Удосконалення

Технології біологічної очистки стічних вод

 

Дніпродзержинськ

ББК

УДК 628.218 (031)

 

М.Д. Волошин, О.Л. Щербак, Я.М. Черненко, І.М. Корнієнко. Удосконалення технології біологічної очистки стічних вод. — Дніпродзержинськ: Дніпродзержинський державний технічний університет, 2009. — 230 с.

 

 

В книзі розглянуто сучасний стан технології біологічної очистки стічних вод і шляхи її удосконалення. Розкриті теоретичні основи біологічного процесу, а саме: підготовка стоків до біологічної очистки шляхом відстоювання та усереднення, аеробного та анаеробного окис-нення органічних домішок, вторинне відстоювання. Показано шляхи удосконалення роботи аеротенків, первинних та вторинних відстійників, мулових майданчиків і біоставків.

Економічна ефективність роботи базується на економії енергетичних витрат на очистку, можливості зменшення вмісту азоту і фосфору в очищених стічних водах, які скидаються в річку Дніпро.

Матеріали книги можуть бути корисні для спеціалістів, що удос-коналюють технологію глибокого біологічного очищення міських стічних вод від азоту і фосфору з утилізацією осадів, а також для студентів.

 

Рецензенти:

М.Д. Гомеля, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри екології та рослинних полімерів національного технічного університету «Київський політехнічний інститут»;

С.М. Епоян, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри водопостачання, каналізації і гідравліки Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури.

 

ISBN 978-966-8551-84-0 Ó М.Д. Волошин, О.Л. Щербак,

Я.М. Черненко, І.М. Корнієнко, 2009

Ó ДДТУ, 2009 р.

