Реферат
по экологии
Состав и свойства осадка бытовых сточных вод
Загрязнения, содержащиеся в бытовых сточных водах, состоят из неорганических и органических веществ, находящихся в жидкости в растворенной форме и в виде взвешенных веществ (оседающих, всплывающих и коллоидных). Кроме того, в сточной воде присутствуют микроорганизмы, способствующие разложению органических веществ и вызывающие их анаэробную ферментацию.
Одной из основных характеристик бытовых сточных вод является биоразлагаемость (биодеградация или подверженность биологической очистке), которая зависит от имеющегося баланса питательных для бактерий веществ (азота и фосфора).
Чтобы процесс очистки протекал нормально, сточная вода должна поступать на очистные сооружения в достаточно “свежем” состоянии. Загнившая сточная вода токсична для процесса, и перед первичным отстаиванием ее следует подвергать предварительной аэрации или предварительному хлорированию. Бытовые сточные воды характеризуются их расходом, содержа-нием взвешенных веществ и биохимической потребностью в кислороде.
Если сырая сточная вода содержит значительное количество производственных стоков (от скотобоен, молокозаводов и т. п.), то изменения концентрации загрязнений могут быть более резкими, чем при наличии только бытовых стоков. Это следует учитывать при проектировании сооружений.
Взвешенные вещества содержатся в сточной воде, прошедшей обработку на решётках и песколовках.
Содержание влаги в этих отбросах после ее естественного дренажа достигает 70—80%.
Объем песка, удаляемого в расчете на 1 чел. в год, достига-ет 5 дм3 (при высокой плотности населения) и 12 дм3 (при ме-ньшей плотности населения).
Объем отбросов, задерживаемых решетками, увеличивается с возрастанием жизненного уровня населения, особенно вследс-твие использования волокнистых материалов.
Если бытовые отходы в измельченном виде попадают в кухонные раковины и сбрасываются в канализацию (что запре-щено во Франции), то эти вещества не задерживаются решет-ками, и нагрузка на очистные сооружения значительно воз-растает (в некоторых городах США БПК5 и содержание взве-шенных веществ в сточных водах возрастают практически вдвое).
Если присутствуют органические вещества, очень слабо био-логически разлагаемые, химические восстановители или би-ологические ингибиторы, то это ведет к увеличению соот-ношения ХПК/БПК5 (теоретически) и ХПК/БПК5 (практически), что указывает на присутствие производственных сточных вод.
При наличии таких сточных вод существует опасность, что после обработки воды содержание ХПК в очищенных водах будет чрезмерно высоким. Величина БПК5, определяемая присутствием органических веществ, также может указывать на наличие производственных сточных вод.
Производственные сточные воды оказывают большое влияние на бытовые сточные воды, т.к. их доля постоянно растет. Часто более экономично обрабатывать смесь бытовых и про-изводственных сточных вод, чем очищать каждый тип сточных вод отдельно, но когда в производственных сточных водах присутствуют токсичные вещества или биологические ингибиторы, необходима их локальная очистка на предприятиях.
Содержание общего азота в бытовых сточных водах составляет до 15—20% от БПК5. Более высокое содержание азота свидетельствует о присутствии производственных сточных вод.
Уровень рНоказывает огромное влияние на сточные воды. Значение рН бытовой сточной воды обычно близко к нейтральному и колеблется в пределах 7—7,5. Другое значение рН указывает на присутствие производственных сточных вод. Процесс биологической очистки возможен при рН от 6,5 до 8,5.
Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал) Ен; окислительно-восстановительная мощ-ность rН. Бытовые сточные воды, достаточно “свежие”, имеют окислительно-восстановительный потенциал около +100 мВ, что соответствует rН в пределах 17—21 при рН ~7. Потен-циал +40 мВ (rН =15 при рН ~7) или отрицательный по-тенциал указывает на восстановительный характер среды (загнивание сточных вод, гнилостное брожение, аналогичное процессу в септик-тенке, наличие агентов химического восста-новления). Потенциал свыше +300 мВ (rН=24 при рН=7) сви-детельствует о чрезмерном окислительном характере среды.
Токсичность и ингибирование. Наличие ионовтяжелых металлов, таких как Cu2+, Cr6+, Cd2+ и др., даже в небольших концентрациях (0,1 мг/л), может подавлять активность бак-терий.
Сульфиды в концентрации 25 мг/л и выше полностью ингибируют биологический рост неакклиматизированного активного ила. Через несколько дней адаптации толерантная доза воз-растает до 100 мг/л.
Многие соединения токсичны, и их спуск в канализацию и особенно в природные водоемы запрещен законом (например, цианиды, цикличные гидроксильные соединения и т. д.).
