Одним из основных способов интенсификации работы сооружений биологической очистки производственных сточных вод является повышение дозы активного ила в зоне аэрации. Для этого в аэротенках необходимо применение новых способов отделения ила, обеспечивающих его быстрый
возврат в зону аэрации. Одним из таких способов может быть метод напорной флотации. На основании опытов, проведенных на Новогорьков-ском НПЗ, скорость разделения концентрированной иловой смеси при напорной флотации растворенным воздухом возрастает в 7 раз по сравнению с гравитационным разделением; повышение концентрации ила в
исходной воде и давление, при котором происходит насыщение иловой смеси воздухом, положительно влияют на плотность пены во флотаторе. При гидравлической нагрузке на флотоилоотделитель 5—8 м3/(м2«ч) и дозе ила в исходной смеси 10 г/л средний вынос взвешенных веществ составлял 100 мг/л. Дальнейшее усовершенствование и изучение флотации растворенным воздухом и замена вторичных отстойников флотато-рами позволят повысить скорость разделения иловых смесей, достигнуть высокой степени уплотнения ила и обеспечить повышенные концентрации рабочего активного ила в аэрационной зоне сооружений биологической очистки (до 10—15 г/л).
Увеличение пропускной способности окислительных сооружений достигается применением окситенков. В ВОДГЕО разработана конструкция окситенка, позволяющая использовать для аэрации технический кислород на 90—95%. Это дает возможность повысить дозу активного ила в зоне аэрации до 10—15 г/л вместо 3 г/л в аэротенке. При этом скорость биохимического окисления одним граммом активного ила увеличивается.
В МИСИ имени В. В. Куйбышева исследована конструкция новог биохимического окислителя-фильтротенка. При исходной величине БПКполн 1500—2000 мг/л, дозе активного ила 12—25 г/л, периоде аэрации 3—5 ч объемная окислительная мощность фильтротенка составляет 10—12 кг БПКполн/(мэ в сутки). Эффект очистки 90%.
В фильтротенке радиального типа зону аэрации выполняют в виде кольцевого резервуара. В центральной части резервуара устраивают зону отстаивания с периферийным впуском осветляемой иловой смеси и центральным сбором осветленной воды. На наружной боковой стенке имеются кольцевой лоток для впуска и распределения поступающей на биологическую очистку сточной воды и кольцевой лоток для впуска и распределения возвратного активного ила, отводимого из зоны отстаивания. На внутренней боковой стенке, являющейся общей для зон аэрации и отстаивания, располагают фильтровальные насадки с запорной арматурой и системой отводящих патрубков осветленной иловой смеси и трубопроводов для подачи сжатого воздуха. Последний подается для обратной продувки в целях восстановления рабочих свойств фильтровальных насадок.
Осветление концентрированной иловой смеси, поступающей в зону отстаивания из зоны аэрации, производится при помощи сетчатой фильтровальной перегородки, попеременно работающей в режимах фильтрования и обратной продувки сжатым воздухом. Основные параметры фильтротенка зависят от дозы активного ила, гидродинамических условий в зонах аэрации и отстаивания и технологических свойств активного ила, определяемых биохимической структурой и степенью окисления загрязнений.
Фильтротенк в настоящее время применяется для очистки производственных сточных вод как экспериментальное сооружение.
В отечественной практике и за рубежом (Япония, ФРГ, США) распространение получили биологические сооружения для глубокой очистки производственных сточных вод типа «Биодиск». Принцип работы этих сооружений заключается в том, что на поверхностях медленно вращающихся дисков, обтянутых поролоном или изготовленных из специального материала, которые находятся внутри очищаемого стока, культивируют специфическую микрофлору, обладающую высокой способностью к глубокому изъятию органических и минеральных загрязнений. Биологический процесс происходит в аэробных условиях, и кислород, необходимый для процесса окисления, изымается микроорганизмами из воздуха при выходе диска с влажной биопленкой из сточной воды.
Биологическая пленка ровным слоем покрывает всю рабочую поверхность дисков с двух сторон. Толщина ее при установившемся режиме работы не превышает 4—5 мм, пространство между дисками (1,5—2 см) не зарастает и приток воздуха ко всей поверхности биопленок остается не-лимитированным.
По мере накопления адсорбированных и окисленных веществ на поверхностях диска биопленка под тяжестью собственной массы опадает в сточную воду и выносится в отстойник. На месте опавшей биопленки через некоторое время нарастает новая. Зарастание пор материала дисков биопленки не наблюдается.
Материал дисков должен быть легким, прочным, стойким к вредному воздействию сточной воды. Применяются диски толщиной 20 мм из жесткого пенопласта ПС-4-40 и диски толщиной 2,5 мм из экструзионно-го винипласта или из алюминия.
