 
Такие инженерные конструкции как биоплато являются наиболее прогрессивными способами естественной биологической очистки стоков, которые широко используются в мире. 

Что такое биоплато?

Биоплато – это созданная человеком система очистки стоков, которая напоминает биопруды. Располагается она каскадом, и возводится с учетом химических и биологических способов очистки.

Если классифицировать биоплато с точки зрения инженерного проектирования, и при этом учитывать гидравлические распределения потоков воды то получим следующие категории: поверхностные, горизонтальные и вертикальные инфильтрационные, а также биоплато смешанного типа. Каждый вид имеет свои особенности и может очищать разные категории сточных вод.

Поверхностные биоплато

Поверхностное биоплато похоже на созданный природой «заболоченный ландшафт», когда стоки направляются на поверхность сооружения. Отличием от природного очистительного сооружения является то, что биоплато имеют системы управления, с помощью которых достигается высокая результативность очищения стоков.
У поверхностных биоплато есть такие преимущества:
— небольшие финансовые затраты на возведение очистителя;
— легкость в управлении и низкое энергопотребление.
Но имеются у биоплато и недостатки, а именно:

— необходимо иметь большие площади для сооружения системы;
— небольшую гидравлическую нагрузку, а следственно недостаточно высокую эффективность очищения сточных вод.
Кислород в поверхностные биополя подается за счет диффузных процессов (через корневые системы растений). Но такой способ подачи кислорода не может в полной мере обеспечить им нужды биоплато. Кроме этого на качество очистки сточных вод влияет изменения климата. В летний период требуется проведение санитарных мероприятий по уничтожению комаров.

Горизонтальные инфильтрационные биоплато

Такие биоплато называются горизонтальными потому, что стоки в устройстве движутся сквозь слои загрузки практически горизонтально. Все устройство состоит из одной или нескольких секций. В секциях имеется водонепроницаемое покрытие, слои загрузки а также живые растения и микроорганизмы.
Преимущества горизонтальных инфильтрационных биоплато:

— в них создаются высокие гидравлические нагрузки;
— большая эффективность очистки сточных вод по БПК и ХПК, взвешенным веществам, а также тяжелым металлам;
— отсутствие неприятного запаха на территории биоплато;
— отсутствие насекомых.
Недостаток у горизонтальных инфильтрационных биоплато всего один – они хуже удаляют азот из стоков, чем вертикальные инфильтрационные биоплато.
Биоплато горизонтального типа широко применяются в европейских странах, а также в США, Австралии и Японии.

Вертикальные инфильтрационные биоплато

В биоплато вертикального типа стоки с поверхности биоплато попадают на дно вертикально. Данное сооружение снабжается кислородом за счет диффузии воздуха из атмосферы, а также через корневые системы растений. В вертикальных инфильтрационных биоплато процессы нитрификации протекают интенсивнее, чем в горизонтальных. Поэтому для очистки стоков с высоким уровнем содержания азота лучше применять биоплато вертикального типа.

Среди недостатков данной системы очистки сточных вод следует отметить сложность в управлении процессом очищения, а также в процессе создания и поддержания благоприятных условий для нормальной работы.

Смешанные типы биоплато

Для достижения максимальной эффективности на практике часто комбинируют различные типы биоплато. При этом в одном сооружении комбинируются разные потоки сточных вод.
Совместными усилиями китайских и европейских ученых была разработана смешанная система, в которой стоки сначала поступают сверху вниз, а затем движутся снизу наверх. Такие сооружения применяются в южных регионах Китая.
А на севере этой страны популярным является другой вид смешанного биоплато, в котором сочетаются горизонтальные и вертикальные направления движения сточных вод, за счет чего повышается эффективность очистки.

Биологические очистные сооружения сточных вод канализации

В последние годы тема защиты окружающей среды становится актуальной, как никогда. Одним из важных вопросов в этой теме является очистка сточных вод перед сбросом их в близлежащие водоемы. Одним из способов решения данной проблемы может стать биологическая очистка сточных вод.
Сущность такой очистки – расщепление органических соединений при помощи микроорганизмов до конечных продуктов, а именно воды, углекислого газа, нитрита сульфатионов и др.

Биологические методы очистки сточных вод можно классифицировать по типу микроорганизмов, которые участвуют в разложении органических соединений, на аэробные (жизнедеятельность микроорганизмов невозможна без кислорода) и анаэробные (жизнедеятельность без кислорода возможна). Помимо этого, имеются такие организмы, для жизни которых требуется азот.

Далее можно произвести классификацию аэробных методов очистки. Их различают по типу резервуара, в котором происходит очистка вод. Итак, резервуаром могут быть: поле фильтрации, биологический пруд, аэротенки, биофильтры. Но на сам способ очистки тип резервуара не влияет, и способ минерализации органических соединений одинаков для всех резервуаров.

Поле фильтрации – специальный участок земли, который был отведен для накопления отработанных вод. Населен этот участок аэробными микроорганизмами. При попадании сточных вод на поля фильтрации, они вступают в реакцию с микроорганизмами. Результатом такой реакции является отделение воды и углекислого газа.

В биологических прудах процесс очищения воды происходит благодаря микроорганизмам, обитающим в воде. При этом биологический пруд – это искусственно созданный водоем с идеальными условиями для жизнедеятельности микроорганизмов, а именно, они имеют маленькую глубину, течение в таких прудах отсутствует, водоем заселен водорослями, которые насыщают воду кислородом и другое.

Биологические пруды создаются не только с целью очистки сточных канализационных вод, но и для очистки воды в реках, которые впадают в водохранилища.
К недостаткам биологических прудов и полей фильтрации можно отнести их маленькую пропускную способность, масштабы занимаемых площадей, необходимость контроля над уровнем грунтовых вод, а также сезонный характер их работы.

Аэротенки и биофильтры – искусственные сооружения для фильтрации сточных вод. Преимуществом таких резервуаров для очистки является их способность долгое время сохранять пригодные условия для жизнедеятельности микроорганизмов (такие показатели как насыщение кислородом, уровень кислотности, температура и т.

д. остаются практически неизменными). Очистка сточных вод в биофильтрах имитирует работу полей фильтрации, а в аэротенках – в биологических прудах. Биопленка произрастающая на биозагрузке, испытывает меньше «стрессовых» ситуаций, связанных с неравномерностью качества поступающего стока, чем аквтивный ил аэротенка. По этой причине, количество сточной жидкости поступающей в биофильтр, при равных по объему сооружениях, может быть больше на 50-200%.

Аэротенк

Аэротенки – резервуары глубиной от 3 до 6 метров, оснащенные устройствами для аэрации. В этих резервуарах на хлопьях активного ила живут микроорганизмы, расщепляющие органические вещества. После очистки в аэротенке вода попадает в отстойник. Здесь происходит оседание активного ила (часть осажденного ила затем возвращается в аэротенк). При возведении аэротенков зачастую предусматривают наличие специальных резервуаров, в которых активный ил регенерируется.
Наиболее эффективной очистительной системой на базе аэротенков является SBR-технология (sequencing batch reactor – аэробный реактор с циклично прерываемой активностью).

Особенностью работы такой системы является периодический перевод аэротенков в аноксидный режим (уровень кислорода в системе является низким, что активизирует новые биохимические реакции в резервуаре). Такой переменный режим работы позволяет повысить качество очистки воды, что в свою очередь делает возможным использование этой воды в системах оборотного водоснабжения. Одним из примеров SBR-технологии являются российские разработки «ЮБАС», «ТОПАС» и «ЮНИЛОС».

Биофильтр

Биофильтр – резервуар, который наполнен крупнозернистым материалом, на крупинках которого живут микроорганизмы. Таким образом, отличие биофильтра от аэротенка в том, что микроорганизмы закреплены на стационарных носителях.
В эксплуатации биофильтры более надежны и более просты. Они не дают сбоев при изменении степени загрязненности сточных вод или их количества. Но биофильтры постоянно находятся в стадии совершенствования тех или иных элементов. На сегодняшний день ведутся работы над увеличением активной поверхности биофильтров.

Биофильтры, как и любые другие системы очистки, чувствительны к концентрации загрязняющих соединений. В случае значительного превышения концентрации вся колония микроорганизмов может погибнуть.
Анаэробный способ очистки сточных вод является на сегодняшний день наиболее перспективным способом очистки вод с высокой концентрацией органических соединений, а также для очистки бытовых стоков.

Преимуществом анаэробных методов очистки перед аэробными заключается в низком уровне эксплуатационных расходов (т.к. для анаэробных микроорганизмов дополнительная аэрация воды не требуется) и в отсутствии проблем с утилизацией избыточной биомассы.

Еще одним преимуществом анаэробных реакторов является минимальное количество оборудования, необходимого для нормальной работы реактора. Но в то же время анаэробные установки выделяют продукт жизнедеятельности микроорганизмов – метан, поэтому нужно постоянно следить за его концентрацией в воздухе.
Все указанные выше методы используются только до определенного уровня концентрации загрязняющих веществ в сточных водах. Прежде чем сбросить отработанную воду в водоем, ей необходимо пройти 3-4 ступени очистки. Кроме этого иногда помимо биологической очистки требуется ионизация или ультрафиолетовое облучение.

Биоплато для пруда / Благоустройство и озеленение / Услуги

    Современные существующие технологии очищения стоков несколько ограничены в собственном применении по причине повышенной финансовой стоимости, которых требует организация сооружений подобного типа, и внушительных потребностей в энергии. Однако методы биологической очистки сточных вод предоставляют возможности для получения высококачественно очищенной воды, нейтрализации различных компонентов, например, фосфора и азота. При этом система требует относительно небольших финансовых вложений в проведение строительных работ и регулярное эксплуатационное сервисное обслуживание, для нее характерно невысокое образование активного ила и прочие преимущества. Биоплато представляет собой высокотехнологичное сооружение, которое признано мировым сообществом как максимально прогрессивный способ использования природных ресурсов для очищения стоков, получившим обширное международное распространение. 

    Биологическое плато создается как полноценно функционирующая система очищения сточных вод, по принципу создания похожа на биопруды. Сооружение располагается каскадом, организация конструкции подразумевает обязательный тщательный учет биологических и физико-химических факторов предстоящего процесса очищения. С позиции инженерного проектирования и с учетом гидравлических нюансов перераспределения водных потоков, биоплато разделяются на несколько типов: вертикальные, горизонтальные, поверхностные и комбинированные. Для каждой конфигурации характерны исключительные собственные нюансы и способности к очищению различных типов стоков.

          

• Биоплато поверхностные практически идентичны по внешнему виду природным заболоченным ландшафтам, сточные воды поступают на поверхность конструкции. От естественного образования созданное искусственно биологическое плато отличает наличие специализированных систем управления, что способствует достижению максимальной эффективности очищающих процессов. Плато данного типа отличаются следующими преимуществами:

  — относительно скромные финансовые средства, требуемые для организации эффективного очистительного сооружения;

  — простое управление и пониженный уровень потребления энергии.