Зміст

Вступ ……………………………………………………….
Розділ 1.	ПРОБЛЕМИ підвищення ступеню очищення стічних вод……………….
1.1.	Сучасний стан технології біологічної очистки стічних вод ………………………………………
1.2.	Аналіз впливу віку активного мулу на ступень очищення стічної води ………………………….
1.3.	Кількість стічних вод, які надходять до очисних споруд каналізації на протязі доби ………
1.4.	Стабілізація подачі стічних вод з первинних відстійників в аеротенки ………………………..
1.5.	Якість стічних вод, які надходять до очисних споруд каналізації ……………………………….
1.6.	Стабілізація якості стічних вод в первинних відстійниках ……………………………………..
1.6.1.	Пристосування первинних відстійників для усереднення стічних вод ……………..
1.6.2.	Вибір і обґрунтування засобів для усереднення стічних вод ………………………..
Перелік використаних джерел ………………........................
Розділ 2.	УДОСКОНАЛЕННЯ ГІДРАВЛІЧНОГО РЕЖИМУ РОБОТИ ГОРИЗОНТАЛЬНИХ І РАДІАЛЬНИХ ВІДСТІЙНИКІВ…………..
2.1.	Дослідження роботи горизонтальних відстійників ……………………………………………...
2.2.	Дослідження гідравлічного режиму роботи радіальних відстійників. Визначення напрямків удосконалювання роботи відстійників ………...
2.3.	Сполучення процесів відстоювання й аерації в одному спорудженні. Ліквідація периферійних застійних зон у горизонтальних відстійниках....
2.4.	Установка збірно-дренажних пристроїв у радіальних відстійниках …………………………..
2.5.	Використання біологічно очищених стічних вод для оборотного водопостачання підприємств хімічної промисловості ………………….
2.6.	Відвернений економічний збиток від впровад-ження природоохоронних заходів ……………..
Перелік використаних джерел……………………………….
Розділ 3.	Розробка технологічної схеми ерліфтної циркуляції активного мулу і мулової суміші..........................
3.1.	Технологічна схема ерліфтної циркуляції активного мулу і мулової суміші при послідовному включенні аеротенків і вторинних відстійників
3.2.	Технологічна схема ерліфтної циркуляції активного мулу і мулової суміші при паралельному включенні аеротенків і первинних відстійників і послідовному включенні вторинних відстійників
3.3.	Технологічна схема з паралельним включенням первинних відстійників та з послідовним включенням аеротенків і вторинних відстійників …...
3.4.	Розрахунки ерліфтів для циркуляції активного мулу в системі “аеротенк — вторинний відстійник — регенератор” ………………………..
3.5.	Приклад розрахунку ерліфта для перепуску мулової суміші з аеротенку в регенератор …….
3.6.	Обстеження системи “аеротенки — вторинні відстійники” ……………………………………..
3.7.	Оцінка загального стану очисних споруд ……..
Перелік використаних джерел ………………........................
Розділ 4.	оцінка впливу техногенного забруднення водного середовища ЗВОРОТНИМИ ВОДАМИ та сучасні методи його відновлення…………...
4.1.	Антропогенна евтрофікація водних об’єктів та методи її попередження ………………………...
4.2.	Техногенний вплив важких металів на навколишнє середовище та заходи його відновлення
4.3.	Основні напрямки збереження та відновлення водного середовища шляхом створення нових екологічно ефективних технологій очистки стічної води ……………………………………...
4.4.	Оцінка екологічного стану р. Дніпро....................
Перелік використаних джерел….……………........................
Розділ 5.	ДОСЛІДЖЕННЯ БІОЦЕНОЗУ ОЧИСНИХ СПОРУД м. Дніпродзержинська……..
5.1.	Оцінка якості очищення стічної води очисних споруд ……………………………………………
5.2.	Аналітичний контроль додержання нормативів шкідливих речовин стічної води.........................
5.3.	Методика визначення вмісту важких металів у гідробіонтів ……………………………………...
5.4.	Методика дослідження біоценозу очисних споруд …………………………………………..
5.4.1.	Методика встановлення оптимальної дози активного мулу ……………………………
5.4.2.	Методика дослідження видового складу біоценоза активного мула ………………..
5.4.3.	Методика встановлення максимальної кількості утилізованих живильних речовин гідробіонтами Herpobdella octoculata та Asellus aquaticus ………………………
5.4.4.	Методика дослідження ролі гідробіонтів Herpobdella octoculata і Asellus aquaticus у процесах нітрифікації та дефосфорації ….
5.5.	Вивчення й обґрунтування впливу іммобілізації на видовий склад біоценозу ………….........
5.6.	Морфологічна характеристика гідробіонтів Herpobdella octoculata та Asellus aquaticus вперше вилучених з очисних споруд ………....
5.7.	Вплив процесу іммобілізації біоценозу на ступінь екологічної безпеки стічної води …...........
5.8.	Визначення впливу біоценозу очисних споруд на процес акумуляції важких металів ………......
5.9.	Встановлення ролі гідробіонтів Herpobdella octoculata та Asellus aquaticus в процесах нітрифікації та дефосфорації ……………….....
5.10.	Підвищення рівня екологічної безпеки зворотних вод шляхом оптимізації дози активного мулу очисних споруд………………………........
5.11.	Удосконалення технології біологічного очищення стічної води ………………………...........
5.12.	Технічні рішення щодо стабілізації та поліпшення стану р. Дніпро в місці скидання зворотних вод ……………………………….............
5.13.	Обґрунтування пропозиції щодо збільшення дози активного в аеротенку …………………….
5.14.	Розробка завантажень до вторинного відстійника.................................................................
Перелік використаних джерел ………………........................

 

 

ВСТУП

 

В останні роки спостерігається тенденція скорочення об’ємів стічних вод, які потрапляють на міські очисні споруди в містах України, та підвищення вмісту в цих стоках азоту та фосфору. Ця тенденція обумовлена тим, що населення міст впроваджує у власних оселях лічильників питної води, які дозволяють скоротити витрати питної води при одночасному підвищенню споживання миючих засобів. Крім того, створення приватних промислових фірм при одночасному закритті багатьох державних підприємств також сприяє економії питної води. Тому головною проблемою в питаннях забезпечення добро якісною питною водою населення та удосконалення діючих очисних споруд багатьох міст України залишається підвищення ступеню очищення міських стічних вод від азоту і фосфору. Та ж саме проблема існує і в Росії, інших багатьох країнах світу.

В останні роки часто публікуються дані стосовно питання зниження вмісту азоту і фосфору в стічних водах, які скидаються у відкриті водойми. В цих публікаціях головним чином рекламуються власні розробки приватних фірм, але до кінця невирішеними залишаються теоретичні основи і механізм біологічних процесів нітрифікації-денітрифікації та дефосфорації стічних вод. Поки що нема надійних та теоретично обґрунтованих методів технологічних розрахунків аеротенків, в яких здійснюються анаеробні та аеробні процеси глибокого очищення стічних вод від азоту і фосфору.