Круглые вертикальные диски 3 укреплены на валу на расстоянии 20 мм один от другого и почти наполовину погружены в лоток 2, по которому протекает сточная вода. Между днищем и дисками лотка имеется пространство не более 20—50 мм во избежание проскока сточной воды вне дисков. Диски медленно вращаются (10—20 м/мин). Электроприводом служит двигатель-редуктор 7. С биодиском сблокирован отстойник 5. Сооружение имеет камеры впуска сточной воды 1 и выпуска очищенной воды 6.
Основным расчетным параметром биодиска является нагрузка по БПКполн на 1 м2 площади дисков в сутки, зависящая от требуемой степени очистки. Оптимальная нагрузка составляет от 150 до 250 г/(м2-сутки).
Для полной биологической очистки сточных вод дрожжевого производства с применением биодисков целесообразно применять двухступенчатую схему очистки.
Биологическая очистка
высококонцентрированных производственных сточных вод
в анаэробных условиях с доочисткой аэробным окислением
При высоких концентрациях органических загрязнений в производственных сточных водах (БПКлолн=6...30 г/л) очистка обычных сооружений биологической очистки при аэробных условиях становится экономически неприемлемой, так как необходимо производить предварительное снижение БПК этих вод путем разбавления до допустимых пределов по БПКполн=1 000 мг/л, что вызывает увеличение объемов очистных сооружений и, следовательно, дополнительные затраты на их строительство.
Снижение БПК высококонцентрированных производственных сточных вод целесообразно осуществлять путем анаэробного сбраживания в метаитенках таких же типов и конструкций, как для сбраживания осадков сточных вод.
Для того чтобы можно было надежно очищать концентрированные сточные воды, содержащие углеводы в количестве 10 г/л и выше, в ЧССР на основании изучения последовательности микробиальных процессов разработан новый метод метанового брожения в двух и более физиологических ступенях, в которых для бактерий отдельных фаз, в особенности для бактерий метановых, сохраняют оптимальные условия.
Принцип этого метода состоит в том, что метановое брожение происходит в двух или нескольких отдельных резервуарах (в зависимости от состава сточных вод). В первом резервуаре создаются условия, благоприятные для гидролиза высокомолекулярных органических соединений и образования летучих органических кислот, и таким образом существенно сокращается продолжительность образования летучих кислот. Во втором резервуаре со специфическим составом активных форм метановых бактерий происходит обработка сточных вод, в которых уже прошла первая фаза брожения, т. е. образовались летучие кислоты и рН стало равным 7,2. В результате здесь сохраняются оптимальные условия и для второго типа микробиального сообщества и весь процесс благодаря этому значительно ускоряется. Этот способ сбраживания сточных вод в двух физиологических ступенях отличается постоянством и в том случае, если концентрация сточных вод колеблется.
Эффективность этого метода очистки по всем показателям достигает 80%, концентрация органических загрязнений снижается в 10—20 раз. Высокая концентрация органических веществ обусловливает образование большого количества газа, который используется для подогревания метантенков до оптимальной для жизнедеятельности мезофильных бактерий температуры 35—37° С. На установках средней производительности полученного таким образом тепла хватает на подогрев метантенков; добавлять тепло приходится только в исключительных случаях (в начале работы установки). Анаэробная обработка применима при очистке сточных вод предприятий пищевой промышленности (пивоваренных, дрожжевых, сахарных, винокуренных, консервных заводов и мясокомбинатов), предприятий фармацевтической промышленности, в частности фабрик, изготовляющих пенициллин и оптимицин, а также фабрик первичной обработки шерсти, заводов синтетических жирных кислот, производства капролактама; этим способом можно очищать сильноконцентрированные сточные воды, содержащие синтетические поверхностно-активные вещества. Сбраживанию, как правило, целесообразно подвергать только наиболее концентрированную часть сточных вод (от отдельных производственных процессов), а не общий сток предприятия.
Большая доля снижения концентрации органического вещества за сравнительно короткое время объясняется как деятельностью микроорганизмов, так и адсорбцией, аналогичной биофлокуляции. Очистка не заканчивается в метантенке и продолжается после него в отстойнике.
Технологическая схема очистки высококонцентрированных производственных сточных вод в анаэробных условиях предусматривает следующие процессы перед поступлением высококонцентрированных сточных вод в метантенки:
- Механическую обработку (необходимо извлечение наиболее крупных загрязнений на решетках и в песколовках).
- Выравнивание состава сточных вод в отстойниках или специальных усреднителях; сюда же в пусковой период подается необходимое количество реагента с тем, чтобы величина рН смеси не выходила за пределы 7,5—8; в дальнейшем при нормальном ходе брожения нет необходимости применять реагенты для нейтрализации.
- Подогревание подаваемой в метантенки смеси до температуры 35° С.
- Сбраживание в метантенках I и II ступени с рециркуляцией осадка.