  К недостаткам системы этого вида относятся:

  — необходимость в наличии внушительных площадей, на которых сооружается плато;

  — невысокая степень гидравлической нагрузки, что иногда не гарантирует должного качества проведенной очистки сточных вод.

  В биологическое плато поверхностного типа кислород попадает благодаря реализации диффузных процессов, которые происходят с участием корневых систем различных типов растений. Однако подобное поступление воздуха не всгда способно снабдить плато количеством кислорода, необходимым для обеспечения всех нужд и полноценного протекания очистительных процессов. Помимо этого, существенное воздействие на качественные показатели происходящей очистки стоков оказывают климатические перемены, а летом требуется проведение специализированных работ для уничтожения большого количества комаров.

 

• Горизонтальный вид биоплато. Очиститель получил свое название из-за принципа организации передвижения стоков: в конструкции сточные воды перемещаются сквозь очищающие слои почти горизонтально. Секции сооружения содержат загрузочные слои, не пропускающее воду покрытие, живые растения определенных видов.

        К плюсам такого типа организации очистительных сооружений относят:

        — возможность создания внушительных гидравлических нагрузок;

        — отменные показатели качества проведения очищения воды от различного  рода посторонних компонентов;

        — поблизости плато не происходит образования неприятного запаха;

        — отсутствуют места скопления насекомых, в частности, не провоцируется появление внушительного количества комаров.

      Недостатком биоплато горизонтального типа становится уменьшенная степень удаления азота в сравнении с вертикальными очистителями. Тем не менее, именно эти системы нашли свое обширное применение в государствах Европы, США, Японии и Австралии.

          

• Биоплато вертикальные. В такой очиститель сточные воды попадают вертикально. Сооружение обеспечивается кислородом благодаря диффузии воздуха из окружающей среды и с помощью растений. Очистительные механизмы определенного характера работают в таком биологическом плато с повышенной скоростью, поэтому, к примеру, при потребности очистки сточных вод с повышенным содержанием азота вертикальные очистители являются оптимальными и наиболее эффективными. Некоторое неудобство пользователей могут вызывать усложненные в сравнении с иными конфигурациями процессы управления механизмом очищения, необходимость проведения трудоемких работ при организации и эксплуатационном обслуживании очистителя.

 

• Комбинированные биоплато. Инженерные решения данного типа применяются в целях достижения максимальных показателей эффективности при проведении очистительных работ. На практике это означает комбинацию нескольких конфигураций в едином сооружении, поступление потоков сточных вод происходит разными путями. Китайские ученые в сотрудничестве с представителями европейского научного общества разработали и внедрили в эксплуатацию смешанный очиститель, в котором поток воды сначала поступает по вертикали вниз, а затем движется в обратном направлении. Особо распространены такие плато на юге КНР.

          

    Биоплато для пруда обеспечивает высокоэффективное очищение всего объема воды в водоеме, делает его прозрачным и визуально привлекательным, обеспечивает условия для проживания и размножения многих видов рыб. При формировании функционального биологического плато немаловажная роль принадлежит определенным растениям, которые выполняют следующие задания:

• Фильтрование. На растениях оседают взвешенные частицы веществ, подлежащих удалению из воды.
• Поглощение определенных элементов.
• Накопление металлов и отдельных типов органических веществ, для которых свойственен длительный период разложения.
• Окисление. Обогащение воды кислородом благодаря происходящим процессам фотосинтеза.
• Нейтрализация токсинов. Растения обладают способностью аккумулировать токсичные компоненты и нивелировать их вредное действие.

    В биоплато для пруда традиционно произрастают камыш, сусак, тростник и прочие типы высших растений, активно используемых в целях дополнительного очищения даже на промышленных предприятиях. Растения активно поглощают биогенные компоненты, производят преобразование определенных веществ, поставляют кислород в водное пространство. В США активно используются биоплато с внушительным содержанием тростника и камыша, способных очищать воду, поступающую из шахт. Активное противостояние камыша воздействию загрязнений внушительной концентрации делает его популярным при очищении бытовых вод, стоков свиноводческих хозяйств, очистки использованных в иных промышленных целях водных ресурсов.

    Как показывают компетентные исследования, биоплато с содержанием рогоза оказывает незаменимую помощь при очищении воды с повышенным содержанием тяжелых металлов, к примеру, используемой на электростанциях, поскольку корневая система растения способна активно аккумулировать данные вредоносные вещества.

    Камыш – еще один отличный вариант растений для биоплато, которому характерна высокая способность к адаптации и успешному произрастанию даже в особо загрязненных местах. Растение проводит активное удаление из водного пространства некоторых органических соединений, чем способствует устранению из воды вашего пруда мути и зелени.

    В процессе фотосинтеза макрофиты обогащают воду кислородом, при этом вызывая затенение нижних водных слоев и провоцируя образование неприемлемых для развития определенных водорослей условий. Следствием подобных событий становится снижение показателей окисляемости, удаление существенного количества азота в разных формах, обогащение воды кислородом. После облагораживания биологического плато с помощью этих растений вода в ближайшее время становится прозрачной, устраняется неприятный запах. Кроме того, растения способствуют уменьшению количества водорослей, эффективно решая популярную проблему «цветения» воды.

Очистка сточных вод от сульфатов методами: термический, геохимические барьеры, биоплато

Термические методы

К термическим методам очистки сточных вод от сульфатов относят дистилляцию (при высоких температурах) и замораживание (при низких температурах). Они используются при опреснении шахтных, морских или сточных вод в определенных отраслях промышленности.

Принцип дистилляции заключается в способности молекул воды при нагревании приобретать энергию, превышающую силы межмолекулярного притяжения и отрываться от поверхности воды в виде пара. Соли же остаются в растворе. Но здесь вероятность образования отложений сульфата калия, так называемой, сульфатной накипи, на нагревательной поверхности. Метод дистилляции будет наиболее экономичен при концентрации анионов SO₄²⁻ более 3 г/л и производительностью установки 15 000 м. куб. в сутки.

При замораживании происходит понижение температуры и вода образует кристаллы льда, тем самым вытесняя молекулы солей из очищаемой воды. При размораживании льда образуется опресненная вода.

Основной недостаток дистилляции — высокая энергоемкость. Метод замораживания в промышленности не применяется.

Геохимические барьеры

Геохимические барьеры — это участки земной коры, на которых резко изменяются физико-химические условия миграции элементов на небольшом расстоянии, что приводит к их осаждению.

Барьеры могут быть механические, физико- или биохимические, а также естественные и искусственные. Материалами для создания барьеров служат как природные структуры (торф, горные породы и проч.), так и промышленные отходы (пиритные огарки, отходы содового производства и проч.).

Геохимические барьеры можно выполнять в виде траншей, заполняющихся реагентом. Например, соединениями бария (Ba(OH)₂, BaCl₂), которые связывают сульфаты в барит BaSO₄, устойчивый к внешним условиям и нетоксичный.

В качестве биохимического барьера используются сточные воды муниципальных очистных сооружений с добавлением сульфатредуцирующих бактерий. Такие воды содержат большое количество питательных веществ и способствуют увеличению биомассы микроорганизмов. В этом случает сульфаты осаждаются в виде гидроксидов и карбонатов.

Искусственные болотные системы — биоплато

В основе метода лежит использование природных механизмов, в которых участвуют высшие околоводные растения (гидрофиты и гигрофиты). Биоплато имеет ложе фильтрующего слоя из щебня, гравия, песка или других похожих материалов, на котором произрастают водные растения.

Преимуществами искусственных болотных систем можно считать отсутствие негативного влияния на окружающую среду, а также затрат энергии и химических веществ. Кроме того биоплато дает хороший результат даже при низких температурах в зимний и осенний период.

Описание различных методов биологической очистки сточных вод

Сточные воды, загрязненные в результате деятельности человека, необходимо подвергать очистке перед выпуском в природные водоемы. Биотехнологические методы очистки доказали свою экологическую и экономическую эффективность для очистки сточных вод различного типа и разной степени загрязнения.

Несмотря на обилие хорошо освоенных методов физической и физико-химической очистки загрязненной воды, методы биологической очистки являются динамично развивающейся отраслью прикладной экологии и в перспективе способны решить актуальные задачи водоотведения.

Биологические процессы, протекающие в живых организмах, сопровождаются превращением химических соединений и выделением энергии. Определенные виды микроорганизмов реализуют не только всем известный цикл биогенной трансформации азота, но и циклы превращения других биогенных элементов — серы, марганца, хрома, железа и большинства элементов, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях. Важно и то, что процессы с участием живых организмов предполагают несколько альтернативных возможностей для биотрансформации элементов, поэтому для промышленной реализации почти всегда можно выбрать наиболее удобный путь.

Биологические реакции нитрификации и денитрификации в процессах водоочистки — давно признанные и активно используемые человеком процессы. В конце ХХ века был открыт еще один важный биологический процесс, получивший название анаммокс-реакции или аноксидного окисления аммония.

Сущность анаммокс-процесса заключается в микробиологическом окислении аммония в анаэробных условиях. В результате реакции выделяется атмосферный азот:

NH₄⁺ + 1½O₂ → NO₂⁻ + 2H⁺ +H₂O

По сравнению с реакцией денитрификации, анаммокс-реакция не требует поддержания аэробных условий и не требует присутствия веществ -доноров электронов (органики). Реализация этой реакции на практике позволит сократить стадию денитрификации и сократить этап нитрификации. Анаммокс-процесс перспективно использовать для очистки стоков, сильно загрязненных аммонийными ионами, но с низким содержанием органических веществ.

В прикладной экологии биологические технологии используют свойства микроорганизмов и некоторых бактерий накапливать на своей поверхности или внутри клетки важные для жизнедеятельности химические соединения. Примером внутриклеточной аккумуляции может служить реакция биологического связывания фосфора.

Фосфат-аккумулирующие бактерии являются гетеротрофами, поэтому за счет хемосинтеза приобретают конкурентное преимущество перед другими видами микроорганизмов. Они потребляют из загрязненной воды фосфат-ионы и, при поглощении энергии окисления органического субстрата, накапливают полифосфаты внутри клетки.

При недостатке субстрата-окислителя микроорганизмы способны расходовать полифосфаты в качестве питательного субстрата. Такая способность позволяет микроорганизмам потреблять любой доступный субстрат и выживать даже в условиях недостатка элементов-окислителей.

Способность микроорганизмов к биологической аккумуляции фосфора служит основой для биотехнологии очистки воды. Биологический ил (субстрат для бактерий) подготавливается таким образом, чтобы создать условия для преимущественного размножения определенного вида бактерий. Оптимальная скорость роста этих бактерий обуславливается сочетанием факторов кинетической селекции — температуры, возраста ила и т.п.

Способность микроорганизмов закрепляться на поверхностях твердых тел используется для повышения интенсивности биологических процессов. На этом основан принцип действия биофильтров. Прикрепленные к твердой поверхности бактерии получают больше возможностей для поглощения субстрата за счет того, что поток воды постоянно омывает их тела. Плавающие в потоке воды бактерии находятся в худших по сравнению с ними условиях.