Некоторые фармацевтические вещества могут быть также вредны для жизнедеятельности бактерий (например, антибиотики).
Что касается равновесия питательных веществв сточных водах, то зачастую может наблюдаться дефицит азота и фосфора. В некоторых случаях следует добавлять биогенные элементы (питательные вещества) для восстановления со-отношений БПК5/ЛГ ж 20 и БПКУР ~ 100, необходимых для би-ологической очистки.
Отсутствие такого баланса может вызвать нарушение биологического процесса, сопровождающегося вспуханием активного ила и снижением эффективности очистки.
Высокоесолесодсржаниеможет снизить эффективность очистки; резкое его повышение более вредно, чем медленное изменение.
Температурные колебания также оказывают влияние на процесс очистки.
Приём стоков при опорожнении выгребных ям. В городских районах остается еще некоторое количество жилищ, в которых до присоединения к городской канализации сбрасывают стоки в выгребные ямы или септик-тенки. Сточные воды после опорожнения таких резервуаров обычно содержат много песка, иногда гравий и другие примеси, нарушающие процесс очистки.
Эти воды имеют следующий состав:
БПК5 ™ от 4000 до 10 000 мг/л;
ХПК — от 6000 до 16 000 мг/л;
взвешенные вещества — от 5000 до 17000 мг/л;
содержание NH4— от 1500 до 5000 мг/л.
Перед сбросом таких сточных вод на городские очистные соо-ружения они должны быть предварительно обработаны на ре-шетках и песколовках и пропущены через сооружения, где они разбавляются и перемешиваются с сырой сточной водой, желательно в отношении не более 1% общего объема, непосредственно перед поступлением в первичный отстойник (в некоторых случаях необходима преаэрация).
Очистка сточных вод производится с целью снижения содержания загрязнений до концентраций, не оказывающих неблагоприятного влияния на флору и фауну водоемов.
Содержание загрязнений в сточных водах, сбрасываемых в водоемы, должно быть в пределах, ограничиваемых санитарно-гигиеническими нормативами каждой страны. Это общие стан-дарты, составленные на основании различных исследований; местные специфические условия (сильное разбавление, ох-рана зон водоснабжения или зон рекреации и т. п.) могут быть учтены в некоторых случаях компетентными специалис-тами.
Критерии очистки следует определять в каждом случае на ос-новании самоочищающей способности водоема, а также обще-го количества загрязнений всех типов, принимаемых им. Мак-симальный уровень загрязнения рек рассчитывают исходя из их классификации (во Франции: а — реки с сильным загрязне-нием вследствие сброса сточных вод с содержанием растворен-ного О2<=4 мг/л; b — реки, в которых разводятся карпы, 6>=O2>4 мг/л; с - реки, в которых разводятся лососевые, O2>=7 мг/л).
Очищенные сточные воды могут содержать минеральные загрязнения (азотные и фосфорные) и биологические неразлагаемые органические загрязнения (детергенты, пестициды и т. д.). Поэтому в ряде случаев требуется третичная очистка. Обработка сточных вод может производиться в сооружениях, работающих раздельно или комбинированно:
в сооружениях механической очистки, где осуществляют предварительную обработку (удаление грубых загрязнений, песка и т. д.) и первичное отстаивание (первичная очистка) для удаления оседающих или флотируемых суспендированных веществ;
в сооружениях физико-химической очистки, где не-оседающие суспендированные вещества могут быть отделены в сооружениях посредством коагуляции, позволяющей более пол-но их отделить; путем коагуляции удаляют также некоторые тяжелые металлы и фосфаты;
в сооружениях биологической очистки для более полного удаления органических загрязнений в результате жизнедеятельности бактерий;
в сооружениях обработки и сушки осадка (сырого осад-ка, образовавшегося в первичных отстойниках, и избыточ-ногоактивного ила из сооружений биологической очистки).
Основная технологическая схема для сооружений средней производительности может изменяться: первичное отстаивание может быть исключено, сточные воды и осадок могут быть подвергнуты одновременной аэробной биологической очистке (продленная аэрация и т. п.).
Иногда достаточно частичной очистки, в этом случае огра-ничиваются механической очисткой. Если требуются очень высокая степень очистки или удаление биологически нераз-лагаемых веществ, предусматривают третичную очистку, например:
дальнейшее снижение БПК5 и взвешенных веществ;
удаление фосфатов;
денитрификацию;
удаление поверхностно-активных веществ;
хлорирование.
Аэробная биологическая очистка сточных вод основана на развитии бактерий, которые в процессе своей жизнедеятельности потребляют органические вещества, содержащиеся в сточной воде. Развитие бактерий происходит, когда они находятся в сточной воде в виде суспензии (активный ил) или в виде фиксированной пленки (биологический фильтр).