З літературних джерел витікає, що для поглиблення очистки стічних вод від азоту і фосфору в діючих очисних спорудах необхідно в першу чергу застосовувати біологічні засоби і прийоми, а не хімічні, які сильно погіршують експлуатаційні витрати та ще можуть створити додаткові труднощі з утилізацією осадів стічних вод. Однак, в літературі деякі вчені вважають, що для очищення стічних вод від фосфатів до остаточного вмісту менш як 1 мг/дм³ біологічних засобів недостатньо, пот-рібні хімічні способи, наприклад обробка очищених стоків хлорним залізом, поліакриламідом тощо.

Крім того, в аеротенках пропонується створювати анаеробні та аеробні зони для проведення спочатку процесів нітрифікації, а потім денітрифікації і дефосфорації. Справа в тому, що в процесі біологічної очистки азот зі стічних вод видаляється в атмосферу у вигляді молекул N₂ в той час як фосфор може переходити з водної фази тільки в склад мікроорганізмів. Для інтенсифікації процесів нітрифікації-денітрифікації в складі стічних вод потрібні органічні речовини, наприклад метанол, етанол, двооксид вуглецю, яких звичайно в стічних водах дуже мало або зовсім немає. Яким чином створювати гідні умови для найбільш повного поглинання мікроорганізмами фосфатів — про це мало кому відомо.

Також можна врахувати як безперечний факт те, що для підвищення ступеня очистки стічних вод від азоту і фосфору необхідно підвищувати коефіцієнт рециркуляції активного мулу в аеротенках до 0,5 і вище. За допомогою насосів підвищити рециркуляцію активного мулу до такого рівня не доцільно, або неможливо. Тому практикується заміна циркуляційних насосів на ерліфтну циркуляцію активного мулу. Тим паче, що заміна насосів на ерліфт в деяких випадках дає можливість скоротити витрати електричної енергії на циркуляцію активного мулу.

Особливістю є те, що фактична кількість стічних вод, яка подається на очистку, більш як в двічі менша за проектну потужність діючих очисних споруд на прикладі м. Дніпродзержинська. Друга особливість укладається в тім, що очисні споруди, як правило, не мають усереднювачів стоків як за кількістю, так і за якістю. Третя особливість укладається в тим, що на очисних спорудах практично відсутня система безперервного автоматичного заміру і регулювання потоків стічних вод, що потрапляють на очисні споруди та циркуляції активного мулу, відкачування осадів на мулові майданчики та повернення фільтрату з цих майданчиків на повторну біологічну очистку. На поставлені питання в даній роботі автори зробили спробу дати технічні рішення. Тобто пропонується встановити на головних водних потоках витратоміри та регулятори витрати, а саме: на потоці стічних вод, які надходять з первинних відстійників у аеротенки. Перетворити шляхом незначних втрат матеріалів первинні відстійники на усереднювачі стічних вод як за кількістю, так і за якістю. В аеротенках замінити або доповнити насосну систему циркуляції активного мулу ерліфтною. Крім того, в аеротенках запропоновано і обґрунтовано встановити ерліфти для внутрішньої циркуляції мулової суміші з метою підвищення ступеню очистки стічних вод від азоту і фосфору. З тією ж метою у вторинних відстійників організувати послідовне відстоювання очищених стічних вод заміст діючої системи паралельного відстоювання, яке фактично не діє і один з відстійників також не знаходиться постійно в роботі. При послідовному включенні вторинних відстійників буде закладена можливість підвищити муловий індекс, підвищити коефіцієнт рециркуляції активного мулу і організувати в майбутньому при необхідності хімічне доочищення стічних вод від фосфорних сполук саме на другої ступені відстоювання очищених стічних вод.

 

Виконання усіх перелічених заходів дозволить налагодити стабільний режим роботи очисних споруд і забезпечити глибоке очищення стічних вод від азоту і фосфору, а також і деяких інших забруднювачів, дозволить проводити повторне очищення фільтрату з мулових майданчиків. Так як на Україні більш розповсюдженими заходами очистки стічних вод від забруднюючих речовин є біологічне очищення, тому задача підвищення ступеню біоочистки стоків є актуальна, вона дозволяє збільшити навантаження на існуючі очисні споруди, знизити капітальні вкладення на новітні, попередити забруднення водойм біогенними елементами та важкими металами.

Розділи 1 і 3 написані авторами сумісно, розділ 2 написано Черненко Я.М., розділи 4 і 5 написані Корнієнко І.М.