Недостатки конструкций имеющихся типов биофильтров:

• трудности с удалением избыточной биопленки;
• заиливание биофильтра, развитие гнилостных процессов и, как следствие, ухудшение массообмена;
• возможность вторичного загрязнения воды.

Биофильтры с плавающей загрузки способны устранить указанные недостатки при сохранении принципа иммобилизации микроорганизмов на твердом носителе. Современные виды пластиков способны стать подходящими видами загрузки, обеспечить необходимый режим биологической очистки и предотвратить механическое отслаивание биопленки.

Справочник по воде — Очистка сточных вод

Многие отрасли промышленности используют большие объемы воды в своих производственных операциях. Поскольку часть этой воды становится загрязненной, ее необходимо очистить перед сбросом (рис. 37-1).

Усовершенствования в определении последствий сбросов промышленных отходов привели к принятию строгих законов об охране окружающей среды, которые определяют степень очистки, необходимую для защиты качества воды. Разрешения на сбросы, выдаваемые в рамках Национальной системы устранения сбросов загрязнителей (NPDES), регулируют количество загрязняющих веществ, которые промышленность может вернуть в источник воды. Разрешенные количества предназначены для того, чтобы у других пользователей воды был источник, отвечающий их потребностям, будь то потребности в муниципальном водоснабжении, промышленном или сельскохозяйственном использовании, рыболовстве и отдыхе. Учитывается возможность удаления загрязнителя, а также естественная ассимиляционная способность принимающего потока. Эта ассимиляционная способность зависит от типа и количества загрязнителя.

Установки очистки сточных вод предназначены для преобразования жидких отходов в приемлемые конечные сточные воды и для удаления твердых частиц, удаленных или образовавшихся в процессе.В большинстве случаев требуется обработка как взвешенных, так и растворенных загрязнителей. Для удаления некоторых загрязнителей, таких как фосфор или тяжелые металлы, требуются специальные процессы.

Сточные воды могут быть переработаны для повторного использования в производственных процессах для снижения требований к удалению (рис. 37-2). Эта практика также снижает потребление воды.

ЗАГРЯЗНИТЕЛИ

Органические соединения

Количество органического материала, которое может быть безопасно сброшено, определяется влиянием материала на уровень растворенного кислорода в воде.Организмы в воде используют органические вещества в качестве источника пищи. В биохимической реакции растворенный кислород расходуется, поскольку образуются конечные продукты — вода и углекислый газ. Атмосферный кислород может пополнять запас растворенного кислорода, но только с медленной скоростью. Когда органическая нагрузка приводит к тому, что потребление кислорода превышает это пополнение, уровень растворенного кислорода падает, что приводит к гибели рыбы и других водных организмов. В экстремальных условиях, когда концентрация растворенного кислорода достигает нуля, вода может стать черной и вызывать неприятные запахи, такие как запах сероводорода «тухлым яйцом».Органические соединения обычно измеряются как химическая потребность в кислороде (ХПК) или биохимическая потребность в кислороде (БПК).

Питательные вещества

Азот и фосфор необходимы для роста растений и других организмов. Однако соединения азота могут оказывать такое же воздействие на источник воды, как и углеродсодержащие органические соединения. Некоторые организмы используют азот в качестве источника пищи и потребляют кислород.

Фосфор вызывает беспокойство из-за цветения водорослей, которое происходит в поверхностных водах из-за его присутствия.Днем водоросли производят кислород посредством фотосинтеза, но ночью они потребляют кислород.

Твердые вещества

Твердые частицы, сбрасываемые вместе со стоком, могут сразу осесть в точке сброса или могут оставаться взвешенными в воде. Осажденные твердые частицы покрывают обитающие на дне организмы, вызывая нарушения в популяции и создавая резервуар материалов, потребляющих кислород. Взвешенные твердые частицы увеличивают мутность воды, тем самым снижая светопропускание.Лишенные источника света фотосинтезирующие организмы погибают. Некоторые твердые вещества могут покрывать жабры рыб и вызывать удушье.

Кислоты и щелочи

Естественная буферная система источника воды исчерпывается выбросом кислот и щелочей. На водную жизнь влияют широкие колебания pH, а также разрушение уровней бикарбонатной щелочности.

Металлы

Некоторые металлы токсичны и влияют на промышленных, сельскохозяйственных и муниципальных пользователей источника воды.Металлы могут вызвать проблемы с качеством продукции для промышленных пользователей. Большое количество сбрасываемых солей требует дорогостоящего удаления последующими предприятиями, использующими приемный поток для подпиточной воды котла.

УДАЛЕНИЕ НЕРАСТВОРИМЫХ КОНТАМИНАНТОВ

Для удаления нерастворимых в воде загрязнителей сточных вод, таких как взвешенные твердые частицы, масла и смазки, можно использовать различные физические методы. Обычно водорастворимые загрязнители химически превращаются в нерастворимую форму, чтобы их можно было удалить физическими методами.По сути, биологическая обработка отходов — это преобразование растворимых загрязнителей в нерастворимые формы.

Гравитационная сепарация

В большинстве систем обработки отходов используется гравитационная сепарация для удаления взвешенных частиц или масла.

Скорость осаждения частицы определяется как «свободное» осаждение по сравнению с «затрудненным» осаждением. На движение свободно осаждающейся частицы не влияют движение других частиц, стенки сосуда или турбулентные потоки. Частица имеет замедленную скорость оседания, если есть какие-либо помехи от этих эффектов.

Свободное осаждение дискретной частицы в поднимающейся жидкости можно описать как разрешение нескольких сил: гравитации, сопротивления, действующего на частицу, и выталкивающей силы, как описано в принципе Архимеда. Скорость частицы увеличивается, пока не достигает конечной скорости, определяемой этими силами. Тогда конечная скорость будет:

.

где:

v = скорость, фут / сек

g = постоянная гравитации, фут / сек ²

mP = масса частицы, фунт

rP = плотность частицы, фунт / фут ³

r _f = плотность жидкости, фунт / фут ³

Aa = площадь поперечного сечения частицы, находящейся в направлении движения, футы ²

Cd = коэффициент лобового сопротивления, зависит от геометрии частицы

Осаждение под действием силы тяжести используется в первую очередь для удаления неорганических взвешенных твердых частиц, таких как песок и песок.Поэтому в приближении коэффициента сопротивления примем частицы сферической формы. Кроме того, если предполагается число Рейнольдса менее 2,0, скорость осаждения дискретной частицы может быть описана уравнением осаждения Стокса:

где:

DP = диаметр частицы, фут

µ = вязкость жидкости, фунт / фут-сек

Конечная скорость частицы в «свободной» зоне осаждения зависит от ее диаметра, разницы плотностей между частицей и жидкостью и вязкости жидкости.

Оборудование, используемое для гравитационного разделения для обработки отходов, обычно представляет собой прямоугольный резервуар с подвижными нижними скребками для удаления твердых частиц или круглый резервуар с вращающимся нижним скребком. Прямоугольные резервуары обычно имеют размер для снижения горизонтальной скорости жидкости примерно до 1 фут / мин. Их длина в три-пять раз превышает ширину, а глубина составляет 3-8 футов.

Круглые осветлители (см. Рис. 37-3) обычно имеют размер в соответствии с площадью поверхности, поскольку скорость должна быть ниже предельной скорости расчетной частицы.Типичная конструкция обеспечивает скорость подъема 600-800 галлонов в сутки / фут ² .

Когда сточные воды содержат значительное количество углеводородов, удаление этих загрязнителей становится проблемой. Нефть обычно имеет меньшую плотность, чем вода; поэтому, если он не эмульгирован, его можно плавать на отдельной стадии удаления или в сосуде двойного назначения, который позволяет осаждать твердые частицы. Например, в нефтеперерабатывающей промышленности в качестве стандартного оборудования используется осветлитель прямоугольной формы с поверхностным скиммером для масла и нижним скиммером для твердых веществ.Эта конструкция, указанная Американским институтом нефти, обозначается как сепаратор API. Основные принципы отделения нефти от воды по перепаду силы тяжести также выражены законом Стокса.

Воздушная флотация

Если разница в плотности недостаточна для разделения нефти и смоченных маслом твердых частиц, для улучшения удаления нефти может использоваться воздушная флотация. В этом методе к частицам загрязнения прикрепляются пузырьки воздуха, и, таким образом, разница кажущейся плотности между частицами увеличивается.

Флотация растворенного воздуха (DAF) — это метод подачи воздуха в боковой поток или рециркулирующий поток при повышенных давлениях с целью создания перенасыщенного потока. Когда этот поток вводится в поток отходов, давление снижается до атмосферного, и воздух выделяется в виде мелких пузырьков. Эти пузыри прикрепляются к загрязнителям в отходах, уменьшая их эффективную плотность и способствуя их отделению.

Наиболее важные рабочие параметры для удаления загрязняющих веществ флотацией растворенного воздуха:

• давление воздуха
• Расход рециркулирующего или скользящего потока
• общее количество взвешенных твердых частиц (TSS) на входе, включая масло и смазку
• размер пузыря
• дисперсия

Давление воздуха, рециркуляция и TSS на входе обычно связаны соотношением воздух-твердые частицы (A / S), выраженным как:

A / S =	KSa ( fP -1) R
	SSQ

где:

K = постоянная, приблизительно 1.3

Sa = растворимость воздуха при стандартных условиях, мл / л

f = растворенный в воздухе / Sa, обычно 0,5-0,8

P = рабочее давление, атм

R = скорость рециркуляции, галлонов в минуту

SS = поступающие взвешенные твердые частицы, мг / л

Q = расход сточных вод, галлонов в минуту

Отношение A / S является наиболее важным при определении TSS в сточных водах.Расход и давление рециркуляции можно изменять для поддержания оптимального соотношения A / S. Типичные значения 0,02-0,06.

В системе DAF перенасыщенный поток может представлять собой весь входящий поток, скользящий поток, пресную воду или рециркулирующий поток. Рециркулирующие потоки являются наиболее распространенными, поскольку повышение давления потока с высоким содержанием твердых частиц с помощью насоса стабилизирует и диспергирует масло и смоченные маслом твердые частицы.

Как и в случае гравитационного осаждения, установки воздушной флотации рассчитаны на скорость поверхностной загрузки, которая является функцией потока отходов и скорости подъема загрязняющих веществ, плавающих пузырьками воздуха.Время удерживания зависит от глубины резервуара.

Установки

DAF могут иметь прямоугольную форму, но обычно они круглые, напоминая первичный осветлитель или загуститель. Часто это одноступенчатые агрегаты.

Искусственная воздушная флотация (IAF) — это еще один метод уменьшения плотности частиц путем прикрепления к ним пузырьков воздуха; однако метод создания пузырьков воздуха отличается. Механическое воздействие используется для создания пузырьков воздуха и их контакта с загрязнителями отходов.В наиболее распространенных методах используются высокоскоростные мешалки или рециркуляция скользящего потока через сопла Вентури для захвата воздуха в сточные воды.