При этом должны быть обеспечены:
равномерная в течение суток подача сточных вод в обе ступени метантенков;
поддержание уровня сточных вод в метантенках ниже низа горловины на 0,5 м;
объем метантенков второй ступени, равный 50% объема первой ступени;
возврат активного анаэробного ила из второй ступени метантенков в первую в количестве 30% подаваемых сточных вод;
подача сточных вод и возвратного ила в первую ступень метантенка— в верхнюю часть метантенка, во вторую ступень— в нижнюю часть;
отвод сточных вод из первой ступени метантенков снизу, из второй ступени — сверху;
интенсивность перемешивания в первой ступени метантенков — 6 м3/(м2-ч) (при рециркуляции образующегося газа);
после метантенков второй ступени дегазация сброженных сточных вод в аппаратах с насадкой из колец Рашига или барботажного типа под вакуумом 5—6 кПа, оборудованных серией тарелок для разбрызгивания, или в смесителе с механической мешалкой, рассчитанном на 10-минутное пребывание сточных вод;
отстаивание сточных вод после дегазации в течение 2 ч.
Для передачи сточной воды из одного сооружения в другое следует устраивать железобетонные лотки, доступные для прочистки.
После очистки высококонцентрированных сточных вод в двухступенчатых метантенках можно получить БПКполн сброженной сточной воды: 1000 мг/л — при БПКполн исходной воды 10 000 мг/л и 2000 мг/л при БПКполн исходной воды более 10 000 мг/л. Выход газа при сбраживании на 1 кг снижения БПКполн составляет 0,5—0,6 м3.
Доочистка сточных вод может быть осуществлена путем аэробного окисления в одну ступень на аэротенках-смесителях с регенераторами. Объем регенераторов принимается равным 30% объема аэротенка. Продолжительность отстаивания во вторичных отстойниках—1,5 часа.
Если доочистка сточных вод после анаэробного сбраживания проектируется в две ступени на аэротенках, то принимаются аэротенки-смеси-тели с регенераторами для I ступени доочистки. Объем регенератора равняется 30% объема аэротенков I ступени. Отстаивание после I ступени должно осуществляться в течение полутора часов. На II ступени доочистки рекомендуется устанавливать аэротенки-вы-теснители. Продолжительность отстаивания после II ступени должна равняться 2 часам.
Метод анаэробного сбраживания шерстомойных сточных вод применен в СССР на фабрике первичной обработки шерсти в г. Улан-Удэ. Эти воды содержат в составе загрязнений шерстный жир, мыло, различные механические примеси животного и минерального происхождения и растворенные органические и неорганические вещества. Шерстный жир предварительно извлекается из сточных вод флотационно-сепарационным способом в цехе жиродобычи. Этим способом можно выделить из сточных вод до 30% шерстного жира, являющегося ценным продуктом. После извлечения жира шерстомойные сточные воды направляются в первичный отстойник, который служит для выделения осаждающихся взвешенных веществ. Продолжительность отстаивания 2 ч. Одновременно в отстойнике происходит усреднение состава сточных вод. После этого сточная вода подается в I ступень метантенков.
Для создания условий высокой интенсивности сбраживания в ме-тантенке I ступени предусматривается возврат «зрелого» осадка из метантенка II ступени и непрерывное перемешивание содержимого ме-тантенка. Это позволяет отказаться от перемешивания содержимого в метантенках II ступени. В ней происходит дображивание органических веществ и уплотнение зрелого осадка.
На основании результатов исследований и опыта работы очистных сооружений рекомендуются следующие расчетные параметры для проектирования метантенков при очистке шерстомойных сточных вод методом анаэробного сбраживания в мезофильных условиях:
продолжительность сбраживания —7 суток;
нагрузка на 1 м3 объема метантенков по БПКполн —2 кг/сутки;
выход газа на 1 кг снятой БПКполн—0,7 м3;
прирост осадка —15 кг/м3 с влажностью 92%;
Эффект ОЧИСТКИ ПО БПКполн — 90%;
газ в основном состоит из метана;
БПКполн очищенного стока—1,5—2 г/л.
После анаэробного сбраживания в двухступенчатых метантенках сточные воды при разбавлении в два раза могут быть доочищены в аэро-тенках или направлены в городскую канализацию для совместной биологической очистки с бытовыми водами на районных очистных сооружениях.
Эффективность процесса анаэробного сбраживания весьма высока и зависит в первую очередь от характера органических загрязнений сточных вод. Так, например, при очистке сточных вод мясокомбинатов начальная БПКполн сточной воды снижается на 95%, а при сбраживании сточных вод от производства картона, содержащих 4—8 г/л органического углерода, эффект очистки не превышает 70%. Нагрузки по БПКполн колеблются от 0,5 до 3,5 кг/(м3-сутки).
Анаэробная очистка концентрированных производственных сточных вод целесообразна во многих случаях. Очистная установка компактна, занимает мало места.
|
|