В отличие от агрегатов DAF, агрегаты IAF обычно имеют прямоугольную форму и включают в себя четыре или более последовательно расположенных ступеней воздушной флотации. Время удерживания на ступень значительно меньше, чем в круглых резервуарах DAF.

Как и при гравитационном осаждении, диаметр частицы играет важную роль в разделении. Полиэлектролиты могут использоваться для увеличения эффективного диаметра частиц.Полимеры также используются для дестабилизации эмульсий масло-вода, что позволяет отделить свободное масло от воды. Полимеры делают это путем нейтрализации заряда, которая дестабилизирует поверхность масляных шариков и позволяет им контактировать с другими масляными шариками и пузырьками воздуха. Разрушители эмульсии, поверхностно-активные вещества или поверхностно-активные вещества также используются при воздушной флотации для дестабилизации эмульсий и повышения эффективности пузырьков воздуха.

Фильтрация

Фильтрация применяется при обработке отходов, когда необходимо удалить взвешенные твердые частицы.На практике фильтрация чаще всего используется для очистки сточных вод после очистки. При первичной обработке отходов часто используются фильтры для удаления масла и взвешенных твердых частиц перед биологической очисткой. Чаще всего фильтры используются после биологической очистки перед окончательной выгрузкой или повторным использованием.

Фильтры, используемые для обработки отходов, могут быть разработаны с одно-, двух- или мультимедиа и может быть под давлением или гравитационного типа.

УДАЛЕНИЕ РАСТВОРИМЫХ КОНТАМИНАНТОВ

Регулировка pH — химическое осаждение

Часто промышленные сточные воды содержат высокие концентрации металлов, многие из которых растворимы при низком pH.

Регулировка pH осаждает эти металлы в виде оксидов металлов или гидроксидов металлов. Необходимо тщательно контролировать pH, чтобы минимизировать растворимость загрязнителя. Как показано на рис. 37-4, некоторые соединения, такие как цинк, являются амфотерными и повторно растворяются при высоком pH. Химические вещества, используемые для регулирования pH, включают известь, гидроксид натрия и кальцинированную соду.

Химическое осаждение растворимых ионов часто происходит в результате регулирования pH. Загрязняющие вещества удаляются либо химической реакцией, приводящей к осаждению, либо адсорбцией ионов на уже образовавшемся осадке.

Биологические окислительно-биохимические реакции

Одним из наиболее распространенных способов превращения растворимого органического вещества в нерастворимое является биологическое окисление. Растворимые органические вещества, метаболизируемые бактериями, превращаются в углекислый газ и бактериальные хлопья, которые могут оседать из раствора.

Различные микроорганизмы питаются растворенными и взвешенными органическими соединениями. Это естественное биоразложение может происходить в ручьях и озерах. При превышении ассимиляционной способности ручья пониженное содержание кислорода может вызвать удушье рыб и других высших форм жизни.Эту естественную способность микроорганизмов расщеплять сложные органические вещества можно использовать для удаления материалов в пределах завода по переработке отходов, делая сточные воды безопасными для сброса.

Биоразлагаемые загрязнители в воде обычно измеряются с точки зрения биохимической потребности в кислороде (БПК). БПК — это фактически мера кислорода, потребляемого микроорганизмами, когда они усваивают органические вещества.

Бактерии метаболизируют кислород вместе с определенными питательными веществами и микроэлементами для образования клеточного вещества, энергии, углекислого газа, воды и других бактерий.Этот процесс можно представить в виде химической реакции:

Продукты питания (органические соединения) + Микроорганизмы + кислород + Питательные вещества

»

Клеточное вещество + Микроорганизмы + диоксид углерода + вода + энергия

Чистота воды зависит от минимизации количества «пищи» (органических соединений), остающейся после обработки.Таким образом, установки по переработке биологических отходов используются для создания среды, которая максимизирует здоровье и метаболизм микроорганизмов. Неотъемлемой частью биологического процесса является преобразование растворимого органического материала в нерастворимые материалы для последующего удаления (рис. 37-5). Обзор факторов, участвующих в биологическом окислении, представлен в Таблице 37-1.

Биологическое окисление в открытой лагуне

Там, где органические нагрузки низкие и имеется достаточная площадь суши, открытые лагуны могут использоваться для биологической очистки.Лагуны — идеальная среда обитания для микроорганизмов. Естественной инфильтрации кислорода достаточно для биологического окисления, если содержание органических веществ не слишком велико. Однако механическая аэрация (рис. 37-6) часто используется для повышения способности выдерживать более высокие нагрузки.

Лагуны — это не что иное, как бассейны длительного хранения. Обычно они мелкие по глубине, они зависят от площади поверхности, ветра и воздействия волн на перенос кислорода из атмосферы. В зависимости от поступающей нагрузки БПК и переноса кислорода лагуны могут быть аэробными или анаэробными.Лагуны используются в основном для отходов с низким БПК или в качестве полировальных установок после других биологических операций.

Аэрируемые лагуны. По мере увеличения нагрузки БПК естественный поверхностный перенос кислорода становится недостаточным для поддержания аэробных бактерий. Затем возникает необходимость искусственно контролировать окружающую среду, подавая дополнительный кислород. Кислород, как и воздух, вводится либо механическими мешалками, либо воздуходувками и подземными аэраторами. Поскольку необходимо расходовать энергию, необходимо учитывать эффективность переноса кислорода.Поэтому, хотя неаэрированные лагуны обычно имеют глубину 3-5 футов, что позволяет естественным образом переносить большие площади, вентилируемые лагуны обычно имеют глубину 10-15 футов, чтобы обеспечить более длинный и трудный путь выхода неизрасходованного кислорода. Аэрируемые лагуны также работают с более высоким содержанием растворенного кислорода.

Факультативные лагуны. Лагуны без механической аэрации обычно заселены факультативными организмами. Эти организмы обладают способностью выживать с кислородом или без него.Лагуна, специально разработанная для факультативного использования, немного глубже, чем неаэрированная лагуна. Поступающие взвешенные твердые частицы и твердые частицы, образованные в результате метаболизма аэробных бактерий, оседают на дно лагуны, где они подвергаются дальнейшему разложению в анаэробной среде.

Окисление активированного ила

Согласно реакции, представленной ранее, для контроля окисления загрязняющих веществ при высоких нагрузках БПК требуется популяция бактерий, равная уровню пищи.Эта потребность лежит в основе процесса с активным илом.

В процессе производства активного ила реагенты, продукты питания и микроорганизмы смешиваются в контролируемой среде для оптимизации удаления БПК. Этот процесс включает возврат концентрированных микроорганизмов в поступающие отходы.

Когда бактерии отделяются от сточных вод, выходящих из резервуара аэрации, и вновь попадают в сточные воды, они продолжают расти. Рециркулирующие бактерии продолжают окислять загрязнители сточных вод и, если присутствуют в достаточном количестве, производят сточные воды с относительно низким БПК.

Поскольку процесс с активным илом включает возврат концентрированных микроорганизмов, он должен включать в себя процесс концентрации и удаления микроорганизмов. Этот процесс включает стадию аэрации и стадию осаждения (рис. 37-7). Поскольку взвешенные твердые частицы считаются загрязнителями сточных вод, стадия осаждения выполняет две функции: концентрацию бактерий и удаление твердых частиц.

Рабочими параметрами, которые влияют на производительность любого процесса с активным илом, являются БПК, микроорганизмы, растворенный кислород, время удерживания, концентрация питательных веществ, а также внешние воздействия температуры и pH.Чтобы понять различные конструкции активного ила, необходимо изучить взаимосвязь между доступной пищей и популяцией бактерий.

Если посевная культура бактерий вводится в фиксированное количество корма, создаются условия, показанные на Рисунке 37-8. Изначально присутствует избыток пищи; следовательно, бактерии размножаются геометрическим образом. Это называется «фазой роста журнала». По мере увеличения численности населения и уменьшения количества пищи в населении достигается плато.От точки перегиба кривой до плато население увеличивается, но с уменьшающейся скоростью. Это называется «фазой замедления роста». Как только плато пересекается, бактерии начинают активно конкурировать за оставшуюся пищу. Бактерии начинают метаболизировать хранящиеся материалы, и популяция уменьшается. Эта область кривой называется «эндогенным дыханием». В конце концов, популяция бактерий и БПК сведены к минимуму.

Поскольку активный ил представляет собой непрерывный установившийся процесс, каждая установка работает в определенной точке на этой кривой, что определяется предоставленным временем окисления.Рабочая точка определяет оставшуюся популяцию бактерий и сток БПК.

Оптимизация завода по производству активного ила требует интеграции механического, эксплуатационного и химического подходов для наиболее практичной общей программы. Механические проблемы могут включать чрезмерную гидравлическую нагрузку, недостаточную аэрацию и короткое замыкание. Эксплуатационные проблемы могут включать разливы и ударные нагрузки, шоки pH, неспособность поддерживать правильную концентрацию смешанного раствора и чрезмерное удержание осадка в осветлителе.

Различные программы химической обработки описаны ниже. В Таблице 37-2 представлено сравнение различных схем лечения.

Седиментация. Поскольку активный ил зависит от рециркуляции микроорганизмов, осаждение является ключевым этапом. Оседаемость биомассы является решающим фактором. По мере того как бактерии размножаются и образуют колонии, они выделяют природные биополимеры. Эти полимеры и слой слизи, который инкапсулирует бактерии, влияют на характеристики флокуляции и оседания колоний бактерий.Эмпирическим путем было определено, что естественная оседлость колоний бактерий также является функцией их положения на временной диаграмме, представленной на рис. 37-8. Новообразованные колонии в фазе бревенчатого роста относительно неоселены. В конце фазы замедленного роста и первой части эндогенной фазы естественная флокуляция находится на оптимальном уровне. По мере продолжения эндогенной фазы колонии распадаются и частицы хлопьев рассеиваются, снижая оседающую способность биомассы.

Хотя микробы в конечном итоге способны расщеплять самые сложные органические вещества и могут переносить очень плохие условия окружающей среды, они очень нетерпимы к резким изменениям pH, растворенного кислорода и органических соединений, которые обычно нарушают работу системы активного ила.Эти нарушения обычно приводят к плохому удалению БПК и чрезмерному уносу взвешенных твердых частиц (неоселенных микроорганизмов) с конечными стоками.

Аэрация. Аэрация — критическая стадия процесса активного ила. Используются несколько методов аэрации:

Высокоскоростная аэрация. В фазе роста бревен работает высокоскоростная аэрация. Избыток пищи обеспечивается путем рециркуляции популяции биомассы. Следовательно, сточные воды этой конструкции содержат значительные уровни БПК (т.е., процесс окисления не доведен до конца). Кроме того, оседающие характеристики произведенной биомассы плохие. Высокие нормы возврата ила необходимы для компенсации плохого осаждения и поддержания относительно высокой популяции биомассы. Плохое осаждение увеличивает содержание взвешенных твердых частиц в стоках. Относительно плохое качество сточных вод ограничивает эту конструкцию объектами, которые нуждаются только в предварительной обработке перед сбросом в городскую систему. Преимущество высокоскоростной аэрации — низкие капиталовложения (т.е. резервуары и бассейны меньшего размера из-за короткого времени окисления).

Обычная аэрация. Наиболее распространенная конструкция с активным илом, используемая муниципалитетами и промышленностью, работает в эндогенной фазе, чтобы производить приемлемые сточные воды на уровнях БПК и TSS. Обычная аэрация представляет собой подход «середины пути», потому что ее капитальные и эксплуатационные затраты выше, чем у высокоскоростного процесса, но ниже, чем у установок расширенной аэрации. Как показано на рис. 37-8, обычная установка работает в области кривой БПК, где дальнейшее время окисления приводит к небольшому снижению БПК.Естественная флокуляция является оптимальной, поэтому необходимое время осаждения для удаления взвешенных твердых частиц из сточных вод сводится к минимуму.

Расширенная аэрация. Установки расширенной аэрации работают в эндогенной фазе, но используют более длительные периоды окисления для снижения уровней БПК в сточных водах. Это требует более высоких капитальных и эксплуатационных затрат (т. Е. Более крупных бассейнов и большего количества воздуха). В сочетании с более низким БПК расширенная аэрация дает относительно высокий выход взвешенных твердых частиц, когда превышаются оптимальные пределы естественного осаждения.

Конструкции расширенной аэрации могут быть необходимы для соответствия требованиям по БПК сточных вод, когда входящие потоки относительно сконцентрированы в БПК или отходы трудно разлагать биологически. Поскольку расширенная аэрация работает на падающей стороне кривой популяции биомассы, чистое производство избыточных твердых частиц сводится к минимуму, как показано в Таблице 37-3. Таким образом, экономия затрат на обработку и утилизацию осадка может компенсировать более высокие капитальные и эксплуатационные затраты установки, необходимые для расширенной аэрации.

Ступенчатая аэрация / коническая аэрация. В бассейне с поршневым потоком в верхнюю часть бассейна поступают отходы в наиболее концентрированной форме. Следовательно, в этот момент метаболизм и потребность в кислороде максимальны. По мере того, как отходы проходят через бассейн, скорость поглощения кислорода (частота дыхания) снижается, отражая продвинутую стадию окисления.

Коническая аэрация и ступенчатая аэрация уменьшают этот неотъемлемый недостаток. Коническая аэрация обеспечивает большее количество кислорода в верхней части бассейна и медленно снижает подачу кислорода, чтобы удовлетворить потребность в потоке отходов через бассейн.Это приводит к лучшему контролю процесса окисления и снижению затрат на воздух.

Ступенчатая аэрация изменяет поступление сточных вод. Бассейн разделен на несколько ступеней, и сырой сток вводится на каждую ступень пропорционально. Все возвращаемые микроорганизмы (ил) попадают в верхнюю часть бассейна. Такая конструкция сокращает время аэрации до 3-5 часов при сохранении эффективности удаления БПК. Более короткое время аэрации снижает капитальные затраты, поскольку можно использовать меньший бассейн.Эксплуатационные расходы аналогичны расходам на обычную установку.

Контактная стабилизация. Из-за высокоэффективных сорбционных свойств активированной биомассы время, необходимое биомассе для «захвата» коллоидного и растворимого БПК, составляет примерно от 30 минут до 1 часа. Для окисления свежих продуктов требуется обычное время аэрации 4-8 часов. В конструкции стабилизации контакта относительно короткое время сорбции снижает требования к объему аэротенка. Поступающие отходы смешиваются с возвратной биомассой в резервуаре начальной аэрации (или контактном резервуаре) в течение 30-90 мин.Весь поток идет на осаждение, где биомасса и уловленная в ней органика отделяются и возвращаются в резервуар для реаэрации. В резервуаре реаэрации отходы подвергаются метаболизму при высокой популяции биомассы. Система предназначена для уменьшения объема резервуара, удерживая большую часть потока в течение короткого периода времени.

Этот процесс обычно не так эффективен при удалении БПК, как обычный заводской процесс, из-за ограничений смешивания в контактном бассейне. Эксплуатационные расходы эквивалентны.Из-за нестабильного состояния биомассы при осаждении флокуляция хуже. Взвешенные твердые частицы в сточных водах проблематичны.

Поскольку эта конструкция подвергает только часть активной биомассы воздействию сырых сточных вод за раз, она менее восприимчива к изменениям в питании и токсическим веществам. По этой причине он может быть полезен для обработки промышленных отходов.

Процессы получения чистого кислородного осадка. Подача и перенос кислорода часто становятся ограничивающими факторами при переработке промышленных отходов.Как следует из названия, процессы с активным илом с чистым кислородом поставляют в биомассу кислород (90-99% O2) вместо воздуха. Повышенное парциальное давление увеличивает скорость передачи и дает несколько преимуществ. Сопоставимая или более высокая эффективность удаления БПК сохраняется при более высоких загрузках поступающей БПК и более коротком времени удерживания. Обычно время аэрации составляет 2-3 часа. Еще одним преимуществом является получение более низкого содержания твердых частиц нетто на фунт удаленного БПК. Таким образом снижаются затраты на утилизацию осадка.

Агрегаты обычно закрытые.Обычно для аэрации предусматривается три или четыре ступени бетонной коробки последовательно. Неочищенные сточные воды, возвратная биомасса и чистый кислород поступают на первую ступень. Сточные воды проходят от ступени к ступени в нижнем канале.

Атмосфера проходит через открытую поверхность каждой ступени к последней ступени, откуда она сбрасывается для контроля содержания кислорода. Чистота кислорода и потребность в кислороде постепенно снижаются. Каждая ступень содержит механическую мешалку для перемешивания и переноса кислорода. По замыслу, каждый этап полностью смешан.После аэрации отходы поступают на обычную стадию осаждения. Удаление BOD и TSS обычно несколько лучше, чем в обычной системе аэрации.

Программы химической обработки. Следующие добавки представляют собой различные химические программы, которые могут использоваться для решения проблем и повышения эффективности системы.

Основные питательные вещества. Питательные вещества, особенно азот и фосфор, могут быть добавлены для обеспечения полного переваривания органических загрязнителей.

Полимеры. Подача полимера улучшает осаждение взвешенных частиц. Катионные полимеры могут увеличить скорость оседания бактериальных хлопьев и улучшить захват диспергированных хлопьев и фрагментов клеток. Эта более быстрая концентрация твердых частиц сводит к минимуму объем рециркулирующего потока, так что содержание кислорода в осадке не снижается. Кроме того, отработанный ил обычно более концентрирован и требует меньшей обработки для возможного обезвоживания. Полимеры также могут использоваться на временной основе для улучшения удаления нежелательных организмов, таких как нитчатые бактерии или заражения дрожжами, которые вызывают набухание ила или унос плавающих комков ила.

Окисляющие вещества. Перекись, хлор или другие агенты могут использоваться для избирательного окисления вредных нитчатых бактерий. Противовспенивающие агенты могут использоваться для контроля чрезмерной пены.

Коагулянты. В дополнение к противовспенивающим агентам, коагулянты могут подаваться непрерывно для повышения эффективности или для решения особенно сложных условий. Их также можно использовать с перерывами для компенсации пиковых гидравлических нагрузок или неблагоприятных условий.

Биологическое окисление в фиксированной среде

В отличие от активного ила, в котором биомасса находится в жидком состоянии, при окислении фиксированной среды поступающие сточные воды проходят через субструктуру, нагруженную фиксированной биомассой. Параметры для здоровых микроорганизмов остаются прежними, за исключением того, как пища и микроорганизмы вступают в контакт.

Конструкции с фиксированной средой позволяют слою биологической слизи расти на субструктуре, постоянно подвергающейся воздействию неочищенных сточных вод.По мере увеличения толщины слоя слизи перенос кислорода к самым внутренним слоям затрудняется. Таким образом, конструкции со смешанной средой развивают аэробные, факультативные и анаэробные бактерии в зависимости от толщины слоя слизи. В конце концов, либо из-за размера и сдвига сточных вод, либо из-за гибели микроорганизмов часть слоя слизи отслаивается. В непрерывном процессе этот постоянно отслаивающийся материал переносится на стадию осаждения, где он удаляется. Нет никаких условий для повторного использования микроорганизмов, потому что возвратный ил забивает неподвижную структуру среды.Фактически, засорение среды и отсутствие переноса кислорода являются основными трудностями, с которыми сталкиваются конструкции со стационарной средой. Проблемы с засорением можно уменьшить за счет увеличения сдвига сточных вод. Обычно это достигается за счет рециркуляции части сточных вод.

Капельные фильтры. Капельные фильтры на самом деле не фильтры, а подобная фильтру форма фиксированного окисления среды. Сточные воды распыляются над слоем камней диаметром 3-5 дюймов. Глубина пласта колеблется от 5 до 7 футов.Поскольку контакт с воздухом является единственным средством переноса кислорода, микроорганизмы становятся более дефицитными по мере увеличения глубины.

Капельные фильтры по гидравлической нагрузке можно разделить на низкоскоростные, высокопроизводительные или грубые. Из-за присущих ему трудностей с переносом кислорода даже фильтры с низкой производительностью не могут обеспечить удаление БПК, возможное в обычных системах с активным илом. За промышленными капельными фильтрами обычно следует установка активного ила. Их можно использовать в качестве предварительной обработки перед сбросом в городскую канализацию.

Биологические башни. Другая форма фильтра с фиксированной средой использует синтетические материалы в виде сетки в качестве субструктуры для биологического роста. Высокая пористость искусственно созданных сред облегчает проблемы с переносом кислорода капельными фильтрами и обеспечивает большую глубину слоя. Глубина пласта до 20 футов с достаточным количеством кислорода обеспечивает более длительный контакт и, следовательно, лучшее удаление БПК.

Биодиски. Биодиски — это недавно разработанная форма окисления в неподвижной среде.Среда закреплена на вращающемся валу, который подвергает среду поочередно воздействию пищи (сточные воды) и кислорода (атмосфера). Расчетные параметры включают скорость вращения, глубину бассейна сточных вод, пористость синтетической среды, а также количество последовательных и параллельных ступеней. Эти устройства позволяют обойти ограничения по кислороду капельного фильтра и, следовательно, обеспечивают удаление БПК, сопоставимое с обычными системами активного ила. Произведенные твердые частицы легко оседают на стадии осаждения, обеспечивая приемлемые уровни TSS в сточных водах.Требуется небольшое оперативное внимание.

ОБРАЩЕНИЕ С ТВЕРДЫМИ ОТХОДАМИ

Очистка сточных вод — это процесс концентрирования, при котором содержащиеся в воде загрязнители удаляются из большего потока сточных вод и концентрируются в меньшем боковом потоке. Боковой поток слишком велик для непосредственной утилизации, поэтому требуются дополнительные процессы концентрирования. Эти процессы называются операциями по обращению с твердыми отходами.

Стабилизация / пищеварение

Стабилизация ила — это метод обработки биологического ила для снижения его токсичных или вызывающих запах свойств.Это лечение часто снижает количество твердых веществ как побочный эффект. К этой категории относятся анаэробное и аэробное сбраживание, обработка извести, окисление хлором, термическая обработка и компостирование.

Анаэробное пищеварение. Анаэробное сбраживание происходит в закрытом резервуаре, как показано на Рисунке 37-9. Биохимические реакции проходят в следующих фазах:

Органические вещества	+	Кислотообразующие организмы	»	Летучие кислоты
Летучие кислоты	+	Формирователи метана	»	Метан	+	Двуокись углерода

Твердые частицы ила уменьшаются за счет преобразования биомассы в метан и диоксид углерода.Метан может быть восстановлен из-за его теплотворной способности.

Аэробное пищеварение. Аэробное сбраживание — это отдельная аэрация ила в открытом резервуаре. В этих условиях происходит окисление биоразлагаемого вещества, включая клеточную массу. Как и при анаэробном сбраживании, количество твердых частиц ила уменьшается, и ил хорошо стабилизируется в отношении образования запаха. Капитальные затраты ниже, чем у анаэробного сбраживания, но эксплуатационные расходы выше, а побочный продукт производства метана отсутствует.

Обработка извести. Стабилизация путем обработки известью не приводит к уменьшению содержания органических веществ. Добавление извести в количестве, достаточном для поддержания pH ила выше 11,0 в течение 1–14 дней, считается достаточным для уничтожения большинства бактерий.

Компостирование. Процесс естественного сбраживания, компостирование обычно включает в себя ил, который позже будет внесен в сельскохозяйственные угодья. Шлам смешивается с сыпучим материалом, таким как другие твердые отходы или древесная щепа, и складывается в валки.Аэрация обеспечивается периодическим переворачиванием иловой массы или механическими аэраторами. Энергия, вырабатываемая в результате реакции разложения, может довести температуру отходов до 140-160 ° F, уничтожив патогенные бактерии. В конце периода компостирования объемный материал отделяется, а стабилизированный ил наносится на землю или отправляется на свалку.

Кондиционирование осадка

Как правило, отстой из окончательной установки разделения жидких и твердых веществ может содержать от 1 до 5% общих взвешенных твердых частиц.На рис. 37-10 показано соотношение между объемом ила, который необходимо обработать, и содержанием твердых частиц в иле. Из-за экономии затрат, связанных с обработкой меньших объемов ила, существует экономический стимул для удаления дополнительной воды. Оборудование для обезвоживания предназначено для удаления воды за гораздо более короткий промежуток времени, чем естественное воздействие силы тяжести. Обычно для ускорения дренажа используется градиент энергии. Это требует частого кондиционирования ила перед этапом обезвоживания.

Кондиционирование необходимо из-за природы частиц ила. И неорганический, и органический ил состоят из коллоидных (менее 1 мкм), промежуточных и крупных частиц (более 200 мкм). Крупные частицы или хлопья обычно сжимаются. Под действием градиента энергии эти большие хлопья сжимаются и предотвращают утечку воды. Мелкие частицы также участвуют в этом механизме, закупоривая поры осадка, как показано на Рисунке 37-11. Падение давления через осадок из-за уменьшения пористости и размера пор превышает доступную энергию, и обезвоживание прекращается.

Целью кондиционирования ила является создание жесткой структуры ила с пористостью и размером пор, достаточным для дренажа. Биологические шламы кондиционируются FeCl ₃ , известью и синтетическими катионными полимерами по отдельности или в комбинации. Тепловое кондиционирование и окисление под низким давлением также используются для биологических шламов. Неорганические шламы кондиционируются FeCl ₃ , известью и катионными или анионными полимерами.

Обезвоживание

Ленточный фильтр-пресс.Ленточные фильтр-прессы используются в Европе с 1960-х годов и в Соединенных Штатах с начала 1970-х годов. Первоначально они были разработаны для обезвоживания бумажной массы, а затем были модифицированы для обезвоживания осадка сточных вод.

Ленточные фильтр-прессы

разработаны на основе очень простой концепции. Шлам помещается между двумя натянутыми пористыми лентами и проходит над и под роликами различного диаметра. При постоянном натяжении ремня ролики уменьшающегося диаметра оказывают увеличивающееся давление на ил, вытесняя воду.Хотя доступно множество различных конструкций ленточных фильтр-прессов, все они включают в себя блок кондиционирования полимера, зону гравитационного дренажа, зону сжатия (низкого давления) и зону сдвига (высокого давления). На рис. 37-12 эти зоны показаны на упрощенной схеме ленточного фильтр-пресса.

Установка кондиционирования полимеров. Кондиционирование полимера может происходить в небольшом резервуаре, во вращающемся барабане, прикрепленном к верхней части пресса, или в линии для отстоя. Обычно производитель пресса поставляет установку кондиционирования полимера вместе с ленточным фильтр-прессом.

Зона гравитационного дренажа. Зона гравитационного дренажа представляет собой плоскую или слегка наклонную ленту, которая уникальна для каждой модели пресса. На этом участке ил обезвоживается самотеком свободной воды. Зона гравитационного дренажа должна увеличивать концентрацию твердых частиц в иле на 5-10%. Если отстой не будет хорошо стекать в этой зоне, отстой может выдавиться между ремнями, или сетка ремня может закупориться. Эффективность зоны гравитационного дренажа зависит от типа, качества и кондиционирования ила, а также от сетки экрана и конструкции зоны дренажа.

Зона сжатия (низкого давления). Область сжатия или низкого давления — это точка, в которой ил «зажат» между верхним и нижним ремнями. В этой зоне образуется плотная иловая корка при подготовке к усилиям сдвига, возникающим в зоне высокого давления.

Зона сдвига (высокого давления). В зоне сдвига или высокого давления на отстой действуют силы за счет движения верхнего и нижнего ремней относительно друг друга, когда они проходят над и под серией роликов с уменьшающимся диаметром.У некоторых производителей есть независимая зона высокого давления, в которой используются ремни или гидравлические цилиндры для увеличения давления на ил, что приводит к более сухому осадку. Сухой жмых особенно важен для предприятий, использующих сжигание в качестве окончательной утилизации.

Ленты для обезвоживания обычно сотканы из моноволоконных полиэфирных волокон. Доступны различные комбинации переплетения, воздухопроницаемость и способность удерживать частицы. Эти параметры сильно влияют на производительность пресса.

Обычно катионные полимеры используются для кондиционирования ила.Двухполимерная система часто используется в ленточном фильтр-прессе для улучшения отделения кека от верхней обезвоживающей ленты. Для обеспечения оптимальных характеристик полимер необходимо тщательно выбирать.

Запахи контролируются с помощью надлежащей вентиляции, обеспечения того, чтобы отстой не превращался в сепсис, а также с помощью добавленных химикатов, таких как перманганат калия или сульфат железа, для нейтрализации химикатов, вызывающих запах.

Винтовой пресс. Винтовой пресс — это новейшая разработка в оборудовании для обезвоживания осадка, которое в основном используется в целлюлозно-бумажной промышленности.Шнековые прессы наиболее эффективны для первичного шлама, производящего 50-55% твердого осадка, но также подходят для первичного и вторичного смешанного шлама.

Ил кондиционируется и уплотняется перед обезвоживанием. Кондиционированный ил попадает в один конец машины, как показано на Рисунке 37-13. Медленно вращающийся шнек, аналогичный центрифуге с твердой чашей, перемещает и сжимает твердые частицы.

Шнек имеет одинаковый внешний диаметр и шаг по всей длине пресса.В некоторых моделях диаметр винтового вала увеличивается по направлению к разгрузочной стороне винтового пресса для улучшения обезвоживания. Степень сжатия (отношение свободного пространства на входе к пространству на выпускном конце шнека) выбирается в зависимости от природы обезвоживаемого материала и требований к обезвоживанию. Обезвоженный осадок выгружается, когда он прижимается к пружине или гидравлически нагруженному конусу, установленному на конце шнекового пресса.

Барабан винтового пресса состоит из тонкого сетчатого фильтра, более толстой перфорированной удерживающей пластины и ребра жесткости.

Фильтрат собирается в сборном поддоне, расположенном под шнековым прессом, и жмых транспортируется на следующую стадию.

Вакуумные фильтры. В вакуумной фильтрации в качестве фильтрующих материалов используются различные пористые материалы, в том числе ткань, стальная сетка и туго намотанные спиральные пружины. Под действием вакуума пористая среда удерживает твердые частицы, но пропускает воду. Относительная важность сухости лепешки, качества фильтрата и выхода фильтрационной корки может варьироваться от одной системы к другой.

Уменьшение скорости барабана дает больше времени для сушки ила для увеличения сухости кека. Однако это также снижает выход фильтрационной корки, определяемой как фунты сухих твердых веществ в час на квадратный фут площади фильтра. Полимеры могут помочь произвести более сухой осадок без проблемы снижения выхода фильтровального осадка. Синтетические полимеры улучшают сухость кека за счет агломерирования частиц осадка, которые могут препятствовать удалению воды. Эта агломерация также увеличивает улавливание твердых частиц через установку, что приводит к более высокому качеству фильтрата.

Центрифуги. Центробежная сила, в 3500-6000 раз превышающая силу тяжести, используется для увеличения скорости осаждения твердых частиц осадка.

Самая распространенная центрифуга, используемая при обезвоживании сточных вод, — это центрифуга с непрерывным барабаном (рис. 37-14). Двумя основными элементами центрифуги непрерывного действия с твердым барабаном являются вращающийся барабан и внутренний винтовой конвейер. Чаша действует как отстойник; твердые частицы оседают из-за центробежной силы от его вращательного движения.Шнековый конвейер улавливает твердые частицы и подает их к разгрузочному отверстию.

Часто работа центробежного обезвоживающего оборудования представляет собой компромисс между качеством центрата, сухостью кека и пропускной способностью осадка. Например, увеличение расхода твердых частиц снижает способность осветления, вызывая уменьшение улавливания твердых частиц. В то же время кек становится более сухим из-за удаления мелких частиц, которые попадают в центрат. Добавление полимеров с их способностью агломерировать мелкие частицы может привести к увеличению производительности без потери качества центрата.

Полимеры обычно загружаются внутрь барабана, поскольку силы сдвига могут разрушить хлопья, если они образуются до входа. Также крупные частицы быстро оседают на первой ступени чаши. Таким образом, экономичное извлечение твердых частиц может быть достигнуто за счет внутренней подачи полимеров после осаждения крупных частиц.

Пресс для плит и рам. Пластинчато-рамный фильтр-пресс — это периодическая операция, состоящая из вертикальных пластин, удерживаемых в раме. С обеих сторон каждой пластины закреплена фильтровальная ткань.Шлам, закачиваемый в установку, подвергается давлению до 25 фунтов на кв. Дюйм, когда пластины прижимаются друг к другу. Когда ил заполняет камеру между отдельными пластинами, поток фильтрата прекращается, и цикл обезвоживания завершается. Этот цикл обычно длится от 2 часов.

Из-за высокого давления может произойти забивание фильтровальной ткани мелкими частицами шлама. Предварительное покрытие фильтра (например, диатомитовая земля) можно использовать для предотвращения засорения фильтра. Правильное химическое кондиционирование осадка снижает или устраняет необходимость в материалах для предварительного покрытия.При давлении 5-10 фунтов на квадратный дюйм полимеры могут образовывать жесткие хлопья и удалять мелкие частицы. При более высоких давлениях эффективность синтетических полимеров снижается; поэтому вместо полимеров часто используются неорганические химические вещества, такие как хлорид железа и известь.

Сушилки для осадка. Сушилки для ила состоят из слоя песка над слоем гравия. Поддренажные системы, расположенные по всей системе, собирают фильтрат, который обычно возвращается на очистные сооружения.

Вода сливается из осадка под действием силы тяжести через песчано-гравийный слой.Этот процесс завершается в течение первых 2 дней. Вся дополнительная сушка происходит испарением, что занимает от 2 до 6 недель. По этой причине климатические условия, такие как частота и интенсивность осадков, скорость ветра, температура и относительная влажность, играют важную роль в работе сушильных слоев ила. Часто эти кровати закрывают, чтобы облегчить обезвоживание. Химическое кондиционирование также сокращает время, необходимое для получения желаемого твердого осадка.

Удаление осадка

Удаление ила, образующегося на очистных сооружениях, зависит, помимо прочего, от государственных постановлений (таких как Закон о сохранении и рекуперации ресурсов), географического положения и характеристик осадка.Методы окончательной утилизации включают рекультивацию, сжигание, внесение в землю и захоронение.

Рекультивация. Из-за затрат, связанных с удалением осадка сточных вод, каждый поток отходов должен быть оценен на предмет его регенеративного потенциала. Энергетическая ценность, минеральное содержание, состав сырья и рынки побочных продуктов должны быть оценены для каждого шлама. Примеры включают сжигание газа варочного котла для работы компрессоров, рекальцинацию известкового шлама для извлечения CaO, возврат шлама сгустителя сталеплавильного завода на аглофабрику и маркетинг побочных продуктов солей металлов для очистки сточных вод.

Сжигание. Биологический осадок можно утилизировать путем сжигания; углерод, азот и сера удаляются как газообразные побочные продукты, а неорганическая часть удаляется как зола. Старые свалки заполняются, а найти новые становится все труднее. Таким образом, сокращение количества отходов за счет сжигания становится предпочтительной практикой утилизации.

Доступно несколько методов сжигания, в том числе котлы с перегруженным топливом, окисление влажным воздухом и печь, многоподовые печи и процессы сжигания в псевдоожиженном слое.

Сжигание ила — это двухэтапный процесс, включающий сушку и сжигание. Сжигание осадка отходов обычно требует вспомогательного топлива для поддержания температуры и испарения воды, содержащейся в осадке. Критически важно поддерживать низкий и относительно постоянный уровень влажности ила.

Земельная заявка. Шлам, образующийся в результате биологического окисления промышленных отходов, можно использовать для внесения в почву в качестве удобрения или кондиционера. Подробный анализ ила важен для оценки содержания токсичных соединений и тяжелых металлов, качества фильтрата и концентрации азота.

Почвенные, геологические и климатические характеристики являются важными факторами при определении пригодности землепользования, наряду с типом сельскохозяйственных культур, которые будут выращиваться на почве с измененным илом. Нормы внесения осадка зависят от всех этих факторов.

Свалка. Свалка — наиболее распространенный метод утилизации осадка промышленных очистных сооружений.

Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать загрязнения грунтовых вод. Движение и последующее пополнение грунтовых вод — медленный процесс, поэтому загрязнение, которое было бы очень незначительным для ручья или реки, может привести к необратимому долгосрочному загрязнению грунтовых вод.Во многих штатах требуются непроницаемые лайнеры, определяемые как имеющие проницаемость 10-7 см / сек, на свалках. Это требование ограничивает футеровки несколькими натуральными глинами и коммерческими пластиковыми футеровками. Помимо непроницаемых футеровок, для новых и восстановленных свалок обычно требуются системы сбора и обработки фильтрата.

Могут быть предприняты шаги для уменьшения загрязнения фильтрата и фильтрата. Уменьшение влажности ила удаляет воду, которая в конечном итоге будет доступна в виде фильтрата.Правильный учет гидравлики полигона может улавливать больше осадков в виде стока и устранить скопление воды и его вклад в фильтрацию.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ НОРМЫ

Многие правительственные постановления были приняты в последние годы для защиты окружающей среды. Закон о чистой воде и Закон о сохранении и восстановлении ресурсов являются одними из самых важных.

Закон о чистой воде

Закон о чистой воде (CWA) 1972 года установил правила для сброса сточных вод, обеспечил финансирование государственных очистных сооружений (муниципальных очистных сооружений) и уполномочил Национальные системы устранения сброса загрязнителей (NPDES) регулировать и выдавать разрешения на сброс сточных вод для промышленных предприятий. и коммунальные предприятия.

Закон о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA)

Закон о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA) 1976 года предусматривал правила обращения с опасными твердыми отходами, очистки участков с опасными отходами, минимизации отходов, подземного хранения и мониторинга подземных вод.

Узнайте больше о различных продуктах и ​​услугах SUEZ для очистки сточных вод.

Рисунок 37-1. Сточные воды требуют надлежащей очистки перед сбросом с завода.

Икс

Рисунок 37-2. Потребление воды можно снизить за счет рециркуляции и повторного использования сточных вод.

Икс

Рисунок 37-3. Круглые осветлители используются для механического удаления осажденных твердых частиц из отходов. (Печатается с разрешения Power.)

Икс

Рисунок 37-4. Правильная регулировка pH имеет решающее значение для оптимального осаждения металлов.

Икс

Рисунок 37-5. Биологическое окисление превращает растворимые отходы в чистую воду и нерастворимую биомассу.

Икс

Рисунок 37-6. Механическая аэрация обеспечивает кислородом для увеличения бактериального метаболизма растворенных органических загрязнителей на заводе по производству активного ила.

Икс

Рисунок 37-7. Процесс активированного ила возвращает активную биомассу для улучшения удаления отходов.

Икс

Рисунок 37-8. Модель бактериальной популяции в зависимости от времени и количества пищи.

Икс

Рисунок 37-9. Контроль запаха и уменьшение содержания твердых частиц осуществляется в варочном котле.

Икс

Рисунок 37-10. Объем твердых отходов резко уменьшается при удалении воды.

Икс

Рисунок 37-11. Некондиционированный ил бывает трудно обезвожить.

Икс

Рисунок 37-12. Гравитационный дренаж — важный этап обезвоживания с помощью ленточного пресса.

Икс

Рисунок 37-13. Винтовые прессы все больше и больше используются в целлюлозно-бумажной промышленности.

Икс

Рисунок 37-14. Правильная регулировка сухости кека и качества центрата является ключом к эффективной работе центрифуги с непрерывным барабаном.

Икс

Таблица 37-1. Факторы, влияющие на биологическое окисление.

Икс

Продукты питания, BOD	Для поддержания контроля с эффективным удалением БПК необходимо обеспечить надлежащее количество пищи.
Кислород растворенный	Недостаточный уровень кислорода препятствует удалению БПК
pH / токсиканты	Со временем бактерии приспосабливаются к изменениям условий. Быстрые изменения pH или типа органических отходов тормозят процесс.
Время	Степень деградации меняется со временем.
Питательные вещества	Бактериям требуются следовые количества азота и фосфора для поддержания клеток.
Температура	Низкие температуры замедляют скорость реакции; более высокие температуры убивают многие штаммы бактерий.

Таблица 37-2 Типичная эффективность удаления для процессов нефтепереработки.

Икс

		Эффективность удаления,%
Процесс	Влияние процесса	BOD	ХПК	TOC	SS	Масло	Фенол	Аммиак	Сульфид
Разделитель API	отходы сырые	5-40	5-30	NA	10-50	60-99	0-50	NA	NA
Первичный отстойник	стоки по API	30-60	20-50	NA	50-80	60-95	0-50	NA	NA
Флотация растворенным воздухом	сепаратор сточных вод	20-70	10-60	NA	80-85	70-85	10-75	NA	NA
Фильтр	стоки по API	40-70	20-55	NA	75-95	65-90	5-20	NA	NA
Пруд вторичного окисления	стоки по API	40-95	30-65	60	20-70	50-90	60-99	0-15	70-100
Аэрированная лагуна	первичный сток	75-95	60-85	NA	40-65	70-90	90-99	10-45	95-100
Активный ил	первичный сток	80-99	50-95	40-90	60-85	80-99	95-99	33-99	97-100
Капельный фильтр	стоки по API	60-85	30-70	NA	60-85	50-80	70-98	15-90	70-100
Градирня	первичный сток	50-95	40-90	10-70	50-85	60-75	75-99 +	60-95	NA
Активированный уголь	первичный сток	70-95	70-90	50-80	60-90	75-95	90-100	7-33	NA
Гранулированный материал третичного фильтра	вторичный сток	NA	NA	50-65	75-95	65-95	5-20	NA	NA
Активированный уголь	вторичный + фильтр сточных вод	91-98	86-94	50-80	60-90	70-95	90-99	33-87	NA

Таблица 37-3 Активный ил

Икс

	Время удерживания аэрации, ч	MLSS, частей на миллион	Аэрация D.О., частей на миллион	Рецикл ила,%	Нагрузка на БПК, фунт / млн фут 3	F / M фунт BOD / фунт MLVSS	Производство осадка, фунт / фунт БПК	Удаление BOD%
Высокая скорость	½-3	300–1 000	0,5–2,0	5-15	2,5	1,5-5,0	0,65-0,85	75-85
Обычный активный ил	6-8 (рассеянный)	1 000–3 000	0.5-2,0	20-30	20-40	0,2-0,5	0,35-0,55	85-90
	9-12 (механический)	500–1500	0,5–2,0	10-20	20-40	0,2-0,5	0,35-0,55	80-95
Расширенная аэрация	18-36	3,000-6,000	0,5–2,0	75-100	10-25	0.03-0,15	0,15-0,20	90-95
Ступенчатая аэрация	3-5	2 000–3500	0,5–2,0	25-75	40-60	0,2-0,5	0,35-0,55	85-90
Контактная стабилизация	3-6	1,000-3,000 (аэрация)	0,5–2,0	25-100	60-75	0.2-0,6	0,35-0,55	85-90
		4,000-10,000 (контактный бассейн)	0,5–2,0	25-100	60-75	0,2-0,6	0,35-0,55	85-90
Чистый кислород	1-3	3 000–8 000	2-6	25-50	100–250	0,25–1,0	0.35-0,55	95-98
Полная смесь	3-5	3,000-6,000	0,5–2,0	25-100	50-120	0,2-0,6	0,35-0,55	85-95

Канализация и очистка сточных вод

Канализация и очистка сточных вод

В результате деятельности человека образуются огромные объемы сточных вод и сточных вод, которые требуют очистки перед сбросом в водные пути.Часто эти сточные воды содержат чрезмерное количество азота, фосфора и соединений металлов, а также органических загрязнителей, которые могут вызвать чрезмерную нагрузку на водные пути. Сточные воды также содержат химические отходы, которые не поддаются биологическому разложению, а также патогенные микроорганизмы, которые могут вызывать инфекционные заболевания.

Химические и биологические отходы, содержащиеся в сточных водах и сточных водах, должны быть разрушены до того, как они попадут в почву и окружающую среду. Этот распад можно эффективно контролировать, управляя микробной популяцией в воде и поощряя микроорганизмы переваривать органическое вещество.Затем воду необходимо очистить, прежде чем она будет признана пригодной для питья. Вода, взятая из подземных источников, также должна быть очищена перед употреблением.

Очистка воды. Чтобы очистить воду для питья, проводится ряд процессов, направленных на сокращение микробной популяции и поддержание этой популяции на безопасном уровне. Сначала твердому веществу дают отстояться в отстойнике . Флокулирующие материалы, такие как квасцы, используются для перетаскивания микроорганизмов на дно резервуара.

Затем начинается процесс фильтрации. Вода фильтруется через песчаный фильтр медленного действия или быстрый песчаный фильтр . Эти процессы удаляют 99 процентов микроорганизмов. Медленный песочный фильтр состоит из более мелких зерен песка, и процесс фильтрации занимает больше времени, чем в быстром песчаном фильтре, где используются более крупные зерна.

Многие общины затем очищают воду путем хлорирования . При добавлении в воду хлор поддерживает низкое количество микробов и обеспечивает безопасность воды для питья.Газообразный хлор или гипохлорит (NaOCl) используется для хлорирования. Воду хлорируют до тех пор, пока не останется небольшой остаток хлора.

Очистка сточных вод. Очистка сточных вод включает более сложный набор процедур, чем это необходимо для очистки воды, поскольку объем органических веществ и разнообразие микроорганизмов намного больше.

Первая очистка, или первичная очистка , сточных вод и сточных вод включает удаление в отстойниках твердых частиц, таких как растительные отходы.Осадки отфильтровываются, а шлам собирается для сжигания или захоронения на свалках. В качестве альтернативы его можно обработать в анаэробном резервуаре для переваривания ила следующим образом.

Во время вторичной очистки сточных вод и сточных вод микробная популяция жидких и иловых отходов снижается. В анаэробном варочном котле ила микроорганизмы расщепляют органическое вещество белков, липидов и целлюлозы на более мелкие вещества для метаболизма другими организмами.Результаты этих распадов включают органические кислоты, спирты и простые соединения. В отстойнике вырабатывается газообразный метан, который можно сжигать в качестве топлива для работы очистных сооружений. Оставшийся ил сжигается или закапывается на свалке, а его жидкость перерабатывается и очищается (рисунок).

При аэробной вторичной очистке сточных вод жидкие отходы аэрируются и затем проходят через капельный фильтр . В этом процессе жидкие отходы распыляются над слоем щебня, коры деревьев или другого фильтрующего материала.Колонии бактерий, грибов и простейших растут в слое и действуют как вторичные фильтры для удаления органических материалов. Микроорганизмы метаболизируют органические соединения и превращают их в углекислый газ, сульфаты, фосфаты, нитраты и другие ионы. Материал, проходящий через фильтр, на 99 процентов очищен от микроорганизмов.

Жидкие отходы также можно обрабатывать в активированном варочном котле после интенсивной аэрации. Слизнеобразующие бактерии образуют массы, которые улавливают другие микроорганизмы, чтобы удалить их из воды.Обработка в течение нескольких часов значительно снижает микробную популяцию, а прозрачная жидкость удаляется для очистки. Осадок размещается на свалке или в море.

В установке доочистки сточных вод жидкость из процесса вторичной очистки очищается от фосфатных и нитрат-ионов, которые могут вызвать загрязнение. Ионы осаждаются в виде твердых веществ, часто в результате их соединения с кальцием или железом, а аммиак выделяется путем его окисления до нитрата в процессе нитрификации.Адсорбция на активированный уголь удаляет многие органические соединения, такие как полихлорированные бифенилы (ПХБ), химические загрязнители.

Домашняя септическая система — это небольшое предприятие по переработке отходов. В септике бытовые сточные воды переваривают анаэробные бактерии, и твердые частицы оседают на дно резервуара. Твердые отходы выносятся из отводящего аппарата в септическое поле под землей. Вода просачивается через отверстия в плитке и попадает в почву, где бактерии завершают процессы разложения.Аналогичный процесс происходит в выгребных ямах , за исключением того, что ил попадает в землю на дне бассейна, а жидкости вытекают через стенки бассейна.

Обзор методов очистки сточных вод в крупном муниципалитете. Первичная обработка представлена ​​этапами, предшествующими вторичной обработке, а третичная обработка выполняется в резервуаре хлорирования по завершении процесса .

Стандартная процедура подсчета планшетов.Образец воды объемом 1 мл разводят в буферном растворе и помещают различные количества с питательной средой в чашки Петри, чтобы стимулировать образование колоний бактерий. Количество колоний умножают на коэффициент разведения, чтобы получить общее количество в чашках .

Очистка нефтесодержащих сточных вод, образующихся в процессе нефтепереработки, с использованием флокуляции и фильтрации через керамическую мембрану

Рекомендации по очистке RO / NF

Nanostone Water, Inc.Офис в Карловых Варах 2463 Impala Доктор Карлсбад, Калифорния 92010 США T: +1 (844) 765-7377 www.nanostone.com Рекомендации по очистке RO / NF 2015 Nanostone Water, Inc. www.nanostone.com Очистка RO / NF

Подробнее

Коагуляция и флокуляция при очистке воды и сточных вод

W, A.R, Коагуляция и флокуляция в воде и очистке сточных вод, второе издание 02, / f John Bratby, »:. ‘; ‘5 с «-‘ ‘!'»; я ‘./ 16 * 36 S «+» J6 27 48 ФАКС 0 6151/16

Подробнее

Сепаратор нефтесодержащей воды SKIT / S-DEB

Сепаратор нефтесодержащей воды SKIT / S-DEB A. Резолюция ИМО MEPC.107 (49) Резолюция ИМО MEPC.107 (49) была принята 18 июля 2004 г. и применяется ко всем сепараторам нефтесодержащей воды и устройствам сигнализации на 15 промилле согласно

. Подробнее

Презентация автомобильных базовых масел

Презентация автомобильного базового масла Что такое базовое масло? Очищенный нефтяной минерал или синтетический материал, производимый на нефтеперерабатывающем заводе в соответствии с требуемым набором спецификаций.Качество смазочного материала может зависеть

Подробнее

Упражнение на самооценку

Упражнение по самооценке Прочтите следующий отрывок из сопроводительной документации для заявления на получение разрешения для гальванического предприятия Galvos plc и прилагаемые таблицы. Определите, подходят ли предлагаемые методы контроля

Подробнее

Презентация продукции Seccua

Seccua Презентация продукта Технология Мембранная технология Цвет Мутность Эндокрины Бактерии Вирус Растворенные твердые вещества 1000 нм 100 10 1 0,1 нм 100 мкм 10 1 0,1 0,01 0,001 мкм Обратный осмос dp = 15 бар 80

Подробнее

Стандарты классификации объектов

Дата утверждения стандартов классификации объектов: 3 апреля 2009 г. Дата вступления в силу: 3 апреля 2009 г. Утверждено: Нэнси Ванстон, заместителем министра Контроль версий: заменяет стандарты классификации объектов от

Подробнее

ОТБОР И АНАЛИЗ ДРЕНАЖНЫХ ПРОБ НАДЖАФГАРХ

ДокторАнамика Пол * Прити Джайн * Картикей Ханда * НАДЖАФГАРХ ОТБОР ПРОБ И АНАЛИЗ ДРЕНАЖЕЙ Аннотация: За последние годы из-за быстрой индустриализации и прогрессивной сельскохозяйственной деятельности ухудшение окружающей среды

Подробнее

Мы уважаем воду. www.pureco.hu

Мы уважаем воду www.pureco.hu Pureco = The Pure Eco Мы уважаем воду. Содержание 4. Pureco = Подход, ориентированный на Pure Eco Solution 5.Решения, связанные с водой 6. Очистка питьевой воды 7.

Подробнее

ЦЕЛИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

ЦЕЛИ ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД Учащийся будет делать следующее: 1. Определить сточные воды и составить список компонентов сточных вод. 2. Опишите функцию очистных сооружений. 3. Создать сточную воду

Подробнее

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНТРОЛЮ ВЫЩЕЛЩЕНИЯ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО БОРЬБЕ С ВЫЩЕЛЩЕНИЕМ Термин выщелачивание относится к жидкостям, которые мигрируют из отходов с растворенными или взвешенными загрязнителями.Фильтрат образуется в результате попадания осадков на свалку и

Подробнее

ПРИНЦИПЫ И ПРАКТИКА ОБРАТНОГО ОСМОЗА

ПРИНЦИПЫ И ПРАКТИКА ОБРАТНОГО ОСМОЗА O.J. Морин Блэк и Витч, Флорида, США Ключевые слова: кислотность, щелочная шкала, анион, анион, антискалант, водоносный горизонт, число Авогадро, солоноватая вода, буфер,

Подробнее

Устранение неполадок вашего RO

Устранение неисправностей вашего обратного осмоса Резюме: может быть много причин, по которым система обратного осмоса страдает от потери производительности и не может производить пермеат надлежащего количества и / или качества.Похож на врача

Подробнее

Основы обратного осмоса

Что такое обратный осмос? Обратный осмос — это технология, которая используется для удаления из воды большого количества загрязняющих веществ путем проталкивания воды под давлением через полупроницаемую мембрану. Это

Подробнее

Saudi Aramco Project Development

Разработка проекта Saudi Aramco Очистные сооружения для очистки сточных вод Нефтеперерабатывающий завод в Джидде и морской район Декабрь 2007 г. Департамент планирования сооруженийЗАДАЧА: Сделать обзор сложностей разработки

. Подробнее

Коагуляция и флокуляция

Коагуляция и флокуляция Подземные и поверхностные воды содержат как растворенные, так и взвешенные частицы. Коагуляция и флокуляция используются для отделения взвешенных твердых частиц от воды.

Подробнее

Как удалить железо из воды

СРЕДСТВА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ISR Описание INDION ISR — это специальная среда, разработанная для обеспечения превосходных каталитических свойств для удаления растворенного железа из грунтовых вод.ИНДИОН ISR — нерастворимая среда, которая окисляет

Подробнее .